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基于CVA的植被覆盖度变化信息提取方法研究

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基于CVA的植被覆盖度变化信息提取方法研究

作者：李攀首都师范大学

学位级别：硕士

植被是地球生态系统的重要组成成分之一,用以表示其地表覆盖状况的植被覆盖度,是研究地球生态气候的重要参数。研究植被覆盖度及其变化信息,对准确了解地表植被动态变化趋势及其对生态环境的影响具有重要的意义。随着遥感技术的不断发... 详细信息

植被是地球生态系统的重要组成成分之一,用以表示其地表覆盖状况的植被覆盖度,是研究地球生态气候的重要参数。研究植被覆盖度及其变化信息,对准确了解地表植被动态变化趋势及其对生态环境的影响具有重要的意义。随着遥感技术的不断发展进步,遥感在地表信息获取的应用中具有更加明显的优势。在植被覆盖动态监测需求多样化的情况下,利用图像变化检测技术获取植被覆盖变化信息,能够全面快速地为植被动态监测提供服务。本文在研究和分析植被覆盖度及其变化信息提取技术的基础上,对变化向量分析(CVA)方法和神经元网络分类法进行改进,以提高变化信息提取精度。首先利用最小噪声分离变换(MNF)分离影像中的噪声,减少噪声因素对提取结果的影响;接着利用最小错分概率算法分别确定变化强度和相关系数的分割阈值,以两个特征确定变化区域,获得的结果数据要比采用单一特征法精度提高3-5个百分点;然后利用纯净像元指数(PPI)和n维可视化选取地物类别端元,作为神经元网络分类的样本提取植被覆盖度信息,可以有效减少地面非线性因素对植被覆盖信息的影响。最后结合变化区域数据和植被覆盖度进行变化信息提取。针对改进后的方法,利用IDL语言和Arc Engine在.net平台下进行软件系统开发,为变化信息提取提供软件支持。在此基础上提取北京市北部地区2002-2009年间的植被覆盖变化信息,并分析其变化的时空格局。

关键词：植被覆盖度变化 CVA 人工神经网络相关系数最小错分概率

呼伦贝尔市牧业四旗土地利用与植被覆盖度变化研究

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呼伦贝尔市牧业四旗土地利用与植被覆盖度变化研究

作者：山丹内蒙古大学

学位级别：硕士

土地利用是指人类有目的、有计划的对土地资源进行开发利用的一切活动,而植被覆盖度则是表征地表植被状况的重要指标。土地利用与植被覆盖之间存在着密不可分的联系,植被覆盖变化既是土地利用变化的直接响应,同时也是后续的土地利用方... 详细信息

土地利用是指人类有目的、有计划的对土地资源进行开发利用的一切活动,而植被覆盖度则是表征地表植被状况的重要指标。土地利用与植被覆盖之间存在着密不可分的联系,植被覆盖变化既是土地利用变化的直接响应,同时也是后续的土地利用方式的制约因素。本文以呼伦贝尔市牧业四旗为研究对象,分析呼伦贝尔草原土地利用与植被覆盖度变化并揭示其驱动因子。研究结果表明：1.研究期间牧业四旗土地利用变化为：耕地、草地、水体面积减少而林地、建设用地、未利用地面积增加,这与人口增长、经济发展、城镇化水平提高与国家实施的政策有关。2.本文使用NDVI植被指数并采用最大合成法对牧业四旗植被覆盖度进行了动态监测。结果表明,研究区2000年——2014年牧业四旗植被覆盖度呈现“V”字形变化,2000年——2010年植被覆盖度逐渐降低,2010年达到最低值,而2014年又急剧升高达到近年植被覆盖度的最大值。研究区植被覆盖度的变化也存在较大的空间差异,东部鄂温克族自治旗植被覆盖度最高,西部新巴尔虎右旗最低。3.从人文因素、自然因素角度对导致牧业四旗土地利用与植被覆盖度变化的驱动因子进行了主成分分析。分析结果表明第一主成分能说明人文因子对植被覆盖度变化的影响,其中牲畜总头数的贡献高达0.945。第二主成分中生长季降水量的贡献率高,为0.959,第三主成分为温度的贡献率高。总而言之,植被覆盖度变化是人文因素及自然因素综合作用的结果但是人文因素是驱动植被覆盖度变化的主要原因,自然因素具有推波助澜的作用。

关键词：呼伦贝尔市牧业四旗土地利用变化植被覆盖度变化驱动因子

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高原河谷城市植被变化及驱动因素分析

环境科学 2024年

作者：唐红张琳瞳甘肃农业大学林学院

兰州市属于典型带状高原河谷城市，研究可为高原河谷城市植被恢复、水土保持和生态环境保护提供参考，为兰州可持续发展提供支撑。以2000～2020年遥感影像数据为基础，采用R/S指数、Sen斜率分析、MK检验和变异系数等方法探究2000～2020... 详细信息

兰州市属于典型带状高原河谷城市，研究可为高原河谷城市植被恢复、水土保持和生态环境保护提供参考，为兰州可持续发展提供支撑。以2000～2020年遥感影像数据为基础，采用R/S指数、Sen斜率分析、MK检验和变异系数等方法探究2000～2020年兰州地区生长季植被归一化植被指数的时空变化趋势，用地理探测器综合分析自然因素和人为因素植被NDVI空间分异的影响。结果表明：①2000～2020年，人类活动区域内植被NDVI主要为中等级，增长速率为0.0048a-1，呈现“不显著退化”和“持续退化”趋势。②非人类活动区域内植被NDVI主要为中低和低等级，增长速率为0.0058a-1，呈现“不显著改善”和“持续改善”的趋势。③兰州地区植被NDVI改善区域面积占比为83.5%，退化面积占比为16.3%，高波动变化面积占比为51.1%，低波动变化面积占比仅为5.7%，植被生长稳定性较差。④在自然因子中土壤类型，植被类型和降水量为影响植被变化的主要影响因子；在人为因子中，土地利用类型和人口密度为影响植被变化的主要影响因子。⑤因子交互作用分析中，植被类型和降水量是影响植被NDVI空间分布的主要因子，坡度、坡向、人口密度、GDP、农业增加值和工业增加值为间接影响因子。⑥通过因子适宜范围分析还可以看出土壤类型的最适类型为淋溶土，最适土地类型为林地，最适植被类型为针叶林，最适高程范围是3500～3671m。整体上，兰州地区植被NDVI处于中低等级，植被生长稳定性较差，未来整体呈现改善趋势。相比之下人类活动区域内植被NDVI等级和植被生长稳定性较高；土壤对植被的生长影响最大且起到负面作用。人为因子的单因子影响力均呈现缓慢上涨趋势，并且在与其他因子交互过程中人为影响力均大于其单独的影响力，说明人类活动对植被生长的干扰也应当被重视。

关键词：归一化植被指数(NDVI) 地理探测器植被覆盖度变化高原河谷城市兰州

陕北地区农牧交错带植被覆盖度动态及驱动力分析

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陕北地区农牧交错带植被覆盖度动态及驱动力分析

作者：孙微北京林业大学

学位级别：硕士

植被作为陆地生态系统的主要组成部分之一,时刻都在为人类社会经济活动提供重要的资源。虽然气候因子是植被分布的决定性因素,但是人类活动也影响着区域植被的发展与演替,尤其是在较短的时间尺度上,这种影响作用表现更为显著。正是由于... 详细信息

植被作为陆地生态系统的主要组成部分之一,时刻都在为人类社会经济活动提供重要的资源。虽然气候因子是植被分布的决定性因素,但是人类活动也影响着区域植被的发展与演替,尤其是在较短的时间尺度上,这种影响作用表现更为显著。正是由于植被在环境保护、水土保持、能源供给方面的重要作用,人类对于水土流失严重的干旱地区的植被覆盖、生长及变化情况就有必要掌握的更加全面、清晰。本文以地处内蒙古自治区和陕西省交界处、黄河中游的窟野河流域为研究区,在收集、总结国内外的研究成果的基础上,运用RS和G1S技术,以1979年8月、1989年8月、1996年6月、2006年9月、2010年10月五期影像为数据源,计算该区域植被覆盖度并分析在1978年-2010年的时间尺度内引起植被覆盖度发生变化的驱动因子。通过对窟野河流域植被覆盖度变化及驱动力因子的分析,本文得出以下结论：一、从总体来说,研究区内的植被覆盖度以植被覆盖度在0-0.4的稀疏植被覆盖和0.4-0.6的中低植被覆盖为主,这两类密度分布的面积约占流域总面积的94.5%,而在近30年的时间里,这些高密度覆盖的植被面积并无很大增减,这也正是农牧区交错带的典型植被覆盖特征。二、利用Pearson相关系数对驱动力因子和植被覆盖度之间的相关关系进行了研究,分别得出了七个因子对植被覆盖度变化产生影响的强弱程度,总体上,人为因子的影响总体大于自然因子的影响。三、利用主成分分析的方法对七个驱动因子进行优化,优化后的模型中除了包含常数项外还包含GDP产值、建筑用地面积和水域面积,并对优化后的模型进行了精度评价,达0.854。文章的特点：利用Pearson(?)相关系数在数量上对驱动力因子和植被覆盖度之间的相关关系进行了评价,得出驱动力因子对植被覆盖度影响的强弱程度,利用主成分分析的方法对驱动因子与植被覆盖度的模型进行了优化。

关键词：农牧交错带 NDVI 植被覆盖度植被覆盖度变化驱动力因子分析

长江源区草地覆盖变化对土壤团聚体分布及稳定性的影响

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草地学报 2020年第3期28卷 801-807页

作者：韩贞贵毛天旭屠丹张涛王根绪贵州大学林学院贵州贵阳550025 贵州大学新农村发展研究院贵州贵阳550025 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

为了明确长江源区草地覆盖变化对土壤结构的影响,本研究以高寒草甸和沼泽草甸2种草地为研究对象,分析了不同植被覆盖度下土壤团聚体分布和稳定性特征。结果显示:高寒草甸土壤团聚体主要分布在2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒径范围内,沼泽... 详细信息

为了明确长江源区草地覆盖变化对土壤结构的影响,本研究以高寒草甸和沼泽草甸2种草地为研究对象,分析了不同植被覆盖度下土壤团聚体分布和稳定性特征。结果显示:高寒草甸土壤团聚体主要分布在2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒径范围内,沼泽草甸土壤团聚体在不同粒径范围内分布相对均匀;高寒草甸土壤大于0.25 mm团聚体含量(WR0.25)表现为高覆盖度草地高于中覆盖度草地,随土层加深,低覆盖度草地WR0.25显著高于高覆盖度草地和中覆盖度草地,除表层0~10 cm土壤外,高覆盖度沼泽草甸土壤WR0.25显著高于中覆盖度和低覆盖度土壤;不同植被覆盖度下高寒草甸表层0~10 cm土壤团聚体平均重量直径(Mean weight diameter,MWD)和几何平均直径(Geometric mean diameter,GMD)无显著差异,在10~20 cm和20~40 cm土层差异显著,表现为低覆盖度>高覆盖度>中覆盖度,沼泽草甸土壤团聚体MWD和GMD则随草地植被覆盖度降低和土层加深而逐渐减小;中覆盖度草地土壤团聚体破坏率(Aggregate destruction rate,PAD)最大,其稳定性最差;高覆盖度草地土壤团聚体稳定性最好;在不同土层深度上,高寒草甸土壤团聚体稳定性无显著差异,沼泽草甸土壤随土层加深团聚体稳定性变差。本研究结果表明WR0.25和PAD能够更好地评价土壤团聚体稳定性,而沼泽草甸土壤团聚体对植被覆盖变化的响应更为敏感。本研究结果有利于加强植被覆盖变化背景下对长江源区土壤保护机制的认识。

关键词：植被覆盖度变化土壤团聚体稳定性高寒草甸沼泽草甸长江源区

基于遥感分析20年来民勤绿洲防护林带植被变化研究

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草业学报 2018年第7期27卷 14-24页

作者：张永杨自辉郭树江王强强詹科杰张剑挥魏怀东甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070 甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站甘肃民勤733300

民勤绿洲三面环沙,为了遏制风沙危害,保护绿洲,民勤人长期不懈的开展绿洲防护带体系建设,监测和评价绿洲防护带的变化趋势,这对于绿洲生态环境的保护及指导干旱区生态建设意义重大。利用1996、2006、2016年民勤绿洲防护带植被生长期内La... 详细信息

民勤绿洲三面环沙,为了遏制风沙危害,保护绿洲,民勤人长期不懈的开展绿洲防护带体系建设,监测和评价绿洲防护带的变化趋势,这对于绿洲生态环境的保护及指导干旱区生态建设意义重大。利用1996、2006、2016年民勤绿洲防护带植被生长期内Landsat TM/OLI遥感卫星数据,以ENVI 5.3和Arcgis 10.4为影像处理工具,分别计算3期研究区内的NDVI,基于像元二分模型计算植被覆盖度,研究民勤绿洲不同植被覆盖程度的空间分布和动态变化;基于CART算法的决策树分类技术,组合多元数据进行土地利用类型分类,获得绿洲防护带面积以及转移变化情况。结果表明,2006与1996年相比,低覆盖度和高覆盖度面积有所增加,占民勤绿洲面积比例分别增加了32.48%和27.65%;但是,中低覆盖度、中等覆盖度、中高覆盖度面积有所减少,所占比例分别下降了66.28%、17.94%和2.61%。2016与2006年相比,低覆盖度和中高覆盖度面积有所减少,所占比例分别下降了26.28%和24.00%;此外,中低覆盖度、中等覆盖度和高覆盖度面积有所增加,所占比例分别增加了205.47%、4.12%、44.22%。20年来,低覆盖度面积出现先增加后减少的趋势。土地利用分类结果显示,2006与1996年相比,农田防护林和防风固沙林面积均有所增加,分别增加148.68%和16.47%。2016与2006年相比,农田防护林面积有所减少,所占比例下降了33.99%;但是防风固沙林面积继续保持增加趋势,增幅3.55%。说明20年来,民勤绿洲低覆盖度面积不断减少,生态环境不断改善,防风固沙林面积出现先快速增加后缓慢增加的趋势,这与保护天然植被,大力开展人工造林建立防护林息息相关。

关键词：民勤绿洲防护林带植被覆盖度变化遥感监测

升金湖湿地保护区植被覆盖变化及其主要驱动因子分析

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2016年第8期44卷 177-184页

作者：杨少文董斌盛书薇汪庆杨李汪涛安徽农业大学理学院安徽合肥230036

【目的】分析安徽升金湖湿地保护区植被覆盖的动态变化,研究其相关驱动因子,为该地区生态系统的可持续发展提供参考。【方法】基于SPOT-VGT的植被覆盖指数(NDVI)数据,采用最大值合成法、NDVI均值法、趋势分析法以及相关分析法,分析2000-... 详细信息

【目的】分析安徽升金湖湿地保护区植被覆盖的动态变化,研究其相关驱动因子,为该地区生态系统的可持续发展提供参考。【方法】基于SPOT-VGT的植被覆盖指数(NDVI)数据,采用最大值合成法、NDVI均值法、趋势分析法以及相关分析法,分析2000-2010年升金湖湿地保护区植被变化的时空格局。选取气温、降水量、GDP等12个指标为自变量,以NDVI值作为因变量,构建多元线性回归模型,从中筛选出影响NDVI的主要驱动因子。【结果】(1)升金湖湿地保护区的实验区植被覆盖较好,缓冲区植被覆盖良好,重点保护区域核心区植被覆盖度较低。(2)从1月到12月NDVI平均值和最大值均呈先增大后减小的趋势,其中4-9月NDVI值较高。(3)升金湖湿地保护区绝大部分地区(61.18%)NDVI在2000-2010年间有显著增加趋势,表明保护区整体植被覆盖明显改善。【结论】升金湖湿地保护区植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,耕地面积对植被覆盖影响最大,气温和降水量对植被覆盖的影响弱于GDP因子。

关键词： SPOT-VGT 植被覆盖度变化植被覆盖指数空间格局升金湖湿地保护区

黄淮海平原土地利用/覆盖变化对地表气温的影响

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黄淮海平原土地利用/覆盖变化对地表气温的影响

作者：屈瑞洁西安科技大学

学位级别：硕士

土地利用/覆盖变化在不同时空尺度上，对全球、区域以及局地环境产生影响，日益受到学者的广泛重视。IPCCAR4指出土地利用/覆盖变化是人类活动影响气候系统的重要途径之一。国内外关于土地利用/覆盖变化对气候影响的研究很多，而相对于... 详细信息

土地利用/覆盖变化在不同时空尺度上，对全球、区域以及局地环境产生影响，日益受到学者的广泛重视。IPCCAR4指出土地利用/覆盖变化是人类活动影响气候系统的重要途径之一。国内外关于土地利用/覆盖变化对气候影响的研究很多，而相对于我国农业开发程度较高、经济发展迅猛、土地利用/覆盖变化明显的黄淮海平原的研究较少。因此，本文利用近30年来黄淮海平原土地利用/覆盖数据、植被覆盖度和叶面积指数数据，使用区域气候模式WRF（Weather Research Forecast）对土地利用/覆盖变化引起的气候效应进行了数值模拟和初步研究，揭示黄淮海平原土地利用/覆盖变化对地表气温的影响，对区域土地合理利用及政策调整具有指导意义。主要结论如下：（1）黄淮海平原作为我国重要农业生产基地，耕地占总面积的70%左右，其中旱地占65%左右，水田占4%左右。建设用地是该地区第二大土地利用类型，占总面积的14%左右，并有持续增加的趋势。从总量上看，1985年至2005年，除建设用地面积持续增加、旱地持续减少外，黄淮海平原的其他土地利用/覆盖类型面积比例在稳定中有微小变化。（2）以区域城市化为主要特征的黄淮海平原土地利用/覆盖变化直接导致近地层的大气温度发生变化，使区域地面温度上升了0.03℃/年。气温变化的空间格局与土地利用/覆盖变化的空间格局基本对应，表现为城市和建筑用地增加的区域，其气温升高明显，且在不同季节的影响的程度和范围不同。总体来看，黄淮海平原各种土地利用/覆盖类型中，城市和建筑用地的气温变化最大（0.1℃/年），草原的气温变化最小（0.01℃/年）。土地利用/覆盖变化对气温的影响中，旱地转为林地和建设用地后使地表气温升高0.13℃/年，旱地转为草地后导致近地面气温下降0.1℃/年，其余转变类型使得气温升高0.01-0.04℃/年。（3）黄淮海平原的植被覆盖度变化和叶面积指数变化造成了区域地面温度下降了0.06℃/年。其中，除了六月、十一月和十二月以升温为主要特征外，其他月份均以降温为主要特征。黄淮海平原春、夏、秋、冬四个季节的近地表气温均表现为下降，尤以春季的降温幅度最大，为0.15℃，夏季降温幅度最小，为0.008℃。对比春、夏、秋、冬四个季节空间尺度的近地表气温，春季降温显著，几乎整个黄淮海平原的气温均下降（大多数在0.3℃上下）;秋季和冬季的降温空间格局大体一致，表现为燕山山脉、太行山山脉南部、河南东北部和安徽北部等地区降温超过了0.6℃;夏季除了黄淮海平原南部边界以降温为主，其余地区均表现为升温。

关键词：地表温度土地利用/覆盖变化植被覆盖度变化数值模拟黄淮海平原

升金湖湿地植被覆盖变化和鸟类栖息地动态特征研究

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升金湖湿地植被覆盖变化和鸟类栖息地动态特征研究

作者：杨少文安徽农业大学

学位级别：硕士

近儿年,随着经济的发展和城镇化建设的加快,升金湖的环境问题日益突出,主要包括洪涝灾害、水质污染、水土流失、生物种类及数量的变化等。其中水土流失的主要原因是植被减少,植被是陆地生态系统的主体,它在水土保持、调节全球碳平衡、... 详细信息

近儿年,随着经济的发展和城镇化建设的加快,升金湖的环境问题日益突出,主要包括洪涝灾害、水质污染、水土流失、生物种类及数量的变化等。其中水土流失的主要原因是植被减少,植被是陆地生态系统的主体,它在水土保持、调节全球碳平衡、减缓气体浓度上升和维护全球气体稳定性等方面具有重要作用。鸟类是白然生态系统的重要组成部分,对一定区域内鸟类组成进行调查,有助于了解生态系统的变化。因此,分析升金湖湿地植被的时空变化,研究该区植被覆盖动态变化规律,掌握鸟类物种多样性现状和湿地格局特征,开展保护鸟类物种多样性研究等工作可以为升金湖湿地的生态建设和可持续发展提供决策依据。本文基于2000-2010年SPOT-VGT的NDVI数据,采用NDVI均值法、趋势分析法以及相关分析法,分析了升金湖湿地保护区植被变化的时空格局;利用erdas和arcgis等软件提取2000年和2010年两期TM遥感影像的湿地信息,分析栖息地的动态变化,探讨影响鸟类分布的原因,提出进行湿地和鸟类保护的有效管理建议。主要研究结果如下：(1)研究区2000-2010年间各月份的NDVI平均值呈现出以下特点：从1月到12月NDVI值呈先增加后减少的趋势,其中4月～9月NDVI值较高;l1a年间NDVI值呈逐渐增加的趋势,表明升金湖湿地植被覆盖状况逐年好转。(2)升金湖湿地不同季节NDVI的空间分布具有明显的地域性差异,植被覆盖总体呈现山区高平原低的分布格局。同一地区的NDVI在夏季最大,秋季次之,春季最小,具有明显的季节性规律,与植被的生物学特征和物候变化一致。不同植被类型NDVI变化不尽相同,其年均NDVI也都呈上升趋势;耕地和林地波动想对较小.草地普遍低于林地和耕地,滩地在波动中有小幅度增长,沼洋地波动幅度最大(3)升金湖湿地保护区2000-2010年间大部分地区植被覆盖状况良好,其中实验区植被覆盖较好;缓冲区植被覆盖良好,重点保护区域核心区植被覆盖度较低;严重退化区域占总体面积的0.96%,主要集中于实验区的东南部,基本不变而积占3.94%,主要集中于城镇地区;轻微改善和中度改善的区域分别占12.92%和17.40%,主要集中于平原区,明显改善的而积占61.18%,主要集中分布在核心区和实验区。(4)通过选取2000年和2010年两个时段的TM影像,对其进行鸟类栖息地类型解译,可知近11年来鸟类栖息地类型发生明显变化,水体、泥滩地、草滩地、林地和水田的而积不断减少,芦苇滩地、旱地和居民地面积不断增加;从2000年到2010年间水体的保留率最高,草滩地的保留率最低,草滩地是升金湖越冬的优势种雁鸭类的觅食地和栖息地,这种变化趋势会影响到这些鸟类的分布。(5)通过4次全湖范围内的水鸟调查,得出升金湖的水鸟类群以鸭科为主;重要水鸟种群与往年比较,发现鸿雁、小天鹅明显减少,豆雁、白额雁、白琵鹭明显增加,升金湖的水鸟多样性总体呈下降趋势。由于于栖息地的异质性,栖息于升金湖的冬季鸟类在时间和空间分布不均匀,影响鸟类分布与动态变化的因子主要是天气、水位、食物和人为活动。

关键词：植被覆盖度变化 NDVI 空间格局鸟类栖息地