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基于生态地理分区的大兴安岭植被物候时空变化

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应用生态学报 2016年第9期27卷 2797-2806页

作者：浮媛媛赵建军张洪岩贺红士郭笑怡东北师范大学地理科学学院长春130024

植被与气候的关系十分密切,植被物候可作为全球气候变化的指示器.大兴安岭位于我国最北部,对气候变化较为敏感,研究该区植被物候的时空变化对评估全球变化对陆地生态系统的影响具有重要意义.依据中国生态地理区划图,将大兴安岭划分为4... 详细信息

植被与气候的关系十分密切,植被物候可作为全球气候变化的指示器.大兴安岭位于我国最北部,对气候变化较为敏感,研究该区植被物候的时空变化对评估全球变化对陆地生态系统的影响具有重要意义.依据中国生态地理区划图,将大兴安岭划分为4个生态研究区域,本文利用GIMMS NDVI 3g遥感数据集分析1982—2012年大兴安岭整体及各生态地理分区植被物候变化.结果表明:研究期间,所有分区植被生长季开始日期均表现为提前趋势,生长季结束日期均表现为推迟趋势.植被物候对气候因子变化敏感,尤其是对气温的敏感程度高于降水,其中,北段山地落叶针叶林区植被生长季开始日期与春季温度呈显著负相关;除南段草原区外,其他3个分区植被生长季结束日期均与秋季降水呈显著负相关.从整体来看,植被物候随海拔、纬度的变化趋势明显.

关键词：大兴安岭 GIMMS NDVI 3g 植被物候生态地理分区

基于Holdridge和CCA分析的中国生态地理分区的比较

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生态学报 2013年第12期33卷 3825-3836页

作者：孔艳江洪张秀英金佳鑫肖钟湧程苗苗南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 浙江农林大学国际空间生态与生态系统生态研究中心杭州311300

在前人工作基础上,对中国自然地理要素与生态地理区域的关系进行了综合分析,采用全国地形、土壤、气候、植被及遥感植被指数等数据,综合分析中国范围生态地理区域的分异规律,制订了生态地理分区的初步方案,并建立了相应的地理信息系统... 详细信息

在前人工作基础上,对中国自然地理要素与生态地理区域的关系进行了综合分析,采用全国地形、土壤、气候、植被及遥感植被指数等数据,综合分析中国范围生态地理区域的分异规律,制订了生态地理分区的初步方案,并建立了相应的地理信息系统。基于Holdridge模型和CCA分析划分中国生态地理分区,建立了分区的指标体系,得到中国生态分区的大致界线,初步总结了各生态地理分区的地形、植被、气候等综合自然地理特征,完成对中国区域生态地理分区的划分。基于CCA分析的生态地理的分区,不仅结合自然区划和生态地理两种方法,而且加入了生态群落和遥感数据的综合应用。结果显示,由于受到模型适用性及数据误差的原因,基于CCA分析的结果比Holdridge模型的结果更合理一些。

关键词：生态地理分区 Holdridge模型 CCA分析指标体系

生态地理分区框架下的新疆绿洲土壤盐渍化动态研究

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生态地理分区框架下的新疆绿洲土壤盐渍化动态研究

作者：蒙莉娜新疆大学

学位级别：硕士

土壤盐渍化严重威胁了全球的粮食安全和生态环境,盐渍化信息大尺度制图作为土地信息化领域的前沿之一,定量预测土壤盐分信息,掌握土壤盐渍化分布规律,对于土壤盐渍化治理具有深远意义。本研究以新疆地区为研究区,借助MODIS数据,DEM衍生... 详细信息

土壤盐渍化严重威胁了全球的粮食安全和生态环境,盐渍化信息大尺度制图作为土地信息化领域的前沿之一,定量预测土壤盐分信息,掌握土壤盐渍化分布规律,对于土壤盐渍化治理具有深远意义。本研究以新疆地区为研究区,借助MODIS数据,DEM衍生变量和土壤属性数据,基于相似性土壤制图方法,根据采样点与未采样点之间的环境相似性来预测区域土壤盐分信息。首先,以生态地理区划原则为理论基础,将研究区划分为不同子区,降低了分区单元内土地覆盖的复杂程度,仅通过少量典型样点,即可获取完备的土壤-环境知识。然后,依据研究区实际情况选择并反演植被指数、盐度指数、地形参数等陆表参数,建立土壤盐分定量预测模型,尝试预测研究区2010-2019年不同生态地理分区表层土壤盐分含量,在探明土壤盐渍化时空演变的基础上,探讨土壤盐渍化形成发展的影响因素。研究结果表明:(1)综合考虑新疆地区地表群落生态属性、影响群落分布的环境梯度,选取温度、水分、地形以及地表覆被等四类20个指标,运用典范对应分析(CCA)筛选出8个,建立生态地理分区相应的指标体系,通过聚类将新疆地区划分为6个生态地理区。(2)参与土壤盐分预测的地表参数中,盐分指数(S1)、盐分指数(S2)、地形湿度指数(TWI)、亮度指数(BI)和高程(ELE)等参数在盐渍化预测方面具有较高的应用潜力。逐年验证精度R基本在0.6以上,其中2014年的验证结果最好(R=0.78),均方根误差也最小,跨区域精度验证误差存在一定波动,但在可接受的范围内,研究方法实现了跨地区土壤盐分预测。(3)从空间上看,研究区整体土壤表层含盐量大多在8 g/kg以下,非盐渍化土和轻盐渍化土占比较大,中度和重度盐渍化土呈现聚集性分布,少见极重度盐渍化土出现。此外不同分区土壤盐渍化程度相差较大,土壤盐分含量从低到高的排序为:伊犁谷地半干旱绿洲区分区呈现不显著下降趋势。驱动分析表明,2013年年均温和降水有所增长,而蒸发量处于下降阶段,说明气象因子并非近年该地区盐渍化过程的主要影响因素。

关键词：土壤盐渍化土壤数字制图生态地理分区随机森林遥感监测

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基于植被动态的黄土高原生态地理分区

地理研究 2015年第9期34卷 1643-1661页

作者：张甜彭建刘焱序赵明月北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

生态地理区划作为自然区划的新分支,近年来受到国内外地理学者的广泛关注,其在认识地理分异规律及区域规划活动中发挥着重要作用。传统生态地理分区多依据自上而下的三级演绎途径,且对于多分区方案的对比与优选缺乏定量化准则。黄土高... 详细信息

生态地理区划作为自然区划的新分支,近年来受到国内外地理学者的广泛关注,其在认识地理分异规律及区域规划活动中发挥着重要作用。传统生态地理分区多依据自上而下的三级演绎途径,且对于多分区方案的对比与优选缺乏定量化准则。黄土高原作为中国典型的生态脆弱区,植被生长与恢复对缓解当地生态困境十分重要,因此以植被多年动态一致性特征作为分区合理性的评价指标,有助于准确揭示当地生境特点及分异规律。为此,选取热量类、水分类、地形类及地表覆被类共9个指标,采用自组织映射网络(SOFM)与GIS空间分析技术,基于黄土高原近30年来自然本底与覆被状况进行生态地理分区;并依循植被动态一致性准则,依据两步筛选法对多种方案进行优选,最终将黄土高原分为六大生态地理区。研究表明:黄土高原修正6分区方案在12个备选分区方案中效果最好;同时,修正6分区方案多年平均NPP离散系数最低,表明该分区内部离散程度最小。分区方案与既有分区方案相比具有较好的一致性,但由于区划尺度存在一定的差异,整体区域划分更为清晰。对生态地理分区方案优选定量方法的探索,有助于提升自下而上生态地理区划的客观性。

关键词：生态地理分区植被动态一致性分区方案优选 SOFM神经网络黄土高原

基于遥感和典范对应分析方法优化生态地理分区——以中国区域为例

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中国科学：地球科学 2016年第9期46卷 1188-1196页

作者：金佳鑫王颖江洪孔艳卢学鹤张秀英江苏省地理信息技术重点实验室南京210046 南京大学国际地球系统科学研究所南京210046 无锡市城市规划信息中心无锡214072

选取适当生态地理边界对遥感影像进行分割,降低分区单元内土地覆盖复杂程度,可有效提高遥感土地覆盖分类精度.本研究将气象、高程、土壤等环境数据与季节性植被遥感信息相结合,利用典范对应分析（CCA）和k均值聚类等进行生态地理分区的... 详细信息

选取适当生态地理边界对遥感影像进行分割,降低分区单元内土地覆盖复杂程度,可有效提高遥感土地覆盖分类精度.本研究将气象、高程、土壤等环境数据与季节性植被遥感信息相结合,利用典范对应分析（CCA）和k均值聚类等进行生态地理分区的划分,旨在提出适用于区域遥感地表分类的生态地理分区方案.以我国为例的研究结果表明,季节性植被遥感信息与CCA相结合,能够有效筛选出区域生物地理格局主导环境因子,可将这些主导因子作为生态地理分区的区划指标.本研究中,温度要素是我国生物地理格局的主导驱动力,水分要素次之.以MODIS MCDl2C1（2005年）和GlobCover（2004～2006年）全球土地覆盖分类产品来评价生态地理分区内土地覆盖复杂程度,结果表明,本研究的生态地理分区在土地覆盖类型均数、主要土地覆盖类型面积比例以及主、次要土地覆盖类型面积比例之和等方面,均优于已有研究结果,且主、次要土地覆盖类型的植物物种和性状特征差异比较明显,表明利用表征植被季节特征的环境主导因子进行生态地理区划,可以有效降低生态地理分区内地表覆盖复杂程度,更利于地表覆盖遥感分类.

关键词：生态地理分区遥感典范对应分析 k均值聚类土地覆盖

基于生态地理分区的青藏高原植被覆被变化及其对气候变化的响应

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地理研究 2010年第11期29卷 2004-2016页

作者：张戈丽欧阳华张宪洲周才平徐兴良中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院研究生院北京100049

基于1982～2006年GIMMS NDVI数据集和地面气象台站观测数据,分析了青藏高原整个区域及各生态地理分区年均NDVI的变化趋势,并通过偏相关分析研究不同生态地理分区植被覆被变化对气温和降水响应的空间分异特征。研究表明:(1)近25年来,高... 详细信息

基于1982～2006年GIMMS NDVI数据集和地面气象台站观测数据,分析了青藏高原整个区域及各生态地理分区年均NDVI的变化趋势,并通过偏相关分析研究不同生态地理分区植被覆被变化对气温和降水响应的空间分异特征。研究表明:(1)近25年来,高原植被覆盖变化整体上趋于改善;高原东北部、东中部以及西南部湿润半湿润及部分半干旱地区植被趋于改善,植被覆盖较差的北部、西部半干旱和干旱地区呈现退化趋势;(2)高原植被变化与气温变化的相关性明显高于与降水变化的相关性,说明高原植被年际变化对温度变化更为敏感;(3)高原植被年际变化与气温和降水的相关性具有明显的区域差异,植被覆盖中等区域全年月NDVI与气温和降水的相关性最强,相关性由草甸向草原、针叶林逐步减弱,荒漠区相关性最弱。生长季植被覆盖变化与气温的相关性和全年相关性较一致,降水则不同,生长季期间高原大部分地区植被变化与降水相关性不显著。

关键词：青藏高原 NDVI 生态地理分区气候变化

基于生态地理分区的5套土地利用/覆盖数据的不确定性研究

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遥感技术与应用 2012年第6期27卷 865-872页

作者：王洁张增祥张委伟中国科学院遥感应用研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

基于生态地理分区从面积精度和位置精度两个方面定量探讨了5套全球土地利用/覆盖(LULC)数据产品在实际应用中的不确定性,为基于生态地理分区的相关研究选择合理数据集提供参考依据,同时为中国生产全球LULC产品提供有关信息。选择中国地... 详细信息

基于生态地理分区从面积精度和位置精度两个方面定量探讨了5套全球土地利用/覆盖(LULC)数据产品在实际应用中的不确定性,为基于生态地理分区的相关研究选择合理数据集提供参考依据,同时为中国生产全球LULC产品提供有关信息。选择中国地区20个典型生态地理分区为研究对象,采用最小误差频率法,分析5套数据集对各个类型面积估计的不确定性大小及原因;采用混淆矩阵法,基于位置分析5套数据集在类型混分方面的不确定性大小,原因及空间分布规律。结果表明:在生态地理分区尺度,MODIS,Meris300以及Glc2000这3套数据集明显优于Umd和Usgs这两套数据集,并且随着生态地理分区自南向北、自东向西的空间分布,这3套数据集的不确定性呈减小趋势。对所有生态地理分区而言,Meris300数据集整体估计的稳定性最高,但是估计精度不是最高,并且它对建设用地和水域的估计最有优势。MODIS数据集整体估计精度和稳定性次之,对耕地的估计最有优势。Glc2000数据集更适用于土地利用/覆盖简单的生态地理分区。研究还发现地形和土地利用/覆盖的复杂程度是引起数据集不确定性的两个重要因素。

关键词：生态地理分区土地覆盖与利用遥感数据不确定性

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全球生态地理分区知识库的构建与应用

全球生态地理分区知识库的构建与应用

作者：陈旭北京建筑大学

学位级别：硕士

随着人工智能的不断发展,知识库和专家系统被逐渐引入到遥感领域中,尤其是针对遥感目标地物的识别和分类。当前地表覆盖变化检测多是从基于像素级别的遥感影像,当面对全球范围内复杂多样的地类,会存在大量同物异谱和异物同谱的现象,同... 详细信息

随着人工智能的不断发展,知识库和专家系统被逐渐引入到遥感领域中,尤其是针对遥感目标地物的识别和分类。当前地表覆盖变化检测多是从基于像素级别的遥感影像,当面对全球范围内复杂多样的地类,会存在大量同物异谱和异物同谱的现象,同时由于物候原因,在变化检测的过程中都会存在大量的伪变化。想要得到高精度的变化检测结果,要对检测后的变化图斑进行伪变化识别与剔除。目前变化检测后的伪变化一般是利用人工来识别,不仅浪费时间、耗费大量资源,而且由于识别人员知识的储备不足很容易造成错判。因此,急需建立一个地类知识库,用来自动识别变化检测后的伪变化。全球生态地理分区由于其全球性、分区地类稳定性、地物变化规律性和信息量大等特点,可以用来构建知识库辅助变化检测。本文针对以往遥感影像变化检测存在的问题,提出了一种基于生态地理知识库来实现伪变化识别的方法,并从知识库的结构、内容设计,知识的表达入库,再到知识库管理系统的建立,最后设计了生态去伪插件,实现了利用规则库中的规则识别伪变化,完成了整个去伪流程的结构设计和功能实现。首先,设计并构建了包括分区伪变化规则库、地表覆盖变化规则库和专题资料库在内的生态地理分区知识库,并对知识库中的伪变化规则做了部分示例,其中对生态分区伪规则库采用面向对象的方法进行设计,有效的实现了规则类之间的继承,提高了伪变化识别的推理效率。其次,利用对象关系型数据库PostgreSQL对知识库采用数据库的形式存储,并采用C#语言和ArcEngine开发了生态地理分区知识库管理系统。最后,建立生态去伪插件实现了利用知识库中的规则识别伪变化,并选取北京市和杰克逊市两个实验区对剔除伪变化后的变化图斑做了精度验证。结果表明,利用生态地理分区知识库来进行伪变化的识别不仅提高了自动化程度,而且提高了变化检测的精度。

关键词：生态地理分区知识库面向对象 PostgreSQL 伪变化识别

基于生态地理分区的气象干旱综合监测模型构建与应用——以云南省为例

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基于生态地理分区的气象干旱综合监测模型构建与应用——以云南省...

作者：李珊云南师范大学

学位级别：硕士

干旱由于其出现频率高、持续时间长且破坏范围大的特点,已经成为了严重影响社会经济发展以及农业生产生活的自然灾害之一。近年来,在全球气候变暖的背景下,云南省干旱灾害频发,因此及时、准确地监测干旱的发生,掌握干旱时空演变规律,对... 详细信息

干旱由于其出现频率高、持续时间长且破坏范围大的特点,已经成为了严重影响社会经济发展以及农业生产生活的自然灾害之一。近年来,在全球气候变暖的背景下,云南省干旱灾害频发,因此及时、准确地监测干旱的发生,掌握干旱时空演变规律,对制定防灾减灾政策、有效减少干旱损失具有重要意义。干旱监测一直以来都是学者们研究的焦点,传统的干旱监测模型多在大尺度的省、市以及地理区划上开展,且没有考虑到空间异质性对干旱的影响,进而可能降低了干旱监测结果与实际情况的符合程度。云南省气候类型多样且地形地貌复杂,在多种因素的共同影响下,其干旱的空间异质性更为显著。因此,如何在顾及干旱的空间异质性的影响下构建适用于区域干旱监测的综合干旱模型是当前研究的重要内容。基于上述目的,本研究提出了在生态地理分区的尺度上考虑地形影响的综合干旱监测模型。首先,以生态地理区划原则为基础,选取合适的指标体系,对云南省进行生态地理分区;其次,在分区结果的基础上,基于NASA的中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据和热带降雨测量任务(TRMM 3B43)数据,选取植被状态指数(VCI),温度条件指数(TCI),降水条件指数(TRCI)以及地面高程(DEM)、坡度(SLOPE)、坡向(ASPECT)三项地形因子作为模型参数,采用多元线性回归模型分别构建不同生态地理分区尺度下的综合干旱监测模型,并利用标准化降水蒸散指数(SPEI)对模型监测效果进行评价,然后进一步分析云南省2008-2019年冬春季节干旱的时空变化规律及特征。最后,利用地理探测器探究不同地生态地理分区下的驱动因子对干旱的影响程度。论文主要研究结果如下:(1)生态地理分区。选取气候类、地形类、地表覆盖类、社会经济类共计9个指标,构建云南省生态地理分区指标体系,最终将云南省划分为8个区域,同时对分区结果进行1:1T检验,结果表明,不同生态地理分区内的样本点T检验水平基本在0.05以上,说明分区内样本点之间不存在明显差异,此次分区结果具有可靠性。(2)综合干旱监测模型的构建。在上述分区结果的基础上,引入地形因子,构建2008-2019年冬春季节综合干旱监测模型,并通过标准化降水指数(SPEI)对模型监测效果进行评价。结果显示基于生态地理分区且引入地形因子构建的综合干旱监测模型适用于云南省大部分区域的旱情监测,且能取得较好的监测效果。(3)云南省干旱时空演变规律。在时间尺度上,云南省整体旱情集中分布在2008-2014年间,大部分区域出现季节连旱现象;2014年后,旱情程度有所缓解,春季是干旱高发期。在空间尺度上,2008-2019年的云南省干旱时空变化特征基本一致,其中分区Ⅰ、分区Ⅱ和分区Ⅲ为旱情高发区域。且极易发生冬春季节连旱,中旱和轻旱是云南省主要的旱情类型。从各类型旱情面积占比来看,轻旱为各个区域的主要旱情类型,发生频率较高且所占面积较大,其次是中旱。(4)不同生态地理分区下干旱驱动因子分析。运用地理探测器对不同生态地理分区尺度下的干旱情况进行驱动因子探测,研究结果表明:在因子探测中,不同的生态地理分区下,各因子对干旱的空间异质性解释能力存在一定程度的差异,对于平缓地区,降水的解释力最强,而在山区起伏较大区域,坡度的解释力逐渐增强;在交互探测中,不同生态地理分区下的因子两两之间的交互作用均能增强其对CDI指数的解释力,其大部分影响因子之间呈现双因子增强作用。其中,降水或坡度与其他因子之间的协同作用对不同地理分区的CDI指数的空间分异影响效果最为显著。

关键词：生态地理分区综合干旱监测模型 TRMM MODIS 云南省