第四小组: 王静柔,薛蓓蓓,史鑫煜,刘玉丹,马莹睿,高帅,刘文昊
上方山位于北京市房山区西部,地处太行山北缘,北京西山中段,古称大房山,主峰紫云岭海拔860米。 园区内自然、文化双脉资源特色明显,以“九洞、十二峰、七十二庵”享誉古今,香巍禅踪玄盛誉,是中国名山。
上方山集儒、道、佛文化于一域,自古是历史文化名山,史料记载佛教历史自1960余年(东汉光武10年), 有寺、庵、碑、塔、摩崖石刻,名人诗词墨宝等200余处。目前完好寺庙有兜率寺、华严洞、藏经阁等26处, 有寺庵遗址约师殿、普贤殿等18处,有佛教雕塑造像12尊,石碑石刻20处,石经塔3通,古塔57座,古井11眼, 古桥2座,古云梯1座。历史上珍藏的两套大藏经,明刻四十二章经、华严祖师肉身舍利,称为上方山“佛界三珍”。
随着“美丽中国”建设的持续推进,国家森林公园作为生态安全屏障的重要组成部分,其生态环境质量的动态监测和科学评估显得尤为关键。上方山国家森林公园是华北地区少有的原始次生林集中分布区,具有极高的生态保护价值。然而,该地区生态系统受气候变化和人类活动双重影响,亟需建立系统化、高效率的生态评估机制。
本研究基于 Google Earth Engine(GEE)平台,利用其强大的遥感数据获取与云计算能力,构建 RSEI(遥感生态指数)模型,对上方山生态环境进行高精度、长时间序列的动态评估。通过集成 NDVI、湿度、热度、干度四大指标并实施主成分分析,全面揭示生态环境质量的时空演变规律。
本研究目标在于提供可靠的生态监测手段,探索生态变化驱动机制,并为上方山地区的生态保护与可持续发展提供科学依据与决策支持。
本研究过程分为数据收集、预处理、指数计算和结果分析四个阶段。首先,通过 Google Earth Engine 平台获取上方山国家森林公园近年遥感影像数据,并进行云掩膜处理和裁剪以保障数据质量。
接着,依据遥感生态指数(RSEI)构建方法,分别计算 NDVI(归一化植被指数)、湿度分量、地表温度和干度指标。随后,利用主成分分析法对上述四项指标进行综合加权,得出反映区域生态质量的 RSEI 值。
最后,通过多时相结果的空间对比与统计分析,探究生态质量的变化趋势与潜在驱动因素,并结合地理信息进行可视化展示,为区域生态保护与管理提供参考。
2009-2018年上方山地区生态环境质量等级空间分布
2009-2018年上方山地区生态环境质量变化轨迹
2009-2018年上方山地区RSEI时序变化与线性拟合分析图
通过 RSEI 时序变化折线图可以看出 RSEI 值整体呈上升趋势,在 2014 年达到最高值,2013 年为最低值。 各个指标的变化如下:
GVI 指标值总体呈上升趋势,表明 2009–2018 年间植被覆盖率上升,最高值出现在 2014 年,最低值出现在 2013 年。
LST 指标值总体呈上升趋势,最高值在 2014 年,最低值在 2010 年,符合全球变暖的总体趋势。
WET 指标值总体呈下降趋势,2014 年最低,可能与城市扩张及不透水面增加有关。
NDSI 指标值总体呈上升趋势,2016 年最高,2009 年最低。
各指标对 RSEI 的影响总体趋于上升,与 RSEI 总体趋势一致。
通过生态环境质量等级空间分布图可以看出,南坡生态质量优于北坡,优良等级集中于南坡,原因包括:
水系分布地区生态质量较优,主要由于喀斯特地貌的地下水和特殊地形对水文循环的调节作用。
针对 RSEI 时间序列,采用统计学手段识别变化趋势及异常波动点。折线图显示 RSEI 年度均值及线性拟合趋势,分析时间段分为四个阶段: