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生态学杂志 2024年第2期43卷 564-575页

作者：何洋赵喜萍太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

在黄河流域生态保护与高质量发展的战略背景下,开展汾河流域生态质量评价与时序动态特征分析对流域的生态保护与可持续发展政策的制定至关重要。基于Google Earth Engine平台,在绿度(NDVI)、湿度(Wet)、热度(LST)、干度(NDBSI)的基础上... 详细信息

在黄河流域生态保护与高质量发展的战略背景下,开展汾河流域生态质量评价与时序动态特征分析对流域的生态保护与可持续发展政策的制定至关重要。基于Google Earth Engine平台,在绿度(NDVI)、湿度(Wet)、热度(LST)、干度(NDBSI)的基础上增加土壤盐度(BCSI)、PM2.5浓度指标,通过主成分分析法构建标准化遥感生态指数(SRSEI)来评价汾河流域的生态质量;通过Theil-Sen median趋势分析、Mann-Kendall检验和Hurst指数,对汾河流域的生态质量进行时序动态特征分析。结果表明:2000—2020年SRSEI与各指标的多年平均相关度为0.8191;2000—2020年汾河流域SRSEI均值由0.4133增长到0.5176;流域内,山地的生态质量最好,盆地的生态质量最差;流域内,生态改善与恶化区域面积比例分别为83.32%和15.96%,生态持续改善与持续恶化面积比例分别为19.3%和5.98%;山地与盆地生态出现恶化的区域分别占流域生态恶化面积的26.21%和52.87%;SRSEI对汾河流域生态评价的结果是可靠的;2000—2020年汾河流域生态质量总体呈现改善趋势;生态恶化主要发生在盆地。应加强盆地生态治理、建设生态设施、营造生态防护林,避免人对自然的过度破坏。

关键词：汾河流域标准化遥感生态指数生态质量评价时序动态特征主成分分析

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汾河流域生态质量评价与分析

汾河流域生态质量评价与分析

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作者：何洋太原理工大学

学位级别：硕士

汾河流域在山西省的社会经济发展中占有重要地位,同时也是实现黄河流域高质量发展的重点区域。因此,及时、准确、详实地对汾河流域的生态环境进行评价、研究和分析不仅对山西省未来的规划与发展具有重要意义,也对黄河流域的生态保护与... 详细信息

汾河流域在山西省的社会经济发展中占有重要地位,同时也是实现黄河流域高质量发展的重点区域。因此,及时、准确、详实地对汾河流域的生态环境进行评价、研究和分析不仅对山西省未来的规划与发展具有重要意义,也对黄河流域的生态保护与高质量发展至关重要。利用Google Earth Engine(GEE),筛选出汾河流域2000—2021年每年5—9月的MODIS影像,掩膜掉影像中的云影与水体,计算与提取湿度(Wet)、干度(NDBSI)、盐度(BCSI)、绿度(NDVI)、热度(LST)、PM2.5浓度,通过对标准化的6个生态因子进行主成分分析来构建标准化遥感生态指数(SRSEI)。根据SRSEI模型的结果:(1)对汾河流域生态环境的年际变化与生态质量等级的转移情况进行分析;(2)采用Theil-Sen median趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数和空间自相关分析的方法,分析汾河流域过去22年生态环境的时序变化趋势和空间分布格局;(3)利用地理探测器分析NDVI、Wet、LST、NDBSI、BCSI、PM2.5浓度、植物净第一性生产力(NPP)、降水(Pre)、气温(Temp)、高程(DEM)、坡度(slope)、土地利用类型(LU)、夜间灯光(NL)与人口密度(POP)对汾河流域生态环境变化的驱动力。研究结果表明:(1)NDVI、Wet、LST、NDBSI、BCSI和PM2.5浓度经过主成分分析后,第一主成分(PC1)的贡献率在64.79%以上;NDVI与Wet的PC1荷载值符号为正,且与SRSEI正相关,LST、NDBSI、BCSI和PM2.5浓度的PC1荷载值为负,且与SRSEI负相关;SRSEI与6个生态因子的平均相关度为0.8154。(2)2000—2021年汾河流域SRSEI呈现波动式增长的趋势,增长幅度与增长率分别为0.0911与20.35%;生态改善和恶化的区域面积分别占全流域面积的48.38%和4.16%。22年间,生态等级优良、中等、差与较差的区域分别主要分布于山地、平原丘陵区、盆地;三种地形的SRSEI指数分别增加了0.0820、0.1330、0.0595。(3)汾河流域中生态环境呈现改善趋势的面积高达34798.51km,其中42.02%的区域处于山地,25.68%的区域处于盆地;流域内有2790.77 km的区域的生态质量呈现恶化趋势,其中74.98%的区域处于盆地。流域中1095.16 km区域的生态环境仍会恶化,其中71.07%的区域处在盆地。(4)2000年、2005年、2010年、2015年、2021年汾河流域的生态环境主要呈现H-H聚类与L-L聚类两种结果。(5)2000年、2005年、2010年、2015年、2020年,BCSI、NDVI、LST与NDBSI是汾河流域生态环境变化的主要驱动因素,并且BCSI与NDVI的驱动力始终是最大的。综上所述,利用GEE平台筛选遥感影像构建SRSEI指数可以及时、准确、详实的评价汾河流域的生态质量。2000—2021年,流域整体生态环境质量向好发展,并在未来仍持续改善。汾河流域生态环境呈现显著的聚集特征与地形分异特征,生态优良与H-H聚类的地区均分布于山地,生态差与L-L聚类均分布于盆地,应在保证山地生态的同时重视盆地的生态环境。生态分布特征主要受到BCSI、NDVI、LST与NDBSI的驱动。可以通过植树造林,减少土壤盐渍化,降低地表温度,来达到改善汾河流域生态环境质量的效果。

关键词：汾河流域生态环境质量标准化遥感生态指数主成分分析时序特征驱动力

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