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近20年成渝地区双城经济圈植被碳源/汇时空格局演化及其变异性特征

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贵州师范大学学报(自然科学版) 2025年

作者：黄林汪洋李帆赵俊杰李培张珂宁重庆师范大学地理与旅游学院地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室山区生态系统碳循环与碳调控重庆市重点实验室三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室

净生态系统生产力（NEP）是陆地生态系统碳源/汇定量评价的重要指标。明晰区域NEP时空演化格局对评估区域碳中和潜力和制定区域“双碳”目标、实现高质量发展具有重要指导意义。以成渝地区双城经济圈为研究区,采用2000、2005、2010、201... 详细信息

净生态系统生产力（NEP）是陆地生态系统碳源/汇定量评价的重要指标。明晰区域NEP时空演化格局对评估区域碳中和潜力和制定区域“双碳”目标、实现高质量发展具有重要指导意义。以成渝地区双城经济圈为研究区,采用2000、2005、2010、2015、2020年5期遥感、气象、土地利用空间数据集,基于改进CASA和土壤呼吸模型对2000—2020年的生态系统碳汇进行估算,构建变异性指数探讨其时空格局特征。结果表明:1)成渝地区双城经济圈整体呈碳源属性,但碳源属地比例逐渐降低,上述5年碳源面积占比分别为87.2%、85.0%、75.8%、61.5%、60.5%,多年NEP均值为-53.12 gC·m-2·a-1;2)NEP的整体空间格局表现为“边缘高、中间低”,内部呈现“双核多心放射状”的形态,表现出明显的地形因素伴生性和城镇化水平互斥性;3)2000—2020年NEP上升趋势显著,82.1%的区域表现为增长趋势,大-中-小幅度增加、小-中-大幅度减少的区域占比分别为33.7%、27.2%、22.3%、8.9%、5.2%、3.7%;4)NEP的变异格局与地形呈现出一定耦合特征,显著减少区域集中于平原地貌与城镇聚集交叉地带,显著增加区域集中于盆周中低山区及内部低山及中高丘陵区;地形复杂程度整体与变异幅度呈非线性正相关,与变异趋势呈非线性负相关。

关键词：植被碳源/汇空间格局演化动态趋势成渝地区双城经济圈遥感反演

基于野外在线多角度光谱仪的荒漠草原植被光谱特征分析

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光谱学与光谱分析 2023年第10期43卷 3170-3179页

作者：付晓满包玉龙图布新巴雅尔金额尔德木吐包玉海内蒙古师范大学地理科学学院内蒙古呼和浩特010022 内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室内蒙古呼和浩特010022

植被的光谱反射曲线特征区别于土壤、水等其他物质,密切关系于本身的生理性状表现。由于对冠层植被进行俯视与侧视时的入目效果不一致,实际角度原因会导致传感器获得的覆盖度信息产生误差。以内蒙古四子王旗荒漠草原植被为研究对象,利... 详细信息

植被的光谱反射曲线特征区别于土壤、水等其他物质,密切关系于本身的生理性状表现。由于对冠层植被进行俯视与侧视时的入目效果不一致,实际角度原因会导致传感器获得的覆盖度信息产生误差。以内蒙古四子王旗荒漠草原植被为研究对象,利用自主设计组装的野外在线多角度光谱仪,开展草原植被多角度实时观测试验。并结合归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、优化型土壤调节植被指数(OSAVI)以及光化学植被指数(PRI)共4种指数进行多维的数据比较。分析了不同传感器观测角度(SVA)和不同太阳高度角(SEA)下的草地生理性状光谱多样性三者间的关联特征。研究发现,传感器观测角越大,不同波段冠层反射率的日内变化程度越弱,表现出明显的观测角度差异性和角度敏感程度差异性,当传感器观测角(SVA)在75°附近或垂直向下观测时,植被的反射率日变化标准差较小。在固定传感器观测角度的情况下,植被的反射率与太阳高度角呈正相关关系。同样,不同植被指数的角度效应也存在差异,OSAVI指数在传感器观测角(SVA)为45°时表现最为敏感,不同月份都出现了最低值这一特征,PRI指数的最大值均出现在传感器观测角(SVA)为60°位置以下。同时发现,针对不同的太阳高度角(SEA)并基于所观测植被所处的不同生长期而选择一定传感器观测角度更有利于获得有效且精确的数据。野外在线多角度光谱仪观测结果旨在为卫星影像产品矫正、植被遥感精准监测、草原生物量的准确估算等方面提供科学数据支撑。

关键词：多角度遥感植被指数太阳高度角

雅氏落叶松尺蠖不同危害程度下林木冠层颜色高光谱判别

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光谱学与光谱分析 2020年第9期40卷 2925-2931页

作者：西桂林黄晓君包玉海包刚佟斯琴 Ganbat Dashzebegd Tsagaantsooj Nanzadd Altanchimeg Dorjsurene Enkhnasan Davaadorj Mungunkhuyag Ariunaad 内蒙古师范大学地理科学学院内蒙古呼和浩特010022 内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室内蒙古呼和浩特010022 内蒙古自治区蒙古高原灾害与生态安全重点实验室内蒙古呼和浩特010022 Institute of Geography and Geoecology Mongolian Academy of SciencesUlan BatorMongolia Institute of General and Experimental Biology Mongolian Academy of SciencesUlan BatorMongolia

针叶害虫爆发将会削减林木针叶水分和叶绿素含量,导致林木冠层颜色发生变化,甚至使林木死亡。这严重威胁森林生态系统健康安全。通过遥感技术监测受害林木冠层颜色变化,可对虫害林生态系统安全进行快速评估。因此,虫害林木冠层不同颜色... 详细信息

针叶害虫爆发将会削减林木针叶水分和叶绿素含量,导致林木冠层颜色发生变化,甚至使林木死亡。这严重威胁森林生态系统健康安全。通过遥感技术监测受害林木冠层颜色变化,可对虫害林生态系统安全进行快速评估。因此,虫害林木冠层不同颜色判别研究极为重要。基于此,选择蒙古国肯特省和杭爱省的3个雅氏落叶松尺蠖爆发林区(binder, Ikhtamir和Battsengel)为试验区,开展落叶松受害过程冠层颜色变化信息调查和光谱测量试验,并利用高光谱特征和机器学习算法判别了落叶松冠层不同颜色。首先通过虫害灾区林木调查对冠层颜色进行了分色,即绿色、黄色、红色和灰色。同时根据不同危害程度下林木冠层不同颜色,从试验区选取66棵样本树,并对其冠层进行了光谱测量。其次以样本树光谱反射率曲线为基础数据,计算平滑光谱反射率(SSR)、微分光谱反射率(DSR)和平滑光谱连续小波系数(SSR-CWC)等高光谱特征,并借助方差分析法揭示了这些高光谱特征对冠层不同颜色的敏感性。再次采用Findpeaks函数和连续投影算法结合模式(Findpeaks-SPA)快速提取了SSR, DSR和SSR-CWC等高光谱特征的敏感特征。最后通过随机森林分类(RF)和支持向量机分类(SVMC)算法构建雅氏落叶松尺蠖虫害林木冠层不同颜色判别模型,并与费歇尔判别(FD)模型进行比较,评价了判别模型精度。研究发现:(1)可见光的多个波段, SSR-CWC对冠层不同颜色表现出了极显著的敏感性。(2)基于Findpeaks-SPA模式能够有效提取敏感高光谱特征,该模式不仅大大降低高光谱特征数量,而且改善了多重共线性问题。(3)判别冠层不同颜色最有潜力的高光谱特征为SSR-CWC,其Daubechies系、 Biorthogonal系、 Coiflets系和Symlets系的最优小波基分别为db9, bior1.5, coif1和sym4,其中db9-RF(SVMC)达到了最高的判别总体精度(0.900 0)。这比SSR-RF(SVMC)和DSR-RF(SVMC)模型分别提高了0.250 0(0.450 0)和0.250 0(0.100 0)。(4)基于DSR和SSR-CWC的RF和SVMC模型判别精度优于FD模型,尤其db9-RF(SVMC)模型更为明显,其判别总体精度和Kappa系数比db9-FD模型分别提高了0.150 0和0.167 0。可见,在虫害林木冠层不同颜色判别中db9-RF(SVMC)有极大潜力。这为林业和生态安全相关部门对森林虫害严重程度进行遥感监测提供重要参考和实用价值。

关键词：雅氏落叶松尺蠖高光谱特征落叶松冠层颜色判别模型

利用遥感手段判识沙尘暴的一种新方法——以内蒙古地区为例

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红外与毫米波学报 2009年第2期28卷 129-132页

作者：海全胜包玉海阿拉腾图雅包刚郭利彪内蒙古科技大学包头师范学院内蒙古包头014030 内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室内蒙古呼和浩特010022 内蒙古师范大学地理科学学院内蒙古呼和浩特010022

利用比辐射率的特征，并根据热辐射理论进行沙尘暴遥感监测是一种全新的研究手段．本文发现，沙尘发生时地表的主要物质沙尘、地面和云的物质性质不同，并且沙尘强度不同时图像像元上的地面和沙尘的比例不同。从而导致像元物质的性质有... 详细信息

利用比辐射率的特征，并根据热辐射理论进行沙尘暴遥感监测是一种全新的研究手段．本文发现，沙尘发生时地表的主要物质沙尘、地面和云的物质性质不同，并且沙尘强度不同时图像像元上的地面和沙尘的比例不同。从而导致像元物质的性质有差别，地物比辐射率不相同．通过理论推导和试验研究得出：云区、地面、弱沙尘和强沙尘区的ε29与ε31接近程度不同，且ε31在0～1整个区间上变化时，ε29的大小顺序永远是云〉强沙〉弱沙〉地面，并在此基础上建立了一个稳定判识沙尘强度的沙尘指数（DSI）模型．经过多次沙尘暴的实例验证，结果表明，该模型能够较精确地监测沙尘发生的范围和强度．

关键词：沙尘暴遥感 MODIS

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落叶松受雅氏落叶松尺蠖危害程度光谱检测

光谱学与光谱分析 2018年第3期38卷 905-911页

作者：黄晓君颉耀文包玉海内蒙古师范大学地理科学学院内蒙古呼和浩特010022 兰州大学资源环境学院甘肃兰州730000 内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室内蒙古呼和浩特010022

近年来蒙古国雅氏落叶松尺蠖灾害不断加剧,逐渐逼近大兴安岭地区,将威胁我国北方森林生态系统安全。以现代遥感监测方法替代传统检测方法,及早掌握该虫害发生发展规律对防控有重要意义。为快速、大范围遥感监测雅氏落叶松尺蠖灾害,利用... 详细信息

近年来蒙古国雅氏落叶松尺蠖灾害不断加剧,逐渐逼近大兴安岭地区,将威胁我国北方森林生态系统安全。以现代遥感监测方法替代传统检测方法,及早掌握该虫害发生发展规律对防控有重要意义。为快速、大范围遥感监测雅氏落叶松尺蠖灾害,利用光谱分析技术研究了该害虫危害下落叶松受害程度检测模型。通过实测健康和轻度、中度、重度受害落叶松光谱,计算与比较不同受害程度落叶松原始光谱和去除包络线光谱的敏感度,揭示光谱敏感波段及去除包络线光谱敏感性。然后对去除包络线光谱进行一阶导数变换获得光谱特征参数并分析其随受害程度的变化特征,构建基于CART(分类与回归树)算法的落叶松受害程度光谱检测模型。研究表明:去除包络线光谱敏感性比原始光谱更显著,尤其在480~520nm(蓝边)、640~720nm(红谷、红边)、1 416~1 500nm(短波红外谷)等波段内光谱敏感度介于0.1~2.0,而且出现了敏感峰现象。随受害程度增加,去除包络线光谱敏感性增强趋势比原始光谱更明显;在蓝边波段上去除包络线光谱敏感峰位置向短波方向移动,即502nm→490nm,而在红谷及红边、短波红外谷等波段上光谱敏感峰位置向长波方向移动,即664nm→672nm和1 436nm→1 448nm;红谷位置和短波红外谷位置归一化反射率以及红谷和短波红外谷面积呈上升趋势。在蓝边与红边波段内去除包络线光谱一阶导数对受害程度有明显响应,出现了波峰现象。随害虫危害程度加剧红边位置蓝移(718nm→700nm),红边斜率及面积和蓝边斜率及面积呈下降趋势。基于此,利用红边斜率、红谷位置和短波红外谷位置归一化反射率、红谷和短波红外谷面积、蓝边斜率及面积等去除包络线光谱特征参数构建的CART模型对落叶松受害程度有很好的检测能力。与多元线性回归模型相比,CART模型检测精度更高,其Kappa系数达0.875。研究结果对雅氏落叶松尺蠖灾害的防治有参考价值。

关键词：雅氏落叶松尺蠖光谱敏感性去除包络线光谱特征落叶松受害程度分类与回归树(CART)

2001—2020年北半球中高纬度植被生长峰值期和峰值对气候的敏感性研究

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地理科学进展 2023年第9期42卷 1809-1824页

作者：朝布嘎包刚元志辉温都日娜佟斯琴郭恩亮黄晓君内蒙古师范大学地理科学学院呼和浩特010022 内蒙古师范大学内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室呼和浩特010022

植被夏季生长峰值期和峰值是植被极为重要的物候和生长指标,对年生产力的大小具有决定性作用。论文利用2001—2020年MODIS EVI数据和双Logistic四参数模型,识别北半球中高纬度植被生长峰值期与EVI峰值时空变化特征及其对气候的敏感性。... 详细信息

植被夏季生长峰值期和峰值是植被极为重要的物候和生长指标,对年生产力的大小具有决定性作用。论文利用2001—2020年MODIS EVI数据和双Logistic四参数模型,识别北半球中高纬度植被生长峰值期与EVI峰值时空变化特征及其对气候的敏感性。研究结果表明:(1)在过去20年间,植被生长峰值期主要发生在6—8月,并随着纬度的升高呈先提前后推迟趋势,但如果忽略70°N以北地区的少部分陆地,植被峰值期随着纬度升高呈提前趋势。植被EVI峰值主要介于0.2~0.6之间,整体上高纬度的值低于低纬度。(2)区域平均植被生长峰值期呈不显著提前趋势(0.12 d/a,p>0.05)。在空间上呈提前趋势(60.3%)的像元占比大于呈推迟趋势(39.7%)的占比。EVI峰值以0.01/10 a(p区74.5%地区的植被EVI峰值呈增加趋势。(3)2001—2020年间,春夏季气温、降水量和云覆盖对植被生长峰值期(EVI峰值)的影响最广泛,其中气温对植被生长峰值期和EVI峰值的影响最强,在高纬度地区对两者产生不对称作用,在低纬度地区气温的升高可能通过干旱等事件将降低EVI峰值。而降水量和云覆盖对峰值期和EVI峰值的影响在空间分布上相对复杂,空间异质性强。研究结果可为阐明北半球中高纬度地区植被物候和生长变化规律及其对气候变化的响应特征,以及对生态系统的影响过程和预测提供数据支撑。

关键词：北半球植被生长峰值期 EVI峰值气候变化敏感性

精准防控视角下华中某县肝癌时空特征与环境健康风险分析

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环境与职业医学 2025年

作者：夏述尧任红艳王宝华施润和华东师范大学地理科学学院/地理信息科学教育部重点实验室/环境遥感与数据同化联合实验室中国科学院地理科学与自然资源研究所中国疾病预防控制中心慢性非传染性疾病预防控制中心

[背景]精准防控指将整个大区域划分成若干个小区域，明确每一个小区域的发病信息，并据此在小区域上开展防控的手段。它是开展肝癌全面防控的重要抓手，能够让肝癌防控更为精准和高效。目前国内外针对肝癌防控的主流研究大多只精确到省... 详细信息

[背景]精准防控指将整个大区域划分成若干个小区域，明确每一个小区域的发病信息，并据此在小区域上开展防控的手段。它是开展肝癌全面防控的重要抓手，能够让肝癌防控更为精准和高效。目前国内外针对肝癌防控的主流研究大多只精确到省市级，难以符合精准防控的要求。[目的]以华中地区典型县S县为例，探讨乡镇尺度上肝癌的时空分布与环境健康风险，为精准防控提供科学参考。[方法]基于S县2009—2018年的肿瘤登记数据中的肝癌及相关数据，利用地理信息系统制图、全局莫兰指数分析和冷热点探测，开展S县的肝癌时空分析。利用地理探测器，对S县肝癌与各项环境因素[细颗粒物（PM2.5）、气溶胶光学厚度（AOD）、气温、降水量、耕地面积占比、归一化植被指数（NDVI）、人口密度、人均国内生产总值（GDP）]的相关性进行初步探讨。利用随机森林模型，探讨与S县肝癌关联性较大的环境因素及其累积暴露年限。在此基础上基于四分位数原理构建肝癌总发病率以及分年龄、性别的发病率排名系统并提出精准防控建议。[结果] ZD、HD、BYJ是肝癌发病率最高的乡镇，逐年发病率的平均值分别为62.84/10万、58.28/10万、40.21/10万；除上述三乡镇外，LW是男性人群和60岁以下人群的肝癌高发区，对应人群逐年发病率平均值分别为50.47/10万和10.59/10万，而LianC是女性人群和60岁及以上人群肝癌高发区，对应人群逐年发病率平均值分别为23.39/10万和131.10/10万。肝癌发病与人口密度、人均GDP、NDVI、AOD关系密切，重要性分别为0.92、0.50、0.43、0.36。持续暴露于危险环境因素到肝癌发病时间间隔多为10年。[结论]在后续防控工作中，S县的HD、ZD、BYJ需要大力开展肝癌筛查诊治工作，同时HD和LW需要继续贯彻落实环境保护工作；LW需要加强对男性人群和60岁以下人群的肝癌防治工作；LianC需要加强对女性人群和60岁及以上人群的肝癌防治工作；HD周边乡镇需要严防肝癌突然性爆发。此外，还需要加强全县人民特别是60岁及以上人群参与肝癌筛查的意愿。本研究对于精细尺度上开展环境健康效应分析并进行不同人群的肝癌防控和环境保护具有重要参考意义。

关键词：肝癌乡镇尺度时空分析环境健康风险精准防控

基于MODIS植被指数的浑善达克沙地植被物候变化

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中国环境科学 2021年第11期41卷 5254-5263页

作者：元志辉萨楚拉银山内蒙古师范大学地理科学学院内蒙古呼和浩特010022 内蒙古师范大学内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室内蒙古呼和浩特010022 内蒙古乌兰察布市自然资源局内蒙古乌兰察布012000

基于近20a MODIS的2种植被指数数据,利用Logistic曲线曲率极值法和动态阈值法,对浑善达克沙地植被物候进行了提取,分析其时空变化,并利用研究结果数据,分析植被物候对高程和气象因子的响应.结果表明,2000~2019年间研究区的植被物候呈微... 详细信息

基于近20a MODIS的2种植被指数数据,利用Logistic曲线曲率极值法和动态阈值法,对浑善达克沙地植被物候进行了提取,分析其时空变化,并利用研究结果数据,分析植被物候对高程和气象因子的响应.结果表明,2000~2019年间研究区的植被物候呈微弱波动趋势,浑善达克沙地植被返青期(SOS)主要集中在110~140d,枯黄期(EOS)主要集中在250~280d,整体呈微弱推迟趋向(0.28d/a),生长季长度(LOS)主要集中在120~170d,整体呈微弱延长趋向(0.23d/a).在空间分布上,占研究区51.51%的区域植被SOS呈提前趋势;占研究区67.02%的区域植被EOS呈提前趋势,并且占研究区32.98%的区域植被EOS呈推迟趋势.占研究区62.71%的区域植被LOS呈延长趋势.在海拔900~1500m区间,随着海拔升高,SOS显著推迟,EOS不显著提前,LOS显著缩短.前一年11、12月和当年1、2、4月降水量对SOS有提前作用.6、7、8、9月份气温和降水都对EOS推迟有明显的作用.总的来说,浑善达克沙地植被物候与气候因子的相应规律比较复杂,表现出季节性的差别及地形的差异性.

关键词：浑善达克沙地物候气候海拔

1982—2020年内蒙古地区极端气候变化及其对植被的影响

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生态学报 2023年第1期43卷 419-431页

作者：苏日罕郭恩亮王永芳银山顾锡羚康尧包山虎内蒙古师范大学地理科学学院呼和浩特010022 内蒙古自治区蒙古高原灾害与生态安全重点实验室呼和浩特010022 内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室呼和浩特010022

内蒙古地处生态环境脆弱区,对气候变化尤为敏感。在全球气候变暖背景下,探究极端气候变化及其影响显得尤为重要。基于内蒙古地区115个气象站点1982—2020年的逐日气象数据,从强度、持续时间、频率3个维度出发计算了18个极端气候指数,在... 详细信息

内蒙古地处生态环境脆弱区,对气候变化尤为敏感。在全球气候变暖背景下,探究极端气候变化及其影响显得尤为重要。基于内蒙古地区115个气象站点1982—2020年的逐日气象数据,从强度、持续时间、频率3个维度出发计算了18个极端气候指数,在综合分析极端气候的时空变化特征的基础上,运用地理探测器和皮尔逊相关分析方法,定量评估极端气候对该区植被的影响。结果表明:(1)极端暖指数均呈增加趋势,说明1982—2020年期间内蒙古地区极端偏暖现象增多。(2)持续干旱日数与持续湿润日数呈减少趋势,说明39年来内蒙古地区连续性无降水天数和降水天数均减少。(3)极端气候指数与归一化植被指数(NDVI)的相关关系表现出明显的空间异质性,表明内蒙古不同区域NDVI对各极端气候指数的响应程度不同。(4)因子探测器结果表明极端降水指数相对于极端气温指数来说,对内蒙古植被生长变化的影响较大。研究结果可为内蒙古地区防灾减灾与生态修复工程提供一定的科学依据。

关键词：极端气候归一化植被指数(NDVI) 时空变化地理探测器内蒙古