植被指数纹理特征信息估测稀疏植被生物量

针对基于反射率及植被指数的统计模型在估测荒漠化地区稀疏植被生物量时往往无法满足要求的问题,该文以RapidEye多光谱影像为数据源,尝试通过植被指数与纹理信息相结合的方法对甘肃省民勤县绿洲边缘稀疏植被区的生物量进行估测。选取4种典型植被指数,按照不同参数分别提取植被指数的灰度共生矩阵纹理特征值。将植被指数与实测生物量数据进行线性回归,同时,将纹理特征与生物量构建多元逐步回归模型。比较了单一的光谱信息与纹理信息估测荒漠化地区生物量的能力。研究结果表明,利用植被指数的纹理特征估测生物量的能力较高于单一的植被指数。     

利用MODIS产品分析长江上游川江段植被变化

使用2000年到2005年每年8月的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的植被指数产品研究了长江上游川江流域加快长江防护林建设以来的植被变化。在选定的特定区域对广泛使用的植被指数NDVI和新开发的增强型植被指数EVI进行了对比分析,两种植被指数在湿润环境下对高密度植被的描述有明显差别:NDVI的季节性不明显,表现为全年高平的曲线;而EVI仍然有季节性,表现为钟形曲线,与月平均温度关系更密切。通过对EVI产品的分析,近6年来长江上游川江流域的植被得到了较好的恢复,尤其是在湖北和嘉陵江附近植被得到了明显的增加,整体上最明显的变化是较高植被值域区(0.6～0.8),所占比例由3.26%增加到13.96%。     

塔里木河中游植被指数空间数据库设计

受环境因素与人类活动的影响,塔里木河中游地区近年植被长势及分布变化较大,通过对植被的动态监测分析,可为塔里木河生态保育对策的制定及植被保护研究提供科学依据.本文采用面向对象的Geodatabase模型,使用地理信息系统（GIS）对空间、属性数据的管理分析功能,以塔里木河中游为研究区,选取通过遥感图像处理平台ENVI计算得到的2000、2006、2010、2015年四期归一化植被指数（NDVI）为研究数据,通过使用ArcGIS对NDVI进行空间分布特征研究,设计出一种塔里木河中游植被指数空间数据库,以实现空间、属性数据的存储管理一体化.该植被指数空间数据库能直观的反映出研究区植被变化及生长情况.     

黑河流域2001~2017年植被变化特征及其可延续性评价

植被的变化特征是流域生态监测的重要内容和流域综合管理决策的基础信息。基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE),利用空间分辨率为250 m的MODIS-EVI(Enhanced Vegetation Index)产品,研究2001~2017年黑河流域植被的时空变化趋势及延续性特征。结合气温、降水与河流径流量观测数据,分析黑河流域上游、中下游绿洲与非绿洲区植被变化的影响因素。结果表明:近17年来黑河流域植被年最大EVI值年均增幅为0.0039,年均新增植被面积为480.3 km^2。受气温、降水、耕地开垦、水资源管理措施及与其密切相关的地下水等因素的不同影响,上中下游表现出不同的变化特征。无论是年最大EVI值还是植被面积,中游的增加趋势最为显著,绿洲区较非绿洲区增加趋势更为明显。这种变化趋势短期内可能延续,但长时间内存在较大风险。研究为快速监测植被变化提供了示范,揭示了干旱区植被监测中长势变化与类型变化的同等重要性,流域植被变化的区域协同性对合理分水、加强地表-地下水协同管理等流域综合管理提出了更高要求。     

利用多时相中分辨率卫星影像监测-福建省植被覆盖变化

植被指数能定量地反映植被的变化信息，利用2001～2005年的EOS/MODIS卫星遥感资料，通过基于增强型植被指数的植被覆盖度计算模式，得到2001～2005年福建省植被覆盖度的年际动态变化情况，分析结果表明：福建省植被覆盖存在有不同程度的退化现象，退化最明显的地区出现在居民点、河流两岸、海岸带和岛屿等区域，植被覆盖变化在整体上呈现出内陆普遍小于沿海地区的特征，而远离沿海特别是内陆海拔较高的山区，植被覆盖变化很小，反映出研究区内植被覆盖受人类活动影响相对较大的事实。     

基于Landsat 8影像的额济纳荒漠绿洲植被覆盖度估算方法对比研究

荒漠绿洲是维持当地人类生存和社会发展的主要依托,但其地表植被稀疏,生态系统极其脆弱,而植被覆盖度是反映荒漠生态环境信息的重要指标之一。以黑河下游额济纳荒漠绿洲为例,基于Landsat 8影像和野外实测植被覆盖度数据,对比和分析现有的适宜于干旱荒漠区的3类植被覆盖度提取方法(经验模型法、像元二分法和三波段梯度差法)在该区域的应用效果,并尝试利用基于转换型土壤调整植被指数(TSAVI)的像元二分模型法和修正的三波段梯度差法(MTGDVI)进行植被覆盖度估算,以期找到计算额济纳荒漠绿洲植被覆盖度的最佳模型。研究结果表明:用TSAVI像元二分模型法的反演精度高而且能够较好地估算额济纳荒漠区域和绿洲区域的植被覆盖度,适用于估算额济纳荒漠绿洲的植被覆盖度。     

基于Landsat８影像的额济纳荒漠绿洲植被覆盖度估算方法对比研究

荒漠绿洲是维持当地人类生存和社会发展的主要依托,但其地表植被稀疏,生态系统极其脆弱,而植被覆盖度是反映荒漠生态环境信息的重要指标之一.以黑河下游额济纳荒漠绿洲为例,基于Landsat８影像和野外实测植被覆盖度数据,对比和分析现有的适宜于干旱荒漠区的３类植被覆盖度提取方法(经验模型法、像元二分法和三波段梯度差法)在该区域的应用效果,并尝试利用基于转换型土壤调整植被指数(TSAVI)的像元二分模型法和修正的三波段梯度差法(MTGDVI)进行植被覆盖度估算,以期找到计算额济纳荒漠绿洲植被覆盖度的最佳模型. 研究结果表明:用TSAVI像元二分模型法的反演精度高而且能够较好地估算额济纳荒漠区域和绿洲区域的植被覆
盖度,适用于估算额济纳荒漠绿洲的植被覆盖度.     

MODIS数据在树种长势监测中的应用

近年来,世界各国日益重视利用“3S”(遥感、地理信息系统和全球定位系统)技术对陆地表面植被进行研究。利用Terra-MODIS数据,分别采用了归一化植被指数(NDVI)、环境植被指数(EVI)、土壤调节植被指数(SAVI)以及比值植被指数(RVI)对实验区典型树种的长势进行了比较研究;同时对实验区典型树种的植被指数的地域变化和时间变化进行了分析,为探讨我国可燃物的时空变化规律打下了基础。     

利用NDVI与EVI再合成的植被指数算法

针对单独使用NDVI、EVI对植被覆盖变化分析出现的饱和问题,提出了植被指数再合成法。本研究基于EVI与NDVI中国合成产品在时间上通过植被指数归一化再合成、空间上通过植被指数向量分析法对云南省月植被覆盖变化进行趋势分析并进一步利用方差、标准差、变异系数、回归分析等方法对单一植被指数与合成植被指数进行定量评价。结果表明:NDVI与EVI月趋势变化呈显著负相关;基于EVI mean与NDVI max再合成指数VI的方差、标准差均最大,相对其他单一植被指数(NDVI、EVI)而言,其变异系数VC最大为0.551,回归分析结果k值为0.039,对描述植被覆盖在时间维度与空间维度上的变化情况效果最佳。     

基于NDVI和纹理变化的城镇扩展检测--以浙江省绍兴市为例

以绍兴市作为研究区，选取两景不同时相的TM影像，进行了城镇扩展的研究。该研究区位于中国东部沿海地区，其地理位置和投资环境决定了其城镇的快速发展，因此对其进行城镇扩展的研究具有非常重要的意义。本假定以植被覆盖为明显标志的景观生态和基于NDVI的城镇土地利用之间的相互关系，给出了一种新的城镇扩展检测方法，即使用NDVI公式生成植被指数，然后提取1984年和2000年归一化差分纹理指数的纹理影像，这些指数显示了这些纹理影像变化的比率，该方法成功地显示了两景影像间的变化区域。当然为了获取正确的结论往往需要相关的地面数据。研究结果显示，在城镇外围地区具有明显的植被覆盖变化。     

基于遥感与GIS的民勤盆地荒漠垦殖研究

通过对民勤盆地1959年航片,1973年MSS影像,1987、1994、1998和2001年TM影像的人机交互目视解译结合自动分类,制作了6个典型年代的绿洲分布图。利用GIS软件进行迭加运算处理并进行面积统计,获得民勤盆地40年来荒漠垦殖位置变化图和面积变化数据。结果表明,40年来民勤盆地荒漠垦殖发展迅速,其中尤以70年代和90年代增加显著;荒漠垦殖范围扩展的方式主要有两种:一种是原有绿洲的“摊饼式”扩展,一种是向荒漠腹地的“跳跃式”推进;荒漠垦殖扩展的原因,早期主要受“以粮为纲”政策的影响,晚期在于绿洲生态环境的恶化和经济利益的驱动。荒漠垦殖的迅猛发展极大地破坏绿洲外围的生态环境,加速了荒漠化进程。     

Coupling spectral unmixing and multiseasonal remote sensing for temperate dryland land-use/land-cover mapping in Minqin County,China

Temperate dryland ecosystems in China are undergoing accelerated changes due to natural and anthropogenic disturbances. Using the Minqin oasis as a case study area, this article examined linear spectral mixture analysis (LSMA) with the fixed four-image endmember (EM) model comprising sand, green vegetation, saline land, and dark materials (i.e. the degraded symptoms/EMs) for temperate dryland land-use and land-cover mapping. Dryland covers defined by landscape seasonality of the four EMs at the subpixel level are more easily interpreted to achieve acceptable accuracy, and allow better understanding of the processes of land degradation, such as two distinct salt/water movements were found in the study area. The Minqin oasis faces a significant challenge that requires a long-term monitoring system to understand the relationship between land-use decisions and ecological consequences. The approach developed with the mutiseasonal LSMA, representing dryland land-cover seasonality with the common surface degradation types (i.e. the four EMs) in a tree-structure framework, promises a robust and operative tool for land degradation assessment and monitoring and would be applied in a more different dryland environment in the future.     

基于遥感的黑河流域植被物候空间格局提取分析

植被物候的检测对于认识自然季节现象的变化规律,服务农作物生产、全球变化、生态学应用方面具有重要价值。植被指数是描述植被数量、质量、植被长势和生物量指标的重要参数。利用SPOT VEGETATION NDVI时间序列数据,采用Savitzky-Golay滤波方法重建了NDVI的年内变化序列,并利用此数据提取了黑河流域植被物候空间分布格局。结果表明,采用此方法得到的植被物候信息和该区域的农事历信息符合较好。黑河流域植被物候具有明显的空间格局。上游的高寒草地区生长季长度较短。中游地区受人类活动影响严重,较为符合该区农作物生长信息。     

Comparison of interpolation methods for depth to groundwater and its temporal and spatial variations in the Minqin oasis of northwest China

Severe water shortages and dramatic declines in groundwater levels have resulted in environmental deterioration in the Minqin oasis, an arid region of northwest China. Understanding temporal and spatial variations in the depth to groundwater in the region is important for developing management strategies. Depth to groundwater records for 48 observation wells in the Minqin oasis were available for 22 years from 1981 to 2003, allowing us to compare three different interpolation methods based on three selected years (1981, 1990, 2002) as starting points. The three methods were inverse distance weighting (IDW), radial basis function (RBF), and kriging (including ordinary kriging (OK), simple kriging (SK), and universal kriging (UK)). Cross-validation was applied to evaluate the accuracy of the various methods, and two indices – the correlation coefficient (R²) and the root mean squared error (RMSE) – were used to compare the interpolation methods. Another two indices – deviation of estimation errors (σ) and 95% prediction interval (95 PPI) – were used to assess prediction errors. Comparison of interpolated values with observed values indicates that simple kriging is the optimal method for interpolating depth to groundwater in this region: it had the lowest standard deviation of estimation errors and smallest 95% prediction interval (95 PPI). By using the simple kriging method and an autoregressive model for depth to groundwater based on the data from 1981 to 2003, this work revealed systematic temporal and spatial variations in the depth to groundwater in the Minqin oasis. The water table has declined rapidly over the past 22 years, with the average depth to groundwater increasing from 4.95 m in 1981 to 14.07 m in 2002. We attribute the decline in the water table to excessive extraction and to decreases in irrigation channel leakage.     

面向对象的天然绿洲与人工绿洲区分

以地处河西走廊东端、石羊河下游的民勤县湖区绿洲为例,以Landsat 8 OLI影像为数据源,从天然绿洲和人工绿洲的基本概念出发,在影像数据预处理、多尺度分割的基础上,综合考虑光谱、纹理、形状、上下文等信息,引入NDVI、最大化差异、紧致度、形状指数和空间邻接关系等多个特征,构建规则集进行天然绿洲和人工绿洲的区分,并将区分结果与基于最大似然法监督分类的绿洲区分结果进行比较分析。结果表明：使用面向对象的影像分析方法区分天然绿洲和人工绿洲的总体精度达到了91.75%,Kappa系数为0.65;较之面向像元的最大似然法监督分类结果,总体精度提高了10.40%,Kappa系数提高了0.13,其中人工绿洲条件Kappa系数提高了0.19,天然绿洲条件Kappa系数提高了0.30。面向对象的影像分析方法能够在一定程度上克服单一光谱特征分类方法的局限性,避免“异物同谱”和“同物异谱”现象带来的混淆,提高天然绿洲和人工绿洲区分的精度。     

Object-oriented Natural and Artificial Oasis Distinguishing in Landsat Imagery: Taking Minqin Oasis as an Example

Taking Minqin Oasis in the downstream area of the Shiyang River Basin which is located in the east of Hexi Corridor as an example, the Landsat 8 OLI image was chosen as the data source. Under the consideration of the basic concept of the artificial oasis and natural oasis in this paper, combining with the information of the spectrum, texture, shape and context basing on the image data preprocessing and multi-scale segmentation, we introduce a series of indexes such as NDVI、maximum difference, compactness, shape index, the space adjacency relation and so on to construct a rule set for distinguish between natural oasis and artificial oasis. The obtained results were further compared with the results based on the maximum likelihood method. As a result, the total accuracy of using the object-oriented image analysis method to distinguishing between natural oasis and artificial oasis is 91.75%, and the Kappa coefficient is 0.65 by using the rule set established in this paper. Compared with the results based on the maximum likelihood method, the overall accuracy is improved by 10.40% and the Kappa coefficient is 0.13. The Kappa coefficient of the artificial oasis is increased by 0.19, and the Kappa coefficient of the natural oasis condition is increased by 0.30. The results showed that the object-oriented image analysis method can overcome the limitations of the classification method that only using spectral feature to a certain extent, avoid the confusion caused by the phenomenon of “same object with different spectrums” and “same spectrum with different objects”, and increase the accuracy of distinguishing between the artificial oasis and natural oasis.     

基于NDVI序列影像的植被覆盖变化研究

归一化植被指数NDVI是地表植被覆盖特征的重要指标之一。以新疆石河子地区2003~2006年MODIS遥感数据反演的NDVI时间序列影像为例,分析研究了植被长势的年内和年际变化,将植被长势的年内变化和年际变化分为比前一年(月)好、比前一年(月)稍好、与前一年(月)持平、比前一年(月)稍差和比前一年(月)差5个等级,得到年内和年际间植被长势的动态分布图,从植被长势分布图中NDVI的变化可以看出年际和年内植被长势的变化。并应用变化矢量分析法对2003~2006年石河子地区NDVI的变化强度进行了分析,获得了植被覆盖变化强度分布情况,研究结果表明4 a内石河子地区植被覆盖未发生大的变化,植被系统基本稳定。     

基于Landsat TM数据的潮白河流域植被覆盖变化研究

使用经严格配准的同一时间(1991年和2002年)Landsat TM图像数据，编制归一化植被指数(NDVI)图，进而计算生成植被覆盖度图像。通过掩膜技术和变化检测等提取了北京潮白河流域中上游地区从1991～2002年的植被覆盖变化信息。研究结果表明，北京潮白河流域中上游地区11年间植被退化的总面积为1635．3km^2，占该区域总面积的30．6％；其中植被覆盖度为40％～50％的类型退化的面积最多，为411．74km^2，变化率为66．0％，覆盖度为90％～100％的类型退化的面积最少，为14km^2，变化率为4．4％；覆盖度为30-40％的类型变化率最大，为100％，覆盖度为90％～100％的类型的变化率最小。为4．4％；从植被覆盖度变化的趋势来看，随着植被覆盖度的增加，变化率在逐渐降低；流域中游、密云水库北部和东北部以及上游的河谷地带由于受人类活动干扰的强度较大，植被退化较严重；而上游的山地区域由于人类活动干扰较少，再加上近年来采取封山育林、植树造林等措施，植被覆盖程度有所改善。     

Characteristics and Sustainability Evaluation of Vegetation Change in Heihe River Basin during 2001 to 2017

Characteristics of vegetation variation play an important role in ecological monitoring and provide the basis for integrated river basin management decisions. In this study, the spatial-temporal trends in vegetation cover change and its sustainability in Heihe river basin during 2001~2017 were characterized, using MODIS-EVI time series data at a spatial resolution of 250 meters in Google Earth Engine(GEE) platform. Combined with temperature, precipitation and river runoff data, the factors affecting vegetation growth in Heihe River Basin were identified. The results show that: Over the last 17 years, the average annual increment of EVI in Heihe river basin was 0.003 9, and the annual expansion of vegetation area was 480.3 km². Vegetation in the upper, middle and lower reaches of Heihe river has changed in varying degrees affected by temperature, precipitation, reclamation of cultivated land, water resources management and related groundwater. Whether the annual maximum EVI value or vegetation area, the increase trend of vegetation in the middle reaches was the most significant, and the oasis area was more obvious than the non-oasis area. This trend is sustainable in the short term, but there is a greater risk for a long time scale. The study provides a demonstration for high-speed monitoring of vegetation changes, reflecting the equal importance of growth and type changes for monitoring vegetation in arid regions. The regional synergy of vegetation changes in river basin puts forward higher requirements for integrated river basin management, such as reasonable water separation and strengthening surface-groundwater collaborative management.