基于时空相关性的NDVI时序重建方法研究

针对目前时序NDVI数据重建算法时空相关性考虑不足的问题,提出一种综合利用时间域Savitzky-Golay滤波、空间域平滑滤波和异常数据剔除算法的NDVI时序重建方法.并以10年的SPOT VGT NDVI S10产品时序影像为实验数据,对算法进行了测试.结果表明,该方法对数据集中的噪声具有很好的去除效果,可以为基于NDVI的定量分析研究提供高质量数据.     

内蒙古草原返青期对气候变化的时空响应

为了研究内蒙古草原返青期对气候的响应,利用2001—2011年的遥感增强型植被指数(EVI)反演内蒙古草原区的返青期,并结合同期研究区内34个气象站点的气温和降水量数据,对该地区返青期的线性趋势及其对气候要素的时空响应特征进行分析.结果表明:内蒙古草原气象站点间的春季水热条件和返青期差异明显,总体上研究区南部的返青期偏早,在研究区中部和北部的返青期偏晚,最大相差46 d;在研究时段内,草原返青期在8%的站点上有显著的变化趋势.在时间序列上,24%的站点的返青期与其前期气温显著负相关,50%的站点返青期与其前期降水量显著负相关,早春气温的升高和降水量的增加会促进返青期的提前.空间分布上,在降水量充沛且降水量增加较快的区域,返青期提前趋势越大;反之,在降水量缺乏以及降水量减少较快的地区,返青期没有提前甚至有推迟趋势;气温对返青期趋势的作用比降水更复杂,这是由于气温的升高在带来草原返青所需热量的同时,加重了部分地区的干旱胁迫.     

基于MODIS时序植被指数的植被物候空间格局

利用2001-2003年MODIS 16天最大合成NDVI数据,以及Savitzky-Golay滤波方法提取了陇西黄土高原植被的物候信息.结果表明:研究区内植被物候信息存在明显的空间格局,这种格局是人类活动和环境要素共同作用的结果.利用遥感时序数据可以有效地提取大范围的物候信息,为大范围的植被监测提供新的思路.     

春玉米物候期及熟性空间分异的遥感分析

粮食主产区作物布局、农作物物候是实现农业种植制度优化、农业信息化和机械化的重要基础,是应对气候变化决策的科学依据。结合内蒙古赤峰市实地调查数据和Landsat 8影像,基于生长季中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS)遥感影像构建的植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)时间序列数据集,采用Savitzky-Golay(S-G)滤波和4次多项式对NDVI时间序列进行重构拟合,反演了春玉米种植区的空间分布。利用动态振幅阈值法、拐点法和最大值法确定了春玉米物候期(出苗期、拔节期、抽雄期和成熟期),并计算春玉米生育期、分析品种熟性;通过时空分析,系统地研究了农业生产实际中春玉米物候期及品种熟性的空间分异。研究表明,春玉米种植区的空间分布提取精度达85%以上;2018—2019年春玉米出苗期、拔节期、抽雄期和成熟期分别出现在5月8—27日、5月29日—6月11日、7月21日—8月10日和9月11日—10月1日,物候期随纬度增加而延迟;春玉米种植品种以...     

内蒙古植被生长峰值期时空动态变化及其对气候因子的响应

基于GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据,利用一元六次多项式函数拟合法,识别内蒙古植被生长峰值期(peak of growing season,POS)时空变化,并在生态区尺度上分析植被生长峰值期与气象因子的相关性.结果表明,1982—2019年,内蒙古植被生长峰值期为第200—230天,即7月中旬至8月下旬...     

2002-2010年中国陆域植被净初级生产力模拟

基于时间序列MODIS数据和气象数据驱动遥感NPP模型,模拟了2002-2010年的中国陆域植被净初级生产力.采用了重建后的NDVI数据作为模型输入,对不同类型NDVI序列数据的比较发现,重建后的NDVI数据有效地校正了时序MODIS NDVI数据集中的噪声,有助于提高模型模拟的精度.模拟结果表明,中国陆域生态系统净初级生产力的空间分布格局呈现出明显的地带性分异特征.2002-2010年中国陆域植被的年总初级生产力约为3.78×10¹⁵gC/a,春、夏、秋季的植被NPP均值分别为6.40×10¹⁴,1.59×10¹⁵,8.10×10¹⁴gC/a.     

北疆地区不同草地类型MODIS植被指数变化动态及其与气候因子的关系

利用新一代卫星遥感数据TERRA/MODIS,结合地面20个气象台站提供的数据,以北疆地区为研究区域,分析了温性草原、低地草甸、山地草甸、温性草甸草原、温性荒漠草原和温性荒漠6种代表性草地植被指数的时空变化特征.以2004,2005年4～10月的月度变化为例,研究了不同草地类型在各个生长阶段植被指数的变化和草地的生长状况.研究结果表明,EVI对植被变化的敏感性要强于NDVI的,但是在植被生长状况较好的草地,NDVI比EVI更稳定.植被盖度比较好的草地类型(如温性草甸草原、山地草甸)的植被指数与温度和降水都表现出很强的相关性,但植被稀疏的草地(如温性荒漠、温性荒漠草原)的植被指数与温度的相关性比较弱,与降水的关系更弱.     

基于MODIS NDVI的秦岭地区植被覆盖变化研究

目的利用重建后的NDVI时间序列数据研究秦岭地区植被覆盖变化。方法利用非对称高斯拟合算法(AG)对秦岭地区2000—2009年MODIS NDVI时间序列数据重建,计算生长季NDVI均值、变异系数及变化趋势,分析秦岭地区2000—2009年植被的时序稳定性和变化趋势。结果①分布于秦岭山区腹地的森林和山间沟谷的灌木植被的时序稳定性较高,而分布在研究区西北部、秦岭北坡、居民聚集地周边农林混合植被,受人类活动的影响,年际波动较大;②研究区西部、东部、秦岭山区腹地,农田覆盖区域改善趋势明显。山区的森林植被和山间沟谷的灌木植被有一定程度改善趋势,但相对稳定。主要城市周边区域的植被呈明显退化趋势,以西安市的周边最为明显。结论秦岭地区植被生长状况整体呈现改善趋势,植被时序稳定性与其跟人类聚集区之间距离呈现明显的逆向分布,说明人类活动对秦岭地区植被波动影响较大。     

内蒙古温带典型草原物候期的变化研究

将不同函数方法拟合后的植被指数时间序列数据比较,选出最佳拟合方法拟合了锡林郭勒盟典型草原1990—2008年中14a的物候期和生长季长度,研究它们的时空变异规律.结果表明:1)返青期和枯黄期在空间上大体呈现从锡林郭勒盟东北到西南地区逐渐推后的趋势,在时间上,不同年份草原物候期变化程度不同;2)拟合锡林郭勒盟典型草原14a的平均物候期和生长季长度,发现返青期、枯黄期、生长季长度分别集中在110~150、300~320、190~200d,分别为提前、提前、缩短的趋势占优势;3)7年返青期观测值与拟合值差值平均值约为-4d,总体拟合效果较好.     

3种NDVI遥感数据产品在大别山区的对比分析

选取GIMMS、MODIS、SPOT/VEGETATION 3种NDVI(归一化植被指数)遥感数据产品,分析它们在大别山区域的空间分布和时序变化.结果表明:(1)在空间分布上,3种NDVI数据的格局大致相同,MODIS NDVI和SPOT/VEGETATION NDVI的空间分布吻合度更高;MODIS传感器的波段宽度窄、空间分辨率高、变化范围大、分布分散.(2)在时序变化上,3种NDVI数据的季节变化步调基本一致,幅度相当,MODIS NDVI和SPOT/VEGETATION NDVI数据更能清晰地反映NDVI对降水响应约有1个月的滞后这一现象;GIMMS NDVI能清晰准确地反映地面植被覆盖的变化情况;SPOT/VEGETATION NDVI的动态范围比GIMMS NDVI和MODIS NDVI的动态范围大.     

不同时序植被指数重构方法的江苏省冬小麦物候期提取的影响

基于2009~2010年MODIS数据,以江苏省为研究区域,比较两种常见的重构植被指数序列方法的重构能力以及应用到冬小麦物候期提取上的效果;并且用观测数据对提取结果进行了验证。结果表明,两种重构方法都能较好的去除噪声,但Savitzky-Golay滤波方法在保持原始数据的真实性方面要优于HANTS(harmonic anazysis of time series)方法,而HANTS方法在呈现原始数据的周期性方面更有优势。通过动态阈值法提取冬小麦物候期时,经两种重构方法处理后的植被指数时间序列,在返青期和成熟期提取上均方根误差均在8 d之内,抽穗期效果较差。S-G滤波重构后的植被指数时间序列提取结果要优于HANTS方法。总体来说,经两种方法滤波后提取的江苏全省冬小麦关键物候期,都能够体现全省范围分布的变化性。     

2000-2014年呼伦贝尔草原植被覆盖度时空变化分析

以呼伦贝尔草原核心区的新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗、陈巴尔虎旗和鄂温克族自治旗为主要研究区,基于MODIS NDVI数据,利用像元二分模型反演得到植被覆盖度,并结合土地覆盖分类产品,构建2000—2014年研究区植被覆盖度时间序列.通过时间序列分析,从不同的时间和空间尺度分析草原植被覆盖度的变化规律;同时引入覆盖度异常变化点检测算法,并结合该地区同期气象数据,进一步探讨研究区植被覆盖度变化与气象因子之间的内在驱动力关系.结果表明,植被覆盖度在空间分布上主要表现为:从东往西依次递减,特别是研究区西南部,覆盖度最低;15年来研究区植被年际变化总体上呈现前10年下降、后5年缓慢上升的趋势.对植被覆盖度的异常变化进行分析,结果显示:返青期和枯萎期覆盖度的剧烈变化与温度的相关性较大,生长旺季内(7—8)月覆盖度的剧烈变化主要与降水量有关.     

武汉市植被物候变化规律及影响因素分析

植被物候作为植被生长响应气候变化的指示器,对于研究气候变化以及城市化进程具有重要意义.城市内部植被通常分布破碎,因此公里级的低分辨率遥感影像难以实现植被的精细识别与分析,而十米级空间分辨率的遥感数据在时间分辨率方面又难以满足物候分析的要求.为此,该文基于遥感数据时空融合技术,缓解高时间分辨率与高空间分辨率之间的矛盾,进行城市植被物候变化规律的分析.基于非局部滤波融合方法,生成武汉市空间分辨率30 m、时间分辨率8 d的地表反射率及EVI(增强型植被指数)序列,进一步采用移动加权谐波分析方法对EVI序列进行重建,并通过动态阈值方法提取2006年～2014年武汉市植被物候信息.实验结果表明：1) 武汉市植被由中心向郊区呈现生长期开始时间(SOS)逐渐推迟、结束时间(EOS)逐渐提前、生长期长度(LOS)逐渐延长的空间分布规律,且整体呈现出SOS提前、EOS推迟、LOS延长的时间变化趋势;2) 植被物候和平均气温相关性并不显著,但EOS和LOS受气温年平均日较差影响显著,气温年平均日较差每增加1℃,EOS推迟约12 d,LOS延长约16 d,降水主要影响SOS和LOS,平均降水量每升高100 mm,SOS提前约5 d,LOS延长约9 d.     

羊草草原不同生长时期反射波谱日变化特性的分析

对不同生长时期的羊草草原反射日变化特征的测试与分析结果：１）羊草群落反射日变化特征在７月初表现为时间的单峰曲线，在８，９月中旬为时间的直线型曲线，在一天中的不同时段，各波段反射率与太阳高度角和时间的变化分别存在极显的相关关系；（２）同各个波段反射率的日变化特征相比，ＲＶＩ和ＮＤＶＩ都能有效地减少太阳高度角变化的影响，其中以ＮＤＶＩ的作用最好；３）８月中旬对太阳辐射的利用强度最大，各个波段的反射率     

Spatiotemporal variability of vegetation phenology with reference to altitude and climate in the subtropical mountain and hill region, China

Understanding the seasonal behaviour of a subtropical forest and its inter-annual variation is crucial to understanding and monitoring its ecosystem function in the context of global warming. Based on the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Enhanced Vegetation Index dataset, a wavelet transform method was used to investigate the inter-annual variations of vegetation phenology in a subtropical mountain and hill region in Fujian, China, during 2001-2010. The results show a distinct inter-annual variation of vegetation phenology related to climate variability even if most areas presented non-significant trends. The start dates significantly advanced and end dates delayed in 2003 and 2008, due to anomalously warm conditions. There was generally a gradient of increasing start dates, and earlier end dates of vegetation growing season, due to colder temperatures at higher altitudes. However, the altitudinal phenology relationship also depends on its corresponding rainfall conditions. Earlier start dates were observed at higher altitudes during rainfall deficit years such as 2008, which coincides with relatively abundant rainfall at higher altitudes. This paper reveals that vegetation phenology was coupled with altitudinal gradient, with distinct responses at different combinations of alternate temperature and precipitation conditions variability.     

祁连山不同类型植被物候变化及其对温度的响应

本文基于GIMMS NDVI数据,采用遥感物候法提取了生长季开始日期（SOS）、生长季结束日期（EOS）和生长季长度（LGS）3个植被物候指标,并借助Theil-Sen斜率与Mann-Kendall检验等统计方法和偏最小二乘分析法（PLS）,分析了祁连山不同类型植被物候空间分布规律、时间变化趋势及其对温度的响应．结果表明:1）自东南到西北方向,祁连山植被类型从灌丛逐渐过渡到草甸、草原再到高山植被,物候指标SOS逐渐推迟,EOS逐渐提前,LGS逐渐缩短．2）草甸和灌丛2种植被的物候变化最为剧烈,研究期内该2种植被的SOS均显著提前（分别为0.19和0.25 d·（10 a）?1）,EOS显著推迟（分别为0.20、0.21 d·（10 a）?1）,LGS显著延长（分别为0.39、0.46 d·（10 a）?1）;祁连山全境及主要植被的SOS均在1997—2000年发生转折,EOS和LGS的转折点均发生在2003年．3）上年秋末冬初温度对草甸与灌丛植被SOS具有正向影响,物候期前的春季温度对SOS具有显著负影响;夏秋季温度对EOS和LGS具有显著正影响．此外,最高温对物候的影响显著强于最低温,且在春夏季的个别月份,二者对物候的影响方向不同．植被物候的变化提示当地牧民在牧草种植与放牧上的调整．      

蔡木山自然保护区植被特征

对地处农牧交错区典型地段的内蒙古多伦县蔡木山自然保护区植被特征进行了描述 ,结果表明 :草原植被是本保护区的主要植被类型之一 :包括典型草原植被和草甸草原植被 .沙地植被是本保护区的另一重要植被类型 :包括 :沙地森林植被 (主要以山杨 ( Populusdavidiana)一白桦 ( Betula platyphylla)林和榆 ( Ulmusmacrocarpa)树疏林为主和零星分布的云杉林 ( Picea) ) ;沙地灌丛植被 ( (叉子圆柏 ( Sabina.vulgaris)灌丛 :山杏 ( Prunus sibirica)灌丛 :大果榆 ( U.macrocarpa)灌丛 :柳 ( Salix)灌丛 :沙地中生灌丛 ) ;沙地半灌木植被和沙地草本植被 .湿地植被 .包括 :草甸 (草原化草甸、草甸和沼泽化草甸 )和沼泽     

基于NDVI时间序列数据的土地覆盖变化检测指标设计

大中尺度土地覆盖格局及其变化检测是研究全球变化和能量平衡的重要内容.NDVI时间序列数据在土地覆盖变化动态遥感监测中占据着重要地位.针对NDVI时间序列数据,现有的土地覆盖变化检测方法和指标存在许多不足之处.本文在分析现有土地覆盖变化检测指标的基础上,设计了一个新的基于交叉相关光谱匹配(CCSM)和兰氏距离的变化检测指标.该指标充分考虑了NDVI时间序列曲线形状和数值两个变化特征.理论与实例检验结果表明本文设计的指标能够较好的抑制各种干扰噪音的影响,正确检测真实的土地覆盖变化,是一种较为理想的检测指标.     

人工干预盐碱地植被恢复的研究

利用地理信息系统软件ArcView3.2对长岭县封围禁牧后的盐碱地植被人工干预恢复的3 a试验结果和调查数据进行了分析.结果发现,该地羊草、柽柳、白刺和引种的紫花苜蓿、枸杞能够较好地适应当地的环境,是盐碱地植被人工改良的首选品种.在人工封围禁牧、种草和栽植灌木等措施下,3 a中植被覆盖率由不到40%上升到80%,经济价值较高的羊草植被面积上升了21%.在人工干预盐碱地植被恢复进程时应本着循序渐进的方法,先种草、再种灌木、最后种乔木.