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随着科技水平的不断提高和人口数量的急剧增长,人们正以前所未有的速度和规模改变着自身赖以生存的生态环境,由此带来了水土流失、土地沙化、植被退化等一系列给人类生产活动构成巨大威胁,生态环境问题引起了人们的高度关注。开展区域生态环境环境动态变化研究,可以客观地认识一个区域的生态环境现状及存在的主要问题,能有效的保护生态环境,促进经济和环境的协调发展,实现可持续发展。 由于生态环境动态研究具有长期性、实时性、综合性和周期性等特点,大范围的、实时监测的生态环境数据是必不可少的,且该数据必须具有较高的精度和准确度,并能得到有效的管理和迅速的处理。遥感数据具有上述特征,且克服了传统监测方法时间和空间分辨率差、信息少等缺点,能够实现生态环境综合的、动态的、大范围的监测研究,提高生态环境动态变化研究的精度。 澜沧江流域面积约16.48×104km2,地形极为复杂、生物多样性丰富、生态环境脆弱,备受全球关注。在气候变化及人类活动干扰的综合作用下,近年一些来生态环境问题在研究区凸显,因此摸清澜沧江河流域生态环境现状,分析其变规律成为当地政府和社会各界关心的问题。 本研究以MODIS为主要数据源,选取植被覆盖、地表温度、土壤水分、净初级生产力四个代表生态环境关键要素的指标,提出了快速有效的构建上述四个指标长时间序列数据集的方法。在此基础之上,利用多种空间数据时序分析方法,对澜沧江流域生态环境变化时空特征进行研究。论文取得以下几点成果与结论: (1)时间序列遥感数据集的重建和反演 1)将背景数据库与S-G滤波算法相结合,重建时序遥感数据产品,能够有效的填补云污染像元。经过验证,取得了较好的效果。 2)通过对比发现,基于EVI-LST的特征空间建立的干、湿边方程拟合系数较高(均值大于0.9),可以有效的构建月尺度的温度植被干旱指数(TVDI)数据集。 3)建立TVDI、纬度与台站绝对湿度的回归方程,估算太阳最大晴天总辐射量,可以直接获取太阳总辐射的栅格数据,避免了基于站点插值所产生的不可预知的误差及空间上的不连续。 (2)生态环境要素时空化规律与趋势 1)植被指数空间分布随着纬度的升高而降低,月均植被指数空间分异程度不同。植被指数年内变化明显,年际变化小。上游地区的年内EVI变化强度最大,下游地区的年际变化最大(植被受人类活动干扰大)。近10a一半以上研究区植被指数呈降低趋势,主要位于下游南部及中游河流沿岸,而上游植被呈明显改善趋势。从月尺度上看,春季植被退化面积最大。未来澜沧江流域39.53%的区域植被指数持续改善,50.56%的区域将持续退化,特别是下游地区。 2)29°N以南地区地表温度随着纬度升高显著下降,以北地区无明显变化规律。地表温度年内变化大,年际波动较小,上游地区的年内和年际LST波动均明显高于其他区域。近10a澜沧江流域地表温度升高区域的面积大于降低区面积,上游地表温度以升高趋势为主,而下游地表温度以降低趋势为主。从月尺度上看,地表温度增加趋势明显。未来澜沧江流域有34.12%的地区地表温度持续下降,主要分布在下游;35.12%的地区温度则持续升高,主要集中在的上游和中游的交界区域,及下游的南端。 3)澜沧江流域的多年年TVDI最大值的均值为0.64,大部分地区年内会出现干旱情况。年内干旱面积季节规律明显,流域各区均有明显的春旱现象。年际TVDI和月际TVDI变化较大,空间分布差异显著。从年际变化看,上游大部分地区TVDI增加,下游TVDI增加较小,主要集中在下游南端。整个流域看,未来大部分区域TVDI发展趋势与当前一致,且中游地区的持续性更强。 4)近10a年研究区NPP均值为534.64gc·m-2·a-1,纬度地带性强。年NPP随着海拔的升高呈明显的下降趋势,海拔每升高100m,年NPP约降低13gc·m-2·a-1。年际NPP波动不大,年内NPP具有显著的季节变化。近10a上游地区NPP变化主要呈增加趋势,集中位于上游的北部源头地区,中下游地区NPP以减少趋势为主,主要位于下游南端的以及中上游交界处。未来澜沧江流域NPP约有一半区域的NPP会持续增加,主要分布在上游地区。约40%的区域NPP将会持续减少,主要分布于下游的南端和中游的昌都地区。