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黃土高原土地退化與植被動態的遙感分析(簡體書)
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黃土高原土地退化與植被動態的遙感分析(簡體書)

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商品簡介
目次
書摘/試閱

商品簡介

孫建國等編著的《黃土高原土地退化與植被動態的遙感分析》內容共分三部分。第一部分以陜北榆林市為例,對基于植被指數和氣候數據時間序列的黃土高原土地退化/植被動態監測開展了一系列應用基礎研究。明確了使用降水利用效率法(RUE)、殘差趨勢法(RESTREND)的不可靠性;定義了一個植被活動氣候適宜性指數(CSI),并在此基礎上構造了一個土地退化動態指數(LDDI)。第二部分主要以西北黃土高原為研究區,提出并驗證了區分植被動態中氣候和人類因素貢獻率的“去趨勢回歸殘差分析法”,旨在消除兩種驅動因子的“共趨勢效應”。第三部分討論了利用光譜專題指數改善土地利用/覆蓋分類精度和利用紋理特征提高山區高分辨率遙感影像分類精度等問題。
《黃土高原土地退化與植被動態的遙感分析》可供地理學、生態學、環境科學以及地理信息系統與遙感應用等領域的科技工作者參考,也可作為相關專業研究生的教學參考書。

土地退化是當今人類社會面臨的重大生態環境問題之一,科學合理的監測和評價是防治土地退化的重要基礎。20世紀80年代以來,國際社會使用各種指標和方法進行了大量的土地退化監測和評價王作,但對全球范圍內土地退化的現狀、動態和危險性仍然存在很大爭議,一個重要原因在于,現有研究大多面向較小區域且專注于評價指標體系的討論,針對較大區域的、能夠有效區分土地退化過程中氣候變化和人類活動相對作用(貢獻率)的研究還相當有限。
定量區分土地退化及恢復過程中氣候和人類因素的貢獻率,是一項頗具挑戰性的研究任務,既受相關理論基礎的制約,又有數據方面的束縛。近年來,植被指數和氣候數據相結合的分析方法為大區域尺度上土地退化監測以及氣候和人類影響量化研究提供了一條低成本的可行途徑,顯示出良好的應用前景。黃土高原是我國典型的生態脆弱區,自西北向東南由干旱、半干旱過渡為半濕潤氣候帶,土地退化形式也由荒漠化為主過渡為水土流失為主。由于人類對土地的不合理利用,特別是草地過度放牧和陡坡地開墾,導致荒漠化和水土流失進一步加劇。為了改善該區的植被覆蓋,治理土地退化,中國政府投入了大量的人力、物力和財力,尤其是自1999年開始,實施了退耕還林(草)等大規模植被建設與恢復王程,工程實施的生態效應亟需科學監測和評價。
作者自2005年攻讀博士學位起,便逐漸關注黃土高原土地退化/植被動態及其成因的遙感分析這一論題。自2010年開始的博士后研究延續了此項工作。本書是在改編作者博士學位論文的基礎上,集成了新近公開發表的幾篇學術論文而成,內容共分為三篇。第一篇以陜北榆林市為例,對基于植被指數和氣候數據時間序列的黃土高原土地退化/植被動態監測開展了一系列應用基礎研究。明確了使用降水利用效率法(RLUE)、殘差趨勢法(RESTREND)的不可靠性;定義了一個植被活動氣候適宜性指數(CSI),并在此基礎上構造了一個土地退化動態指數(LDDI)。第二篇主要以西北黃土高原為研究區,提出并驗證了區分植被動態中氣候和人類因素貢獻率的“去趨勢回歸殘差分析法”,旨在消除兩種驅動因子的“共趨勢效應”。第三篇討論了利用光譜專題指數改善土地利用/覆蓋分類精度和利用紋理特征提高山區高分辨率遙感影像分類精度等問題。
在本書的編寫過程中,中國科學院寒區旱區環境與工程研究所的王濤研究員、武漢大學的艾廷華教授、西北師范大學的趙軍教授、中國科學院地理科學與資源研究所的戴爾阜研究員、蘭州交通大學的閆浩文教授給予了悉心指導和幫助。本書的完成還得到了韓惠、楊樹文、劉濤、魏冠軍、段煥娥、曹靜等同事以及汪秀澤、張卓等幾位研究生的熱心支持。在此,謹向關心和幫助我進步的所有老師、同事、朋友和家人表示誠摯的謝意!感謝本書弓I用或參考著作的學者們!感謝國家自然科學基金、甘肅省自然科學基金和蘭州交通大學科技支撐基金的大力資助!
由于作者水平有限,書中難免有錯誤與疏漏之處,懇請各位專家和讀者批評指正,歡迎來信探討并提出寶貴的修改意見。
孫建國
2013年國慶節于蘭州

目次

第一篇 基于植被指數和氣候數據的土地退化監測研究
第1章 土地退化及其評價概述
1.1 土地退化的概念、類型和危害
1.2 土地退化監測和評價的類型和指標體系
1.3 土地退化遙感監測技術
1.4 人類活動導致的土地退化遙感監測
1.5 小結
第2章 研究背景與技術方案
2.1 關于數據源
2.2 單純利用植被指數的土地退化監測
2.3 植被指數和氣候數據相結合的土地退化監測
2.4 研究進展評述
2.5 研究目標、內容和技術路線
2.6 小結
第3章 研究區概況、數據來源和預處理
3.1 研究區概況
3.2 數據來源和預處理,
3.3 小結
第4章 NDVI與氣候因子的年際變異及其關系
4.1 引言
4.2 簡單相關、偏相關和復相關分析
4.3 NDVI與氣候因子的年際變異及其關系
4.4 小結
第5章 NDVI與氣候因子的空間格局及其關系
5.1 引言
5.2 氣候干燥指數的計算
5.3 NDVI與氣候因子的空問格局及其關系
5.4 小結
第6章 利用NDVI一氣候因子空間相關關系識別地帶性區域
6.1 引言
6.2 類型變量的空間相關關系
6.3 地帶性區域的識別
6.4 小結
第7章 潛在NDVI及其在荒漠化評價和監測中的應用
7.1 概:述
7.2 基于CSI的潛在NDVI獲取
7.3 土地退化現狀指數和土地退化動態指數
7.4 結果及其驗證
7.5 小結
第8章 結論和展望
8.1 結論
8.2 展望
8.3 附錄

第二篇 區分植被動態變化中氣候和人類因素的貢獻率研究
第9章 基于NDVI一氣候變量特征空間的植被退化評價
9.1 引言
9.2 研究區概況與數據來源
9.3 方法
9.4 結果分析
9.5 結論
第10章 氣候變化和人類活動在榆林市荒漠化過程中的相對作用
10.1 引言
10.2 研究區概況及數據
10.3 方法
10.4 結果
10.5 討論
10.6 結論
第11章 西北黃土高原植被動態中氣候和人類驅動的貢獻率研究
11.1 引言
11.2 研究區和數據
11.3 方法
11.4 結果
11.5 討論
11.6 結論
11.7 附錄

第三篇 土地利用分類遙感應用研究
第12章 利用專題指數改善沙漠化土地遙感分類精度
12.1 引言
12.2 研究區、數據及沙漠化土地分類系統
12.3 方法
12.4 結論與展望
第13章 基于光譜和紋理特征的山區高分辨率遙感影像分類
13.1 引言
13.2 方法
13.3 實驗數據與結果分析
13.4 結論
第14章 基于DTM的黃土丘陵溝壑區太陽輻射值計算模型及應用研究.
14.1 研究思路與方法
14.2 太陽輻射值的計算
14.3 研究區DTM的建立
14.4 基于DTM的太陽輻射能分布計算及分析
14.5 結論
參考文獻

書摘/試閱

1.4 人類活動導致的土地退化遙感監測
1.4.1 概念
按照聯合國的荒漠化定義,氣候變化和人類活動是荒漠化/土地退化發生發展的兩大成因。氣候變化主要是指干旱的影響,即干旱程度的變化加速或延緩土地退化的進程;人類活動則包括了過度放牧、森林破壞、不當的農業和工業活動等。
在NDVI時間序列數據可用的20多年以內,氣候變化也可以稱為氣候年際變化。氣候年際變化包括逐年波動和多年趨勢兩種信號。從概念上講,土地退化定義中的“氣候變化’’僅指多年趨勢性變化,即氣候的多年趨勢性變化是土地退化或其逆轉現象發生的原因之一,而氣候的逐年波動則與土地退化過程無關,由其引起的植被的逐年波動信號是任何土地退化監測中需要盡可能排除的。
另一方面,區分土地退化過程中氣候變化和人類活動各自的影響成分,是現代土地退化監測關注的一個熱點。
不區分成因的土地退化監測和評價,從人類如何應對全球變化的宏觀層面講意義深遠,但從區域尺度上資源、生態管理和可持續發展的角度來看,其結論往往容易引起人們認識上的曲解乃至決策上的失誤(Binns,1990;Itellden,1991;Princeetal,1998)。對于氣候變化導致的土地退化,通常難以控制或改變,只能通過產業結構調整等方式被動適應;而對于人類活動導致的土地退化加劇,可以通過多種方式加以調控和防治。土地退化的逆轉現象是人類活動還是氣候變化所致也應該予以分辨,不可因為氣候轉暖轉濕等帶來的植被活動增強而樂觀地估計人類進行荒漠化防治的成就(Piao et al。,2005),例如,我國荒漠化整體擴展趨勢得到初步遏制,但近幾年來西北干旱區降水相對偏多,較常年增加3—5成,對于植被恢復和人工治理成效的鞏固和提高起到了促進作用(中國國家林業局,2005)。
以往的土地退化監測不能有效區分氣候變化和人類活動兩種因素各自所起的作用,但人們對區分的重要性早已有所認識(Weiss et a1.,2001;艾麗坤等,2003;高清竹等,2005:楊凱等,2007)。例如,在荒漠化的定義中,有些學者和機構就直接將荒漠化成因界定為人類活動作用所致。再如,孫武等(1999)認為傳統的荒漠化評價理論主要有全球人為作用下的土壤退化評價(GLASOD)、南亞及東南亞人為作用下土壤退化評價(ASSOD)和俄羅斯科學院提出的評價理論(R1JSSIA)三種,可以看出傳統的荒漠化評價思想也強調了人類活動或者人為因素的作用,只不過評價所獲取的證據往往是氣候變化的產物(王澄海等,2005)。
由此可見,區分土地退化中的氣候變化和人類活動各自的作用,具有重要的理論與實踐意義。
……

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