跨季节与跨气候区的地表生态状况遥感评估方法北大核心CSCD

针对已有遥感生态指数存在植被稀疏区表现不力及不同季节稳健性不强,难以在冬春季节直接应用的难题,在遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)基础上,提出了一个可跨季节和气候区使用的全局遥感生态指数(global remote sensing ecological index,GRSEI),该指数由绿度、枯度、湿度、旱度和干度5项生态指标构成,采用CRITIC权重法和几何聚合法建模。在不同干湿气候区选取了5个案例区,对GRSEI、RSEI以及其他两个同名指数即地表生态状态综合指数(land surface ecological status composite index,LSESCI)和改进遥感生态指数(modified remote sensing ecological index,MRSEI)进行跨季节、跨气候区适用性检验。结果表明,GRSEI更契合季节变化规律和用地生态规律,模型生态含义明确,可用于各个季节和气候区的生态状况监测;RSEI夏秋季节表现较好,但在冬春季节使用受限;LSESCI和MRSEI异常值出现频次较多,不利于量化分析。     

MRSEI指数的合理性分析及其与RSEI指数的区别

遥感生态指数(RSEI)自提出以来,已得到广泛的应用.近年来,也有学者对其进行了修改.研究基于主成分变换的机理和应用实例,分析了修改的遥感生态指数(MRSEI)的合理性及其与RSEI的区别.结果表明:MRSEI指数将不具生态含义的第二主成分和第三主成分加入具有明确生态含义的第一主成分进行加权求和计算,其结果不仅降低了第...     

兰州市削山造地区域生态变化遥感评价方法

针对现有方法无法准确提取削山造地范围以及定量评价削山造地区域生态变化问题,由此提出了基于三维地形变化的削山造地范围提取方法;同时,基于1991、2001、2009和2016年遥感影像,以绿度、湿度、热度和干度指标构建遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）,对比分析4个时期生态质量时空变化。结果表明：\mathrm{R}\mathrm{S}\mathrm{E}\mathrm{I}不仅能够定量反映生态环境质量,而且可以空间化可视化。1991—2016年,兰州市周边削山造地工程面积不断增加,RSEI值由1991年的0.297上升至2016年的0.406,兰州市生态环境质量整体呈上升趋势,但是具有明显的空间差异。生态变差区域集中在兰州主城区北部山区、兰州新区东南部的削山造地工程范围,削山造地工程致使建筑用地和裸土地激增,植被覆盖度降低,表明削山造地工程对区域生态环境质量有一定影响,因此应该控制削山造地工程规模,加强保护生态脆弱区域环境。     

基于RSEI的苏锡常城市群生态环境遥感评价

快速准确掌握地区生态环境质量及其变化分布对于区域生态环境监测与治理、城市建设规划等问题具有重要的参考价值。基于此,以苏锡常城市群为研究区,选取多时相Landsat影像,分别提取湿度、绿度、热度和干度4项指标并通过主成分分析计算遥感生态指数RSEI(Remote Sensing Ecological Index),定量评价2001～2018年间区域生态质量变化情况。结果表明:①2001～2018年间苏锡常地区生态质量呈先下降后回升的趋势。2008年前后先下降17.69%后回升7.69%,其中苏州、无锡回升幅度大于常州;②2008年之后10 a区域生态恶化趋势得到明显遏制,生态恶化区从年均增长5.85%减至2.06%,其中老城区生态质量得到明显改善。③建筑类地物占比上升是生态质量下降的重要原因之一,而逐步回归分析中绿度在4个指标中所占权重最大且与干度权重呈负相关,表明恢复植被覆盖是改善区域生态质量的关键。     

用遥感生态指数法评价县域生态健康时空变化

城市化在快速发展的过程中,没有很好地做到与生态环境协调发展,导致生态环境遭到了很大的破坏。本文利用陕西省忻州市五台县2004年、2009年以及2016年3个时相的Landsat系列影像,采用遥感生态指数RSEI评估了五台县从2004年到2016年间的生态变化。     

乌鲁木齐市遥感生态距离指数变化监测与评价

针对干旱区城市乌鲁木齐的环境变化缺乏定量评价的问题,利用遥感生态距离指数研究了乌鲁木齐市2003—2017年的生态环境变化特征。选取2003年、2010年、2017年的Landsat TM/OLI遥感影像,通过遥感技术提取沙度、干度、绿度、湿度4个生态环境评价指标,构建遥感生态距离指数,评价研究区的生态变化。结果表明,遥感生态距离指数能够定量地评价研究区的生态环境质量状况,且乌鲁木齐市在研究期间生态环境质量明显提高。通过对乌鲁木齐市城市发展政策的研究,认为退耕还林、造林工程、城市绿化等保护措施对改善城市生态环境质量起到了正面效果。     

近20年来新旧“火炉城市”热岛状况对比研究

"火炉城市"是对城市热岛效应的最直观描述,它是城市温度在城市小气候的重要表现。以我国4个新旧"火炉城市",南京、杭州、福州和广州为研究区,对1990～2010年间4个城市的热岛效应进行定量估算和对比分析,研究发现福州的城市热岛比例指数(Urban-Heat-Island Ratio Index,URI)从1994年的0.553增加到2016年的0.689,热岛效应加剧程度居4个"火炉城市"之首,而南京的热岛效应则有一定程度的缓解。针对城市建成区小气候与地表要素的关系研究发现,建筑用地和植被与地表温度之间有着显著的相关关系,同时建筑用地和植被斑块的聚合、破碎,也同样是造成城市小气候变化的重要原因。     

城市群热岛时空特征与地表生物物理参数的关系研究

以长株潭城市群区域为例,利用2005年3个不同季节的TERRA/MODIS数据提取的地表温度、归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI),分析了城市热岛效应及其随季节的变化,采用归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI)作为反映地表生物物理特征的参数,分析了城市热岛时空特征与地表生物物理参数的关系。研究结果表明,研究区域城市热岛效应的季相变化明显,一年中夏季与春季的城市热岛效应相对显著,城市地表温度高出周边的郊区达8~10℃;而冬季城市热岛效应相对不太明显,城市地表温度高出周边的郊区4℃。地表温度与归一化植被指数(NDVI)的相关性随季节变化较为明显,说明通常将归一化植被指数(NDVI)作为城市地表温度或城市热岛的代用指标是不适宜的;然而,地表温度与归一化建筑指数(NDBI)在不同季节都呈显著的线性关系,而且地表温度与NDBI线性关系的斜率和截距能够很好地指示不同季节城市热岛的强度,这就为定量分析不同季节城市地表温度的变化提供了物理指数,也为利用遥感研究城市热岛效应提供了新的方法与途径。     

基于遥感与GIS 技术的福建省生态环境质量评价

利用ETM 遥感数据提取反映生态环境的植被、土壤亮度、湿度、热度指数, 结合气象和其它地学辅助信息, 经过对因子进行相关性分析从每类因子中选取与遥感本底值相关系数最大的指数作为评价指标。以遥感本底值为因变量和所筛选的评价指标为自变量建立多元线性回归方程。利用该模型对福建省2001 年生态环境质量进行评价, 结果表明福建省生态环境质量总体较好, 在空间分布上内陆山区优于沿海地区, 西部和北部山区生态环境质量较好, 城市、裸露山地、遭砍伐的林地及海岸带地区次之。同时, 借鉴中国环境监测总站环境质量优劣度评价方法对福建省生态环境质量进行评价, 将两种方法的评价结果进行比较, 结果显示, 两种方法评价结果大体吻合。     

不同地表参数变化的上海市热岛效应时空分析

研究地表参数变化与热岛效应的关系对优化城市功能分区以及城市可持续发展具有重要意义。采用上海市2000、2005、2009年3个时期的Landsat ETM+卫星遥感影像,使用归一化不透水面指数(NDISI)、基于指数的植被指数(IVI)、归一化差异水体指数(MNDWI)分别从遥感影像中提取不透水面、植被和水体;然后从时间、空间角度并采用回归分析方法分析了上海市地表参数在这9 a中发生的变化及其对城市热环境造成的影响。结果表明:9 a中城市不透水面面积大幅增加,不透水面增加的代价是植被和水体大范围减少,形成了城市的热岛。上海市整体热岛强度是先增强后缓慢减弱的趋势,且热岛分布从集中型向分散型发展。     

杭州市城市空间扩展及其热环境变化

通过Landsat卫星影像分别获取了杭州市1989、2000和2010年的城市空间扩张、地表温度及作为主要地表参数的建筑用地和植被的信息,用以研究杭州市城市扩展及其城市热环境变化。结果表明:在21 a间,杭州市建成区范围有了大幅扩展,且城市热岛区域的空间变化与建成区的空间扩展变化基本一致。研究还发现杭州市区的特高温区面积比例在逐渐减小,城市热岛比例指数(URI)从0.78降至0.71,表明城市热岛效应有一定缓解。建筑用地比例的减小与建筑用地密度的下降是城市热岛得以缓解的主要原因。定量分析表明建筑用地的升温效应要强于植被的降温效应。总的看来,杭州市的城市热岛效应现象在整个研究时段内虽有一定的改善,但仍一直处于较强烈的状态。     

人文景观唤醒老工业城区活力——以西塞山区上窑天桥片区景观设计为例

在从工业城市迈入信息智慧城市的进程中,大部分的老工业城市沦为资源枯竭型城市,老工业城市正面临老化落后的发展困境。在改革推动可持续发展过程中,提出了"生态立市,产业强市"的发展理念,以此指引老工业城市在智慧城市、生态城市方面加快建设步伐。文章以湖北省黄石市西塞山区废旧铁路桥景观为例,探讨通过对城市生态形象、人文景观的改造提升,唤醒老工业区的城市活力,进而实现城市可持续发展的目的。     

城市开敞空间的地表能量响应初探——以国际宜居城市为例

城市开敞空间是城市的重要组成部分,其构成与分布影响城市遥感地表能量的平衡。本研究从城市生态系统层面,通过相对地表能量信息的定量分级方法,探讨宜居城市开敞空间地表能量的综合响应特征、作用与影响关系特征。从开敞空间的属性、体量、结构方面,分析其对城市地表能量空间分布的格局、状态、质量及其时空变化的作用与影响。结果表明：(1) 在城市生态系统层面,城市开敞空间构成的属性、体量和结构是影响城市地表能量变化的基础;(2) 相对于城市的实体空间,城市开敞空间的地表能量阈值较宽,数值波动幅度和频率的改变受环境影响更明显; (3) 城市生态系统内部及其与环境架构的地表能量关系的平衡取决于一座城市开敞空间的格局、状态和质量。     

区域土壤重金属潜在风险遥感监测模型及应用——以湘江流域下游区为例

针对土壤中-轻度重金属污染监测中缺乏实时高效的方法技术问题,提出了一种利用遥感数据进行风险估算的计算模型。以湘江流域下游区生态地球化学调查数据与遥感数据的相关性分析为基础,探讨土壤化学组分及重金属元素含量与地表光谱曲线的关系,进而建立以NDVI指数估计土壤重金属潜在生态风险,并以土壤养分、酸碱性、化学类型等属性指数进行修正的遥感监测模型。以第一次地理国情常普查数据代入模型,结果表明,研究区近十年土壤重金属潜在生态风险整体降低,但小城市和农村局部有新增趋势。检验证明模型可信度较高。     

近70 a天津主城区城市土地利用/覆盖变化遥感监测与时空分析

城市扩展和城市土地不同地表覆盖组合对城市生态系统服务和人居环境质量产生重要的影响。基于历史地图、遥感图像和城市规划图等多源数据通过人工数字化解译、大数据运算和混合像元分解相结合的方法发展了城市地表覆盖/土地利用数据集,从而获取了天津城市1949～2018年不同时段城市扩展过程,实现了其内部结构城市不透水面和绿地空间像元组分的遥感制图,综合分析了1949年以来天津主城区城市阶段扩展速度、扩展强度及城市不透水面和绿地空间地表覆盖类型的时空变化特征,进而揭示了社会经济因素和政策因素对其影响。研究结果表明:天津主城区城市土地面积从1949年的49.15 km~2增长到了2015年的663.39 km~2。从时间变化来看,城市扩展经历了"加速—减速—加速—减速"4个阶段;城市扩展的方式呈现以主城区填充式、沿比邻交通干线的乡镇,呈现带状扩展规律;扩展伴随城市建成区内部绿地空间比率呈现增加的趋势,表明天津主城区城市生态绿化水平总体呈现提升的状况。     

兴隆山国家级自然保护区的植被指数及其变化特征

运用ENVI 中感兴趣区、Arcgis 中AML 编程、基于境内独立水体和裸露路面反射率进行大气影响校准等方法, 计算并自动统计出兴隆山国家级自然保护区各小班2000～2002 年7～8 月的3 种植被指数( 差值指数、归一化指数和绿度指数) 及生态因子的平均值, 建立多种要素和监测指标的空间数据库, 旨在探索复杂地形条件下植被指数的年际变化, 为该区域的森林生态系统及退耕还林监测奠定数据对比与技术基础。研究发现: 2001 年和2002 年各林种的差值指数和绿度指数均比2000 年有所减少, 只有2001 年的NDVI 比2000 年增加1. 11% 。研究认为, 就年际变化幅度来说,阔叶林3 种指数的最大说明其对生态环境变化的敏感性; 针叶或针叶混交林处于第二位, NDVI 变化值只有前者的1/ 3 和1/ 7, 适应性和稳定性较前者高; 各种未成林和宜林地变化较小, 其适应性最高。如此大的变化幅度可能与生态因子剧烈变化有关。建议适时更新植被调查, 进一步完善遥感监测手段, 建立植被指数并与多种生态因子时间序列上的映照关系。     

红树林景观格局遥感提取的尺度效应

针对多观测尺度下提取的红树林难以直接比较、转换和整合的问题,利用多源遥感数据研究红树林遥感提取的尺度效应。基于资源三号影像,采用重采样方法模拟多尺度遥感数据,结合景观格局指数和统计方法探究红树林景观格局遥感提取的尺度效应。研究表明:随着遥感影像空间分辨率的降低,红树林斑块会出现位移和变形;在不同尺度下提取的红树林景观指数呈现一定的变化规律,采用线性、多项式或对数模型能够很好地拟合景观指数随尺度的变化(R~2≥0.94);模型能够很好地预测高分一号影像和Landsat-8影像提取的红树林景观指数。     

遥感监测东北地区典型湖泊湿地变化的方法研究

湖泊湿地生态脆弱,易受环境因子的影响。近十年来,东北地区湖泊湿地的时空格局发生了显著变化。如何简单、有效地提取湿地变化范围进而确定其变化类型是湿地变化检测中最需要解决的问题。基于2006~2016年30 m空间分辨率的Landsat-TM/OLI影像数据,水体、植被和土壤等生态因子的动态变化率被用于提取东北地区湖泊湿地变化范围;多维特征数据集的湿地分类方案确定湿地的变化类型。另外,湿地变化检测类型分为转出类型（湿地减少）,转入类型（湿地增加）和湿地间转换类型（湿地相对稳定）。最终基于动态变化率计算方法,松嫩平原湿地、兴凯湖湿地和呼伦湖湖泊湿地变化结果的正检率均高于90%。同时,利用年内多时相数据和综合多维生态指数共同表征地表的状态变化,实验区的湖泊湿地分类结果的整体分类精度和 Kappa 系数分别达到 84.31%和0.788。湖泊湿地变化检测方法具有很好的检测精度,可以代表研究区湖泊湿地类型的实际变化,是湿地资源调查与遥感监测技术研究的有益补充,为进一步深化与拓宽地表生态质量评价及其动态变化检测的方法研究提供理论基础。     

结合SAR与光学遥感的疑似稀土矿非法开采情况识别方法北大核心CSCD

针对稀土矿山存在违法开采现象的问题,提出了一种结合SAR与光学遥感的疑似稀土矿非法开采情况识别方法。利用SAR和光学影像分别对赣州市定南县的稀土矿区进行比值法变化监测,依据变化标准确定稀土矿开采变化区域,并借助已有矿权信息在光学影像上圈出九处疑似非法开采区域,最后根据DInSAR得到相干系数图和地表形变图对疑似非法开采区域进行分析。结果表明:稀土矿开采区域相干性系数和地表形变范围分别在0.37~0.71和-25~15 mm之间;相较于雷达影像变化监测和光学影像变化监测,结合SAR和光学遥感的非法开采识别效果更优,准确率分别提高了11.6%和4.46%,虚警率分别降低了38.24%和23.53%,从而验证了该方法的有效性。     

不同时相的遥感热红外图像在研究城市热岛变化中的处理方法

卫星图像的热红外波段已被广泛地用来研究城市热岛效应。由于客观条件的限制,在城市热岛变化的比较研究中,很难获得不同年代的同时相图像,特别是在南方多云雨的地区。所以,这给城市热岛的变化研究带来了很大的困难。为此,采用了将不同时相的热红外图像进行正规化、分级,并制成差值影像图的方法,较好地减少了季相差异的影响,使得不同时相的热红外图像得以对比。为了定量地研究城市热岛(UHI)的变化,还创建了城市热岛比例指数(URI)。该指数通过热岛面积和城市建成区面积的比例关系并赋于不同的权重值来定量地评估热岛现象的变化情况。