国土资源遥感, 2018, 30(4): 125-131 doi: 10.6046/gtzyyg.2018.04.19

基于MODIS时序的陕西省植被物候时空变化特征分析

韩红珠1,2, 白建军,1,2, 张波3, 马高3

1. 陕西师范大学地理科学与旅游学院,西安 710062

2. 陕西师范大学地理学国家级实验教学示范中心,西安 710062

3. 中国空间技术研究院西安分院,西安 710000

Spatial-temporal characteristics of vegetation phenology in Shaanxi Province based on MODIS time series

HAN Hongzhu1,2, BAI Jianjun,1,2, ZHANG Bo3, MA Gao3

1. School of Geography and Tourism, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China;

2. National Demonstration Center for Experimental Geography Education, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China;

3. China Academy of Space Technology Xi’an , Xi’an 710000, China;

通讯作者: 白建军(1969-),男,教授,博士生导师,主要从事空间信息网格、农业遥感方面的研究。Email:bjj@snnu.edu.cn

责任编辑: 张仙

收稿日期: 2017-06-12   修回日期: 2017-08-5   网络出版日期: 2018-12-15

基金资助: 国家自然科学基金项目“基于格网的空间要素多层次关联与融合研究”.  41171310
陕西省自然科学基础研究计划项目“土壤质地、作物类型及物候期对遥感干旱指数的影响——以陕西省为例”共同资助.  2016MJ4016

Received: 2017-06-12   Revised: 2017-08-5   Online: 2018-12-15

作者简介 About authors

韩红珠(1990-),女,博士研究生,主要从事植被遥感、农业干旱方面的研究。Email:lyl1524@qq.com。 。

摘要

遥感技术作为对大尺度陆表监测研究的有效手段,被广泛应用于自然地理环境各要素的研究中。其中,植被物候作为自然界规律性、周期性的事件,对自然环境尤其是气候变化有着重要的指示作用。以陕西省为研究区,采用Savitzky-Golay(S-G)滤波方法对MODIS归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据进行时间序列重构,并在此基础上,提取陕西省2001—2016年间的植被物候期信息进行其时空变化特征分析。研究结果表明: ①陕西省的植被物候空间分布特征与其不同地形地貌的空间分布具有较好的一致性; ②陕西省生长季开始的平均时间在每年的第120天,生长季结束的平均时间在第280天,生长季长度平均为160 d; ③2001—2016年间陕西省植被生长季开始时间变化趋势为波动提前,变化率约为-0.79 d/a(R 2=0.40,P<0.01),生长季结束时间变化趋势表现为波动推迟,变化率约为0.50 d/a(R 2=0.25,P<0.05),生长季长度变化呈波动延长趋势,变化率约为1.29 d/a(R 2=0.37,P<0.05); ④在不同的物候期,陕西省植被的物候变化趋势空间分布差异较大。

关键词: NDVI ; 物候 ; 时空变化 ; 陕西省

Abstract

Remote sensing has been widely used in the study of natural geographical environment as an effective method to monitor the large-scale of surface. Among them, as a regular and periodic event in nature, vegetation phenology plays an important role in the natural environment, especially climate change. With Shaanxi Province as the study area and on the basis of the time series reconstruction of the MODIS NDVI data by using the Savitzky-Golay filtering method, the authors extracted and analyzed the vegetation phenology parameters of Shaanxi Province for the spatio-temporal changes from 2001 to 2016. The conclusions are as follows: ①The spatial distribution characteristics of vegetation phenology are in good agreement with the spatial distribution of different landforms in Shaanxi Province. ②The average start of season(SOS) was on the 120th day, the average end of season(EOS) was on the 280th day, and the average length of season(LOS) was 160 days; ③ From 2001 to 2016, the change of SOS was -0.79 d/a (R 2=0.4, P<0.01) , the EOS was 0.50 d/a (R 2=0.25, P<0.05), and the LOS was 1.29 d/a(R 2=0.37,P<0.05); ④ In the period of different phenological stages, the spatial distribution of phenological change trend of vegetation in Shaanxi Province is relatively large.

Keywords: NDVI ; phenology ; spatio-temporal variation ; Shaanxi Province

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韩红珠, 白建军, 张波, 马高. 基于MODIS时序的陕西省植被物候时空变化特征分析. 国土资源遥感[J], 2018, 30(4): 125-131 doi:10.6046/gtzyyg.2018.04.19

HAN Hongzhu, BAI Jianjun, ZHANG Bo, MA Gao. Spatial-temporal characteristics of vegetation phenology in Shaanxi Province based on MODIS time series. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES[J], 2018, 30(4): 125-131 doi:10.6046/gtzyyg.2018.04.19

0 引言

植被物候是指植物受气候和其他环境因子的影响而出现的以年为周期的自然现象,包括植物的发芽、展叶、开花、叶变色和落叶等,是植物长期适应季节性变化的环境而形成的生长发育节律[1]。因此,植被物候具有反映气候变化和环境变化的作用,是指示气候与自然环境变化的重要指标[2,3]。同时,植被物候还是陆面过程模型、动态全球植被模型的重要参数[1,4] ,在全球变化研究中具有重要作用。

传统植被物候观测主要通过气象站点的观测和记录实现,这种观测方式具有覆盖面积小、成本耗费高等缺点,不足以应对大面积的植被物候观测要求。而卫星遥感数据具有观测范围广、空间连续性好、时间序列长、信息量丰富、数据种类多、经济效益高等特点,在大尺度、长时间范围内的土地利用、植被覆盖和农业资源调查等工作中被广泛使用,应用卫星数据进行遥感监测也成为监测区域或全球尺度植被动态变化的强大手段[5]

卫星遥感数据植被指数产品在大尺度上监测和描述植被物候变化趋势的能力,能够很好地描述整个生态系统的物候变化[6]。目前,不少专家和学者已经注意到卫星遥感数据植被指数产品应用到植被物候方面研究的潜力,且已有部分研究工作者开展了这方面的研究,在中国温带地区[6]、中国北方温带地区[7]、青藏高原[8]、中国农牧交错地带[9]、东北[10]、华北[11]和浙江[12]等不同尺度的研究区域取得了许多研究成果。但这些成果因气候类型不同、地形差异大,具有区域局限性而不适于描述其研究区以外的植被物候,尤其对于气候类型差异显著的区域有较大的局限性。

陕西省地处中国大陆腹地,纬度跨度大,地形和气候类型丰富,开展陕西省的植被物候研究、分析其时空变化特征,有助于理解在多种地形和气候类型影响下的植被物候响应机制,丰富我国植被物候研究的区域范围,同时为其他区域的植被物候研究提供对比资料。

1 研究区概况与数据源

1.1 研究区概况

陕西省位于中国内陆,地理范围在E105°29'~111°15',N31°42'~39°35'之间,地处东部湿润地区和西部干旱区的交界地带,因此省内气候类型多样,可分为暖/中温带半干旱地区(约N37°以北)、暖温带半湿润地区(约N33°~37°)、北亚热带湿润地区(约N33°以南)3大气候区[13,14]; 省内地形地貌类型丰富,自北向南依次划分为毛乌素沙地陕北部分、黄土高原、关中平原、秦岭山地、汉江盆地和大巴山山地。

1.2 数据来源和预处理

研究选用MODIS产品之一的MOD13Q1 v006植被指数产品数据集。该数据集包括基于限制视角的最大值合成方法(constrained view angle- maximum value composite,CV-MVC)合成的16 d时间分辨率、250 m空间分辨率的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和增强型植被指数等数据。与MOD13Q1 v005数据相比,v006数据在植被指数的运算中使用8 d预合成地表反射率数据而非天数据,改进了NDVI产品在生产过程中的误差,提高了数据精度。产品已经过几何纠正和大气校正。该时间序列数据集从美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)陆地过程分布式主动存档中心(Land Processes Distributed Active Archive Center, LP DAAC)网站下载(https: //lpdaac.usgs.gov/lpdaac/products/modis products table),时间覆盖2001年1月—2016年12月,16 a间共368期影像,用于生产陕西省遥感植被物候数据。另外,利用来源于清华大学基于30 m空间分辨率TM影像的土地覆盖分类图(http: //data.ess.tsinghua.edu.cn/)剔除陕西省的非植被覆盖区。

利用MRT工具从MOD13Q1 v006的368期影像中提取NDVI和数据像元可信度这2个数据层,并进行拼接、格式转换和重投影。数据像元可信度是对NDVI数据每个像元数值可信度的说明,与NDVI数据的时间和空间分辨率一一对应,取值范围为-1~3。根据参考文献[15],利用数据像元可信度对NDVI数据进行预处理,进一步提高NDVI像元的可信度; 然后结合30 m空间分辨率的土地覆盖分类图在ArcMap中利用重采样和掩模提取陕西省的植被覆盖区,同时剔除NDVI<0.05的像元,尽量保证每个NDVI像元都是地表植被覆盖区。

2 物候提取

2.1 时间序列重构

目前,用于植被指数数据时间序列重构的方法很多,包括最佳指数斜率提取法、均值迭代滤波法、Hants算法、Savitzky-Golay(S-G)滤波法、非对称高斯函数拟合法、时间窗的线性内插法、双函数拟合方法和小波变换等[16,17,18]。这些方法中既有基于设置阈值的噪声去除法,也有通过滤波达到平滑效果和以非线性拟合为基础的算法。每种方法均有其优缺点及适用范围,例如,最佳指数斜率提取法能有效处理NDVI曲线中突降的点值,但对异常高值缺乏相应对策,且在处理过程中,经验性要求高[19]; 基于傅里叶变换的滤波方法对较为对称的NDVI时序曲线处理效果较好,但对于存在波动的NDVI时序曲线进行平滑容易引入新的人为噪声; 非对称高斯函数拟合法对时序曲线进行分段拟合,具有较高的拟合精度,但在实际运算过程中,需要人为确定分段拟合的起始值,明显受制于工作经验,且运算复杂耗时,效率较低; 而S-G滤波法采用NDVI数据的上包络线来拟合NDVI时序数列的变化趋势,保留了NDVI曲线的特征,通过一个迭代的过程可消除偏离正常生长趋势线的噪声,而使平滑达到最好的效果[19]。因此,本文选择S-G滤波法进行NDVI时序重构。

S-G滤波法由Savitzky和Golay于1960年提出,是一种滑动窗口的加权拟合算法。其加权系数通过在滑动窗口内对给定高阶多项式进行最小二乘拟合得出。因此,在利用S-G滤波对NDVI时序曲线平滑去噪的过程中,2个参数的设置至关重要,一个是滑动窗口数值,另一个是多项式阶数。一般来说,滑动窗口数值越大,参与拟合的值越多,效果越好,但细节容易被过滤掉,反之则平滑效果不明显; 多项式的阶数越高,越易出现过拟合,阶数越低,平滑效果越好,但会引进误差[13,19]。已有研究结果表明,滑动窗口取值一般在3~7之间,多项式阶数一般在2~4之间比较合适[13,19]。因此,本文经过运算结果比较研究后,设置滑动窗口数值为5,多项式阶数为2,进行NDVI时序曲线的S-G滤波,实现NDVI时序曲线重构。

2.2 物候期提取

本研究中提取的植被物候信息主要针对遥感监测,且只考虑一年中只有一个生长期的情况(对于一年中存在2个生长期的地区,提取该地区植被生长期中NDVI值最大的一个生长期),提取植被生长过程中共同的3个物候期特征指数,分别是植被生长季开始期(the start of season,SOS)、生长季结束期(the end of season,EOS)和生长季长度(the length of season,LOS)。其中,SOS指植被开始增长的日期或者光合作用开始加强的日期; EOS指植被光合作用和绿色叶面积开始迅速下降的日期; LOS指SOS到EOS以天数计的时间跨度[5]

目前,基于植被指数时序曲线提取遥感物候的方法不少,较常用的有阈值法、最大斜率法、最大比率法和累积频率法等[6,20-22]。考虑到计算效率以及可操作性,采用最大比率法提取陕西省植被物候期。文中日期均采用儒略日计算法,即将每年的1月1日记为第1天。

3 结果与分析

3.1 植被物候多年均值的空间分布特征

图1展示了陕西省遥感植被物候2001—2016年间平均值的空间分布。从图中可以看出,各物候期随纬度变化形成南北差异,随地形起伏变化形成区域差异,总体植被物候的空间分布特征与陕西省不同的地形地貌的空间分布具有较好的一致性。因此在本研究分析中,按照陕西省地形地貌的空间分布特征[23,24]图1自北向南依次划分为毛乌素沙地陕北部分、黄土高原、关中平原、秦岭山地、汉江盆地和大巴山山地进行讨论。

图1

图1   遥感植被物候2001—2016年间均值的空间分布特征

Fig.1   Spatial distribution characteristics of remote sensing phenological mean during 2001—2016


陕西省遥感植被物候空间分布特征显示出地域分异规律,展现植被生长受气候和地形影响的一般规律,表现出在不同气候和地形条件下,植被物候时间的差异。例如,暖/中温带半干旱地区(约N37°以北)温度和降水条件相对较差,SOS和EOS均较晚,LOS较短; 暖温带半湿润地区(约N33°~37°)、北亚热带湿润地区(约N33°以南)温度和降水条件较好,SOS较早,EOS较晚,LOS较长。不同气候区物候期的差异表明气候对物候产生影响。这与前人的研究成果相似[25]。而在同一气候区内,物候期仍表现出明显的差异,主要表现在地形起伏较大的地区。如暖温带半湿润地区(约N33°~37°)中黄土高原南部、关中平原和秦岭山地3个地区物候期明显不同。

陕西省遥感植被物候的空间分布总体上随纬度和地形发生变化。相对于纬度较低的地区,纬度较高的地区SOS和EOS均较晚,LOS较短。在同一纬度,海拔高的植被SOS晚,EOS早,LOS较短; 海拔低的植被SOS早,EOS晚,LOS较长。陕西省遥感植被物候的空间分布特征表现出与其不同地形地貌空间分布较好的一致性。

对于不同的物候期,陕西省遥感植被物候的空间分布差异不同。SOS最明显,与陕西省不同地形地貌的空间分布一致性最佳。主要原因可能是在植被开始生长时,受到环境因素(温度、降水等)的作用,而环境因素又与纬度、地形等条件密切相关,因此SOS表现的一致性最佳。具体来说,从高纬度至低纬度SOS日期在逐渐提前,在陕西黄土高原内部SOS时间呈现出明显的南北差异,黄土高原北部的SOS明显迟于南部,再往南到达关中平原地区,SOS更加提前; 在秦岭山地,由于海拔上升,SOS总体较迟且山顶迟于山脚; 在纬度进一步降低和海拔有所下降的汉江盆地,SOS又较早; 在大巴山山地因海拔升高,SOS又较迟。

EOS的空间分布差异不如SOS明显,与陕西省不同地形地貌的空间分布一致性相对较差。主要原因可能是植被在后期发育以及成熟阶段,植被生长不仅受到环境因素影响,而且植被自身生理条件、土壤状况和病虫害等条件同样对植被生长起作用。尽管如此,EOS仍表现出一定的规律性。从高纬度到低纬度,总体上EOS日期在提前,因为相对于高纬度地区,低纬度地区的热量更充足,植被完成生长所需的积温时间较短; EOS受地形的影响明显,在秦岭山地和大巴山山地可以看出,EOS总体保持着随海拔升高而时间提前的趋势。

LOS的空间分布是SOS和EOS两者的综合,表现出一定的区域差异特征。且LOS从高纬度到低纬度、从高海拔到低海拔,总体上保持着逐渐延长的趋势。从陕西省植被物候2001—2016年各年的时间看,SOS最早出现在第80天之前,最晚出现在一年中第162天之后,平均时间在第120天; EOS最早出现在第220天之前,最晚出现在第300天之后,平均时间在第280天; LOS最短为112 d以内,最长在192 d以上,平均时间为160 d。区域差异明显的物候期平均时间见表1。在气候和地形的共同影响下,汉江盆地的SOS是陕西省几种地形地貌类型中最早的,比最晚的黄土高原早45.9 d。以约N35°为界,EOS北部的地貌类型与南部的地貌类型差异较大,在界限内的地貌类型EOS差异均在7 d以内。LOS的区域差异情况与SOS相似,汉江盆地LOS最长,其次是关中平原,最后是黄土高原。

表1   2001—2016年间各区域物候期平均时间

Tab.1  Average phenological time in each different area during 2001—2016

区域物候期
SOSEOSLOS/d
毛乌素沙地陕北部分127.3292.5165.2
黄土高原134.2289.6155.4
关中平原101.5274.9173.4
秦岭山地113.4270.2156.8
汉江盆地88.3271.7183.4
大巴山山地109.5267.1157.6

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3.2 植被物候年际变化特征分析

图2显示了2001—2016年间陕西省遥感物候年际变化特征。

图2

图2   2001—2016年间陕西省遥感植被物候年际变化趋势

Fig.2   Inter-annual trend variation of remote sensing phenology in Shaanxi Province during 2001—2016


图2可知,2001—2016年间各物候期呈现提前或推迟的波动变化。总体上,SOS呈波动提前的趋势,变化率约为-0.79 d/a(R2=0.40,P<0.01),处在1981—1991年期间全球N45°~70°地区的-1~-0.7 d/a[26]的范围内,与中国温带地区1982—1999年间的-0.79 d/a[6] 持平,高于全球1981—2003年间的-0.38 d/a[27],与北半球2000—2008年间的-0.2 d/a[3]的幅度差距较大; EOS呈波动推迟,变化率约为0.50 d/a(R2=0.25,P<0.05),高于1981—1991年间全球N45°~70°的0.4 d/a[26]、中国温带地区1982—1999年间的0.37 d/a[6]及全球1981—2003年间的0.45 d/a[27],低于北半球2000—2008年间的0.66 d/a[3]; LOS表现为波动延长,变化率约为1.29 d/a(R2=0.37,P<0.05),高于中国温带地区1982—1999年间的1.16 d/a[6]

以上分析可以看出本文提取的陕西省遥感植被物候时间变化率与前人的研究结果存在差异,主要原因可能是时间尺度和区域范围不同导致。在3个物候期的年际变化中,SOS的变化趋势最显著,其次为LOS,EOS的变化趋势显著性最低。对SOS,EOS和LOS分别做相关分析,发现SOS与LOS的相关性比EOS对LOS的相关性更显著。SOS与LOS相关分析结果为N=16,R2=0.90,P=0; EOS与LOS相关分析结果为N=16,R2=0.85,P=0。说明LOS主要与SOS相关,SOS越早,LOS越长。

3.3 植被物候年际变化的空间分布特征

图3展示了2001—2016年间陕西省遥感物候变化趋势的空间分布特征。从图3可以看出,陕西省植被物候在各物候期均有提前和推迟的趋势变化,且SOS和LOS的变化幅度较EOS强; 在不同的物候期,不同的趋势变化和变化幅度存在明显的空间分布差异。根据年变化率kP值的大小,将陕西省2001—2016年间遥感物候年际变化趋势分为3种情况: ①当k<0且P<0.2时,显著提前; ②当k>0且P<0.2时,显著推迟; ③当P>0.2时,无显著变化。对于SOS,陕西省大多数地区表现为提前趋势,且从北到南均有分布,提前幅度在一定区域范围内表现为从北向南逐渐减弱,如黄土高原北部与南部; 具有推迟趋势的区域主要分布在毛乌素沙地陕北部分以及约N35.5°以南地区。但在SOS的趋势变化中只有约26.55%(P<0.2)的像元表现出显著性,其中显著提前的区域占总面积的20.96%,提前幅度范围约为1~6 d,且从北向南幅度逐渐减小; 显著推迟的区域占总面积的5.58%,推迟幅度约为2~9 d且从北向南幅度逐渐增加。对于EOS,总共约16.46%(P<0.2)的像元表现出显著性。大部分区域表现为推迟趋势,占陕西省总面积的10.1%,推迟幅度约为1~7 d且从北向南幅度逐渐增加。提前趋势主要出现在陕西省中部和东南部,约占总面积的6.39%,提前幅度约为1~7 d,且从北向南幅度逐渐增加。从LOS的变化来看,总共约23.89%(P<0.2)的像元表现出显著性。绝大部分地区表现为延长趋势,约占总面积的18.07%,延长幅度约为2~9 d。缩短趋势主要集中在毛乌素沙地陕北部分和陕西东南角,约占5.82%,缩短幅度约为3~12 d。

图3

图3   2001—2016年间遥感植被物候变化趋势的空间分布特征

Fig.3   Spatial distribution characteristics of remote sensing phenological change trend during 2001—2016


3.4 不确定性分析

遥感植被物候的监测基础是植被指数时序变化,因此继承了来源于植被指数本身由于“同物异谱”、“同谱异物”的光谱差异造成的反映地物真实情况的误差。植被信号的强弱也会影响物候的遥感识别,植被信号越强越有利于物候的遥感识别[28]。因此在植被信号相对较弱的陕西省最北部的毛乌素沙地,植被物候期识别可能存在较大误差。在地形相对复杂的秦岭山地和大巴山山地,也因地形(坡度、坡向)、山地气候(云、雨、雾)对植被反射率的影响而影响遥感植被物候的探测精度。此外,本文选取的遥感数据MODIS NDVI的时间分辨率为16 d,在监测植被物候的实时发生日期上可能存在偏差。

4 结论

以具备多种地形地貌和气候类型的陕西省为研究区,在采用S-G滤波法对MODIS NDVI数据进行时间序列重构的基础上,提取了陕西省2001—2016年间的植被物候参数并对结果进行时空特征分析,得出以下结论:

1)陕西省的遥感植被物候空间分布特征与其不同地形地貌的空间分布具有较好的一致性,显示出地域分异规律,其中,SOS的区域差异分布与地形地貌的空间分布一致性最佳,区域差异最明显。

2)陕西省2001—2016年间植被物候的SOS平均时间在每年的第120天,EOS平均时间在第280天,LOS平均时间为160 d。

3)2001—2016年间陕西省植被SOS呈提前趋势,变化率约为-0.79 d/a(R2=0.40,P<0.01); EOS呈推迟趋势,变化率约为0.50 d/a(R2=0.25,P<0.05); LOS呈延长趋势,变化率约为1.29 d/a(R2=0.37,P<0.05)。

4)陕西省植被LOS主要与SOS相关,SOS越早,LOS越长。

5)在不同的物候时期,陕西省植被的物候变化趋势空间分布差异较大。SOS显著提前的区域主要分布在陕西黄土高原地区,显著推迟的区域主要分布在陕南和毛乌素沙地陕北部分; EOS显著提前的区域主要分布在关中平原地区,显著推迟的区域主要分布在黄土高原中部和陕西西部; LOS显著缩短的区域主要集中在毛乌素沙地陕北部分,显著延长的区域集中在陕西黄土高原和陕西西部。

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植物物候及其变化是多个环境因子综合影响的结果,其中气候是最重要、最活跃的环境因子。主要从气候环境角度分析了植物物候与气候以及气候变化间的相互关系,概述了国内外有关植物物候及物候模拟等方面的研究进展。表明,温度是影响物候变化最重要的因子;同时,水分成为胁迫因子时对物候的影响也十分重要。近50a左右,世界范围内的植物物候呈现出了春季物候提前,秋季物候推迟或略有推迟的特征,从而导致了多数植物生长季节的延长,并成为全球物候变化的趋势。全球气候变暖改变了植物开始和结束生长的日期,其中冬季、春季气温的升高使植物的春季物候提前是植物生长季延长的主要原因。目前对物候学的研究方向主要集中在探讨物候与气候变化之间的关系,而模型模拟是定量研究气候变化与植物物候之间关系的重要方式,国内外已经开发出多种物候模型来分析气候驱动与物候响应之间的因果关系。另外遥感资料的应用也为物候模型研究提供了新的方向。物候机理研究、物候与气候关系以及物候模型研究将是研究的重点。

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[J]. Global Change Biology, 2011,17(7):2385-2399.

DOI:10.1111/j.1365-2486.2011.02397.x      URL     [本文引用: 3]

Abstract Changes in vegetative growing seasons are dominant indicators of the dynamic response of ecosystems to climate change. Therefore, knowledge of growing seasons over the past decades is essential to predict ecosystem changes. In this study, the long-term changes in the growing seasons of temperate vegetation over the Northern Hemisphere were examined by analyzing satellite-measured normalized difference vegetation index and reanalysis temperature during 1982–2008. Results showed that the length of the growing season (LOS) increased over the analysis period; however, the role of changes at the start of the growing season (SOS) and at the end of the growing season (EOS) differed depending on the time period. On a hemispheric scale, SOS advanced by 5.2 days in the early period (1982–1999) but advanced by only 0.2 days in the later period (2000–2008). EOS was delayed by 4.3 days in the early period, and it was further delayed by another 2.3 days in the later period. The difference between SOS and EOS in the later period was due to less warming during the preseason (January–April) before SOS compared with the magnitude of warming in the preseason (June–September) before EOS. At a regional scale, delayed EOS in later periods was shown. In North America, EOS was delayed by 8.1 days in the early period and delayed by another 1.3 days in the later period. In Europe, the delayed EOS by 8.2 days was more significant than the advanced SOS by 3.2 days in the later period. However, in East Asia, the overall increase in LOS during the early period was weakened in the later period. Admitting regional heterogeneity, changes in hemispheric features suggest that the longer-lasting vegetation growth in recent decades can be attributed to extended leaf senescence in autumn rather than earlier spring leaf-out.

李荣平, 周广胜, 张慧玲 .

植物物候研究进展

[J]. 应用生态学报, 2006,17(3):541-544.

[本文引用: 1]

Li R P, Zhou G S, Zhang H L .

Research advances in plant phenology

[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2006,17(3):541-544.

[本文引用: 1]

Zhang X Y, Friedl M A, Schaaf C B , et al.

Monitoring vegetation phenology using MODIS

[J]. Remote Sensing of Environment, 2003,84(3):471-475.

DOI:10.1016/S0034-4257(02)00135-9      URL     [本文引用: 2]

Accurate measurements of regional to global scale vegetation dynamics (phenology) are required to improve models and understanding of inter-annual variability in terrestrial ecosystem carbon exchange and climate iosphere interactions. Since the mid-1980s, satellite data have been used to study these processes. In this paper, a new methodology to monitor global vegetation phenology from time series of satellite data is presented. The method uses series of piecewise logistic functions, which are fit to remotely sensed vegetation index (VI) data, to represent intra-annual vegetation dynamics. Using this approach, transition dates for vegetation activity within annual time series of VI data can be determined from satellite data. The method allows vegetation dynamics to be monitored at large scales in a fashion that it is ecologically meaningful and does not require pre-smoothing of data or the use of user-defined thresholds. Preliminary results based on an annual time series of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data for the northeastern United States demonstrate that the method is able to monitor vegetation phenology with good success.

Piao S L, Fang J Y, Zhou L M , et al.

Variations in satellite-derived phenology in China’s temperate vegetation

[J]. Global Change Biology, 2006,12(4):672-685.

DOI:10.1111/gcb.2006.12.issue-4      URL     [本文引用: 6]

Chen X, Tan Z J, Schwartz M D , et al.

Determining the growing season of land vegetation on the basis of plant phenology and satellite data in Northern China

[J]. International Journal of Biometeorology, 2000,44(2):97-101.

DOI:10.1007/s004840000056      URL     [本文引用: 1]

Ding M J, Zhang Y L, Sun X M , et al.

Spatiotemporal variation in alpine grassland phenology in the Qinghai-Tibetan Plateau from 1999 to 2009

[J]. Chinese Science Bulletin, 2013,58(3):396-405.

DOI:10.1007/s11434-012-5407-5      URL     [本文引用: 1]

侯学会, 牛铮, 高帅 , .

基于SPOT-VGT NDVI时间序列的农牧交错带植被物候监测

[J]. 农业工程学报, 2013,29(1):142-150,294.

DOI:10.3969/j.issn.1002-6819.2013.01.019      URL     [本文引用: 1]

为了分析中国农牧交错带植被典型物候期(生长开始日期,生长结束日期和生长季长度)的变化趋势,利用2001-2010年SPOT-VGT NDVI(SPOT-VEGETATION normalized differential vegetation index)数据,基于Savitzky—Golay滤波和动态阈值法,提取了中国北方农牧交错带植被物候期,探讨研究区植被物候期的空间差异和时间变化。研究表明,农牧交错带植被的生长季一般从4月中旬到5月下旬开始,9月下旬至10月下旬结束;从西南部到东北部,植被物候表现出明显的空间差异;农田植被物候期与自然植被略有不同;对研究区10a物候期线性拟合,得出研究区大部分植被覆盖区域生长季开始日期呈现提前趋势,提前日期大约为1~10d左右;除部分地区外,2001-2010年农牧交错带植被生长季结束日期没有明显变化趋势;10a间研究区大部分草地生长季延长,也有一部分地区的生长季出现缩短趋势。研究提取结果与已有的相关研究结果较为一致,可为农牧交错带生态环境评价和保护提供一定的参考。

Hou X H, Niu Z, Gao S , et al.

Monitoring vegetation phenology in farming-pastoral zone using SPOT-VGT NDVI data

[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2013,29(1):142-150,294.

[本文引用: 1]

俎佳星, 杨健 .

东北地区植被物候时序变化

[J]. 生态学报, 2016,36(7):2015-2023.

DOI:10.5846/stxb201409231884      URL     Magsci     [本文引用: 1]

植被与气候的关系非常密切,植被物候可作为气候变化的指示器。东北地区位于我国最北部,是气候变化的敏感区域,研究该区植被物候对气候变化的响应对阐明陆地生态体统碳循环具有重要意义。利用GIMMS AVHRR遥感数据集得到了东北地区阔叶林、针叶林、草原和草甸4种植被25a(1982-2006年) 的物候时序变化,得出4种植被春季物候都表现出先提前后推迟的现象,秋季物候的变化则比较复杂,阔叶林和针叶林整体上呈现出秋季物候推迟的趋势,草原和草甸则表现为提前-推迟-提前的趋势。应用偏最小二乘(Partial Least Squares)回归分析了该区域植被物候与气候因子之间的关系,结果表明:春季温度与阔叶林、针叶林和草甸春季物候负相关,前一年冬季温度与草原春季物候正相关,降水与植被春季物候的关系有点复杂;4种植被秋季物候与夏季温度均呈正相关,除草原外,其余3种植被秋季物候均与夏季降水负相关。植被春季物候可能主要受温度影响,而秋季物候很可能主要受降水控制。

Zu J X, Yang J .

Temporal variation of vegetation phenology in northeastern China

[J]. Acta Ecologica Sinica, 2016,36(7):2015-2023.

Magsci     [本文引用: 1]

李正国, 杨鹏, 周清波 , .

基于时序植被指数的华北地区作物物候期/种植制度的时空格局特征

[J]. 生态学报, 2009,29(11):6216-6226.

Magsci     [本文引用: 1]

随着气候变化对农业系统的影响不断加剧,为保障粮食安全,须掌握变化中的自然与人文因素,而农业生态系统中变化最为明显直观的是农作物物候特征,如何提取大区域尺度上农作物物候期以及种植制度的时空格局特征,是评价区域粮食安全的重要因素。基于多时相遥感信息可以有效反映年内/年际农作物物候特征变化的原理,首先利用近10a来的SPOT/VGT\|NDVI时间序列数据,在进行数据序列平滑重构处理基础上,提取了华北地区农作物典型物候期的数量分布与空间格局特征;然后,基于上述物候期的分异特性建立了一年一熟和一年二熟等种植制度类型的遥感识别标志;最后,重点分析了上述种植制度的空间格局及其时间波动特征,并利用农业统计资料对提取结果进行了简单验证。分析结果表明,作物物候期特征的数量分布和空间分布在不同生长季均具有显著差异,直接体现了与外界环境条件(诸如区域温度、降水和光照等)的匹配程度以及作物类型自身的生长特征;从主要种植制度空间分布来看,华北地区南部地区农作物类型以夏收作物和二熟秋收作物为主,与之对应的农田种植制度以一年两熟为主;华北地区北部主要为一熟制区域,作物类型以一年一熟秋收作物为主,作物种植制度空间分布随着纬度递减呈现出简单到复杂的总体趋势;从近10a的种植情况来看,一年一熟作物种植面积最大,年际变化幅度亦较大,一年二熟的夏收作物种植比例次之,而年际变幅最小,二熟秋收作物比例最低,其年际变幅居中。研究中亦提出,在进一步加强多时相遥感技术监测大区域农业生态系统动态变化的同时,亦需深入探讨作物物候特征及种植制度变化的驱动因素及其对国家粮食安全的影响。

Li Z G, Yang P, Zhou Q B , et al.

Research on spatiotemporal pattern of crop phenological characteristics and cropping system in North China based on NDVI time series data

[J]. Acta Ecologica Sinica, 2009,29(11):6216-6226.

Magsci     [本文引用: 1]

何月, 樊高峰, 张小伟 , .

近10年浙江植被物候的遥感监测及时空动态

[J]. 中国农学通报, 2012,28(16):117-124.

[本文引用: 1]

He Y, Fan G F, Zhang X W , et al.

Vegetation phenology monitoring and spatio-temporal dynamics in Zhejiang Province in past 10 years

[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012,28(16):117-124.

[本文引用: 1]

张晗, 任志远 .

多种时序NDVI重建方法比较与应用分析

[J]. 中国农业科学, 2014,47(15):2998-3008.

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.15.010      Magsci     [本文引用: 3]

【目的】NDVI时序数列能够模拟植物的生长过程,反映其生长状况。目前重建NDVI时序数列的方法有很多,由于模型和参数的不同导致结果存在不确定性以及偏差。本研究旨在对比3种模型(Whittaker平滑、HANTS和Savitzky-Golay滤波)在物候提取和复种指数提取中的应用,以探讨各模型的优缺点。【方法】采用16 d间隔的MODIS MOD13Q1 2000&mdash;2012年陕西地区影像,利用3种模型拟合重建NDVI时序数列。首先,将研究区划分为3个气候区,每区分别选择林地和耕地两个采样点,视觉比较各采样点3种模型拟合效果。其次,通过均方根误差、相关系数和信噪比对比各模型拟合精度,并探讨不同植被类型之间拟合精度的差异。然后,采用动态阈值法提取13年植被物候参数(生长开始日期SOS、生长结束日期EOS、生长周期LOS),对比模型提取不同植被类型物候参数均值和标准差的差异。最后,利用二次差分算法和提取规则获取陕西13年复种指数,对比3种模型提取和统计年鉴计算复种指数之间的差异。【结果】Savitzky-Golay滤波拟合精度较高,复种指数提取精度较高,但是提取物候参数方面存在较大误差;HANTS提取物候参数效果较好,但参数设置复杂以及精度较差;Whittaker平滑参数设置简单,能有效降低原始影像的信噪比,在精度和物候参数提取均表现良好;均方根误差和相关系数作为精度检验的标准,二者存在负相关,相关系数比均方根误差更灵敏。【结论】Whittaker平滑能够很好地平衡NDVI时序数列的保真度和粗糙度,在提取物候参数方面表现良好,在提取复种指数方面还有待进一步研究。

Zhang H, Ren Z Y .

Comparison and application analysis of several NDVI time-series reconstruction methods

[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2014,47(15):2998-3008.

Magsci     [本文引用: 3]

郑景云, 尹云鹤, 李炳元 .

中国气候区划新方案

[J]. 地理学报, 2010,65(1):3-12.

DOI:10.11821/xb201001002      URL     [本文引用: 1]

根据全国609个气象站1971-2000年的日气象观测资料,遵循地带性与非地带性相结合、发生同一性与区域气候特征相对一致性相结合、综合性和主导因素相结合、自下而上和自上而下相结合、空间分布连续性与取大去小等5个基本原则,在充分吸纳已有气候区划基本理论与区划方法的基础上,参照中国科学院《中国自然地理》编辑委员会制定的气候区划三级指标体系,对我国气候进行重新区划 结果将我国划分为12个温度带、24个干湿区、56个气候区。与先前区划方案相比发现:20世纪70年代以来,中国气候带、区的总体格局并未发生明显变化,但一些重要的气候分界线却出现了一定程度的移动。其中亚热带北界与暖温带北界均出现了北移,北方地区的半湿润与半干旱分界线也出现了不同程度的东移与南扩,同时中温带、暖温带、北亚热带和中亚热带的三级气候区也出现了一定程度的变动 这种变化可能主要是因为20世纪80年代以后我国大多数地区出现不同程度的增暖及北方一些区域出现干旱化而引起的 且与本区划所采用的资料站点和部分区划原则有一定更新有关。

Zheng J Y, Yin Y H, Li B Y .

A new scheme for climate regionalization in China

[J]. Acta Geographica Sinica, 2010,65(1):3-12.

[本文引用: 1]

宋春桥, 柯灵红, 游松财 , .

基于TIMESAT的3种时序NDVI拟合方法比较研究——以藏北草地为例

[J]. 遥感技术与应用, 2011,26(2):147-155.

URL     Magsci     [本文引用: 1]

<p>以藏北地区2007~2009年MODIS 16 d合成的NDVI时间序列为例,介绍了基于TIMESAT 2.3软件的3种主要拟合算法&mdash;&mdash;非对称高斯函数(AG)拟合、双Logistic曲线(D-L)拟合和Savitzky-Golay(S-G)滤波法的基本原理和实现流程;重点从拟合重建NDVI时间序列对原始NDVI值上包络线的拟合效果及保持原始高质量NDVI点值真实值的程度两个方面,分析比较3种算法的特点。结果表明:① 3种拟合算法均能不同程度提高整个区域的NDVI平均值,AG与D-L拟合法处理后的NDVI时间序列与原始NDVI曲线的整体特征较S\|G滤波方法更加吻合;② AG与D\|L拟合重建的NDVI时间曲线在生长季峰期高于上包络线,S-|G滤波法处理结果低于上包络线,3种方法中AG拟合结果与上包络线最为接近;③ 在保持原始高质量NDVI值真实性方面,AG与D\|L拟合法处理结果相似,除生长季曲线的峰期外,均优于Savitzky-Golay滤波法。该研究结论为基于NDVI时间序列进行陆地系统生态环境各方面研究中数据去噪预处理的方法选择提供参考。</p>

Song C Q, Ke L H, You S C , et al.

Comparison of three NDVI time-series fitting methods based on TIMESAT:Taking the grassland in northern Tibet as case

[J]. Remote Sensing Technology and Application, 2011,26(2):147-155.

Magsci     [本文引用: 1]

Roerink G J, Menenti M, Verhoef W .

Reconstructing cloudfree NDVI composites using Fourier analysis of time series

[J]. International Journal of Remote Sensing, 2000,21(9):1911-1917.

DOI:10.1080/014311600209814      URL     [本文引用: 1]

This letter describes the Harmonic ANalysis of Time Series (HANTS) algorithm. It performs two tasks: (i) screening and removal of cloud affected observations; and (ii) temporal interpolation of the remaining observations to reconstruct gapless images at a prescribed time. HANTS was applied to 36 AVHRR 10-days-maximum-NDVI composites covering most of Europe. The results show that cloud affected data are recognized successfully and replaced. Up to half the data points were rejected with no consequence for the successful reconstruction of seasonal NDVI profiles.

Chen J, Jönsson P, Tamura M , et al.

A simple method for reconstructing a high-quality NDVI time-series data set based on the Savitzky-Golay filter

[J]. Remote Sensing of Environment, 2004,91(3):332-344.

DOI:10.1016/j.rse.2004.03.014      URL     [本文引用: 1]

Although the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) time-series data, derived from NOAA/AVHRR, SPOT/VEGETATION, TERRA or AQUA/MODIS, has been successfully used in research regarding global environmental change, residual noise in the NDVI time-series data, even after applying strict pre-processing, impedes further analysis and risks generating erroneous results. Based on the assumptions that NDVI time-series follow annual cycles of growth and decline of vegetation, and that clouds or poor atmospheric conditions usually depress NDVI values, we have developed in the present study a simple but robust method based on the Savitzky olay filter to smooth out noise in NDVI time-series, specifically that caused primarily by cloud contamination and atmospheric variability. Our method was developed to make data approach the upper NDVI envelope and to reflect the changes in NDVI patterns via an iteration process. From the results obtained by applying the newly developed method to a 10-day MVC SPOT VGT-S product, we provide optimized parameters for the new method and compare this technique with the BISE algorithm and Fourier-based fitting method. Our results indicate that the new method is more effective in obtaining high-quality NDVI time-series.

蔡博峰, 于嵘 .

基于遥感的植被长时序趋势特征研究进展及评价

[J]. 遥感学报, 2009,13(6):1177-1186.

DOI:10.3321/j.issn:1007-4619.2009.06.014      URL     Magsci     [本文引用: 1]

基于遥感的植被长时序变化特征是植被生态学研究的核心领域, 也是全球变化研究的重点方向。AVHRR、SPOT VGT和MODIS是当前研究植被长时序趋势变化的主要数据源。海量数据不断积累的同时, 植被长时序趋势特征研究方法却缺乏对比评价和分析。当前常用的方法有代数运算法、傅里叶变换、主成分分析、小波变换法、回归分析法和相关系数分析法等。在对各种方法评述和分析的基础上, 重点讨论和对比了主流方法中的回归分析法和相关系数分析与新兴方法Sen+Mann-Kendall法。结果表明, Sen+Mann-Kendall能克服主流方法的不足, 不需要数据服从某一特定分布, 并且对数据的误差具有较强的抵抗能力。

Cai B F, Yu R .

Advance and evaluation in the long time series vegetation trends research based on remote sensing

[J]. Journal of Remote Sensing, 2009,13(6):1177-1186.

Magsci     [本文引用: 1]

辜智慧 .

中国农作物复种指数的遥感估算方法研究——基于SPOT/VGT多时相NDVI遥感数据

[D]. 北京:北京师范大学, 2003.

[本文引用: 4]

Gu Z H .

A Study of Calculating Multiple Cropping Index of Crop in China Using SPOT/VGT Multi-Temporal NDVI Data

[D]. Beijing:Beijing Normal University, 2003.

[本文引用: 4]

Zhou L M, Tucker C J, Kaufmann R K , et al.

Variation in northern vegetation activity inferred from satellite data of vegetation index during 1981 to 1999

[J]. Journal of Geophysical Research, 2001,106:20069-20083.

DOI:10.1029/2000JD000115      URL     [本文引用: 1]

Yu H Y, Luedeling E, Xu J C .

Winter and spring warming result in delayed spring phenology on the Tibetan Plateau

[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2010,107(51):22151-22156.

DOI:10.1073/pnas.1012490107      URL     PMID:21115833     

Climate change has caused advances in spring phases of many plant species. Theoretically, however, strong warming in winter could slow the fulfillment of chilling requirements, which may delay spring phenology. This phenomenon should be particularly pronounced in regions that are experiencing rapid temperature increases and are characterized by highly temperature-responsive vegetation. To test this hypothesis, we used the Normalized Difference Vegetation Index ratio method to determine the beginning, end, and length of the growing season of meadow and steppe vegetation of the Tibetan Plateau in Western China between 1982 and 2006. We then correlated observed phenological dates with monthly temperatures for the entire period on record. For both vegetation types, spring phenology initially advanced, but started retreating in the mid-1990s in spite of continued warming. Together with an advancing end of the growing season for steppe vegetation, this led to a shortening of the growing period. Partial least-squares regression indicated that temperatures in both winter and spring had strong effects on spring phenology. Although warm springs led to an advance of the growing season, warm conditions in winter caused a delay of the spring phases. This delay appeared to be related to later fulfillment of chilling requirements. Because most plants from temperate and cold climates experience a period of dormancy in winter, it seems likely that similar effects occur in other environments. Continued warming may strengthen this effect and attenuate or even reverse the advancing trend in spring phenology that has dominated climate-change responses of plants thus far.

Kafaki S B, Mataji A, Hashemi S A .

Monitoring growing season length of deciduous broad leaf forest derived from satellite data in Iran

[J]. American Journal of Environmental Sciences, 2009,5(5):647-652.

DOI:10.3844/ajessp.2009.647.652      URL     [本文引用: 1]

bProblem statement:/b Leaf phenology describes the seasonal cycle of leaf functioning and is essential for understanding the interactions between the biosphere, the climate and biogeochemical cycles. This study aimed to quantify changes in plant phenology of deciduous broadleaf forests between the years 1982-1999 and investigate the relationships between the onset dates of phenology and climatic factors. bApproach:/b We studied the climate changes effected on the growing season duration in vegetation of Iran, using the AVHRR/NDVI biweekly time-series data collected from 1982-1999 and concurrent mean temperature and precipitation data. The first estimated fastest changes of NDVI corresponded to the vegetation green-up and dormancy from the seasonal cycle of NDVI during 1982-1999. The onset dates of vegetation green-up and dormancy were determined based on the estimated rates and the NDVI seasonal cycles. bResults:/b The results showed that over the study period, the growing season duration has lengthened by 0.94 days yearsup-1/sup in study region. The green-up of vegetation has advanced in the spring by 0.63 days yearsup-1/sup and the dormancy delayed in autumn by 0.32 days yearsup-1/sup. The onset date of green-up for all vegetation types negatively correlated with mean preseason temperature for almost all the preseason periods significant, suggesting that the warmer winters probably benefit an earlier green-up the following spring. bConclusion:/b Based on NOAA/AVHRR NDVI biweekly time-series data and concurrent climate information, it was estimated that the growing season duration of Irans vegetation was significantly lengthened, primarily through an earlier green-up and a later dormancy during the period of 1982-1999.

王静璞, 刘连友, 贾凯 , .

毛乌素沙地植被物候时空变化特征及其影响因素

[J]. 中国沙漠, 2015,35(3):624-631.

DOI:10.7522/j.issn.1000-694X.2015.00021      URL     Magsci     [本文引用: 1]

<p>利用MODIS归一化植被指数(NDVI)对2001-2013年毛乌素沙地植被物候的时空变化进行了研究,并分析了物候与海拔、气候的关系。结果显示:(1)毛乌素沙地植被生长开始期(SOG)集中在第90~156天,生长结束期(EOG)在第245~323天,生长季长度(LOG)118~200 d;从东到西,SOG逐渐推迟,LOG逐渐缩短;随着海拔的升高,SOG显著推迟,EOG提前,LOG显著缩短。(2)2001-2013年,毛乌素沙地植被SOG明显提前,变化幅度为9 d/10a(<em>R</em>=-0.46,<em>p</em>=0.06),EOG和LOG分别呈提前和延长趋势,但变化都不显著。(3)研究区植被物候与温度的相关性不明显,但较多受降水量的影响,SOG与春季降水量的相关系数为-0.58(<em>p</em>=0.02);EOG与秋季降水量的相关系数为0.42(<em>p</em>=0.07);LOG与秋季降水量的相关系数为0.48(<em>p</em>=0.05)。</p>

Wang J P, Liu L Y, Jia K , et al.

Spatiotemporal variation of vegetation phenology and its affecting factors in the Mu Us Sandy Land

[J]. Journal of Desert Research, 2015,35(3):624-631.

Magsci     [本文引用: 1]

张少伟, 郭勇, 权红花 .

陕西省地理国(省)情监测中的基本地貌类型及划分指标

[J]. 测绘标准化, 2012,28(4):13-16.

URL     [本文引用: 1]

基本地貌类型划分是陕西省地理国(省)情监测试点需要解决的重点问题之一。以数字高程模型为基础数据,根据地貌划分基本原理,将陕西省划分为6个典型地貌区。探讨省域地貌区域划分的方法和指标,确定符合陕西省地方特点的地貌类型系统,并介绍根据省域地貌特点选取划分指标的方法。以此为依据完成陕西省基本地貌区域的定量划分,并从划分成果的位置关系、统计数据和形态成因等方面讨论划分方法和成果的合理性。

Zhang S W, Guo Y, Quan H H .

Fundamental relief types and their classification index used in provincial geographic conditions monitoring in Shaanxi

[J]. Standardization of Surveying and Mapping, 2012,28(4):13-16.

[本文引用: 1]

夏浩铭, 李爱农, 赵伟 , .

2001—2010年秦岭森林物候时空变化遥感监测

[J]. 地理科学进展, 2015,34(10):1297-1305.

DOI:10.18306/dlkxjz.2015.10.010      URL     [本文引用: 1]

植被物候是陆地生态系统对全球气候变化响应的最佳指示器,研究其时空变化对深入理解陆面水热过程、碳循环过程及预测陆地生态系统的时空变化具有重要意义。本文采用2001-2010年MODIS MOD09A1产品,通过引入MOD09A1的时间控制层DOY(Day of Year)提高EVI的时间精度;采用最大变化速率法和阈值法相结合提取秦岭森林物候期。结果表明,随着水热条件变化,由低海拔至高海拔,东南向西北,生长季始期(Start of Growth Season,SOG)逐渐推迟,集中在第81~120 d(即从3月下旬-4月末);生长季末期(End of Growth Season,EOG)逐渐提前,集中在第270~311 d(10月初-11月上旬);生长季长度(Length of Growth Season,LOG)逐渐缩短,集中在150~230 d。秦岭森林物候期与海拔关系密切,海拔每升高100 m,SOG推迟2 d,EOG提前1.9 d,LOG缩短3.9 d。2001-2010年,森林SOG提前、EOG延后和LOG延长主要分布于秦岭中高海拔区;SOG延后、EOG提前和LOG缩短主要分布在海拔1000 m以下部分区域。高海拔区物候的年际变化要比低海拔区复杂,2000 m以上区域SOG提前、EOG提前、LOG缩短。上述研究结果量化了不同海拔梯度森林的物候差异,揭示了近10年秦岭森林物候的时空格局,可为秦岭地区生态环境评价和保护提供科学依据。

Xia H M, Li A N, Zhao W , et al.

Spatiotemporal variations of forest phenology in the Qinling zone based on remote sensing monitoring,2001—2010

[J]. Progress in Geography, 2015,34(10):1297-1305.

[本文引用: 1]

Myneni R B, Keeling C D, Tucker C J , et al.

Increased plant growth in the north high latitudes from 1981 to 1991

[J]. Nature, 1997,386(6626):698-702.

DOI:10.1038/386698a0      URL     [本文引用: 2]

Julien Y, Sobrino J A .

Global land surface phenology trends from GIMMS database

[J]. International Journal of Remote Sensing, 2009,30(13):3495-3513.

DOI:10.1080/01431160802562255      URL     [本文引用: 2]

A double logistic function has been used to describe global inventory mapping and monitoring studies (GIMMS) normalized difference vegetation index (NDVI) yearly evolution for the 1981 to 2003 period, in order to estimate land surface phenology parameter. A principal component analysis on the resulting time series indicates that the first components explain 36, 53 and 37% of the variance for the start, end and length of growing season, respectively, and shows generally good spatial homogeneity. Mann endall trend tests have been carried out, and trends were estimated by linear regression. Maps of these trends show a global advance in spring dates of 0.38 days per year, a global delay in autumn dates of 0.45 days per year and a global increase of 0.8 days per year in the growing seasons validated by comparison with previous works. Correlations between retrieved phenological parameters and climate indices generally showed a good spatial coherence.

范德芹, 赵学胜, 朱文泉 , .

植物物候遥感监测精度影响因素研究综述

[J]. 地理科学进展, 2016,35(3):304-319.

DOI:10.18306/dlkxjz.2016.03.005      URL     [本文引用: 1]

基于植物物候的遥感监测对于研究植被对气候变化的响应具有重要的科学价值。本文在阐述植物物候遥感监测原理及其通用技术流程的基础上,分别从植被类型及其所处的地理条件、遥感数据源及其预处理、植物物候遥感识别方法和植物物候遥感监测结果评价4个方面分析了影响植物物候遥感监测精度的因素,并针对当前研究中存在的不足,探讨了提高植物物候遥感监测精度的可行性途径,即建立高分辨率的近地面遥感定点观测及数据共享网络,发展普适性更强的卫星遥感时序数据去噪及植被指数曲线重建方法,寻求稳定性更高的植物物候期遥感识别方法,探索综合运用地面观测、遥感监测与模型模拟实现物候观测空间尺度拓展的可能性。

Fan D Q, Zhao X S, Zhu W Q , et al.

Review of influencing factors of accuracy of plant phenology monitoring based on remote sensing data

[J]. Progress in Geography, 2016,35(3):304-319.

[本文引用: 1]

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