基于MODIS-EVI的四川省2000—2020年植被覆盖度地形分异研究

【目的】定量分析四川省2000—2020年的植被覆盖度地形分异特征,以便从宏观上了解区域植被覆盖变化情况。【方法】借助于Google Earth Engine平台,以MODIS-EVI和地形地貌数据为基础,运用变异系数和分布指数结合GIS空间分析技术对四川省2000—2020年的植被覆盖度变化进行分析。【结果】2000—2020年四川省植被覆盖度波动变化以轻度波动类型为主,然后依次为稳定、中度波动和重度波动类型,它们的占比分别为55.28%,25.55%,13.96%和5.21%。在高程小于或等于1 500 m和大于5 500 m,坡度小于或等于15°,坡向为东北坡、东坡、东南坡和南坡,地貌为台地、丘陵、小起伏和中起伏山地区域,植被覆盖度波动变化以稳定类型分布为主;在高程范围为＞1 500～2 500 m区域,植被覆盖度波动变化以轻度波动类型分布为主;在高程范围为＞2 500～4 500 m,坡向为西南坡、西坡和西北坡,地貌为大起伏山地区域,植被覆盖度波动变化以中度波动类型分布为主;在高程范围为＞4 500～5 500 m,坡度大于15°,坡向为平地、北坡,地貌为平原和极大起伏山地区域,植被覆盖度波动变化以重度波动类型分布为主。【结论】2000—2020年四川省植被覆盖度存在不同程度的波动变化,地形地貌空间分布差异明显;研究结果可为四川省后续的生态植被恢复工作提供参考。     

地形因子对人口空间分布影响分析——以黄山市为例

利用黄山市人口统计数据(2000年)及地形数据,就地形因子与人口空间分布的关系进行定量分析.结果表明:海拔、坡度和坡向对人口空间分布都有显著的影响.海拔的影响表现在海拔400m以内人口密度变化显著,海拔400m以上人口密度变化平缓,海拔与人口密度呈混合函数关系.坡度的影响表现在从0°到10°内人口密度显著递减,从10°到40°人口密度递减平缓,呈Inverse函数关系.坡向的影响表现在不同坡向上的人口密度有显著差异.在此基础上,通过建立基于海拔、坡度和坡向的地形因子指数模型,定量分析地形因子对人口分布的影响,结果表明地形指数与人口空间分布呈对数函数关系.     

红松天然林胸径生长的空间异质性及其与地形的关系

【目的】探讨红松天然林胸径生长的空间异质性及其与地形因子的关系,为科学管理经营红松天然林提供借鉴。【方法】通过采用地统计学、方差分析、地理加权回归等方法,对白河林业局的红松天然林胸径生长的空间异质性及其与海拔、坡位、坡向和坡度等地形因子的关系进行了研究。【结果】研究区内红松天然林胸径生长变异系数为0.6,属于中等变异性,其空间变异特征最适合用指数模型来描述,且模型拟合度高; 红松天然林胸径生长在0～4 230 m范围内存在强烈的空间自相关; 运用普通线性回归(OLS)与地理加权回归(GWR)方法建立基于地形因子的红松天然林胸径生长模型,预测结果显示,GWR方法较OLS方法提高了预测精度。【结论】红松天然林胸径生长在一定范围内具有较强空间异质性,且会因地形因子的变化而产生差异,其中海拔、坡向对胸径的生长影响较大。     

皖西大别山区土壤侵蚀空间分布特征及与地形的关系

基于修正的通用土壤流失方程和GIS空间分析方法,定量分析了皖西大别山区土壤侵蚀空间分布特征,讨论了侵蚀强度与海拔、坡度、坡向等因子的关系.基于信息熵模型评价地形因子与土壤侵蚀强度的空间相关性结果表明:(1)皖西大别山区2010年土壤侵蚀总量为1844.30×10~4t,平均侵蚀模数为1415.05t/km~2·a.区域以微度和轻度侵蚀为主,分别占总面积的52.95%和31.99%,侵蚀强度由东南至西北逐渐加剧.(2)坡度和海拔主导着区域内土壤侵蚀强度的空间分布.随着坡度和海拔增加,侵蚀强度不断加剧,强度侵蚀的面积比例增加,微度侵蚀的面积减少;在坡度15-25°区域、海拔200-500m区域的土壤侵蚀总量最大.坡向对土壤侵蚀强度的影响较小,土壤侵蚀强度在东南坡向较其它坡向略强.(3)地形因子与土壤侵蚀强度的空间相关性强弱为:坡度海拔坡向.坡度是安徽省大别山区土壤侵蚀强度的主导因子.     

闽西北将乐县地形景观空间分异性研究

以福建省将乐县为例,研究不同地形因子带来的景观生态效应,为生态保护、区域发展及管理提供新的理论基础.用Arc GIS10.0软件提取将乐县地形因子的景观要素图,用景观/斑块面积、斑块数、平均斑块面积、景观形状指数和连接性指数五个景观指数定量描述三个地形因子组合分别作用下的景观格局信息.结果表明,将乐县的(低山/中山,陡坡)、(阴坡/半阴坡/半阳坡/阳坡,低山/中山)、(斜坡/急坡,坡向)等景观分布广泛,但连接性指数低;(低丘,陡坡/急坡)、(平坡,坡向)、(急坡/险坡,无坡向)分布极少,但景观连接度高.坡度为景观空间镶嵌关键因子,地貌是影响其分布的重要因素,坡向影响较弱.地貌-坡度组合,不同坡度类型受高丘作用明显;坡度-坡向组合,不同坡向类型受平坡和险坡影响大;坡向-地貌组合,不同地貌类型受坡向作用弱.     

泰山风景区油松的空间分布地形分异特征研究

以泰山林场二类资源调查数据为解译依据,对泰山景区的油松(Pinus tabulaefor mis)林进行了全面的分类,在此基础上利用地学信息图谱方法对泰山景区油松林地形分布进行可视化表达。首次全面地定量地分析了泰山景区油松及其混交林的空间分布的地形分异特征。泰山景区油松纯林、以及油松占优势的混交林(投影)面积共计3 367. 234 4 hm2。其中油松纯林投影面积为2 854.456 3 hm~2,占所有油松林面积的84.77%;其次是油松+赤松混交林,投影面积为250.528 4 hm~2,占所有油松林面积的7.44%。油松纯林主要分布于海拔900～1 400 m,各个坡向的平坡、缓坡和陡坡。坡度大于23°的陡坡和险坡的山地上,随着海拔的升高,油松纯林分布比重有逐渐增大的趋势。油松+赤松混交林在海拔300～1 050 m有分布。     

温带山地森林强风致灾的影响因子分析——以长白山风灾区为例

利用长白山风灾前(1985年)和风灾后(1987年)的遥感影像,提取了1986年台风维拉在长白山西南坡森林中形成的风灾迹地,并解译出风灾迹地上风灾前的植被类型;利用长白山DEM数据,提取风灾迹地海拔、坡度和坡向地形因子数据,分析了风灾迹地的空间分布特征,揭示了长白山风灾迹地形成格局与地形因子和植被类型的相关性.结果表明:(1)坡度是最主要的致灾因子,风灾迹地大部分位于15°以下坡度较为平缓的地区,占总面积的75.03%.(2)海拔的影响也较强烈,风灾迹地主要分布在海拔1 350～1 700m的范围内,占总面积的67.84%.(3)温带森林类型的影响不大,针阔混交林、常绿针叶林和岳桦林中均有风灾迹地分布.不同林型的抗风性能有所差异:针阔混交林岳桦林常绿针叶林.(4)局地坡向的作用最弱,在迎风坡的西南坡、西坡和西北坡风灾迹地占比略大,分别占总面积的13.35%,12.11%,17.24%.因此,在强风干扰下温带山地森林区的主要致灾因子为坡度和海拔.     

地形因子对亚热带针阔混交林树种多样性的影响

【目的】揭示地形因子对亚热带针阔混交林树种多样性的影响,为森林可持续经营管理奠定技术基础。【方法】基于浙江省2009年国家森林资源清查(NFI)数据,选择树种组成多样性指数(I_SCD)、Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Alatalo均匀度指数、Pielou均匀度指数为树种多样性指标,通过分析各多样性指数在海拔、坡度、坡向、坡位等4个地形因子不同梯度间的变化,并对其进行差异性检验,解译地形因子对树种多样性的影响情况。【结果】I_SCD、Simpson指数、Shannon-Wiener指数以及Pielou均匀度指数在海拔梯度间存在显著差异,I_SCD、Simpson指数以及Shannon-Wiener指数在坡度梯度间存在显著差异,树种多样性指数值在不同坡向间没有显著差异性,Margalef指数与Alatalo均匀度指数在不同坡位间存在显著差异。【结论】亚热带针阔混交林多样性水平较高。海拔和坡度对树种多样性有明显的综合影响效应,对树种数量和分布均匀性影响不大;坡向对针阔混交林的树种数量、分布均匀性及其综合效应均没有明显的影响;坡位影响树种分布的数量、分布均匀度,但对树种多样性的综合效应影响不明显。     

朱溪流域地形特征对土地利用/覆被空间格局的影响

以朱溪流域为研究区,2007年SPOT遥感影像和1∶1万地形图为数据源,采用3S技术为平台,提取土地利用/覆被类型图,生成高程、坡度和坡向三个地形因子,研究地形因子对土地利用/覆被空间格局的影响.结果表明:1)林地和耕地主要分布在海拔470 m以下,且面积比例随着海拔的增高而减小.草地主要分布在海拔270 m～370 m,其比例只有0.33%.园地、居民点及工矿用地、水域和未利用地少量分布在270 m～470 m.2)耕地在坡度0°～7°所占面积比例最大.随着坡度增大,林地的面积比例逐渐增加.草地面积比例仅在坡度0°～7°之间分布有0.65%.园地面积比例在7°～15°最大,其后随坡度增大而减小.居民点及工矿用地、水域和未利用地三者的面积比例均随坡度的增大而不断下降.3)耕地在平地上的面积比例最大,占70.46%.林地占东坡、南坡、西坡和北坡的面积比例都最大,均占60%以上.园地在东坡、南坡和西坡的面积比例较大.草地在平地、西坡和北坡的面积比例较为一致,在东坡、南坡均没有分布.     

黄土地区地形特征参数分布特征的统计分析

黄土高原长期在风力和水力交互的外动力地质作用下,形成了以塬、梁、峁为主的特殊地理景观和地貌类型.研究不同黄土地形的特征参数的分布特征对探索黄土地震滑坡的形成机理和古地震滑坡的地形恢复具有重要的理论和实际意义.以黄土地区为背景,选取600组典型的黄土塬、梁、峁的地形数据,在ArcGIS软件平台的支持下,基于30 m精度的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,运用3D Analyst功能对黄土塬、梁、峁的坡度与坡向这两种地形特征参数进行提取与分析,并将其与滑坡的滑动方向、原始坡角进行对比.结果 表明:黄土塬、梁、峁的坡度分布范围分别为8.189°～48.66°、0.917° ～44.052°、2.16°～42.91°;塬的坡度最大值的坡向主要集中在北、西北、东北方向,坡度最小值坡向分布在西南、南方向;梁的坡度最大值的坡向主要分布在东、西,坡度最小值坡向分布在东北、北方向;峁的坡度最大值的坡向主要分布在南、西南方向,坡度最小值坡向分布在东北方向.统计结果表明,塬、梁、峁的坡度值分布基本符合正态分布;滑坡的滑动方向与其所在地貌单元的斜坡坡度最大值的坡向基本一致,其原始坡角与其所在黄土地貌的斜坡坡度最大值相近.研究结果对研究黄土地区滑坡的发育机理以及古滑坡原始地形恢复结果合理性的检验具有一定的参考价值.     

吉林东部天然次生林下光强衰减的空间分布特征

【目的】探究长白山北坡不同林型天然次生林下空间尺度及方位间的光强衰减特征。【方法】以吉林东部长白山北坡天然次生林5块0.6 hm²样地为研究对象，调查了样地内乔木生长及光强衰减状况，对林型、空间尺度及方位进行划分，采用移动窗口法分析不同空间尺度下森林群落结构对林下光强衰减的影响。【结果】吉林东部天然次生林乔木胸高断面积与林下光强衰减率相关性显著(P<0.01)。随着空间尺度增大，乔木胸高断面积与光强衰减率的相关系数逐渐增大，大部分林型在内侧窗口达到10 m×10 m时，光强衰减率与乔木胸高断面积显著正相关(P<0.01),在25 m×25 m尺度时相关系数最大，内侧窗口周围10 m内的乔木也与内侧窗口下的光强衰减率显著正相关(P<0.01)。东侧、南侧的树木对于内侧窗口下的光强衰减率影响比西侧、北侧影响更大。【结论】通过移动窗口法可以分析不同林型乔木对于林下光强衰减的影响范围，与耐阴树种相比，喜光树种乔木胸高断面积与光强衰减率在更多尺度下显著相关；在(10 m×10 m)～(40 m×40 m)的尺度范围内，多数林型乔木胸高断面积与光强衰减率显著...     

抚仙湖流域植被景观格局分析

 采用3S技术及结合野外植被样地调查,定量分析抚仙湖流域植被景观结构及各植被景观要素组分在不同海拔、坡向和坡度上的空间分布规律.采用FRAGSTATS 3.3 软件,定量分析了抚仙湖流域10种植被景观类斑的空间分布特征.主要研究结果包括:①自然植被、人工植被、居民点和水体分别占研究区面积的31.74%、35.13%、1.84%和 31.30%;② 旱地集中分布在海拔2 100 m以下;自然植被中,云南松林分布在海拔较低的区域,而华山松林分布于海拔相对较高的区域;③ 针叶林和半湿润常绿阔叶林等森林植被在阳坡、半阳坡地段分布较阴坡、半阴坡少,而半湿润常绿阔叶灌丛和灌草丛在阳坡、半阳坡地段分布较多;④ 自然植被集中分布的坡度区间主要在2°~25°之间.     

乔木林丧失的时空变化及驱动力分析

【目的】乔木林是森林生态系统的主体,对调节气候、保持水土等生态功能起着决定性作用。本研究的主要目的是了解乔木林丧失时空变化趋势,并探索乔木林丧失驱动因子。【方法】以我国30省市自治区为研究对象,基于Sen+Mann-Kendall显著性检验法和标准差椭圆法(SDE),从时间和空间两个维度分析2005—2018年乔木林丧失的动态变化;借助探索性回归分析法筛选乔木林(树高>5 m)丧失的主要驱动因子,在此基础上,利用地理加权回归(GWR)模型探讨乔木林丧失驱动因子作用的时空分异格局。【结果】①2005—2018年全国乔木林丧失面积呈现上升趋势,丧失量年均增加412.451 km²;②2005—2018年乔木林丧失重心迁移路径不规则变化且丧失严重区域向南部集聚;③乔木林丧失率与人均GDP主要呈负相关关系;与城镇居民人均可支配收入正相关区域明显扩大但影响降低;与城镇化率主要表现为正相关关系且影响程度有所下降;与道路密度则主要表现为负相关关系,其对乔木林丧失的负面影响并不明显。【结论】在我国森林资源整体持续向好的背景下,乔木林的丧失存在明显的区域差异特征,东北林区及三北防护林工程实施区域的乔木丧失量较小并呈现显著减弱趋势,而东南林区,如湖南、江西、广东、广西等省区的乔木林丧失量较大且仍然呈现较显著增加的趋势。     

星载激光雷达GEDI数据林下地形反演性能验证

【目的】新一代天基测高系统全球生态系统动力学调查(GEDI)对森林观测及经营具有重要意义,为探究GEDI V2(GEDI第2版)数据反演林下地形的性能,利用机载雷达数据验证林下地形反演精度,并探究反演精度的影响因素。【方法】分别以美国西波拉森林与中国帽儿山森林为研究对象,利用G-liht及帽儿山高精度机载雷达数据验证GEDI V2数据在针叶林及针阔叶混交林下反演地形的性能,并分析不同光束强度、光斑时间、坡度及植被覆盖度对地形反演精度的影响。【结果】美国西波拉针叶林地区地形反演精度均方根误差(RMSE)为2.33 m,平均绝对误差(MAE)为1.48 m;帽儿山针阔叶混交林地区地形反演精度RMSE为4.49 m, MAE为3.33 m。随着坡度、植被覆盖度增大,两种森林类型地形反演精度均降低。【结论】GEDI V2数据反演针叶林林下地形精度要优于针阔叶混交林,强光束优于覆盖光束,湿润地区白天效果更优,干旱地区黑夜效果更优;平缓地区数据使用效果极好,陡峭地区精度降低;中低植被覆盖度区域地形反演精度较高,高植被覆盖区域地形测定性能有所下降。     

南京北部郊野森林群落物种多样性及其环境解释

【目的】了解南京北部郊野森林植物群落的结构特征、物种多样性及其与生态环境影响因子的关系,为该地区森林植被群落的保护和植物资源的可持续利用提供参考。【方法】采用典型样方法在南京北部(长江以北)的8个自然山体中划定72个面积10 m×10 m的样方,在群落调查的基础上,应用多元回归树(MRT)和典范对应分析(CCA)方法对群落进行分类,分析群落的结构组成、物种多样性以及群落类型与环境因子之间的关系。【结果】①样地中共有维管植物79科203属270种;乔木层以朴树、麻栎的重要值最高,是群落的建群种。②朴树、麻栎等优势物种的数量和分布的均匀性决定了群落的物种多样性,群落表现出物种分布集中、优势明显的特征。③运用MRT分类法将72个样方划分为5个群落:群落Ⅰ主体由栓皮栎(Quercus variabilis)+桑(Morus alba)构成,包含16个样方;群落Ⅱ主体由马尾松(Pinus massoniana)+刺槐(Robinia pseudoacacia)构成,包含15个样方;群落Ⅲ主体由麻栎(Quercus acutissima)+构树(Broussonetia papyrifera)构成,包含13个样方;群落Ⅳ主体黄连木(Pistacia chinensis)+枫香(Liquidambar formosana)构成,包含18个样方;群落Ⅴ主体由朴树(Celtis sinensis)+黄檀(Dalbergia hupeana)构成,包含10个样方。④CCA二维排序将群落分为5组,与MRT分类结果一致,可相互验证。同时,应用CCA排序分析环境因子与群落结构、优势树种的相关性,结果表明海拔、坡度是影响群落物种分布的主要环境因子。【结论】南京北部的郊野森林是维系与提高该区域内植物多样性的重要区域。该区域群落物种多样性丰富,朴树、麻栎等优势树种分布集中、优势明显。除人为干扰外,海拔、坡度、土壤含水率等环境因子对群落结构、植物生长具有明显影响,其中海拔影响最大,土壤含水率、营养元素等对植物的生长也有一定的作用。     

基于坡度视角的黄土高原退耕还林(草)工程碳汇效应分析

【目的】探究退耕还林(草)背景下黄土高原不同坡度退耕地的固碳效应及存在的差异,根据不同坡度碳储量的变化优化新一轮退耕还林工程。【方法】基于2000—2020年黄土高原固碳数据和2000—2015年土地利用数据,运用GIS空间分析法,分析了近20年黄土高原固碳量的时空变化,以及不同坡度退耕地的碳汇效应。【结果】2000—2020年黄土高原固碳量前期增幅较大,后期增幅较平缓,固碳量变化与森林覆盖面的走向基本一致,呈现南高北低的现象;2000—2015年黄土高原土地利用结构发生明显改变,耕地显著减少,林、草地覆盖率增长至56.42%,且各土地利用类型单位面积固碳量呈增加态势,林地单位面积上固碳量最多;此外,坡度15°～25°林地单位面积上固碳量最大,约716.93 g/m²,8°～15°草地的单位面积固碳量最大,约748.65 g/m²。【结论】黄土高原退耕还林还草工程带来了巨大的碳汇效应,不同坡度林、草地的固碳能力存在明显差异,缓坡度地带草地固碳能力最强,中高坡度地带林地固碳能力最强。     

近30年海南岛橡胶林时空变化分析

【目的】 海南岛为中国第二大植胶区和仅有的两大热区之一,揭示其橡胶林的时空变化规律,对促进我国天然橡胶产业可持续发展有重要意义。【方法】 在Google Earth Engine(GEE)云计算平台上结合Landsat和Sentinel-2系列时间序列影像和橡胶林物候等信息,以5 a为步长提取了海南岛1990—2020年间7期橡胶林分布图,分析了海南岛橡胶林的时空变化规律。【结果】 ①近30年橡胶林面积增长趋势明显,从1990年的34.44万hm²增长至2020年的58.58万hm²,净增70.11%,且整体上呈现 “北增南减”的空间变化趋势;②在市/县尺度,橡胶林面积最大的主要市/县依次是儋州市、白沙县、澄迈县和琼中县,2020年占全岛橡胶林总面积的51.58%,而三亚市、东方市、文昌市及陵水县的橡胶林面积相对较小,2020年橡胶林总面积占比为5.22%;③近30年来,海南岛91.24%的橡胶林都种植在海拔300 m以下地区,97.75%种植地在25°坡度以下,海拔600 m以上几乎没有橡胶林分布,在海拔50~200 m和坡度0~5°的区域橡胶林增长幅度最大;④海南四大国家级自然保护区的实验区或缓冲区内均有少量橡胶林分布,但面积在逐渐下降。其中,霸王岭保护区内橡胶林面积最大,五指山保护区内面积最小,近30年四大保护区内橡胶林面积累计减少了68.02%,保护效果显著。虽然研究期海南岛的橡胶林面积增长非常显著,但集中在低海拔和相对平缓的区域,没有对位于中高海拔地区的热带雨林造成影响;四大国家级自然保护区内虽均有少量橡胶林分布,但递减趋势明显。【结论】 总体而言,海南橡胶林的发展模式良好,没有以牺牲大量热带森林为代价,尚未对当地的生态环境造成严重影响。     

特大冰冻干扰对大明山常绿阔叶林树冠及林冠层状况的影响

【目的】通过对大明山南亚热带山地常绿阔叶林72个400m^2样地的调查,了解特大冰冻干扰对南亚热带山地常绿阔叶林树冠和林冠状况的影响。【方法】2009年,在大明山海拔934~1223m的范围内,按上、中、下坡设立3组调查样地,每一组样地包括24个20m×20m样方,对胸径≥5cm的林木进行调查,记录种名、胸径、树高、冠长、冠幅、座标及受损类型等。【结果】经统计,在调查的胸径≥5cm的2538株林木中,有1714株受到不同程度损伤,占总数的67.53%,其中轻度损伤占47.75%、重度损伤占19.78%。总体上,不同坡位的冠损状况相似,均以轻度损伤为主,但表现有所不同,上坡轻度损伤比例最小（40.94%）,严重损伤的比例最高（26.49%）;中坡与之相反,轻度损伤比例最大（52.38%）,严重损伤比例最小（16.52%）;下坡损伤比例最低。胸径影响树木的受损类型和程度,呈现出随着胸径的增加,树冠受损的比例逐渐增大,并在30~40cm径级（上坡）和40~81cm径级（中坡和下坡）达到最大值。断枝比例（包括断枝少和断枝多）随胸径增大而增大,而断梢和失冠则随胸径增大而减小。落叶树种比常绿树种受损更重。冰冻灾害后,林冠叶面积指数显著下降,散射透光系数和直射透光系数显著增加。【结论】特大冰冻干扰对大明山常绿阔叶林已造成严重影响,受冰冻灾害的长期影响,大明山常绿阔叶林的树冠和林冠状况发生了显著的变化,由半圆球形树冠演变为狭窄的圆柱形树冠,以适应冰冻干扰和气候变化的影响。     

基于GIS的苏南乡村自然景观的生态敏感性分析

【目的】科学评估苏南水网地区乡村自然景观生态敏感性,以保护性地开发乡村自然景观,维护水网地区乡村景观生态的相对稳定。【方法】借助ArcGIS 10.0平台,以地形地貌、土地利用类型、交通通达度、坡度、坡向、地质灾害和水域距离7个指标作为评价要素,通过查阅文献法和专家咨询法,分析并评估苏南水网地区典型乡村——太湖东村自然景观的生态敏感性。【结果】影响东村生态环境最重要的指标因子为土地利用类型,其次为地质灾害和水域距离; 坡度和坡向的影响度一般,交通通达度和地形的影响度较弱,这和当地地势起伏变化不大、交通密度较小有关。【结论】通过加权叠加方式模拟出生态敏感性分布图,可知东村内部临近水域地区、山体地质灾害易发地区以及坡度较陡地区的景观生态敏感性最强,其他靠近村落的地区以及地势平坦的山脚地区景观生态敏感性较弱。