基于Landsat TM的西安市城市热岛效应研究

IEECAS SKLLQG

Uncertainties in estimates of cropland area in China: a comparison between an AVHRR-derived dataset and a Landsat TM-derived dataset

The large uncertainties in estimates of cropland area in China may have significant implications for major cross-cutting themes of global environmental change-food production and trade, water resources, and the carbon and nitrogen cycles. Many earlier studies have indicated significant under-reporting of cropland area in China from official agricultural census statistics datasets. Space-borne remote sensing analyses provide an alternative and independent approach for estimating cropland area in China. In this study, we report estimates of cropland area from the National Land Cover Dataset (NLCD-96) at the 1:100,000 scale, which was generated by a multi-year National Land Cover Project in China through visual interpretation and digitization of Landsat TM images acquired mostly in 1995 and 1996. We compared the NLCD-96 dataset to another land cover dataset at I-km spatial resolution (the IGBP DIScover dataset version 2.0), which was generated from monthly Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR)-derived Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) from April, 1992 to March, 1993. The data comparison highlighted the limitation and uncertainty of cropland area estimates from the DIScover dataset. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

西藏米拉卡黑白仰鼻猴的栖息地变化

黑白仰鼻猴(Rhinopithecus bietz)分布在我国金沙汀和澜沧江之间的横断山脉的一个狭小区域内(26°14'N-29°20'N,99°15'E-99°37'E),海拔分布范围2600(南部)-4200m(北部);目前大约有15群,约1700只.本文所研究的西藏米拉卡猴群分布在我国西藏藏族自治区芒康县的南部,数量约50只.基于野外调查和过去的报道,此地的暗针叶林和针阔叶混交林是猴群的适宜栖息地,而由于人口数量增加所导致的夏季牧场和农田面积不断扩增正在逐渐侵蚀着这里的暗针叶林.为了评估该猴群的柄息地现状、变化趋势和变化原因,我们通过野外调查工作,利用GIS和RS技术,分别解译了当地过去5年(1986-2006年)冬季的Landsat TM卫星影像,并对解译结果进行了分析和计算,得到了该猴群栖息地的主要结果有:1)2006年暗针叶林面积是13600hm2,夏季牧场面积是4900hm2,农田面积是3300hm2;2)在过去20年(1986-2006年),暗针叶林面积减少了15.5%(2500hm2),牧场面积增加了58.1%(1 800hm2),农田面积增加了17.8%(500hm2);3)暗针叶林的斑块数量增加了75.6%,平均斑块面积下降了51.8%(从1986年的15.3hm2到2006年的7.4hm2),最大斑块指数下降了54.7%;景观丰富度并没有变化,但Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数分别增加了4.0%;4)暗针叶林面积变化与当地的人口数量呈显著负相关(r=-1.000),而夏季牧场和农田面积分别和当地人口呈显著正相关(r=1.000).表明黑白仰鼻猴米拉卡猴群栖息地的丧失和破碎化程度较为严重;栖息地丧失和破碎化是当地传统生产方式和人口增长共同作用的结果.

A hierarchical approach coupled with coarse DEM information for improving the efficiency and accuracy of forest mapping over very rugged terrains

Forest mapping over mountainous terrains is difficult because of high relief Although digital elevation models (DEMs) are often useful to improve mapping accuracy, high quality DEMs are seldom available over large areas, especially in developing countries

Land-cover changes in an urban lake watershed in a mega-city, Central China

Urbanization can exert a profound influence on land covers and landscape characteristics. In this study, we characterize the impact of urbanization on land cover and lacustrine landscape and their consequences in a large urban lake watershed, Donghu Lake watershed (the largest urban lake in China), Central China, by using Landsat TM satellite images of three periods of 1987, 1993 and 1999 and ground-based information. We grouped the land covers into six categories: water body, vegetable land, forested land, shrub-grass land, open area and urban land, and calculated patch-related landscape indices to analyze the effects of urbanization on landscape features. We overlaid the land cover maps of the three periods to track the land cover change processes. The results indicated that urban land continuously expanded from 9.1% of the total watershed area in 1987, to 19.4% in 1993, and to 29.6% in 1999. The vegetable land increased from 7.0% in 1987, 11.9% in 1993, to 13.9% in 1999 to sustain the demands of vegetable for increased urban population. Concurrently, continuous reduction of other land cover types occurred between 1987 and 1999: water body decreased from 30.4% to 23.8%, and forested land from 33.6% to 24.3%. We found that the expansion of urban land has at least in part caused a decrease in relatively wild habitats, such as urban forest and lake water area. These alterations had resulted in significant negative environmental consequences, including decline of lakes, deterioration of water and air quality, and loss of biodiversity.

近30年来陕北黄土高原土地利用动态变化分析

基于1975年的LandsatMSS影像,1986年、1997年和2006年的Landsat TM影像,利用遥感影像的计算机自动分类和目视解译,得到这4a的土地利用信息。利用ERDAS中的GIS分析模块和统计方法对这4a的土地利用图进行统计分析,得到1975-1986年、1986-1997年和1997-2006年这3个时间段的土地利用变化的数量、速度、幅度、空间格局特征。结果表明:耕地经历了一个先增加后减少的过程,草地、林地先减少后增加,居民地一直处于增加状态,未利用地从整体上来说处于减少状态,只不过在中期有一定数量的波动;在前期和中期土地利用类型间的相互转化基本一致,后期土地利用类型间的相互转化有所增强;耕地、草地、林地和未利用地是该地区土地利用变化的主导类型,主要是耕地、草地与其它土地利用类型间的相互转化。

退耕还林(草)和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响

通过定量评估退耕还林(草)和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响,为延河流域水土保持效益评价、流失治理和环境建设提供决策参考。【方法】利用延河流域日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图,运用RUSLE模型,在ArcGIS平台的支持下计算流域1997年和2000年土壤侵蚀量,并分别模拟了退耕还林(草)和气候变化对土壤侵蚀的影响。【结果】由于降雨的变化,研究区年降雨侵蚀力均值由1997年的775.32MJ·mm·hm-2·h-1·a-1增加到了2000年的1292.07MJ·mm·hm-2·h-1·a-1,降雨大大加剧了流域土壤侵蚀;由于退耕还林(草)政策的实施,坡耕地面积大大减少,林草面积增加,植被覆盖和管理因子值显著减少,由退耕还林(草)前的0.1714下降到了退耕还林(草)后0.1592,减小了流域土壤侵蚀;由于退耕还林(草)的实施、气候变化以及水土保持工程措施和耕作措施变化共同影响,单位面积平均土壤侵蚀量由退耕还林(草)前的3012t·km-2·a-1增加到了退耕还林(草)后4671t·km-2·a-1,年土壤侵蚀总量2314×104t增加到了3589×104t。【结论】降雨变化使得...

云南西北部四县林地的分布和受威胁程度评价以及该地区鸡形目鸟类的保护状况分析

横断山区拥有独特的生物区系和丰富的生物多样性，成为研究生物和地学许 多重大理论问题的关键性区域。然而该地区复杂的高山峡谷地形不利于大范围实 地考察工作的开展，而传统的调查方法也较难直接地获取野生动物及其生境的一 些量化数据，如某种或某类生物元素的分布、变化情况以及保护状况等，因此长 期以来对于该地区保护网络的规划和管理效果一直缺乏系统地评价，保护工作的 进一步开展依然面临很多难题。近年来地理信息系统（Geographic Information System, GIS）和遥感技术（Remote Sensing, RS）已经广泛应用于野生动物及其 生境保护的各个方面，为横断山区的保护工作拓展了新的研究思路和方法借鉴。 本研究以位于云南西北部横断山区的四个县（德钦、维西、丽江、香格里拉） 作为核心研究地区，以野生动物的主要栖息地——林地为对象，借助RS 和GIS 手段研究该地区内林地的分布、变化以及受威胁程度；并针对鸡形目鸟类的保护 状况进行了分析，为该地区林地和鸡形目鸟类的保护及评价提供科学的方法指导 和建议。具体如下： （1）林地分布以及针叶林的进一步细分。在地面真实数据的辅助下，通过 对Landsat TM/TM+影像的预处理、分类、分类后处理等过程，将研究地区中的 林地与非林地进行划分；针对暖温性针叶林和寒温性针叶林这两种较难区分的类 别，采用导引聚类（guided clustering）的分类方法，进一步对针叶林进行细分。 精度评估的结果显示，林地与非林地的划分总体精度为94.3%，而针叶林细分为 暖温性针叶林和寒温性针叶林的总体精度为74.8%。该方法可以较为准确地划分 该地区不同的生境类型，为野生动物及其生境的保护奠定基础。（2）林地的受威胁程度评价。通过分析研究地区中的林地在40 多年时间跨 度里（1958-2001 年）的变化情况和保护现状，从而评价其受威胁程度，结果反 映出每个县的林地面积都有不同程度的减少，丽江和香格里拉这两个县的林地受 威胁程度相对较高。进一步对丽江和香格里拉两县在不同海拔带的林地分布和变 化情况进行分析，结果表明，丽江的林地主要分布于2000-3500 米的海拔范围内 （占该县全部林地面积的89.7%），而在香格里拉则主要分布于2500 米以上（占 该县全部林地面积的95.2%）；在这两个林地分布较为集中的区域内，都是低海 拔地区林地面积减少程度较高，意味着在开展保护工作时应重点关注这两个县的 低海拔林地。本研究方法可供整个横断山区乃至其他高山峡谷地区借鉴，为保护 网络的完善提供快速的量化参考。 （3）鸡形目鸟类的保护状况分析。借助RS 和GIS 手段描绘研究地区中当 前林地（2001 年左右）以及早期林地（1958 年前后）的分布，针对那些主要以 林地为生境的鸡形目鸟类，在相应限制因子（例如海拔数据）的辅助下对它们当 前和过去的潜在生境进行预测，从而分析它们的保护现状和生境的变化情况。结 果表明研究地区中现有的保护区对这些鸟类的保护尚不完善，并且在过去40 多 年的时间跨度里它们的潜在生境都有不同程度的退化。建议将来的保护工作优先 考虑那些在当前未被充分保护的物种以及潜在生境退化程度相对较高的物种。针 对这些物种，提出在将来的进一步保护工作中的一些建议，为整个横断山区鸡形 目鸟类乃至其他野生动物类群的保护提供参考。

间隙分析方法在滇西北及其邻近地区的应用

1993 年以来，在生物局的协调和推动下，美国各州相继开展间隙分析项目。随 后，间隙分析项目在加拿大、意大利、埃及等多个国家广泛开展。经过多年的发展， 其经验和方法可为我国所借鉴。植被与动物分布制图，以及保护优先地区评估，是 间隙分析项目的几项主要任务。本研究将探讨在高山峡谷地区完成这些任务的方法。 山区植被制图一直是遥感制图领域的难点。在发展中国家，由于缺乏高质量的 数字地形图，问题显得尤为突出。为提高山区林地制图效率与准确度，我们提出一 种基于Landsat 卫星影像的准自动化分类方法。按WRS-2 (the World Reference System-2)分幅系统和地形，将大面积的项目区划分为若干子区域。通过对Landsat 影像进行光谱增强处理，使用ISODATA 分类方法，依次将各个子区域划分为林地 和非林地。接着，集成粗分辨率地形数据和Landsat ETM+ 影像，使用基于原型的 最大似然分类方法，将林地划分为不同的林型。在云南西北部地区应用这种分类方 法，滇西北四县的林地覆盖图总体准确率高达96.8％，两个实验子区域的林地分类 图的总体制图准确度也分别达80.0％和82.9％。结果证明，我们提出的分层分类方 法，能提高山区林地制图的效率与准确度，可向整个横断山地区推广。 动物生境研究在生物多样性保护研究和实践中具有重要作用和意义。2007 年5 月，我们在西藏芒康小昌都村进行雉类生境研究考察。其间，我们初步分析了白马 鸡觅食生境特征。按不同坡向和地貌，分别调查了15 条沟谷和3 条山脊的白马鸡刨 食痕迹。结果显示，白马鸡春季偏好于东坡、西坡3800－4000 m 海拔范围的冷杉 林沟谷觅食，但回避北坡。结果暗示，水热条件是影响白马鸡觅食地选择的重要因 子。 为了使有限的保护资源发挥最大的作用，我们使用层次分析法建立了一个保护 优先地区评估模型。此模型综合不同评价标准，既考虑了珍稀濒危物种，也关注了 普通物种，可定量评估各地理单元的保护优先度。通过输入鸟、兽分布历史资料（标 本和文献），使用本模型评价了滇西北15 县的动物保护优先度，结果显示，贡山、 丽江、泸水、香格里拉、福贡、德钦和维西等县市具有较高的动物保护优先度。

海南长臂猿(Nomascus hainanus)生境变化与潜在适宜生境研究

海南长臂猿(Nomascus hainanus)是世界上最濒危的灵长类之一，曾经广泛分 布于海南岛的低海拔地区，但现已濒临灭绝；生境变化被认为是它的主要致危因 素之一。为了探讨过去十多年中它们的生境变化原因和变化趋势，并在整个海南 岛内寻找它们的潜在生境，为制订保护计划提供帮助，我们利用遥感和地理信息 系统技术对海南长臂猿的生境状况进行了分析。海南长臂猿的高质量生境是成熟 的山地雨林和沟谷雨林，根据卫星遥感影像的识别能力，我们把成熟林定义为海 南长臂猿的适宜生境，通过对1991 年和2001 年拍摄的Landsat 卫星影像的解译， 我们分析比较了海南岛林地在这十年内的变化情况；通过这两个时期成熟林不同 大小斑块数量与面积的比较，以及成熟林平均斑块面积、斑块密度、斑块之间的 最近距离平均值、最大斑块所占面积等四个破碎化参数的计算，分析了海南长臂 猿高质量生境十年来的生境破碎化趋势；还对不同海拔带的人工林、天然林以及 成熟林的变化情况进行了比较；进而通过海南岛林地变化与社会和经济因素相关 性分析对海南长臂猿生境变化的原因进行了探讨。 结果显示，海南岛的成熟林面积由1991 年的157,927 hm2 减少到2001 年的 107,597 hm2，降低了32％；大小分别为10 hm2、25 hm2、50 hm2、100 hm2、200 hm2 的成熟林斑块的面积和数量都有所下降，并且自然保护区外的下降程度比自 然保护区内严重，省级自然保护区的下降程度比国家级自然保护区的严重。海南 岛现存最大的成熟林斑块位于鹦哥岭省级自然保护区。在这十年中，成熟林破碎 化程度加重，具体表现为平均斑块面积减少、斑块密度增加、斑块之间最近距离 平均值减小、最大斑块所占面积减少。在0-800 m 海拔带上，成熟林的下降比率 达到了36％，在这个海拔带上的人工林面积已远远大于天然林，在800-1400 m 海拔带上，成熟林的下降比率为23％，天然林的面积大于人工林。统计分析显 示当地的农业人口和农业总产值与成熟林的面积呈显著负相关(R =-0.534 P＜ 0.01；R =-0.512 P＜0.01)，同时农业人口与人工林和耕地面积呈显著正相关(R =0.611 P＜0.05；R =0.759, P＜0.05)，这说明成熟林下降与人口增长带来的耕地 扩张以及为了追求经济增长而大量种植人工林密切相关。而海南长臂猿曾经广泛分布在低海拔地区，这一带上大面积的生境丧失使它们的种群在短期内濒临灭 绝。 为了对未来海南长臂猿的生境保护和种群恢复提供帮助，我们利用地理信息 系统Arcgis 软件分析了海南长臂猿2001 年的生境空间分布格局，以成熟林的面 积和距离为指标预测了海南长臂猿的潜在适宜生境。结果显示，至2001 年，海 南岛除了白马岭、南高岭、抱龙、俄贤岭四个地方外，长臂猿的适宜生境多半分 布于自然保护区内；海南长臂猿目前唯一的分布地位于昌江县和白沙县交界的坝 王岭自然保护区，并且只活动于核心区内的一小块地区，此处有两段公路在使用 中，对海南长臂猿的保护不利。 根据上述研究结果，我们建议政府采取措施严格控制海南长臂猿潜在适宜生 境分布地的人口增长，切实执行天然林保护法，并设法恢复低海拔地带的天然植 被。建议在白马岭、南高岭、抱龙、俄贤岭建立四个新的自然保护区，把鹦哥岭 自然保护区从省级提升到国家级。在坝王岭自然保护区的低海拔地带种植本土速 生树种，将海南长臂猿活动区周围的小斑块与大斑块连接到一起，并设法消除该 保护区内两段公路对海南长臂猿的较大负面影响，提高海南长臂猿的生境质量并 扩大其活动范围。同时在自然保护区周边社区大力开展环境保护教育，努力使当 地人可以从生态系统保护中受益。