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第一章概述/001
第一节全球植被资源概况001
第二节SOTER数据库概述002
第三节生境因子概述005
第四节地理格网理论概述006
第五节植被生境因子概述008
一、植被研究进展008
二、植被与气候变化研究进展008
三、植被地理分布的研究进展010
第六节研究的目的与意义011
一、研究的目的011
二、研究的意义012
三、拟解决的关键问题013
第七节主要研究内容与技术路线014
一、主要研究内容014
二、主要研究理论及方法015
第二章研究区概况与数据预处理/036
第一节研究区概况036
一、气象概况036
二、森林植被概况037
三、森林土壤概况038
四、地形地貌概况041
第二节遥感数据及其预处理041
一、 MODIS森林植被盖度数据041
二、中国地形SRTM数据获取042
第三节气象、土壤数据及其预处理043
一、气象资料属性043
二、时间属性044
三、空间属性044
四、观测仪器及方法044
五、数据质量检核044
第四节森林植被属性的赋值045
第五节创建FM-SOTER数据库046
一、数据种类及来源046
二、数据参数047
三、数据矢量化047
四、1∶10000地图分幅及网格划分048
五、矩形网格数据的识别049
第六节关键数据表050
第三章气象因子的经纬度空间变异/051
第一节平均降水量空间变异分析053
一、平均降水量的空间变异度053
二、平均降水量一阶趋势模型054
三、平均降水量二阶趋势模型055
四、平均降水量三阶趋势模型056
第二节最大降水量空间变异分析058
一、最大降水量空间变异度058
二、最大降水量一阶趋势模型059
三、最大降水量二阶趋势模型059
四、最大降水量三阶趋势模型060
第三节最小降水量空间变异分析062
一、最小降水量空间变异度062
二、最小降水量一阶趋势模型063
三、最小降水量二阶趋势模型064
四、最小降水量三阶趋势模型065
第四节平均气温空间变异分析067
一、平均气温的变异度067
二、平均气温一阶趋势模型068
三、平均气温二阶趋势模型069
四、平均气温三阶趋势模型069
第五节全国范围平均湿度空间变异分析071
一、平均湿度空间变异度071
二、平均湿度一阶趋势模型072
三、平均湿度二阶趋势模型073
四、平均湿度三阶趋势模型074
第六节本章小结075
第四章潜在蒸散发ET0在时间尺度的分形/077
第一节蒸散发ET0在时间尺度的单重分形077
一、单重分形理论077
二、R/S重标极差分析法078
第二节数据处理方法079
一、普通克里格插值法079
二、反距离权重插值法080
三、样条插值法080
四、检验方法081
第三节潜在蒸散发ET0分形特征分析081
一、潜在蒸散发ET0变化的持续性081
二、潜在蒸散发ET0的分形特征081
三、潜在蒸散发ET0分形维数与经纬度和海拔的关系082
第四节潜在蒸散发ET0在时间尺度的多重分形082
一、基本原理及公式083
二、典型气象站的气象要素多重分形分析085
三、典型气象站的潜在蒸散发量多重分形特征分析096
第五章气象要素在时间尺度的变化及分形特征/100
第一节基本原理及公式101
一、气候倾向率的计算101
二、分形理论101
三、R/S重标极差分析法101
第二节典型站点气象要素和潜在蒸散发年际变化规律分析102
一、不同气候类型典型气象站点概况102
二、气象要素和潜在蒸散发年际变化规律分析103
第三节全国气象要素和潜在蒸散发的年际变化规律分析109
第四节全国气象要素和潜在蒸散发分形特征分析109
一、气象要素及ET0变化的持续性109
二、气象要素及ET0分形特征110
第五节本章小结111
第六章植物土壤因子的空间变异及模糊聚类/113
第一节我国植物土壤因子的概况113
第二节植物土壤属性数据库114
第三节植物土壤属性数据分类分析114
一、土壤类别关联植物植被及关联度114
二、土壤有机质含量分级及变异度121
三、土壤P含量分级及变异度122
四、土壤K含量分级及变异度123
第四节典型网格区植物土壤模糊聚类123
一、材料与数据123
二、对称矩阵的生成124
三、模糊聚类定量阈值解算126
第五节本章小结129
第七章植被地形因子的经纬度空间变异/130
第一节网格最大高程空间变异研究135
一、最大高程的空间变异度135
二、网格最大高程一阶趋势模型135
三、网格最大高程二阶趋势模型136
四、网格最大高程三阶趋势模型138
第二节网格最小高程空间变异分析139
一、最小高程的空间变异度139
二、网格最小高程一阶趋势模型140
三、网格最小高程二阶趋势模型141
四、网格最小高程三阶趋势模型142
第三节植被地形因子的经纬度数据144
第四节本章小结144
第八章植被标准差椭圆分析及适宜性评价/145
第一节植被分布概览145
第二节植被标准差椭圆(SDE)分析146
一、分析量化指标146
二、植被类型的离散度149
三、植被类型的方向趋势150
第三节植被适应性生境参数分析152
一、针叶林生境分析152
二、栽培植被生境分析153
三、阔叶林和疏林生境分析154
四、草甸和草本沼泽生境分析155
五、灌丛和萌生矮林生境分析155
六、草原和稀树灌丛草原生境分析156
七、荒漠植被生境分析156
第四节中国植被空间适宜性评价157
一、植被类型代码与适宜土壤大类157
二、中国植被的纬度区间适宜性159
三、中国植被的经度区间适宜性159
四、中国植被的高程区间适宜性161
第五节本章小结161
第九章多因子支持下的植物分区PRNN模式识别/162
第一节传统植被分区现状162
一、中国植被分区概况162
二、传统分区的局限164
三、中国植物重新分区的必要性164
四、合理分区的原则164
第二节人工神经网络模式识别模型与数据165
一、人工神经网络165
二、PRNN模式识别原理166
三、模式识别数据来源166
第三节结果与分析168
一、PRNN模型168
二、识别参数分析169
三、混淆度分析171
四、训练次数及验证检查174
第十章结论与展望/176
一、中国植被气象因子空间变异度规律176
二、植被分布与土壤类型关系密切178
三、植被地形因子空间变异规律性强178
四、植被生境适宜性被量化界定179
五、植被生境因子空间变异研究展望180
参考文献/181
内容摘要
第一章概述
第一节全球植被资源概况
随着工业化在全球的扩展、经济社会发展水平的提高和人口数量的激增,地表生态环境问题日益严重,异常气象频现,自然灾害频发,臭氧层变薄,全球气候变暖,酸性降水危害加重,珍稀物种逐渐消失,生物多样性减退,森林遭到破坏.各类污染加重……作为地理景观的各类森林生态系统在维护环境、保持水土、涵养水源、防风固沙、净化大气与调节气象的生态效益方面.也受到极大的削弱,综合功能大大降低。
虽然近几年中国增加了对生态环境建设的投入,但整体恶化的趋势仍未见扭转。北方地区沙化严重,山区水土资源破坏未得到有效控制,各类自然异常现象频繁出现,导致当代人类生存空间日趋缩小,人类赖以生存的环境、资源支持系统受到严重的威胁。而这些问题的出现,都与森林的总量不足、质量不优和分布不均等问题密切相关。植被具有平衡C02、防风固沙、保持水土、涵养水源等生态功能,还有可观的经济效益与社会效益,在整个国民经济发展中的地位非常重要。植被资潦的调查、合理利用与保护是复杂的科学技术体系,与地理因素、地形因素、水分因素、气象因素、土壤因素等密切相关。森林资源发生发展的长期性、递增性和复杂性,决定了植被建设经营的复杂性,致使森林资源管理不仅需要了解其过去和现在,更重要的是未来。
根据联合国粮农组织的统计资料,1990年全世界的森林面积为341085.10万公顷,全球陆地森林覆盖率为26%。由于人类砍伐森林等原因,世界森林资源正以惊人的速度减少,自1990年以来全球每年大约有1 300万公顷的森林被毁。在人工造林等工作的影响下,1990~2000年,世界森林面积仍年均减少939万公顷。研究报告指出,南美洲是世界上森林遭毁坏程度最严重的地区,其次是非洲和大洋洲;亚洲地区森林保护状况有所好转,已从20世纪90年代的年均减少80万公顷森林转变为自2000年以来年均增加]00万公顷。这在很大程度上归功于中国的大规模植树造林。近些年来,由于中国等国家的植树造林行动,世界上新种植树木和森林资源面积有上升趋势,但与世界现有森林资源的总量相比,占比仍很低。可以说中国的森林资源相当匮乏.而且分布不均匀.人均占有蓄积量仅有8.622m。,随着社会和经济发展的加快,供需矛盾更加突出。
众所周知,中国是一个拥有14亿人口的发展中国家,但同时又是一个森林资源短缺的国家,森林覆盖率明显低于目前世界平均森林覆盖率,人均森林面积不足。同时,中国国土辽阔、地形复杂、气候多样,森林资源的类型多种多样,有针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、针阔混交林、竹林、热带雨林等。树种共达8000余种,其中乔木树种2000多种,经济价值高、材质优良的就有1000多种,拥有众多中国所特有的珍贵树种,如银杏、银杉、水杉等。经济林种繁多。中国的宜林地多,东南半部气候湿润温暖,造林潜力大。
对此,本书基于对植被资源的保护及更好地开展适地造林决策,以中国陆地国土面积为研究对象,以现代信息技术和数据库技术为手段,以中国植被自然地带分布为背景值,通过Arc GIS(地理信息系统)和RS(遥感)等手段,将中国陆地面域进行网格划分,提出气候主要因子、植被类型、地理海拔等因子,在国际现行土壤地体数据库(SOTER)的基础上进一步深入,专业面向植被资源和气候建立FM—SoTER联动数据库,并以该数据库为支持工具,通过粗糙集数据挖掘技术进行造林决策,实现对中国各地区造林决策方面发挥指导意义的目标。
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