喀斯特城市桂林地表温度时空变化及地物覆盖影响分析

【目的】定量分析喀斯特城市桂林1990—2015年快速扩展对热环境的影响。【方法】提出喀斯特山峰混合像元比辐射率估算方法,对Landsat卫星12景遥感图像用模型反演地表温度并分析地表温度时空变化规律;提出建筑覆盖率、水体覆盖率和裸土率估算方法,反演植被覆盖度、建筑覆盖率、水体覆盖率、裸土率和裸岩率,分析混合像元中各地物覆盖率变化对地表温度的影响。【结果】1)研究地的建筑/道路、喀斯特山峰裸岩、干燥裸土的地表温度相对较高,水体和茂密植被覆盖的喀斯特山峰阴坡地表温度最低,茂密植被覆盖的喀斯特山峰阳坡的地表温度也相对较低;在太阳辐射下,喀斯特山峰阳坡地表温度比阴坡地表温度高1~3℃。2)1990—2015年研究地的地表温度高于喀斯特山峰茂密林地的高温像元比例呈逐渐上升的趋势,由61.9%变化到75.2%。3)研究地的地表温度因植被覆盖度、水体覆盖率增加0.1而分别降低0.5~0.7℃,0.2~0.4℃;因建筑覆盖率、裸土率和裸岩率增加0.1而分别升高0.4~0.7℃,0.4~0.6℃和0.3~0.5℃。【结论】喀斯特城市桂林的地表温度明显受人为因素、植被覆盖和地形的影响。     

喀斯特城市桂林地表温度时空变化及地物覆盖影响分析

【目的】定量分析喀斯特城市桂林1990—2015年快速扩展对热环境的影响。【方法】提出喀斯特山峰混合像元比辐射率估算方法,对Landsat卫星12景遥感图像用模型反演地表温度并分析地表温度时空变化规律;提出建筑覆盖率、水体覆盖率和裸土率估算方法,反演植被覆盖度、建筑覆盖率、水体覆盖率、裸土率和裸岩率,分析混合像元中各地物覆盖率变化对地表温度的影响。【结果】1)研究地的建筑/道路、喀斯特山峰裸岩、干燥裸土的地表温度相对较高,水体和茂密植被覆盖的喀斯特山峰阴坡地表温度最低,茂密植被覆盖的喀斯特山峰阳坡的地表温度也相对较低;在太阳辐射下,喀斯特山峰阳坡地表温度比阴坡地表温度高1~3 ℃。2)1990—2015年研究地的地表温度高于喀斯特山峰茂密林地的高温像元比例呈逐渐上升的趋势,由61.9%变化到75.2%。3)研究地的地表温度因植被覆盖度、水体覆盖率增加0.1而分别降低0.5~0.7℃,0.2~0.4℃;因建筑覆盖率、裸土率和裸岩率增加0.1而分别升高0.4~0.7℃,0.4~0.6℃和0.3~0.5℃。【结论】喀斯特城市桂林的地表温度明显受人为因素、植被覆盖和地形的影响。
     

利用单窗算法反演喀斯特城市地表温度

针对桂林喀斯特城市快速扩展呈现的热岛问题,提出喀斯特山峰混合像元比辐射率估算方法,使单窗算法适用于喀斯特城市地表温度遥感反演。结果表明,地表温度反演值与测量值的误差在2°C内;桂林中心老城区的地表温度相对低于新开发区和城市南北部工厂区,地表温度随植被覆盖度的增加而降低,呈明显的负相关关系;水体的表面温度最低,约17°C,植被覆盖度较高的喀斯特山峰的地表温度较低,阴坡为18~19°C,而阳坡为22~24°C;水泥广场、大面积建筑区的地表温度较高,为32~35°C;厂房密集且生产过程释放热量的工厂的地表温度最高,为33~36°C,个别像元达到40°C。植被覆盖的喀斯特山峰呈现显著的城市凉岛现象,对调节喀斯特城市气候环境具有重要作用。     

植被、不透水面、水体对喀斯特城市地表热场影响

针对桂林喀斯特城市快速扩展所引发的热环境和热岛问题,对1989年和2006年TM卫星图像利用模型反演地表温度、植被指数NDVI、不透水面率ISA 和水体指数MNDWI,分析植被、不透水面、水体等3个因素时间和空间变化对地表热场的影响机理。结果表明,地表温度与 NDVI、MNDWI呈明显的负相关关系,与ISA 呈明显的正相关关系;1989—2006年研究区 NDVI大于0.4的中高植被覆盖区由76.89%大幅度降低到32.65%,NDVI低于0.2的无植被覆盖区由4.01%大幅度升高至17.15%,水体面积由3.87%降低到1.95%;ISA 大于0.9的高不透水区域由12.1%大幅度升高至32.1%,导致地表温度高温区和次高温区由7.9%大幅度升高至15.9%,低温区和次低温区由61.8%大幅度降低到38.9%,热岛现象明显增强。连续大面积的不透水面是产生喀斯特城市热岛效应的直接原因,而喀斯特山峰植被、城市林地与行道树、城市中江湖等较大水体,对喀斯特城市热岛效应的缓解具有非常重要的作用。
     

喀斯特城市石漠化遥感参数的时空变化

针对桂林喀斯特城市近20多年来快速扩展可能导致的喀斯特山峰石漠化,提出遥感像元裸土率的正比例估算方法,对该地区Landsat卫星1990~2015年8景遥感图像反演植被覆盖度、裸岩率的长时间序列数据,分析喀斯特山峰混合像元中植被、裸岩比例的时空变化规律。结果表明,研究区喀斯特山峰裸岩率高于0.7的面积比例低于15%,植被覆盖度高于0.5的面积在60%~85%之间。喀斯特山峰植被覆盖度、裸岩率的变化趋势主要受气候因素和人为因素等的影响,裸岩率高于0.7的面积比例变化受人为因素影响的程度较大。在1990~2006年呈略降低后基本维持平稳的趋势;但新区的建设使得2009年升高到最高值14.3%;2009~2015年缓慢下降到6.6%;植被覆盖度高于0.7的面积比例1990~1994年逐渐上升达到最高值56.0%,1994~2009年下降到最低值25.7%,2009~2015年上升到37.1%。研究结果可为进一步监测和预警喀斯特城市发展过程的喀斯特山峰石漠化提供科学数据。     

植被、不透水面、水体对喀斯特城市地表热场影响

针对桂林喀斯特城市快速扩展所引发的热环境和热岛问题,对1989年和2006年TM卫星图像利用模型反演地表温度、植被指数NDVI、不透水面率ISA和水体指数MNDWI,分析植被、不透水面、水体等3个因素时间和空间变化对地表热场的影响机理。结果表明,地表温度与NDVI、MNDWI呈明显的负相关关系,与ISA呈明显的正相关关系;1989--2006年研究区NDVI大于0．4的中高植被覆盖区由76．89％大幅度降低到32．65％,NDVI低于0．2的无植被覆盖区由4．01％大幅度升高至17．15％,水体面积由3．87％降低到1．95％;ISA大于0．9的高不透水区域由12．1％大幅度升高至32．1％,导致地表温度高温区和次高温区由7．9％大幅度升高至15．9％,低温区和次低温区由61．8％大幅度降低到38．9％,热岛现象明显增强。连续大面积的不透水面是产生喀斯特城市热岛效应的直接原因,而喀斯特山峰植被、城市林地与行道树、城市中江湖等较大水体,对喀斯特城市热岛效应的缓解具有非常重要的作用。     

厦门市地表温度与植被覆盖关系定量研究

以福建省厦门市为研究区,基于2015年的Landsat 8遥感影像数据进行4种不同算法的地表温度反演,并对4种算法的结果进行精度验证,选择一种精度最高的算法的结果与植被覆盖度进行回归分析,探讨不同下垫面的植被覆盖度与地表温度的关系.结果表明:在本研究区内,使用单窗算法反演地表温度结果与对比数据更为接近,精度相对较高.地表温度与植被覆盖度之间具有明显的相关关系,植被覆盖度能够有效降低地表温度.在不同的植被覆盖度范围内,对地表温度降温效果不同,当整体植被覆盖度水平较低时,植被覆盖度的增加能够更加明显地降低地表温度.不同的下垫面类型植被覆盖度与地表温度之间有很好的对应关系,植被覆盖度越高的下垫面类型,温度越低.     

校园绿化植被对夏季高温的调节功能研究

以福建师范大学校园为例,通过实地监测,分析不同绿化植被对夏季高温的调节作用.研究表明:校园内夏季不同下垫面类型在11:30-13:00时段空气温度差异最大,校园公园降温效果最显著.乔木覆盖率高的校园公园空气温度比校园水泥地面温度低2.5~6℃,平均低4.7℃;校园行道树空气温度比水泥地面低0.7~3.5℃,平均低2.1℃;草地降温效果最差,降温-1.0~2.3℃,平均降低1.3℃.公园对地面温度的降温效果最为显著,对校园近地表温度的垂直调节作用也最强.公园地面温度比水泥地面的地面温度低10.2~20℃,平均低14.6℃;公园的空气与地面温度差0~0.3℃,平均温差0.1℃,温差最小.绿化植被降温效果有一定阈值范围,当校园温度在这个阈值范围内,即校园温度达到30.5~33.5℃时,绿化植被的降温效果较显著.从降温的角度,建议福州城市规划设计中尽量增加乔木种植比例.     

秋冬季节广州城市绿地对热岛效应的调控作用差异分析

城市绿地具备"冷岛"效应功能,其在调控城市热岛效应方面发挥着独特作用,是城市生态研究的重要领域。以Landsat 8多光谱和热红外波段遥感影像为基础,系统分析了秋冬季节广州市地表参数比如植被覆盖度、归一化湿度指数(NDMI)和减化比值植被指数(RSR)变化对地表温度的影响;并综合绿地地表参数信息,定量研究了城市绿地面积和周长变化对其热环境调控功能的影响及其季节性差异。结果表明:广州秋季热岛强度和范围大于冬季;相比冬季,秋季地表参数与地表温度间具有更好的相关性,即秋季植被有更好降温效应。但是RSR与地表温度间呈对数函数关系,说明在高植被覆盖区降温效应可能出现"饱和现象"。秋冬季节城市绿地降温效应的影响距离为300 m左右。城市绿地面积和周长与地表温度间显著负相关,但秋季相关性小于冬季。绿地属性参数与地表温度间显著负相关,秋季相关性更强。然而,相关分析发现,除秋季绿地NDMI与内外累积温差间显著负相关外,其它地表参数与秋冬季节内外累积温度差之间的显著性并不明显,这一定程度说明绿地地表参数可能并不直接影响外部环境温度。     

地面植被的主被动同步观测实验方法

针对植被冠层结构参数主被动遥感协同反演的问题,开展了不同地形、不同植被覆盖类型的地面观测实验,获取了典型植被不同方位、不同角度的地面激光雷达和成像光谱数据,同时,测量了多种冠层结构参数,构成了与飞行数据配套的地面同步观测数据集。该文介绍了实验中样地选择,观测站点设置,主被动数据获取,辅助数据测量等过程的具体目标和设计;总结了实验中获得的主要经验,对遥感类专业的实践教学及科研实验均具有指导意义。     

深埋隧道填充型溶腔溃水机制及风险识别

结合国内外岩溶隧道修建过程中涌、突水灾害的特征分析,将大体量且有一定静储量的高压岩溶水瞬间释放,并伴随突泥、突巨石的特殊涌水定义为岩溶溃水;基于宜万铁路马鹿箐隧道特大岩溶溃水灾害分析,得到了岩溶溃水的基本特征,通过分析岩溶溃水的机理获得了构成岩溶溃水风险的几个主要因素;基于理论分析、数值模拟等方法,并结合现场工程经验,对岩溶溃水风险发生的几个门槛条件进行了初步的确定;针对溃水风险识别的实施方案,提出了超前水平钻探并结合放水试验和闭水试验的方法。     

喀斯特枯水、干旱、灾害初探--以贵州省为例

由于喀斯特流域独特的水文地质条件,其枯水、干旱、灾害三者之间的联系和影响也较非喀斯特的地区不同,以贵州省为例,从喀斯特水文地貌学的角度,系统定义了喀斯特枯水、喀斯特干旱、喀斯特灾害的概念,并分析喀斯特流域枯水、干旱、灾害发生的时间、地区,进而探寻它们之间的关系,即彼此增强的正反馈关系,为贵州防旱防灾及经济发展可持续发展提供一定的理论基础。     

贵州喀斯特地区生态经济类型划分

根据生态经济学理论,采用主成分分析法和聚类分析法,选取 47个指标对贵州 75个喀斯特县(市)进行生态经济类型划分研究,将 75个喀斯特县(市)分为 2个一级类型、9个二级类型、18个三级类型、8个四级类型,并对不同类型的发展潜力在命名上作了定位,为进一步研究不同生态经济类型的发展提供了基础。     

喀斯特高原与峡谷的土地利用对比——以贵州清镇和花江为例

喀斯特高原和峡谷的土地利用在气候、地质地貌、土壤等自然背景下进行的对比,和土地利用现状及其空间结构的对比分析,表明了高原区农业生态环境优于峡谷区、水土流失弱于峡谷区,两示范区耕地面积差别不大、结构明显不同,并对各种土地利用类型分布的集中分散程度分析对比、土地利用结构的匀质性和土地开发利用程度的情况进行分析对比。文中运用了景观生态学中的斑块密度来表示土地利用类型密度,反应每一种土地利用类型分布的破碎程度。     

喀斯特地下水库的基本原理及成库条件

喀斯特化岩体中存在着大小不等、形状各异的溶孔、溶隙、溶洞和管道构成的地下空间。在垂直水动力分带中,下部饱水带中的地下空间充满喀斯特地下水,而包气带中的地下空间中绝大部分是空气。兴建喀斯特地下水库就是选择合适的地段,修建地下坝或地表坝,拦截地下水,抬高地下水位,利用包气带中的地下空间或与之相通的地表洼地蓄水,形成地下水库。喀斯特地下水库是喀斯特区开发喀斯特水资源的有效方法之一。在一些特定的喀斯特自然环境下,它可能是唯一有效的方法。     

喀斯特环境地质灾害

本文论述了喀斯特地质环境引起的干旱、岩漠化、洪涝、渗漏、突水等地质灾害的形成机理和危害。     

山西岩溶地貌形态特征与形成过程

山西是北方岩溶发育大省。文章介绍了其特有的一些形态特征和地貌组合，并探讨了影响其发育的因素及形成的2个主要时期。     

喀斯特溶原坝地与喀斯特峰丛峡谷耕地生产潜力对比研究——以贵州清镇和花江为例

采用气候土地生产潜力估算模型,通过对贵州清镇喀斯特溶原坝地与花江喀斯特峰丛峡谷的对比研究,得出决定喀斯特地区耕地生产潜力的首要自然因素为土壤条件,其次是热量条件,再次是水分条件,最后是光照条件。     

贵州喀斯特地区受危种子植物的种类和分布

通过对有关资料的分析统计,得知贵州喀斯特地区受危种子植物已达３４２种,约占全省种子植物种数的６．８％,占全省受危种子植物的８５％。根据受危物种的现状特征,分析了受危种子植物的受危类型及其分布特点。     

贵州的生物多样性与喀斯特环境

贵州独有的喀斯特环境特征,形成了丰富多彩的生物类型和栽培品种,表现出丰富的遗传多样性。喀斯特地区独特的地上地下二元结构、地形起伏多变,形成了类型多样的生态系统类型。受冰川影响较小,保留了许多北半球其它地区早已灭绝的古老孑遗和残遗的种类,具有物种高度丰富,特有属种繁多,区系起源古老等物种多样性的特点。喀斯特环境自身的脆弱性,加上人类不合理的开发和利用,使得区内的自然资源和自然环境不断地遭到破坏,物种种类、数量正在急剧地减少。贵州省目前在喀斯特地域建立了37个保护区。