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  • 【论文】 秦岭太白红杉NDVI与遥感物候对气候变化的响应

    作者:黄晓月 关键词:NDVI ; 太白红杉 ; 遥感物候 ; 气候变化 ; 双Logistic ; EVI 机构:西北大学 ; 西北大学 年份:2018
    摘要:全球气候变化对以植被为主体的陆地生态系统具有重要影响,高海拔山地林线对气候变化的响应最为敏感。本文基于2000—2015年太白山周边14个气象站点的实测气象数据和同期的太白红杉区MODIS NDVI(16d、250m×250m分辨率)数据集,研究了太白红杉NDVI对气候变化的响应,探讨了适宜太白红杉生长的气温阈值;并基于MODIS EVI(8d、250m×250m分辨率)数据集,提取了太白红杉物候始、末期及生长期,分析了其关键物候参数变化及物候始、末期及生长期对气候变化的时空响应,旨在揭示林线树种太白红杉对气候变化的响应特征及其机理。取得的研究结果与进展如下:(1)太白红杉NDVI对气温响应敏感。年最大NDVI与前一年8月至当年7月平均气温相关性分析中,获得了适宜太白红杉生长的气温范围为-0.4~0.8℃。年尺度上,太白红杉年均NDVI与年均气温绝大部分为正相关(96.30%),达显著正相关的像元数占31.42%;月尺度上,太白红杉月均NDVI对月均气温的正响应既具有同期性,也存在滞后性,滞后期约为1~3个月;月均NDVI对月极端高温的响应的滞后期与月均温相同。年最大NDVI集中分布于7、8月份。经空间分析发现,年最大NDVI与前一年8月至当年7月平均气温相关性分析中,负相关像元数远高于正相关像元数,且当前一年8月至当年7月年均温在-0.4~0.8℃时,太白红杉年最大NDVI对气温的响应达到最佳状态,当气温低于-0.4℃或高于0.8℃时,负相关比例增多,太白红杉的生长在一定程度上会受到影响,故最适宜太白红杉生长的气温阈值为-0.4~0.8℃。(2)太白红杉NDVI对降水的响应存在时空差异性,北坡5月降水与8月NDVI绝大多数为正相关(92.99%),而6月降水与9月NDVI则多数呈负相关(98.76%),南坡则刚好相反。NDVI对降水响应的滞后期约为3~6个月,其中5月降水与8月NDVI呈显著正相关,6月降水与9月NDVI呈显著负相关,且南北坡具有明显的转折现象。北坡5月降水与8月NDVI呈正相关的像元数占92.99%,其中显著正相关像元数达39.38%,而南坡正相关像元数占77.56%,显著正相关仅8.93%;北坡6月降水与9月NDVI呈负相关的像元数占98.76%,其中达到显著的像元数占37.11%,南坡负相关的像元占81.26%,达显著负相关的像元仅为9.59%。综上,北坡5月降水有利于其8月NDVI增长,6月降水对其9月NDVI产生抑制作用,南坡则刚好相反。这种现象表明5、6月的降水对太白红杉南北坡生长影响具有时空差异性。(3)太白红杉年最大NDVI受气温、降水等气候因子的综合影响,其最主要影响因子顺序为3月气温>12月蒸散>5月降水>1月极端高温>7月气温。将太白红杉年最大NDVI与各个气候要素相关性达显著(P<0.05)中最强的气候要素进行偏最小二乘回归(PLS)分析,各因子的VIP值大小排序依次为3月气温(1.17)>12月蒸散(1.10)>5月降水(0.97)>1月极端高温(0.96)>7月气温(0.88),除5月降水对太白红杉年最大NDVI呈正影响外,其余要素均对太白红杉年最大NDVI为负影响。(4)太白红杉生长期约为168天,其在第120天开始生长,在第288天结束生长。2000—2015年关键物候参数在空间上表现为,生长期始期提前0.65d/10a、生长期末期推后0.35d/10a、生长期延长0.99d/10a。太白红杉区78.78%的植被生长期开始时间在第104—152天之间,平均为第120天,81.12%的植被生长期结束时间在第264—312天,平均出现在第288天,太白红杉78.86%生长期为144—192天,平均生长期为168天。2000—2015年太白红杉区关键物候参数(生长期始期、生长期末期、生长期长度)在空间像元尺度上表现为:太白红杉生长期始期整体呈提前趋势,变化率为-0.65d/10a;生长期末期呈推迟趋势,变化率为0.35d/10a;整个生长期平均延长幅度为0.99d/10a。(5)太白红杉物候始期提前主要受到气温和降水影响,末期推后则受到多种气候因子综合影响。太白红杉物候始、末期与同期气温、降水、日照、风速和潜在蒸散的空间相关性分析中,始期多数像元与同期气温和降水均呈负相关,负相关的像元分别占73.11%和61.25%,表明气温和降水是太白红杉物候始期提前的重要影响因素;末期多数像元与同期气温(74.91%)、降水(72.87%)、日照(78.14%)、风速(68.60%)和潜在蒸散(64.74%)均呈正相关,表明5种气候因子对物候末期推后均具有重要作用。
  • 【论文】 NDVI时间序列重建及火后森林恢复时空动态分析

    作者:王爱爱 关键词:NDVI;时间序列;火烧强度;季节校正;森林恢复 机构:哈尔滨师范大学 ; 哈尔滨师范大学 年份:2018
    摘要:大兴安岭是我国面积最大的国有天然林区及重要的森林资源储备基地,在我国林业生产中占有重要的战略地位,但同时也是森林火灾频发的林区。火灾通常快速破坏森林资源,并相伴产生了大范围连续或斑块的火烧迹地,而火后的植被恢复是一个长期的过程,其中火烧迹地初期的植被恢复是森林生态系统结构与功能恢复的关键。因此,基于遥感手段监测大兴安岭地区火后不同级别火烧区的森林恢复过程,尤其是森林火后多年长时间序列恢复,对于我们衡量森林火后具体响应、把握森林恢复时空特征、了解火后森林再生的生态系统过程和森林生态系统功能变化,以及采取合理的管理措施具有重要意义。但是目前在中小尺度上基于Landsat TM影像衍生出的NDVI数据时间序列进行的火后植被恢复研究方面,Landsat卫星影像受其自身传感器、天气多云等大气条件以及森林生长季节性等影响,导致火后可利用的时相一致的年际影像序列并不连续完整。本研究以大兴安岭19870506-0602的林火为研究基础,以归一化植被指数(NDVI)作为重要参量以指示火后森林绿度动态恢复特征,监测森林年际NDVI恢复轨迹。首先基于研究区1987年火后有限、不完整TM序列数据,同时结合GIMMS NDVI和气象数据的优势,实施3种NDVI重建方法并对其效果进行评估:(1)TM数据对方法——构建待校正影像与生长旺季(7-8月)影像之间的回归模型;(2)GIMMS方法——基于待校正影像与生长旺季影像分别对应的15d-GIMMS NDVI数据,构建二者之间的回归模型,或提取NDVI差异并叠加到待校正影像上。(3)气象方法——基于气象站点数据构建气象数据与NDVI之间的PLSR模型,然后基于待校正影像和生长旺季影像分别对应的气象栅格数据,提取由气象要素变化引起的NDVI变化并叠加到校正待校正影像上。通过这3种方法,重建多年生长旺季NDVI时间序列,然后将最优方法结果用于后续的森林恢复分析。其次,结合火烧强度及森林类型等数据,重点对1987-1999年间森林NDVI恢复的时间轨迹及其恢复趋势变化特征的空间分布进行研究,并监测了不同火干扰下不同森林覆被类型的NDVI恢复过程。主要研究结果如下:(1)通过对比同一季节校正方法下不同火烧强度下的残差分布,发现5月和10月NDVI校正后的残差比6、9月大,说明5月和10月的影像在多年NDVI时间序列重建中效果并不理想。很可能是由于5月、10月的大兴安岭地区气候寒冷,寒潮、降雪等天气条件存在不确定性,造成5月、10月季节校正的效果不如6、9月。(2)通过对比同一月份下3种NDVI季节校正方法后的残差及精度,发现TM数据对方法拟合的NDVI与真实值之间的残差最小,精度最高,其次是气象方法,最后是GIMMS方法。(3)通过建立TM NDVI与GIMMS NDVI之间的线性关系,发现GIMMS数据在10月(19881007和19951011)的NDVI值异常,说明由于10月已接近生长季末,利用GIMMS数据对回归及计算变率存在对NDVI的过度校正效应,再次表明GIMMS方法不适于10月的TM NDVI校正。(4)基于火后1987-2009年间10级火烧强度下植被生长旺季NDVI时间序列表明火后以NDVI为指示特征的绿度恢复过程呈现出显著阶段性:火后2~5年内重度及中度火烧区植被NDVI上升趋势最显著,尤其是火后第二年林木下草灌大量萌生而加速NDVI急剧上升;火后6~13年内NDVI增加趋势较显著;13年后,火烧区与未过火区NDVI统计差异较小,火烧区森林恢复效果较显著。(5)火后13年间是森林绿度恢复的关键时段,从时间轨迹上来看,森林恢复速度与火烧强度具有显著的正相关关系,即火烧强度越大,NDVI增加速度越快,且增加趋势显著;从变化趋势的空间分布来看,火后植被NDVI变化趋势以增加趋势为主,其中显著上升趋势占主导,主要集中于北部及中部的重度过火区,而南部增加不显著,表明整体上森林植被恢复效果显著。(6)火后不同森林覆被类型下的植被恢复速度存在一定差别,研究区在火灾后以白桦为主的阔叶林生长速度较快,NDVI增加趋势更显著,以落叶松为主的针叶林恢复缓慢,NDVI增加不如阔叶林显著。未火烧区植被由于接近或达到顶级演替群落,林型以针叶林为主,针叶林和阔叶林生长状况稳定,NDVI几乎没有差异。
  • 【期刊】 基于NDVI的天长县植被覆盖度动态变化分析

    刊名:黑龙江工程学院学报 作者:杨亮亮 ; 苏晓刚 ; 袁蹈 关键词:NDVI ; 遥感 ; 植被覆盖度 ; 动态分析 机构:安徽理工大学测绘学院 ; 安徽理工大学测绘学院 年份:2019
    摘要:以滁州市天长县作为研究区,利用天长县2005年、2010年和2015年三期ETM+影像作为数据源,提取出研究区归一化植被指数(NDVI),再利用像元二分模型估算出天长县植被覆盖度,并分析其动态变化趋势,结果表明近10a来以建筑业为主要因素、相关制度与措施等辅助因素对天长县植被覆盖度有着很大的影响。
  • 【期刊】 基于时序NDVI的昭觉植被覆盖度变化研究

    刊名:测绘与空间地理信息 作者:陈江玲 ; 徐京华 ; 李国明 ; 王渊博 ; 武文娟 关键词:植被覆盖度 ; 像元二分模型 ; 均值法 机构:西南交通大学地球科学与环境工程学院 ; 西南交通大学地球科学与环境工程学院 ; 四川省第三测绘工程院 年份:2016
    摘要:归一化植被指数(NDVI)能精确地反映植被绿度、光合作用强度,在一定程度上反映着植被的演化信息,是评价生态环境状况的重要指标之一.本文利用Landsat TM数据分别对昭觉地区2009年和2014年的NDVI进行计算,并分别利用均值法、像元二分模型及NDVI差值植被指数对研究区域植被覆盖变化进行定量分析,结果表明:昭觉县NDVI均值上升了11.6%,植被覆盖度中极度改善的面积比例约占38%,昭觉县整体NDVI植被覆盖度显著提高,并对其变化原因进行简要分析,为生态环境建设提供决策依据.
  • 【期刊】 基于高分二号-NDVI的大豆遥感估产的时相选择

    刊名:湖北农业科学 作者:张淮栋 ; 陈争光 ; 张成龙 关键词:NDVI ; 大豆 ; 植被指数 ; 遥感 ; 估产 机构:黑龙江八一农垦大学 ; 黑龙江八一农垦大学 年份:2018
    摘要:根据植被指数的时间变化规律以及不同时期的植被指数与产量之间的相关性,确立适用于东北地区的大豆遥感估产的最佳时期.7月下旬至8月中旬获取的作物NDVI与作物产量之间的相关性最强,并且不同时期的NDVI之间的相关性非常弱,在利用NDVI预测大豆单产时要采用7月下旬和8月中旬两个时期的NDVI.NDVI与大豆单产之间存在线性正相关关系,NDVI与大豆单产的相关性并不是很高,表明NDVI并不是惟一与大豆单产有关的变量.
  • 【期刊】 基于 NDVI 的西北干旱区植被覆盖变化趋势分析

    刊名:建筑工程技术与设计 作者:路世雷 关键词:NDVI ; 西北干旱区 ; 植被变化 年份:2018
    摘要:基于 GIMMS NDVI 与 SPOT NDVI 数据,采用连续的 NDVI 植被覆盖指数,分析了中国西北干旱区历年植被覆盖变化。结果显示:西北干旱区的 NDVI 普遍不高,且经历了先增后减的变化趋势。西北干旱区 NDVI 的减少可能是由于西北地区平均温度加速上升,并可能存在更复杂的自然和人类活动等多方面的驱动因素。
  • 【期刊】 基于高分二号-NDVI的大豆遥感估产的时相选择

    刊名:湖北农业科学 作者:张淮栋 ; 陈争光 ; 张成龙 关键词:NDVI ; 大豆 ; 植被指数 ; 遥感 ; 估产 机构:黑龙江一农垦大学 ; 黑龙江一农垦大学 年份:2018
    摘要:根据植被指数的时间变化规律以及不同时期的植被指数与产量之间的相关性,确立适用于东北地区的大豆遥感估产的最佳时期。7月下旬至8月中旬获取的作物NDVI与作物产量之间的相关性最强,并且不同时期的NDVI之间的相关性非常弱,在利用NDVI预测大豆单产时要采用7月下旬和8月中旬两个时期的NDVINDVI与大豆单产之间存在线性正相关关系,NDVI与大豆单产的相关性并不是很高,表明NDVI并不是惟一与大豆单产有关的变量。
  • 【期刊】 基于NDVI的2017年阿根廷大豆分布及长势数据分析

    刊名:中国科技资源导刊 作者:孙伟[1] ; 张峭[1] ; 齐亚楠[2] ; 窦红涛[2] 关键词:植被指数 ; 大豆种植面积 ; 长势监测 ; 阿根廷 ; 距平分析 ; 干旱严重指数 机构:中国农业科学院农业信息研究所\农业部农业大数据重点实验室 ; 中国农业科学院农业信息研究所\农业部农业大数据重点实验室 年份:2017
    摘要:采用遥感手段提取作物分布并监测其长势对动态感知粮食安全具有重要意义。基于MODIS-NDVI产品,结合阿根廷大豆物候特征,快速提取阿根廷大豆分布及长势情况,并使用农用地连片系数FCI校正由尺度效应造成的面积失真。在此基础上,使用距平分析监测大豆长势,计算DSI指数监测干旱过程。结果表明:提取的近3年阿根廷大豆种植面积与美国农业部公布数据变化趋势一致,主产区种植比例高度吻合。2017年阿根廷大豆整体长势较差,副产区长势优于主产区,各主产省种植空间分布呈现离散或聚集变化。大豆种植面积及分布、长势的变化与干旱过程在时间和空间上具有高度耦合关系。提出的“物候匹配-LUCC降尺度作物提取法”具有准确快速的特点,通过改良和修正可用于其他作物的有效提取与监测。
  • 【期刊】 基于NDVI的山区土地生态环境质量时空变化研究

    刊名:江苏农业科学 作者:崔娟敏 ; 季文光 ; 李洋宰 关键词:NDVI ; 山区土地 ; 环境质量 ; 时空变化 机构:河北民族师范学院 ; 河北民族师范学院 ; 圆光大学 年份:2018
    摘要:探讨NDVI在山区土地生态环境质量时空变化中的运用,提出基于NDVI的山区土地生态环境质量时空变化分析方法,为山区土地生态环境质量时空变化提供一种分析方法。以北京市山区为例,界定了北京山区的范围,利用3期遥感影像,通过研究不同地形坡度下1992年、2003年、2013年3年北京山区归一化植被指数NDVI的变化来间接反映山区土地生态环境质量时空变化情况。结果表明:1992年至2013年,北京山区的植被指数呈上升趋势,说明水土保持和植树造林卓有成效;而由于城市扩张影响,山区县区的山前平原和山间盆地(延庆盆地)的植被指数逐渐下降,且近些年的植被变化幅度更加明显,表明北京市部分县区山区土地生态环境逐渐遭到破坏,土地生态治理面临严峻考验。
  • 【期刊】 渭河流域NDVI与气候因子时空变化及相关性研究

    刊名:水土保持研究 作者:王丽霞 ; 余东洋 ; 刘招 ; 张双成 ; 杨耘 关键词:NDVI ; 渭河流域 ; 气候因子 ; 时空变化 ; 相关性 机构:长安大学地质工程与测绘学院 ; 长安大学地质工程与测绘学院 ; 国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室 ; 长安大学地球科学与资源学院 ; 长安大学环境科学与工程学院 年份:2019
    摘要:NDVI的时空变化可以反映区域生态环境的演变,基于像元尺度的趋势分析法能模拟研究区栅格单元的变化趋势,从而反映NDVI时空分布的变化细节。基于2000—2015年MODIS NDVI月时序数据,结合同期气象资料,利用趋势分析和相关分析的方法研究了渭河流域NDVI、气温和降水的时空变化特征及其相关性。结果表明:(1)近16年来,渭河流域平均NDVI呈增大的趋势,变化率约为0.088/10 a,植被覆盖度有所增加;NDVI增大的区域占流域总面积的97.77%,主要分布在流域西部和北部。(2)时间尺度上,NDVI与气温的相关系数为0.865,偏相关系数为0.664;NDVI与降水的相关系数为0.776,偏相关系数为0.346,表明气温和降水的季节变化对植被生长都具有重要影响,且气温的影响更为显著。(3)空间尺度上,NDVI与气温呈正相关的像元数占像元总数的51.21%,NDVI与降水呈正相关的像元数占像元总数的96.67%,表明就渭河流域而言,气温的变化对植被生长的影响具有空间差异性和不确定性,而降水的增加会促进植被的生长。
  • 【期刊】 秦岭山地植被NDVI对气候变化与人类活动的响应

    刊名:山地学报 作者:王涛 ; 白红英 关键词:NDVI ; 气温 ; 降水 ; 缓冲区分析 ; 秦岭山地 机构:[1]西北大学城市与环境学院 ; [1]西北大学城市与环境学院 ; [2]西安科技大学测绘科学与技术学院 ; [3]黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室中国科学院水利部水土保持研究所 年份:2017
    摘要:秦岭山地是中国中东部重要的地理界线和山地生态系统最为丰富的区域之一,对气候变化和人类活动的影响较为敏感。基于秦岭山地MODIS NDVI、气温、降水和DEM数据,利用线性趋势法、相关系数、偏相关系数和缓冲区方法,分析了植被NDVI对气候变化与人类活动的响应,结果表明:(1)2000—2015年秦岭山地植被NDVI总体呈线性增加趋势,占总面积的84.84%。减少趋势主要分布在中西部区域(中、高海拔地区)以及河流谷地、盆地,如汉中市、安康市和商洛市等城市附近区域。(2)2000—2014年秦岭山地植被NDVI与气温之间以负相关为主,与降水之间以正相关为主,同时气温、降水对植被NDVI的影响具有交叉作用,其中降水的交叉作用(10.05%)高于气温的作用(9.64%)。(3)市级较县级范围人类活动强烈,植被NDVI在1 km范围变化速率为正(植被增加)、2~5 km范围变化速率为负(植被恶化,可能遭受人为破坏)、6~10 km范围变化速率为正(人类活动相对较弱)、11~15 km范围变化趋于平稳(基本不受人类活动影响)。该研究可为秦岭山地植被生态环境保护和人类活动调整与限制提供科学依据。
  • 【专利】 一种长时间序列的NDVI数据产品融合方法

    作者:刘晓婉 ; 徐宗学 ; 彭定志 年份:2017
    摘要:本发明提供一种长时间序列的NDVI数据产品融合方法,能够得到有效的NDVI时间序列B的延长序列。所述方法包括:确定NDVI时间序列A的插值序列;确定第一时间段的插值序列与第一时间段的NDVI时间序列B的第一相关系数和第一混合距离,若第一相关系数没有通过显著性水平的检验或第一混合距离不小于预设的第一距离阈值,则进行基于傅里叶理论的变换与重构,重构插值序列;确定重构后的第一时间段的插值序列与第一时间段的NDVI时间序列B的第二相关系数和第二混合距离,若第二相关系数通过显著性水平的检验且第二混合距离小于预设的第二距离阈值,则将重构后的第二时间段的插值序列作为NDVI时间序列B的延长序列。本发明涉及遥感技术领域。
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