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。
     

近30年广西喀斯特地区石漠化时空演变

【目的】开展广西喀斯特地区石漠化时空演变特征分析,为广西开展石漠化生态恢复重建和综合治理提供科学参考依据。【方法】利用美国Thematic Mapper(TM)和国产环境减灾卫星HJ遥感数据,结合实地调查采样数据,在分析石漠化遥感光谱特征的基础上,以植被覆盖状况作为石漠化评价指标,采用框式分类方法对广西1988时相、2002时相、2007时相、2015时相4个时相石漠化状况进行等级制图并分析其时空演变。【结果】2002时相广西石漠化面积最大,1988时相次之,2015时相最小。近30年来,广西石漠化面积呈先增加后减少的变化趋势,即1988—2002年呈增加趋势,2002—2015年呈逐渐减少趋势,石漠化程度得到控制。其中,1988时相,广西的喀斯特地区中部石漠化比较严重;2002时相,中部石漠化得到改善,西部加重;2007时相,西部石漠化得到改善,中东部加重;2015时相,全区石漠化得到全面的改善,呈现重度转中度、中度转轻度、轻度转潜在石漠化的良好态势。【结论】植被覆盖是衡量石漠化程度的有效标志,TM和HJ数据可较好的监测大范围石漠化时空演变。     

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。     

基于遥感指数的石漠化治理成效分析—以湖南省石门县为例

石漠化治理成效统计不足造成的成效巩固困难、治理技术针对性不强等问题.以湖南省石门县为研究区,利用研究区2000～2017年的Landsat卫星遥感影像,通过获取该区的INDV、IBS及INDR指数及计算其均值及标准差,综合分析了研究区内的植被、裸岩和裸土情况,并根据研究区林场石漠化的现状特征,对比分析了石门县不同年度的石漠化治理成效.研究结果表明:(1)2000～2017年间石门县植被覆盖度以2009年为节点,呈现出先升后降的趋势;(2)2009年之前石漠化得到了有效控制,但在2009年之后,其石漠化程度有所上升;(3)石门县石漠化区域由斑块式分布逐年转向集中连片式分布,且两处林场的分布变化更为明显.结果显示,石门县斑块化分布的石漠化区域已得到有效治理,但集中连片式石漠化面积有所增大,后期仍需优化治理模式、加大治理力度.结合石门县现有石漠化情况及经济信息,利用遥感手段分析石门县石漠化治理成效,可为当地环境调查及资源利用提供依据,对大区域石漠化治理改善提供参考意义.     

2000～2015年班玛县植被覆盖度变化分析

基于美国Landsat TM卫星遥感影像数据,通过Arc GIS10.0与ENVI5.1软件,提取并分析了班玛县不同时期的植被覆盖度动态变化总体特征。分析结果表明:2000年、2007年、2015年的平均植被覆盖度依次为75.17%,74.23%,70.04%,植被覆盖度fc>0.65的区域面积占总面积的比例达到65%以上,植被覆盖总体情况良好;植被覆盖变化面积转移矩阵表明,中高等、高等植被覆盖度区域转出面积远远大于转入面积,近15年来植被覆盖度呈现出下降趋势,自然生态环境退化程度明显;班玛县植被覆盖度减少区面积占比16.18%,比重较大,植被覆盖不稳定并呈现退化趋势,自然生态环境亟待保护。     

2005-2015年三江源地区玛沁县植被覆盖度变化分析

基于美国Landsat TM卫星遥感影像数据,通过ArcGIS10.0与ENVI5.1软件,提取并分析了玛沁县不同时期的植被覆盖度动态变化总体特征。分析结果表明:2005年、2010年、2015年的平均植被覆盖度依次为72.53 %、65.76 %、68.27 %,植被覆盖度fc>0.65的区域面积占总面积的比例达到60 %以上,植被覆盖总体情况良好;植被覆盖变化面积转移矩阵表明,近10年来植被覆盖度呈现出下降趋势,各级植被覆盖度减少面积近4 000 hm²,自然生态环境退化程度明显;玛沁县植被覆盖度减少区面积占比20.96 %,比重较大,植被覆盖不稳定并呈现退化趋势,自然生态环境亟待保护。     

秦皇岛市2001—2020年植被覆盖动态变化及预测

本研究基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)遥感数据云端运算平台,利用1443景的Landsat Surface Reflectance(陆地卫星地表反射率数据)长时间序列遥感影像数据,使用归一化植被指数、像元二分模型、变异系数、线性回归分析和CA-Markov模型等方法监测秦皇岛市2001—2020年间植被覆盖度的动态变化,并预测了2025年的植被覆盖情况。研究表明：(1)2001—2020年,秦皇岛市20年间的植被覆盖度总体良好,整体上以中高植被覆盖度和高植被覆盖度为主,二者面积之和均达到总面积的65%以上;低植被覆盖度与中低植被覆盖度的面积之和均未超过20%。(2)河流、湖泊以及城区周边的植被覆盖度波动性较大,变异系数范围在0.8到3.2之间。(3)20年间秦皇岛市植被覆盖度明显变化的区域占57.7%,其中减少的区域占17.7%,增加的区域占40%,植被覆盖度基本保持不变的区域占42.3%,且人为因素仍是影响植被覆盖度变化的主要因素。(4)预测结果表明,秦皇岛市2025年仍以高植被覆盖度为主,占比达到47.4%,增长了0.9%,低植被覆盖度和中植被覆盖度分别减少了0.8%和0.4%,中低植被覆盖度和中高植被覆盖度均增长了0.1%。此研究可为秦皇岛市的环境治理、城市规划等工作提供数据参考和理论依据。     

基于Landsat8影像喀斯特石漠化调查研究

喀斯特石漠化是一种常见的土地退化基岩裸露的现象,主要分布在我国西南喀斯特地区,具有分布范围广且有进一步恶化的趋势.利用Landsat8影像,基于决策树分类方法提取凤山县石漠化信息.以NDVI值、植被覆盖度和凤山县坡度分析为分类条件,运用决策树提取凤山县石漠化信息,利用Google Earth对最初的分类结果存在错分和漏分的情况纠正,最后得到2021年凤山县不同等级石漠化面积及空间分布情况.结果表明：2021年凤山县石漠化面积约为197.307 1 km2,占全县土地面积的11.32%,总体分类精度为87.4%,Kappa系数为0.865 1.从精度评定结果可知,该方法提取石漠化信息精度可靠,同时也提出了凤山县具有石漠化较为严重的现象.     

朱溪流域植被覆盖变化与居民点的空间关系

以南方红壤侵蚀区典型流域福建省长汀县朱溪流域为研究区,基于研究区2003年和2011年的SPOT-5遥感影像,运用像元二分模型计算得到两个年份的植被覆盖度数据.最后以居民点为中心,300 m为间隔向周围依次做缓冲区,进一步分析植被覆盖度与居民点的空间关系.结果表明:2003-2011年间,流域低覆盖度植被面积占流域面积的比例降低了22.29%,而较高覆盖度和高覆盖度植被面积比例分别增加了6.99%和17.3%;全流域以改善为主的植被面积达到2 416.65 hm2,占整个流域面积的53.85%.朱溪流域植被覆盖度明显提高,研究区域开展的水土保持工作显示出明显的成效.距离居民点0~1 200 m和2 100~2 400 m缓冲区范围内,植被状况以改善为主;而距离居民点1 200~2 100 m缓冲区范围内,植被覆盖有退化的趋势.随着居民点的距离增加,植被覆盖状况呈现出由好转差再转好的发展趋势.     

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。     

石漠化的概念及其内涵

石漠化是目前西部地区经济发展、生态恢复与重建工作最为严重的问题之一。笔通过对荒漠、荒漠化、沙漠化等相关概念的比较和现有石漠化内涵的归纳总结，在分析石漠化的形成原因、特点、区域和基质的基础上，认为石漠化属于荒漠化的范畴，是人为干扰与自然背景共同作用的结果。石漠化特指在我国南方湿润地区，碳酸盐岩发育的喀斯特脆弱生态环境下，由于人为干扰造成植被持续退化乃至丧失，导致水土资源流失，土地生产力下降，基岩大面积裸露于地表(或砾石堆积)面呈现类似荒漠景观的土地退化过程。     

2000～2010年贵州喀斯特地区石漠化时空特征分析

利用前人对石漠化形成机制和驱动力分析研究的成果,选取岩性、坡度、土地覆被类型、植被覆盖度、基岩裸露率5个关键因子。采用专家打分法对各因子进行等级划定与赋值,结合"3S"技术,将量化后的5个关键因子进行叠加计算,得出贵州省石漠化空间上呈现如下规律:石漠化分布面积大,类型多样,代表性强;石漠化空间分布不均,具有西部重、东部轻,南部重、北部较轻的宏观格局;石漠化程度严重,进一步发生石漠化的威胁极大;从时间上看,贵州省石漠化在2000~2005年间处于恶化阶段,到了2005~2010年间,恶化趋势得以控制并开始转变,进入优化阶段。     

贵州石漠化退化土地及植被恢复模式

本文对贵州石漠化的形成、地质背景以及出现的地貌类型进行了分析，并对贵州的石漠化划分为喀斯特洼地石漠化区，纯质石灰岩、白云岩组成的峰林、峰丛石漠化区， 纯质石灰岩、白云岩缓坡山地、坟丘石漠化区，白云 岩组成的砂质丘陵石漠化区与碳酸盐类岩层与非碳酸盐岩类岩层互层、间层石漠化5种类型，对这5种类型的特点进行了分析，并提出了相应的植被恢复模式。     

1990—2010年贵州喀斯特区石漠化景观格局变化分析———以贵州省六枝特区为例

从石漠化演化趋势、石漠化类型空间组合特征及景观格局方面分析了1990--2010年贵州六枝喀斯特区石漠化景观格局的变化。研究结果表明：六枝特区近20年石漠化景观类型面积变化较大,其中无石漠化景观类型面积增加了73．16km2,石漠化强度有所减弱;无石漠化和轻度石漠化景观比例增加,无石漠化、潜在石漠化及轻度石漠化景观类型的斑块密度增高,同时轻度石漠化景观形状指数上升了4．57,斑块形状进一步复杂和不规则;研究区石漠化景观多样化指数（GMk）较高,1990、2000及2010年平均值都在0．66以上,石漠化景观类型丰富,但景观破碎化度较大并有增加趋势。通过景观分析可以看出,近20年来研究区石漠化景观得到了恢复,低等级石漠化斑块增多,降低了原有高等级石漠化斑块的优势度。但是新恢复的低等级石漠化斑块没有连片形成优势,所以在今后的治理过程中应该人为加以引导,促使生态修复的斑块间打通廊道形成优势,形成稳定的生态系统。     

近15年来呼伦贝尔沙地土地沙漠化发展及其驱动力

基于2001—2015年MODIS NDVI遥感数据反演了呼伦贝尔沙地近15年来植被覆盖度和沙漠化土地的空间格局与变化.结果表明:2001年以来呼伦贝尔沙地土地沙漠化总体有所减弱,但年际变化显著.其中:2001—2007年沙漠化土地以扩张为主;2007—2013年随植被覆盖缓慢恢复,沙漠化逐渐逆转;2013—2015年沙漠化有所加剧.降水量年际变化是该区沙漠化逆转或加剧最重要的驱动力.在气候变化背景下,未来几十年内该区沙漠化具有正过程发展趋势.     

滇东喀斯特石漠化区不同植被恢复模式下土壤水分空间变异特征研究

分析了7种不同植被恢复模式的土壤容重和水分等土壤特性的变异及分布特征．结果表明,土壤容重变异较小,土壤水分含量变化相对较大．不同植被恢复模式之间,天然成熟林的含水量最大,新造林最低;不同坡位之间,以下坡的含水量最大．容重变化与水分含量变化恰好相反．通过研究滇东喀斯特石漠化地区不同年龄植被在不同坡向、坡位、石漠化程度等条件下土壤水分的空间变异规律,为滇东喀斯特石漠化地区的植被建设和规划提供理论依据和实践依据．     

我国西南岩溶地区石漠化问题研究--以滇黔桂三省区为例

以云南、贵州和广西3省区为对象分析了我国西南岩溶地区石漠化的现状,研究了西南岩溶地区石漠化的机理.结果表明,广泛分布的碳酸盐岩是形成石漠化的地质背景;崎岖的地表为石漠化提供了动力;成土缓慢且土层薄使其允许侵蚀量小;受气候因素的影响岩溶地貌发育使土壤易“丢失”;人口的增长及不合理的行为导致植被破坏后恢复困难,易造成水土流失.在此基础上提出了石漠化的治理措施.     

喀斯特山区环境耗散结构演化与生态重建策略探讨

喀斯特(Karst)环境的特点是其生态环境的脆弱性,长期以来人们过于注重从改造自然的角度来重建喀斯特生态,但远未达到预期效果.喀斯特石漠化即是喀斯特山区环境耗散结构的退化,其重要原因是喀斯特山区由于地形上的天然屏障和山区人民特别是少数民族的自我封闭性双重作用,形成地理空间上的“社会孤岛“效应,导致山区环境耗散结构和生态功能退化.本文从理论角度探讨了区域环境耗散结构形成的基本条件,喀斯特山区环境耗散结构的层次结构和演化过程,指出当前喀斯特山区石漠化治理和生态重建的主要问题在于其社会人文系统的封闭性,提出了疏导对外交流网络,引入外界负熵流的喀斯特山区石漠化治理与生态重建的人文调控策略.