中国自然植被物候特征遥感分类

现有的土地覆盖分类数据以及植被-气候分类或分区数据均未考虑各类型或各分区单元内的植物物候差异,也没有排除各分区单元内受人为干扰强烈的区域,从而不利于单独考察植被物候与气候变化的相互作用关系.本文基于1km分辨率的多年SPOT-VGT归一化差值植被指数(NDVI)时序数据,首先依据植被信号强度、植被季相变化强度以及受人为干扰程度将中国自然植被按物候特征划分为极明显、明显、较明显和其他4个一级类别;并进一步利用能够较好反映NDVI时序数据形状特征的光谱角余弦作为相似性测度方法,根据物候相似性对极明显、明显、较明显这3个一级类别分别聚为9、15、7个二级类别;最后采用7个物候指标的变异系数来评价分类效果.结果表明,同已有的植被-气候分类或分区数据(生物气候区、生态区、植被区划、IGBP土地覆盖分类、生态物候区)相比,本文构建的植被物候二级类别具有更为一致的物候特征,该物候分类结果可为植被物候与气候变化关系研究、陆地生态系统碳循环模拟、植被物候地面监测站点选址提供基础数据和科学依据.     

融合物候及纹理特征的茉莉花种植区提取研究

为充分挖掘图像时序物候信息、几何空间、纹理特征在农作物监测提取研究上的优势，本研究通过构建物候参数与纹理特征的方法对广西横州市茉莉花（Jasminum sambac）种植区进行提取，该方法通过增强型时空自适应反射率融合模型（ESTARFM）融合年度内“高空间-低时间”“高时间-低空间”的遥感图像，重建生成年度中低尺度的卫星影像，获取研究区内不同植被的物候信息参数，并结合地物光谱信息提取地物纹理特征。选取物候参数、纹理特征作为茉莉花种植区分类提取信息，对不同的参数特征进行组合，开展分类对比和综合精度量化评价。结果表明，重建时序归一化植被指数（NDVI）数据结合物候参数及纹理特征的茉莉花种植区提取方法，总体分类精度达到88.36%，Kappa系数为0.863 3，在中低尺度多光谱影像遥感数据“时空信息”的缺失下对茉莉花种植区提取具有良好的效果。     

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.     

高分1号融合光谱特征提取杭州湾河口沿岸湿地典型植被信息方法研究

河口沿岸湿地典型植被信息的遥感分类提取,是监测河口湿地生态环境变化的重要前提之一.以杭州湾河口沿岸湿地为研究区,通过实地采集的典型植被光谱数据与国产高分1号卫星影像数据建立相关关系,并结合面向对象方法的分割尺度及波段比等参数的设置,利用面向对象分类方法进行杭州湾湿地典型植被信息提取.研究结果表明:基于高分1号高空间分辨率数据,结合典型植被光谱特征和面向对象分类方法,有利于提高典型植被信息提取的精度,可以有效地提取湿地典型植被信息.     

VPAUI指数监测中部城市群2001年～2013年建设用地扩张——以武汉、长沙和南昌为例

提出一种采用植被物候校正的指数VPAUI,并将其应用于中部城市群的建设用地扩张监测.首先利用植被物候参数对NTL数据进行去饱和处理并构建VPAUI,然后建立建设用地丰度和VPAUI的线性关系模型.以中部城市群的3个省会城市武汉、长沙和南昌为研究区域,利用VAPUI指数进行长时序的监测.结果表明,利用VPAUI提取的建设用地丰度能更好地解决夜间灯光强度饱和现象,能有效辨识出城市扩张的热点区域.在2001年～2013年间,武汉和长沙新增建设用地面积相当,扩张速度由慢变快,发展迅速,南昌建设用地扩张面积偏少,扩张速度由快变慢,发展滞后于武汉和长沙.     

遥感技术在湿地植被资源调查中的应用

以洪河国家级自然保护区湿地植被资源为研究对象,运用遥感影像spot数据、矢量专题数据以及野外实测数据提取2012年植被覆盖信息,对研究区现状进行调查.湿地植被分布与水位具有高度相关性,因此,利用DEM把研究区分为三个地貌类型区,运用空间代替时间的方法,确定湿地植被的演替趋势.     

陆面产品的全球陆表变化示范研究

该研究目标是对项目生成的长时间序列遥感数据产品进行全球陆表变化的特征分析,并开展对该产品在地球系统模式模拟中的应用示范研究。(1)分析了遥感全球陆表特征参量的时空特征及变化趋势;(2)研究植被叶子物候特征与碳积累的变化,建立了基于叶面积指数的叶子物候的统计模型;分析物候的空间特性,包括全球分布格局、物候日期的全球分布特征及区域尺度的分布特征;进行物候数据在全球变化研究的应用示范等;(3)进行了陆表特征参量产品在地球系统模式中的应用示范。利用GLASS数据集进行陆表-大气耦合模式模拟,研究其对地表气温、对流层气温、降水等气候因素的多年平均值、变化趋势、年际变化等的影响,发现应用可体现植被长期演变的GLASS数据集后,可明显改善对模拟地表气温的变化趋势及年际变化等的模拟。     

结合植被覆盖度指数的土地覆盖分类方法研究

基于Landsat 8 OLI反射率数据,结合定量遥感反演植被覆盖度（fractional vegetation cover, FVC）提取的植被物候特征数据,对比了神经网络、支持向量机和随机森林3种土地覆盖分类方法．结果表明:随机森林分类方法具有较好的结果,反射率结合植被特征数据的分类方法的总体精度为85.52%,Kappa系数为0.8212,比仅用反射率的土地覆盖分类总体精度提高了3.45百分点,Kappa系数提高0.0429;植被覆盖度提取的植被特征数据能有效改善耕地、草地和裸地的制图精度和用户精度,对林地与水体的用户精度分别提高了7.79百分点与1.81百分点,灌木与人造地表的制图精度分别提升了7.69百分点与0.59百分点．整体来看,结合植被覆盖度及其派生植被特征进行土地覆盖信息的提取,在简单易行的同时,为提高分类精度提供了有效支持．      

基于混合像元分解的OLI影像草原植被覆盖区遥感岩矿信息提取研究

在植被覆盖区,植被与部分矿物存在相似的反射光谱特征,运用常规的遥感信息提取方法难以有效地提取岩矿及蚀变信息.基于Landsat8 OLI数据,以白云鄂博西南草原覆盖区为研究区,通过线性混合像元分解法从混合像元光谱中减去植被类型终端单元的反射率值及其强度,达到抑制植被干扰的目的,实现岩石、土壤光谱重建.对比植被抑制前后OLI数据植被相关统计信息,并采用主成分分析法进一步提取研究区植被抑制前后的羟基异常信息,结合野外验证表明:在中低密度草原覆盖区,运用线性混合像元分解法可有效抑制植被干扰,抑制干扰后提取的遥感蚀变信息更为客观.     

青藏高原物候研究的热点和趋势——基于CiteSpace可视化分析

基于1994—2020年关于青藏高原地区植被物候的已发表文献资料，利用CiteSpace可视化技术、文献研究法等分析近27 a青藏高原地区植被物候变化趋势及影响因素，并对该地区物候研究的热点及未来的研究方向进行分析.结果表明，青藏高原地区物候研究的年发文量总体呈上升趋势，发文内容以青藏高原地区物候与气候变化之间的关系为主，遥感技术取代传统地面观测成为研究青藏高原植被物候的主要手段.近27 a青藏高原地区植被返青期呈提前趋势，枯黄期变化趋势尚无一致结论，生长季长度呈延长趋势；气温和降水为物候期变化的主导因素，暖湿条件使物候期提前，暖干条件则会不同程度推迟物候期.未来应在不同研究手段整合的基础上对青藏高原地区植被物候开展多尺度研究.     

地形调节植被指数构建及在植被覆盖度遥感监测中的应用

提出一种无需异源数据支持就能有效消除山区地形影响的地形调节植被指数(TAVI).以Landsat TM影像为数据源,采用TAVI进行复杂地形山区植被覆盖度遥感监测;并选择典型样区进行植被指数与太阳入射角余弦值cosi回归分析、比较,定量验证地形调节植被指数抗地形影响的效果.结果表明,TAVI与cosi一元线性回归方程斜率仅为0.01,相关系数只有0.01,TAVI获得预期的抗地形影响的效果;利用TAVI反演的植被覆盖度空间分布呈面状展开,没有出现地形纹理状的分布形态,获得了满意的抗地形影响的效果.     

根对土壤加强作用的研究

为研究植被根系对边坡稳定和水土保持的作用,该文通过根土复合体的三轴实验分析了根对土体的加强作用,得到了含根体积比为0.5%和1%的根土复合体在10 kPa围压下的轴压极限载荷。同时使用基于周期性复合材料的均匀化理论,建立了根土复合材料胞元的数值计算模型。利用该模型,对两种含根体积比情况下的轴压极限载荷进行了数值计算,其结果和实验比较吻合。该文实验在青海进行,研究结果为将来治理青海水土保持问题提供了数据基础。     

Influence of floodwater irrigation on vegetation composition and vegetation regeneration in a Taklimakan desert oasis

Naturally occurring floods in the summer months are the main source of surface water application in the foreland of Qira oasis, which is characterized by a hyperarid climate and is located at the southern fringe of the Taklimakan Desert. We investigated the impact of repeated artificial flood irrigation on seedling recruitment and growth of Alhagi sparsifolia and Karelinia caspica plant communities which are part of the dominant vegetation in Qira oasis. Flood irrigation was applied three times during the growing season and we studied the effect of irrigation on species recruitment, vegetation growth, spe- cies composition, and changes in soil water and nutrient concentrations in the soil profile. Results show that (1) repeated flood irrigation had a positive effect on seedling recruitment of the two species, with vegetative recruitment via root tillers being more important than seed recruitment for both species. (2) Irrigation promoted the germination and establishment of herbaceous weed species, which in- creased species diversity as well as ground coverage. (3) Irrigation also increased soil water and soil nutrient concentrations in the upper soil layer and changed the soil nutrients in the vertical profile. Available N, P, K and the total P and K increased in the soil profile. Our study demonstrates that naturally occurring flood irrigation has significant ecological benefits and plays an important role in promoting the renewal of desert vegetation and a short-term increase of soil nutrients. Our study also highlights the potential negative consequences for vegetation composition and rejuvenation if naturally occurring floods in the study area are diminished by either the effects of climate change or human management.     

Surface pollen assemblages of human-disturbed vegetation and their relationship with vegetation and climate in Northeast China

Pollen assemblages of 53 surface pollen samples from farmlands and wastelands in Northeast China were analyzed. Tree pollen percentages were usually higher than 30%, with Pinus (26.9%), Quercus (0.9%), Betula (0.9%) and Populus (0.7%) as the major types, and herb pollen percentages were usually higher than 50%, with weedy Poaceae (8.7%), Chenopodiaceae (7.1%), Artemisia (1.9%) and Compositae (3.5%) as the major taxa. Thus, the pollen assemblages were consistent with the regional vegetation compositions. However, there were differences in pollen assemblages among regions, especially among different geomorphological units. For example, in the mountains, there were more types of tree pollen and higher total percentages (average 42%) than in other areas, while cereal pollen percentages were lowest (11.2%). In the hills and high plains, herbs made up more than 60% of the pollens, with cereals (average 53.6%) the dominant type. In the low plains, pollen types were similar to those in the hills and high plains, but total pollen concentrations and the proportion of Concentricystes were much higher, while cereal pollen percentages were slightly lower (average 41.6%). Pollen assemblages in different land use types also differed. For example, in farmland, cereal pollen percentages were more than 40% and Chenopodiaceae was usually less than 2.5%, while in wasteland, weedy Poaceae was usually less than 10% and Chenopodiaceae was usually higher than 25%. Total pollen concentrations in farmland (average 3909 grains/g) were much lower than in wasteland (average 15074 grains/g). Redundancy analysis revealed that pollen assemblages were significantly negatively correlated with mean annual temperature (-0.73) and July mean temperature (-0.81) and significantly positively correlated with mean annual precipitation (0.48), indicating that pollen assemblages in the artificial or human-disturbed vegetation reflect regional climate well. Comparison of pollen assemblages in different areas of northern China showed that pollen concentrations reflect the intensities of human impact to some degree. For example, pollen concentrations decrease as human impacts increase in intensity. The cereal pollen proportions in farmland differed by area. In Northeast China, cereal pollen proportions were distinctly higher than in most other areas of northern China, suggesting differences in planting habits and climate.     

高原山区遥感植被制图研究综述

 植被制图是植被生态学研究的基础和重要内容之一.在环境复杂、异质性高的高原山区,由于诸多因素的影响给该区域的遥感植被制图带来很大的困难和挑战.作者重点介绍在复杂山区环境中利用遥感技术进行植被制图的基本过程.为了提高山区遥感植被图的精度,建议注意以下几点：①在提取训练样本阶段,应将同一地物或者植被类型根据其不同的光谱特征分成不同亚类型进行选取训练样本;②现有许多地形校正模型不能有效地提高遥感分类精度;③分类器选择时,建议选择人工智能神经网络分类法、决策树、基于专家知识分类法等先进的非参数分类器;其次如果选择使用中低分辨率影像数据,可以考虑使用亚像元或软分类法;当使用高分辨率影像时,选择基于对象分类法要优于基于像元分类法;④结合辅助数据,尤其是DEM数据能显著提高山区遥感植被或森林制图精度.将来高级地形校正模型和分类算法需要进一步开发和发展.GIS技术与遥感数据结合也是未来遥感植被制图技术发展的一个重要方向.未来研究还需要将群落和植被生态学的理论和方法与遥感技术相结合来提高山区植被制图精度,并促进遥感科学和空间植被生态学发展.     

陕西省植被区划初步研究

根据植被的主要类型与分布，结合植物区系和栽培植物的特点，将陕西植被划分为３个植被地带７个植被区．并对各区主要特征及利用方向进行了分析和评价．     

济南石灰岩山地植被特征及其对植被优化配置的研究

石灰岩山地是荒山造林的重点和难点。通过对济南市南部山区的调查,分析了10种主要物种的重要值、生态位宽度、生态位重叠等指标,发现侧柏是济南南部山区群落的主要单优势种和建群种,灌木层中黄荆是主要优势种,草本层中主要为羊胡子草。根据综合评估的结果,侧柏-黄荆(胡枝子)-羊胡子草可作为石灰岩山地乔木-灌木-草本的建群种。黄榆和山榆存在较小的生态位重叠(数值为0),可以考虑在进行荒山治理过程中对两者进行合理配置。这些研究对山东石灰岩山地植被优化配置具有参考价值。     

Relationships between vegetation and stomata, and between vegetation and pollen surface soil in Yunnan, Southwest China

Surface pollen and stomata of 61 samples collected in a study area ranging from tropical seasonal rainforest to oak forest(Quercus spinosa) in the Yulong Snow Mountain region in Yunnan,China,are used to distinguish vegetation communities.The results show that tropical seasonal rainforest(and mountain rainforest),south subtropical evergreen broad-leaved forest,and Quercus shrub are distinguished effectively from other vegetation types by analysis of surface pollen.The south subtropical evergreen broad-leaved forest,Pinus kesiya forest and evergreen broadleaf forest are distinguished effectively from other types of vegetation by pollen analysis.However,P.yunnanensis forest is not distinguished from other vegetation types,and P.armandii,P.densata forest and temperate deciduous conifer mixed forest are not distinguished.The over-representation of Pinus pollen is the main reason that these vegetation communities are not distinguished from each other.Conifer stomata analysis is an effective tool for identifying and distinguishing different types of coniferous forest,and this method performs well even with a small number of sampling points.     

垂直植被指数的计算和精度分析

提出了一种在遥感影像上自动提取土壤线的方法,并用NDVI作比较,验证了基于自动提取的土壤线计算的PVI和实测地上生物量之间的相关性及其削弱土壤背景的能力.结果表明基于自动提取的土壤线计算的PVI比NDVI对于地表草地生物量而言具有更好的相关性.研究结果使基于土壤线的植被指数的计算更方便,对提高遥感植被指数的计算精度具有一定的意义.     

漂浮植被的阻流特性研究

为了定量研究漂浮植被的阻流特性,采用电子应力计对漂浮植被的拖曳力进行测量,基于边界层理论对其受到的拖曳力进行计算分析,并将实测的植被-水体交界面处切应力与基于边界层理论计算得到的拖曳力值进行了对比分析.研究结果表明:在充分发展的湍流边界层中,将边界层理论用于分析漂浮植被拖曳力是可行的;漂浮植被摩擦阻力的大小与速度的平方成正比,而压强阻力的大小与流速的平方成反比;植被拖曳力系数由植被区长度雷诺数和植被区高度雷诺数共同决定.