呼伦贝尔草原产草量及载畜平衡研究

净初级生产力(NPP)是确定草地载畜量的一个重要参数.利用MODIS遥感数据,采用改进的光能利用率模型对呼伦贝尔地区2006年草地生态系统的NPP进行估算,并利用2006年实测样方数据对其模型进行验证.呼伦贝尔地区草地生态系统2006年NPP总量为2.9×1013gC,平均值为261.01 gC/m2.然后根据模拟的NPP数据对理论载畜量进行估算,与2006年呼伦贝尔市统计年鉴提供的各旗市年中牲畜数量进行对比,得到各旗市的超载放牧情况.呼伦贝尔地区在2006年理论载畜量为765.41万头羊单位,实际载畜量为1 838.45万头,总超载量为1 073.04万头.超载量比较重的旗市为:阿荣旗325...     

呼伦贝尔草地生产力模型适用性及对气候变化响应分析

本文利用研究区草地植被净初级生产力(NPP)实地测定资料(2008~2013年)和气象资料(1961~2013年),分析验证了Miami模型、Thornthwaite Memorial模型和周广胜综合模型对研究区草地的适用性,同时建立了草地NPP与气温和降水量间的回归预测模型,对研究区草地NPP对气候变化的响应进行预测分析.结果表明:研究区气候变化呈暖干化趋势.Miami模型、Thornthwaite Memorial模型以及周广胜综合模型对研究区气候生产力模拟适用性较差,使用时需要进行修正.降水是影响呼伦贝尔草地NPP的主要限制因子,而温度对NPP的影响相对较小.50多年来,研究区草地NPP总体呈下降趋势,下降速率为11.04 g·m-2·10a-1.     

基于GF-1遥感数据的大兴安岭林区雪水当量反演

【目的】以Landsat-8卫星数据为对照,探索国产GF-1卫星数据对林区积雪特征的估测能力,实现基于国产卫星对东北林区雪水水文过程的监测。【方法】以大兴安岭北部林区为研究区,结合同期的地面雪水当量野外观测数据,利用偏最小二乘回归与BP神经网络两种方法建立线性与非线性雪水当量反演模型。通过平均均方根误差(E_(RMSE))、平均相对均方根误差(r_(RMSE))和平均估测精度这3个评价指标对所建模型进行对比评价。同时,利用两种遥感数据建立的最优模型对研究区内雪水当量分布特征进行反演,并对反演结果进行对比分析。【结果】基于GF-1数据所建立的线性与非线性模型性能均略低于以Landsat-8数据构建的模型,其中GF-1数据最优反演模型精度为80.3%,较Landsat-8反演模型低1.6%;基于GF-1数据反演的雪水当量值与Landsat-8的基本相同;两类遥感数据反演得到的雪水当量在空间分布特征上基本一致,均反映了雪水当量与地形、植被及土地利用类型的高度相关性;由于山地林区植被和地形复杂,并且春季升温过程中地面积雪日消融速率快,GF-1数据以其高空间与时间分辨率上的优势能够更好地对研究区雪水水文过程进行监测。【结论】国产GF-1卫星能够替代Landsat-8卫星成为对大兴安岭北部林区雪水水文过程监测的遥感数据源。     

吉林省伊通县植被净初级生产力遥感估算及土壤有机质反演

利用基于过程的Carnegie-Ames-Stanford方法(CASA)模型估算吉林省伊通县2006—2016年植被净初级生产力(NPP),并分析其时空变化情况以及空间分布特征,然后通过分析土壤有机质含量与NPP之间的关系,构建基于NPP的土壤有机质反演模型,利用该模型分析该县土壤有机质的时空分布情况。结果表明:伊通县NPP年积量总体上有所增长,并且一年四季不同时期NPP的积累量变化明显,在春、夏季节增大,夏末秋初时达到峰值,秋季减小,冬季不生产NPP;县域尺度NPP空间分布主要受土地利用类型的影响,具体表现为林地覆盖区NPP值最大,农地耕地分布区的次之,NPP低值集中在居民、工矿用地及未利用地区域;反演的土壤有机质含量数据与NPP数据变化趋势基本一致,说明NPP估算的土壤有机质数据具有参考价值。     

基于光能利用率集成模型的GPP估算不确定性研究

为探究全球及区域尺度总初级生产力(GPP)及其模型模拟的不确定性来源,基于广泛使用的光能利用率模型的算法结构,搭建多算法集成模型,结合气象再分析数据和卫星遥感数据,模拟全球及区域尺度总初级生产力,并使用方差分析方法对模拟结果的不确定性来源进行量化研究.结果表明:1)集成模型与基于通量观测升尺度(FLUXCOM)的GPP...     

陆地植被净初级生产力估算及影响因素研究现状

植被净初级生产力(NPP)是植被在自然条件下的生产能力,是表征生态系统质量与功能、研究生态系统碳循环的重要指标.在总结NPP估算方法的基础上,分析了实测法、气象模型、光能利用模型、过程模型的特点;探讨了自然及人为因素对NPP的影响,以期为今后的研究工作起到一定借鉴作用.     

气候变化和人类活动对中国北方农牧交错区草地净初级生产力的影响

中国北方农牧交错区位于内蒙古高原东南边缘和黄土高原北部,生态系统脆弱,对气候变化敏感,草地是该区域的主体生态系统类型,在气候变化和人类活动影响下易发生退化.如何区分气候变化和人类活动对草地生产力的影响还有待于深入研究.本文利用CASA模型和Thornthwaite纪念模型分别模拟2000—2015年草地实际净第一性生产力(net primary productivity,NPP)和潜在NPP,草地潜在NPP与实际NPP的差值代表人类活动对NPP的影响.结果表明,2000—2015年间42.29%的草地处于退化状态,57.71%的草地处于恢复状态.其中18.46%和7.39%的草地分别受到气候变化和放牧等人类活动的影响发生退化;在气候变化、人类活动以及二者的共同作用下,分别有7.51%、30.26%和19.94%的草地处于恢复状态.因此,2000—2015年间,气候变化是退化草地区域NPP变化的主要驱动力,生态建设等人类活动是恢复草地区域NPP变化的主要驱动因素.     

基于GF-1 WFV影像的浑河悬浮物浓度和浊度遥感反演研究

综合利用高分一号(GF-1)卫星WFV影像和地面同步水质实测数据,以沈阳浑河为实验区,分别建立悬浮物浓度和浊度反演经验模型。经验证分析GF-1WFV数据可有效反映浑河悬浮物浓度和浊度,且反演精度较好,结果均符合常规水质监测规律。同时基于浊度数据模拟的悬浮物浓度也具有较高的精度,拟合度达到0.68,可为今后简化浑河悬浮物浓度反演流程提供经验。将反演模型应用于GF-1卫星WFV数据,得到2016年9月浑河悬浮物浓度和浊度分布图,反映了浑河流域悬浮物浓度和浊度的空间变化规律。对GF-1卫星WFV数据和Thermo便携式浊度计综合运用进行中小尺度河流水质遥感监测有一定的参考价值。     

伊犁地区植被生产力的时空分异及其与地形因子关系研究

基于MODIS·NDVI数据、气象数据和土地利用等数据采用CASA模型定量反演得到2012年—2014年伊犁地区以月为周期,空间分辨率为500 m的植被NPP.分析了研究区植被NPP的时空分布特征,探讨了不同植被类型对NPP的贡献率以及地形因子对NPP的影响.研究结果表明：2012年—2014年伊犁地区植被NPP的年平均值为200 gC·m－2·a－1,空间上呈现出东部大于西部的特征;不同植被类型的月均NPP呈现3～7月增加,7～11月下降的趋势.但不同植被类型月均NPP的变化速率和变换幅度存在较大差异;草地对研究区NPP总量贡献率最大为58.59%,其次是农作物,贡献率为31.45%;针叶林和阔叶林对研究区的贡献率基本相同,分别为3.75%、3.60%;稀疏植被贡献率最小仅为2.61%;研究区年均NPP随海拔和坡度的增加均呈现出先增加后减小的特征;通过验证表明,利用CASA模型对伊犁地区植被NPP估算的结果与MOD17A3产品一致性较好.     

黑河流域上游草地NPP分布及其与地形因子的关系分析

利用CASA模型,结合地面气象资料估算了黑河流域上游草地植被净初级生产力（NPP）总量的变化及在复杂地形下的分布特征.结果表明,海拔高度和坡向对草地NPP的分布有明显影响.     

1982—1999年我国植被净第一性生产力及其时空变化

基于地理信息系统和卫星遥感技术,利用植被、气候和土壤等地面空间数据,应用CASA模型估算了1982—1999（除1994）年间我国植被年净第一性生产量及其时空变化。结果表明：18年间我国植被净第一性生产量呈增加趋势,平均增加速率为0.024PgC·a^-1,其均值为1.8PgC,其中高寒植被、常绿阔叶林和常绿针叶林的增加速度最快;降水是限制我国植被净第一性生产力的主要因子。     

基于间接校正的高分三号正射影像生成

由于高分三号卫星(gaofen-3 satellite, GF-3)数据问世时间较短、参数不足,现有软件未针对GF-3数据添加传感器支持,导致难以利用现有各类软件生成其正射影像。提出一种基于间接校正的GF-3正射影像生成方法。模拟待校正区域卫星成像过程,采用RD模型利用与该区域对应的DEM数据构建模拟GF-3影像;在模拟与真实GF-3影像中分别提取特征点,并配准提取的特征点对,进而建立两影像间的映射关系;利用模拟GF-3影像分别与DEM数据和真实GF-3影像之间的映射关系,间接完成正射校正,生成正射影像。针对GF-3多成像模式的特点,选取3种具有代表性成像模式的影像进行正射影像生成试验,取得了较好的实验结果。将真实GF-3影像与模拟GF-3影像的对应像元坐标进行比较表明,x和y方向误差均小于一个像元,精度较高。提出算法充分考虑到了GF-3系统的成像特点,在不同的地形细节均取得了较好的结果。定性和定量的分析实验结果验证了提出方法的可行性及有效性。     

基于多时相高分四号影像的雪盖范围提取

积雪覆盖监测是地球科学研究的基础,对于研究全球气候变化,开展防灾减灾救灾等工作都有重要的意义.高分四号卫星是我国高分辨率对地观测系统重大专项中唯一一颗民用高轨卫星,也是世界上首颗静止轨道高分辨率光学成像卫星,其机动灵活、高频次观测能力在积雪遥感业务化监测中具有广阔的应用前景.该文利用高分四号卫星多谱段、高时效、大幅宽和中分辨率等成像优势,紧密结合积雪和移动云层在多时相图像上的反射特点,提出了基于多时相高分四号卫星数据的积雪覆盖范围提取方法.首先对高分四号卫星全色图像进行二值化分割以消除低反射目标的影响;然后对多时相云雪覆盖区域进行合成来剔除移动云层的干扰;在此基础上,利用云、雪在多时相近红外图像上反射值变化的差异性,通过对多时相高分四号卫星近红外图像的最小值合成和阈值分割精细化地提取积雪覆盖范围,进一步去除变化云层的影响.以新疆中西部为试验区,通过与基于HJ-1B卫星的积雪覆盖结果比较,实验表明：两类数据提取的积雪空间分布具有较好的趋势一致性,高分四号卫星影像监测积雪范围更广,总体精度达92.19%,高于HJ-1B卫星图像的89.84%;但受空间分辨率和“不变云层”的影响,基于高分四号卫星影像的积雪识别精度为85.16%,低于基于HJ-1B卫星图像的识别精度94.53%.     

Simulation study of China’s net primary production

Spatial and temporal distribution of vegetation net primary production （NPP） in China was studied using three light-use efficiency models （CASA, GLOPEM and GEOLUE） and two mechanistic ecological process models （CEVSA, GEOPRO）. Based on spatial and temporal analysis （e.g. monthly, seasonally and annually） of simulated results from ecological process mechanism models of CASA, GLOPEM and CEVSA, the following conclusions could be made： （1） during the last 20 years, NPP change in China followed closely the seasonal change of climate affected by monsoon with an overall trend of increasing; （2） simulated average seasonal NPP was： 0.571±0.2 GtC in spring, 1.573±0.4 GtC in summer, 0.6±0.2 GtC in autumn, and 0.12±0.1 GtC in winter. Average annual NPP in China was 2.864±1 GtC. All the five models were able to simulate seasonal and spatial features of biomass for different ecological types in China. This paper provides a baseline for China＇s total biomass production. It also offers a means of estimating the NPP change due to afforestation, reforestation, conservation and other human activities and could aid people in using for-mentioned carbon sinks to fulfill China＇s commitment of reducing greenhouse gases.     

中国不同植被类型净初级生产力变化特征

收集、统计了1993—2011年所发表的98篇涉及我国不同植被NPP数据(模型模拟估算值和实测值)的代表性论文.分析了我国不同植被类型NPP研究结果及其变化和空间分布特征.结果表明:1)模型模拟和实测NPP值都较高的植被类型有热带雨林、季雨林,常绿阔叶林,常绿针叶林、混交林和落叶阔叶林;2)模型模拟的植被NPP值空间分布规律基本表现为从东南沿海地区依次向西北内陆递减;3)在模型模拟与实测NPP值所共有的9种植被类型中,除耕地、灌丛和草地的模型模拟NPP值略大于实测值,其余6种植被类型均小于实测值;4)不同模型对同一种植被类型的模拟结果之间表现出了极大的差异;5)模型模拟平均值与实测值之间的差异相对较小,采用已提出的模型模拟平均值来估算我国不同植被的NPP是基本可行的.     

基于环境减灾卫星遥感信息估测呼伦贝尔草原叶面积指数(英文)

国产环境减灾小卫星星座的HJ-1A和HJ-1B星于2008年发射升空,其具有的高时间分辨率和中高空间分辨率的特点,使它们可在资源环境监测中发挥巨大作用.文章探讨了利用环境减灾卫星遥感影像数据估测中国重要牧草基地呼伦贝尔草原叶面积指数的可行性.为实现此目的,2009年夏季获得呼伦贝尔草原区遥感影像三景和对应地面采样点草地叶面积指数信息,利用8个常用光谱指数分别建立了叶面指数的反演模型.结果表明:各光谱指数均与叶面积指数具有较好的定量关系.其中,增强光谱指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)的结果最好,模型的交叉检验决定系数为0.50,均方根误差为0.34.环境减灾卫星可为草原监测和管理提供重要数据支撑.     

河北沽源草地生态系统服务功能价值分析

利用遥感技术,采用改进的光能利用率模型反演植被净第一性生产力,并结合草地生态系统服务功能量化指标,利用碳税法、替代费用法等对河北省沽源县的草地生态服务功能具体指标价值进行测算。结果发现:研究区域草地生态系统服务功能总价值为63 500.57万元,其中,涵养水源价值较高,为36 304.84万元,占总价值的57.17%;其次为生产有机物,占21.75%;O₂释放量为10.79%;CO₂固定量为9.54%;营养物循环为0.75%。就各草地类型服务功能而言,温性草甸草原类生态系统服务价值在各项服务价值中均较高,合计达29 008.44万元,占总价值的45.68%。     

基于CASA模型的河南省冬小麦估产研究

以冬小麦主要种植区河南省为研究对象,运用遥感和GIS手段,利用MODIS/NDVI数据、气象数据和土地利用数据等,应用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算河南省冬小麦NPP,并通过NPP与产量之间的转换关系,实现河南省2010年冬小麦产量的估算.估算结果表明,河南省2010年冬小麦单位面积产量为4 949.8 kg.hm-2,略低于2010年河南省冬小麦单位面积统计产量;18个地市的估产结果与统计单产接近,总体的复相关系数达到0.588,平均相对误差为-8.33%,说明改进后的CASA模型可用于河南省冬小麦的估产研究.