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一区TOP!基于长时序高时空分辨率融合数据的陆地生态系统质量变化特性、影响因素及其社会经济影响精细化评估——以粤港澳大湾区为例

2023/9/26 10:29:39  阅读:41 发布者:

以下文章来源于GISerQ ,作者GISerQ

Part1文章亮点

1)研究定量总结并凝练了遥感时空融合影像选择三大原则。

2)研究基于时空大数据融合技术生成了一套近20年连续高时空分辨率的植被净初级生产力产品(Net primary productivityNPP)。

3)研究结果揭示高空间分辨率(30米)植被NPP产品精度高于低空间分辨率(500米)植被NPP产品。

4)研究定量证实了高水平的生态环境保护,可为经济发展增添新动能,推动高质量发展。

Part2文章摘要

陆地生态系统是人类赖以生存和发展的能量与物质基础摇篮。然而,当前研究在精准精细刻画陆地生态系统质量现状、准确评估影响陆地生态系统质量变化的因素贡献方面存在较大不足。该研究以粤港澳大湾区为研究区,通过融合多源遥感数据的高时空分辨率NDVI重构技术、连续高时空间分辨率植被NPP反演技术、不同外界因素对植被NPP影响作用及贡献率分离技术和陆地生态系统质量变化对社会经济的影响评价模型,探究粤港澳大湾区陆地生态系统质量变化特性、影响因素及其社会经济影响精细化评估。该研究可为明确陆地生态系统质量变化及其背后驱动机制和社会经济影响提供重要理论支撑,相关结论可为政府制定应对气候变化战略和可持续发展战略提供决策参考。

Part3研究方法

该研究利用MODISLandsat影像和ESTARFM模型,研究并提出了遥感影像时空融合的三大原则,并在这些原则指导下融合生成了一套连续高时空分辨率归一化指数数据(NDVI);在该数据基础上,利用利用遥感光能利用率模型(CASA模型)获得了粤港澳大湾区2000-2019年共2030米植被NPP数据集,并据此精细化评估了当地陆地生态系统质量现状与变化特性;设计贡献率分离情景与方法,定量评估了影响陆地生态系统质量变化的因素贡献;最后利用动态面板数据模型定量研究了陆地生态系统质量变化对社会经济的影响作用及其影响机制。

1 技术路线

Part4研究结果

1)用于融合的遥感影像选择原则确定

在进行遥感影像时空融合前需要首重考虑用于融合的遥感影像的质量因素、时相因素和传感器因素。该研究以Landsat影像H21V44影像块为实验地,设计不同融合情景,选择部分LandSat5 TMLandSat7 ETM+的原始植被NDVI为观测值,对植被NDVI融合结果进行精度验证。该研究的实验揭示季节的影响>年份的影响>传感器(相似光谱)的影响。根据结果,该研究提出高质量原则、相近性原则和无奈性原则三个原则,用于指导遥感影像时空融合时如何选择用于融合的原始影像。

2 不同情景下融合NDVI结果精度对比

2)粤港澳大湾区陆地生态系统质量变化特性

在空间分布上,粤港澳大湾区植被NPP呈现“中部低四周高”的分布特点,说明粤港澳大湾区四周陆地生态系统固碳能力较高,形成环粤港澳大湾区绿色生态屏障。此外,粤港澳大湾区植被NPP每年以3.83 g C m-2增长,主要得益于江门、肇庆、广州北部、惠州东部陆地生态系统质量的增强,但研究区中部陆地生态系统质量则呈现明显的降低趋势。在时序变化上,近20年粤港澳大湾区植被NPP总量平均值为34.88±1.59 Tg C,期间每年增长0.20 Tg C,表明粤港澳大湾区陆地生态系统质量呈现波动中向好的发展趋势。

3 粤港澳大湾区2000-2019年植被NPP平均值(a)、趋势(b)空间分布和对应局部放大图(c-d

3)不同外界因素对植被NPP影响作用及贡献率分离

2000-2019年整个大湾区不同影响因素对陆地生态系统质量变化的影响作用大小与贡献有较大差异。其中,城市扩张对整个研究区陆地生态系统质量变化的影响作用大小与贡献分别为0.76Tg C)和18.72%,人类活动对研究区陆地生态系统质量变化的影响作用大小与贡献增长至2.20Tg C)和54.19%,这说明研究期间内人类活动对粤港澳大湾区陆地生态系统质量变化起着更为关键的作用。气象因子变化对研究区陆地生态系统质量变化的影响作用与贡献较小,分别为0.41Tg C)和10.10%,其他因素为1.45Tg C)和35.71%。不同行政区的陆地生态系统变化主导因子并不完全相同,因此各行政区应该根据自身特点因地制宜地制定陆地生态系统质量保护策略。

4 粤港澳大湾区人类活动(aCtr.Hum)、气候变化(bCtr.Clm)、其他因素(cCtr.Res)对陆地生态系统质量的影响贡献率空间分布结果和及三者综合(d

4)陆地生态系统质量变化对社会经济的影响评价

在粤港澳大湾区,陆地生态系统质量及其变化对社会经济总量及增量均存在较显著的正面影响作用,高水平的生态环境保护,不仅不会阻碍经济的发展,而且会为经济的发展增添新动能,推动高质量发展。且研究结果表明,陆地生态系统质量可通过影响社会经济发展的增量,进一步影响社会经济总量。

5 动态面板模型结果

Part5研究意义

该研究提供了一套高时空分辨率植被NPP数据生产、评估利用、影响分析完整的实验流程,可为后期学者从事相关研究提供重要借鉴,相关结论有助于进一步厘清陆地生态系统质量变化及其背后驱动机制和社会经济影响,可为政府制定应对气候变化战略和可持续发展战略提供决策参考。

Part6论文引用

Wen, Y.; Yang, J.; Liao, W.; Xiao, J.; Yan, S. Refined assessment of space-time changes, influencing factors and socio-economic impacts of the terrestrial ecosystem quality: A case study of the GBA [J]. Journal of Environmental Management, 2023, 345: 118869.

转自:“生态遥感前沿”微信公众号

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