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Arid
DOI10.27272/d.cnki.gshdu.2021.005465
基于遥感生态指数的多源遥感影像沙漠环境监测
金佳琦
出版年2021
学位类型硕士
学位授予单位山东大学
中文摘要社会经济的发展和城市化进程的加快导致生态环境面临着巨大的压力。人类活动日益增长,生态环境遭到破坏,出现了大规模的土地荒漠化,造成沙尘天气频发甚至出现沙尘暴,严重影响了人们的生活。为了预防和治理土地荒漠化、沙漠化,一系列生态恢复政策出台针对性地对生态退化进行人为调控。利用遥感技术的生态环境监测可以在生态修复工程中对环境变化进行动态监测,为恢复政策提供指导。然而当前研究对生态恢复程度以及环境沙漠化进行量化的评价较为缺乏。因此,本文选择毛乌素沙漠作为研究区,使用Landsat卫星影像和MODIS产品多源遥感数据对研究区2000-2020年生态环境状况进行分析,重新构建了可以表示环境情况的综合指标并进行了参数验证,此外,还利用主成分分析、因子分析等方法对研究区进行了生态环境质量评估,并提出了相应的对策及建议。研究的主要内容及结论有:1.基于压力-状态-响应(PSR)框架建立的遥感生态指数(RSEI)能够较好地反映区域生态环境状况,但是对于自然环境连续多年的评估其适用性较差。本研究对RSEI指数的干度指标和主成分分析做了改进,提出适用于沙漠环境连续多年综合评估的改进RSEI指数。使用土壤指数作为干度指标建立模型并对土壤指数进行精度验证,其精度较高;使用改进的主成分分析模型统一特征向量的方向进行RSEI指数的计算,使结果具有可比性,其值越大表示生态环境越好。改进后的RSEI模型具有科学性和准确性,可以评估沙漠生态环境。2.在2000-2020年中的四个生态指数中,植被指数和地表湿度呈上升趋势,土壤指数呈下降趋势,地表温度变化波动大、趋势较不明显,总体呈上升趋势,因此,研究区的生态环境状况在这20年间是有所改善的。由于量纲不统一,需要对指数进行归一化。归一化后的四个生态指数变化趋势与归一化前不同,表明指数整体的分布变化较小,指数均值的上升是部分像元指数上升的结果导致。四个生态指数中,湿度指数和土壤指数有较高的负相关性,其所代表的生态系统湿度和干度是对立的,但是其具体意思和描述的生态信息是不同的,因此,由这四个生态指数构建的RSEI模型是合理的。3.利用MODIS产品和气象站数据对植被指数、湿度指数和地表温度的适用性进行论证。认为植被指数与MODIS产品提取结果有较高的一致性,地表湿度和降水量在20年间都呈现上升的趋势,地表温度、MODIS温度产品和气象站平均气温有较高相关性,三者均可对研究区内生态状况进行良好描述。4.主成分分析的特征向量存在方向相反的情况,经调整后使其统一并具有可比性。由主成分分析计算获得的RSEI指数整体呈上升趋势,由因子分析得到的因子综合得分值也在20年间整体呈上升趋势,两种方法均表明研究区的生态环境状况有所改善。在2010-2015年,2017-2020年间RSEI指数的变化与综合得分的变化都由平稳状态走向下降趋势,情况较为一致,认为在2010-2020年这十年间生态环境状况存在从较好稳定状态走向出现生态退化情况。5.研究了主成分分析和因子分析对综合评估的影响,两者各自侧重点不同,根据RSEI指数的变化结果表明地表温度对主成分分析的贡献较大,而根据因子综合得分的变化结果表明数据的相关性和共同度对因子分析贡献较大。综合以上结论,改进后的主成分分析能够更好地构建RSEI模型,其计算的RSEI指数应用于毛乌素沙漠地区是适用的。研究区的生态环境状况在2000-2020年中有一定的提升,生态恢复政策的实施以及人为的沙漠治理作用是可观的。但是分析表明在2016年之后,生态环境状况有退化的趋势,仍需继续加强对沙漠的生态修复。
中文关键词生态环境监测 ; 土地沙漠化 ; 遥感生态指数RSEI ; 主成分分析 ; 因子综合得分
语种中文
国家中国
中图法分类号P237;X87
资源类型学位论文
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/373123
作者单位山东大学
推荐引用方式
GB/T 7714		 金佳琦. 基于遥感生态指数的多源遥感影像沙漠环境监测[D]. 山东大学,2021.
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