玛纳斯河下游绿洲土地利用变化对水资源利用的影响

为探究人类活动对干旱区玛纳斯河流域耗水规律的影响,选取玛纳斯河流域下游莫索湾绿洲为研究区域,以1990年、2000年和2007年的TM影像数据为基础,采用GIS空间分析技术计算了景观斑块的转移矩阵,分析了研究区下游土地利用的时空变化特征,并结合该流域历史水资源的利用状况分析了其土地利用变化与水资源分配之间的关系。结果表明,研究区内景观面积最大的是耕地,约占45.08%,其次为沙地和荒地,约占43.14%;各种景观在1990~2007年都发生了较大变化,其中草地的缩减最大,其次为林地,而增加最大的是荒地和沙地,其次为耕地。这表明玛纳斯河流域土地利用的变化致使其需水结构在向耗水的方向变化,因此,改善土地利用方式对提高玛纳斯河流域水资源的利用效率具有重要意义。     

基于MODIS数据的博斯腾湖流域地表温度空间格局

为了辨析博斯腾湖流域地表温度时空分布对不同下垫面的响应特征,基于MODIS数据,利用分裂窗算法反演研究区的不同季节地表温度并对反演结果进行精度检验。结果表明:(1)MODIS地表温度产品在博斯腾湖流域的精度良好,可利用流域地表温度的空间格局研究;(2)博斯腾湖流域四季地表温度变化显著,春季温度分布在-17.02~31.52℃之间,夏季温度分布在-9.99~56.04℃之间,秋季温度分布在-16.45~37.31℃之间,冬季温度分布在-32.42~10.79℃之间;(3)不同土地利用地表温度的分布总体上沙漠/沙地的地表温度均值最高,旱地、裸岩等次之,积雪、草甸最低。内陆湖流域内地表温度和土地覆盖类型存在明显的时空差异性,在极端干旱地区绿色植被对温度降低具有一定的调节作用。     

中国西部干旱区植被覆盖变化特征分析

在中、大尺度的区域研究中,利用遥感数据与方法分析植被的覆盖变化具有独特的优势,通过连续近20年(1982-2000年)从 NOAA/AVHRR数据中提取的植被覆盖度指数,按不同植被覆盖度的指标,采用分区分类法对中国西部干旱区进行了分类,得到植被分类结果图,提取了各类植被在每个年度的面积数据,显示了各类植被面积变化的过程,并初步分析了原因。结果表明,近20年来,干旱区各区域相同植被类型的变化状况不完全相同,具有不同的特点;北疆地区无植被覆盖类型面积明显减少,生态环境有所改善;南北疆在绿洲面积增加的同时,中、高覆盖度植被减少,即在绿洲与沙漠之间的过渡带植被面积减少,柴达木盆地荒漠面积增加,森林、草甸类植被面积减少,表现出该区域生态环境退化。综合各区各类植被的变化来看,在平原区荒漠无植被区是稳定的(与其总面积相比),绿洲也是西部干旱区较稳定的植被类型,而且是不断扩大的植被类型。人类活动已是西部干旱区、平原地区植被类型发生显著变化的重要因素,而在这二者之间的过渡带类型的植被,尤其是中、高覆盖度植被的面积在减少。     

敦煌绿洲地下水时空变异特征及其对土地利用/覆被变化的响应分析

应用遥感和地统计学方法,分析敦煌绿洲土地利用/土地覆被变化对地下水位时空变异的影响,通过半变异函数模型、克里格插值拟合敦煌绿洲1987年和2008年地下水位时空变异性特征,结合遥感解译生成的1987年和2007年二期土地利用/土地覆被类型分类图,叠加分析不同地下水埋深变化与土地利用类型转移之间的关系.结果表明:人为因素对地下水位空间异质性变化有较大影响,1987-2007年间地下水位的最大自相关距离显著增大,地下水资源的连通性和脆弱性也在增加.耕作区、城建用地和无植被区面积增加,各类草地和灌木林地面积减少,生态环境有退化趋势.地下水时空变化与土地利用与覆被变化具有一定的响应关系.干旱区温度的升高对绿洲地下水位变化具有一定的影响,而耕地的增加、抽水灌溉、渠系衬砌、旅游业蓬勃发展等人类活动加大了耗水量,减少了地下水补给,占用了生态用水,是导致绿洲地下水位持续下降的主要原因.     

玛纳斯河流域土地利用及景观格局变化的分析

绿洲土地利用改变了内陆河流域的生态过程,影响着绿洲景观格局及其生态安全。在景观生态学理论及3S技术支持下,采用2000年、2005年和2010年遥感影像为基础数据,选取土地利用变化动态度、趋势度以及景观格局指数等指标,对玛纳斯河流域景观动态变化展开定量分析。结果显示,玛纳斯河流域景观格局变化总体上表现为耕地和建设用地的扩张趋于集中化,人工景观的规模化、连通性、优势度稳定增长,而自然景观表现为相反的生态弱化趋势;耕地和建设用地斑块的连通性增加,过渡带的开垦加大了未利用地的破碎化,水资源的高强度消耗以及人工渠道水库的建设降低了水域的连通性和优势度;玛纳斯河流域景观的破碎化程度和异质性增加,景观类型日渐丰富并伴随着斑块形态的简单化。由此可知,耕地、未利用地和草地是流域的优势景观,影响着整个流域景观格局的变化,因此耕地的高效利用、未利用地的有序开发和林草地的合理保护应得到高度重视。     

基于遥感数据的常州市热岛效应分析

【目的】对常州市近30年热岛变化特征进行分析,并且分析城市热岛强度与植被、水体以及其他土地覆盖类型之间的关系。【方法】以整个常州市为研究对象,利用Artis&Camahan 的辐射校正温度反演法进行了地表温度反演,分析了常州市1988—2014年的城市热岛效应及空间变化。【结果】常州市在近30年来城市热岛范围,城区主要热岛区域与建成区保持一致,大量的人工下垫面、高密度建筑等扩张,造成高温区逐渐增多,热岛效应也越来越明显。【结论】常州市的热岛分布特征与常州市的土地利用类型有较好的一致性。低温区主要集中在植被和水体的区域,植被能够有效地起到降温的作用。     

典型绿洲-荒漠LST时空分异及其与NDVI的关系

为了辨析干旱区绿洲-荒漠地表温度时空分布对不同下垫面的响应特征,以叶—喀河三角洲绿洲为研究区,MODIS地表温度产品和土地利用数据相结合,分别提取LST和NDVI,研究地表温度的时空分异特征及其与NDVI的关系。结果表明:(1)研究区NDVI值越高,LST值越低;NDVI值越低,LST值越高,NDVI和LST之间存在明显的反相关关系;空间分布上来看,绿洲植被覆盖度呈现东、西部高而中部裸地低,地表温度分布状况则中部裸地高而东、西部低,这表明二者具有明显相反的空间分布特征;(2)研究区四季地表温度变化显著,昼夜温差很大,水域相比于裸地,水体夜间温度高于裸地;其中,春季温度分布在-0.11-37.94℃之间,夏季温度分布在10.63-54.18℃之间,秋季温度分布在2.54-38.84℃之间,冬季温度分布在-18.76-21.05℃之间;(3)从不同土地覆被地表温度的分布上看,在裸地、城市建设用地所覆盖区域地表热量丰富,水域、湿地所覆盖区域热量呈递减趋势。不同下垫面在冬夏两季温度变化和同一季节内昼夜温度变化显著,植被类型和植被覆盖度及其空间组合在不同程度地影响地表温度的时空分布。     

基于InVEST模型的黑河中游土地利用变化水文效应时空分析

基于1986, 1995, 2000和2010年土地利用数据和InVEST模型, 研究近25年来黑河中游的土地利用变化规律, 模拟不同土地利用格局下的流域产流量, 并采用多元线性回归模型分析不同用地类型对流域产流的影响。结果表明: 1) 黑河中游主要用地类型为未利用地、草地和耕地, 2000年后土地利用结构变化较大, 大量耕地转化为建设用地; 2) 经过反复检验, 发现当Z=7.3时, 模拟产流量与自然径流量最为接近, 从子流域来看, 产流深度呈现从东南部到西北部逐渐递减的空间分布规律; 3) 林地面积增加抑制流域产流, 而草地、建设用地和未利用地会促进产流, 耕地在不同的利用方式下会产生正负不同的水文效应。研究结果可为实现绿洲水土资源平衡提供借鉴。     

基于CLUE-S模型的博斯腾湖流域土地利用变化情景模拟

区域土地利用演变是一个复杂的多因素综合作用下的非线性变化过程,通过土地利用变化模型去深入理解这种演变过程、特点以及未来变化趋势是一种有效的技术手段。以典型干旱区绿洲——博斯腾湖流域为研究区,运用CLUE-S模型,并结合Logistic回归分析、情景分析等方法,模拟了博斯腾湖流域2030年不同情景方案下的土地利用空间分布格局。结果表明:(1)以2010年土地利用数据为基准模拟的2015年土地利用格局,模拟正确比例为91. 05%,Kappa指数为0. 895,模拟效果良好,表明CLUE-S模型在博斯腾湖流域具有良好的土地利用变化模拟能力。(2)在不同模拟情景方案下,城建用地和耕地面积都将持续增长,新增城建用地和耕地主要是在现有基础上向外延伸;草地面积也有一定程度的增加,但增速明显放缓;林地和水域面积将继续萎缩。3种情景方案下的研究区土地利用空间分布格局存在较大差异。该研究可为博斯腾湖流域土地资源合理配置及生态保护提供理论参考。     

基于生态绿当量的玛纳斯河流域土地利用优化

绿当量核算方法为评价土地利用生态效益提供了统一性标准,实现了不同用地之间生态功能的定量分析和模型计算,可为土地利用优化提供生态化解决方案。运用生态系统理论及生态绿当量方法,设计干旱区土地覆被类型的生态功能评分标准,测算土地利用类型变化的当量分值,同时评估生态绿当量的理想状态。结果表明:(1)2000-2010年间,玛纳斯河流域绿当量比率均小于1,土地利用的生态效益趋于降低,需增加4873.3km2当量面积才能使绿当量比率达到1的标准值。(2)上游山区当量面积小但绿当量较大,应以保护和修复现有覆盖的生态功能为主;中游绿洲城市区应以增加城市绿地面积和景观功能为主;中下游绿洲农区是当量面积最大、绿当量值最小的核心,需通过土地整理和修复,重建生态功能。因此可知,生态绿当量模型对于干旱区土地利用优化具有一定的实用性,特别适用于探讨时空尺度的土地利用结构优化及调整问题。     

基于SWAT模型干旱区内陆河流域径流成分的模拟分析——以玛纳斯河上游为例

干旱区内陆河流域径流主要来源于山区降水,但降雨产流和融雪产流对山前绿洲水资源的时空供给周期与强度有很大不同,因此区分径流成分对流域的水文预报和水资源配置具有重要意义。本文以西北干旱区典型内陆河流域——玛纳斯河流域上游为例,基于历史逐月径流资料(1980-2000年),应用SWAT分布式水文模型对玛纳斯河上游径流成分进行模拟分析。分析结果表明:SWAT分布式水文模型可以有效的模拟玛纳斯河的径流变化特征,在率定期和验证期,Nash-Sutcliffe效率系数以及决定系数r~2分别高于0.81和0.89,达到评价标准。基于水量平衡原理的计算结果表明:多年流域的实际蒸散发量、地表径流量、土壤对地下水补给量、地下侧流量分别占降水量的53.54%、25.51%、17.60%和3.35%,进一步分析表明雪冰融水占降水量的64.50%,说明该流域的径流量主要来自雪冰融水,但各月降水量变化趋势与地表径流量的变化趋势具有一致性,说明大部分降水转化为径流的时间较短。该研究对流域水文预报和水资源调控具有参考意义。     

石家庄市主城区热岛特征及变化分析

城市热岛效应是城市化进程带来的突出问题。基于Landsat数据和辐射传导方程法反演出地表温度,分析2004-2020年石家庄市主城区热岛变化,结合土地利用和标准差椭圆得出热岛扩张情况,并研究地表温度与归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、建筑指数(Normalized Difference Built-up Index,NDBI)和温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI)的相关性,为国土空间优化布局提供理论依据。结果表明,2004-2020年平均地表温度、最低地表温度均有所升高;热岛主要集中在市中心、鹿泉区、藁城区和栾城区的城镇点,以及铜冶镇,建筑用地和热岛扩张趋势一致,并向着西北和东南方向扩张;地表温度与NDVI呈现负相关,与NDBI、TVDI呈现正相关,建筑用地是地表温度升高的主要因素之一,植被覆盖度和地表湿润度可以调控地表温度。     

近37年玛纳斯河流域土地利用生态位变化研究

为探讨土地利用/覆盖变化是影响内陆河流域物质循环、能量流动有序性的重要因素。本文采用生态位理论及生态位势、扩缩指数、土地利用信息熵、土地利用程度等评价模型,研究近37年玛纳斯河流域土地利用变化的生态适应性规律。结果显示:(1)农用地生态位最高,扩张性最强。农业水土开发及绿洲农业发展始终控制着流域物能转化及时空分异格局,但2000-2013年增速明显趋缓,农用地扩张的边际效益不断下降,以农业为主导的土地利用规模效益不复存在,非农化成为主要的土地利用变化动因。(2)非农化进程缓慢而不协调。农业人口及农业用地持续向城市转移,特别是非农化成为产业升级和农民增收的主要来源。但土地非农化慢于人口及经济城镇化,与全国特别是东部发达地区的变化趋势不尽相同,反映出玛纳斯河流域以传统工业化和城市化为导向的土地非农化进程面临更多挑战。(3)土地生态位的无序性不断增大,土地利用经济效益与生态效益不一致,土地利用的非农化转型面临严峻的生态安全挑战。     

渭-库绿洲土地利用/覆被变化与蒸散量时空特征分析

以新疆维吾尔自治区渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象,利用支持向量机法(SVM)对1997和2015年Landsat TM/OLI遥感影像获取土地利用/覆被类型信息,基于SEBAL模型对研究区蒸散发(ET)进行估算并分析土地利用/覆被类型对ET的影响.研究结果表明:1997—2015年渭-库绿洲土地利用/覆被类型变化较显著,总体呈"一增四减"的变化趋势;不同土地类型的SEBAL模型参数和ET具有明显差异,而水体中ET与LAI、NDVI、SAVI之间呈反相对应;而研究区2期ET空间分布特征基本一致,整体表现为西高东低、北高南低的分布规律,植被覆盖越高,ET越高,而低植被覆盖区域地表温度越高,则ET越低,表明土地利用类型变化对ET的空间分布具有一定的影响..     

随机森林反演绿洲土壤水分的特征参数优化降维方法

为解决植被覆盖区土壤水分反演的复杂性问题,以内蒙古西部的额济纳绿洲为研究区,针对草地、耕地、林地以及总体样本等不同情况,基于Radarsat-2 C波段全极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR)数据,利用标准强度和相位处理以及多种目标极化分解方法,提取...     

秋冬季节广州城市绿地对热岛效应的调控作用差异分析

城市绿地具备"冷岛"效应功能,其在调控城市热岛效应方面发挥着独特作用,是城市生态研究的重要领域。以Landsat 8多光谱和热红外波段遥感影像为基础,系统分析了秋冬季节广州市地表参数比如植被覆盖度、归一化湿度指数(NDMI)和减化比值植被指数(RSR)变化对地表温度的影响;并综合绿地地表参数信息,定量研究了城市绿地面积和周长变化对其热环境调控功能的影响及其季节性差异。结果表明:广州秋季热岛强度和范围大于冬季;相比冬季,秋季地表参数与地表温度间具有更好的相关性,即秋季植被有更好降温效应。但是RSR与地表温度间呈对数函数关系,说明在高植被覆盖区降温效应可能出现"饱和现象"。秋冬季节城市绿地降温效应的影响距离为300 m左右。城市绿地面积和周长与地表温度间显著负相关,但秋季相关性小于冬季。绿地属性参数与地表温度间显著负相关,秋季相关性更强。然而,相关分析发现,除秋季绿地NDMI与内外累积温差间显著负相关外,其它地表参数与秋冬季节内外累积温度差之间的显著性并不明显,这一定程度说明绿地地表参数可能并不直接影响外部环境温度。     

山地城市热环境及其聚落特征的关联分析

以重庆主城区为研究对象,利用Landsat 8传感器OLI和TIRS获取的遥感影像为数据源,进行城市聚落特征包括地形特征、土地利用等与地表温度的差异性分析。结果表明:城市的热环境空间分布差异较大,海拔高度对温度的影响强于地形起伏度;(NDVI、NDBI、MNDWI等)和地表温度的相关关系呈分段线性关系;不同土地利用类型的热强度和热变异程度差异明显,建设用地的温度最高且斑块温度间的变异性最强,虽然水体的平均温度最低,但斑块温度间的变异性却较高;从格网分析的结果可以看出,格网内部水体的"冷岛效应"明显、建设用地的"热岛效应"显著,耕地与自然植被面积的增加使得各空间格网温度更趋向于稳定。     

新疆玛纳斯河流域水资源分布规律及基生态意义

水作为绿洲环境及其经济建设的主要限制因素,直接决定着绿洲建设的规模、方向和水平。分析和研究对水资源形成及其分布规律和生态意义,对整个流域的发展规划和战略布置都具有深远的理论和现实意义。玛纳斯河流域作为新疆干旱区典型的内陆河、上、中、下游及山地、绿洲、荒漠的生态建设和保护均取决于对该流域水资源的集约高效利用。     

近40年来酒泉肃州绿洲时空变化及景观稳定性

选取1973,1977年的MSS,1980年的卫星航片以及1986-2013年9个典型期的Landsat TM/ETM+遥感影像作为数据源,结合实地调查等进行解译分类和验证,利用ArcGIS 9.3,Fragstats 3.3和相关统计方法,对肃州绿洲时空变化及绿洲稳定性进行分析研究.结果表明:近40年来,肃州绿洲空间变化表现为扩张和萎缩并存,整体上以扩张为主;绿洲面积总体上呈增加趋势,从1973年的945.49 km2增加到2013年的1190.09 km2,增长幅度达20.55%.绿洲变化表现出空间和时间尺度上的不均衡性,扩张和萎缩变化区域分布较零散,扩张多发生在绿洲--荒漠交错带和绿洲内部,表现为绿洲内部填充和边缘扩张,变化剧烈区域主要集中在三墩镇东北角和北部边缘区(即鸳鸯池水库周边)、总寨镇东部、上坝镇和下河清乡.近40年来肃州绿洲的景观稳定性呈现增强趋势.研究对干旱区绿洲水土资源高效利用和景观管理具有一定的参考价值.     

基于植被指数的天津地区热环境危急状况分析

选取天津地区2009年和2013年Landsat遥感影像,反演地表温度和归一化植被指数,定量分析研究区地表温度和植被覆盖状况,并在此基础上计算、分类环境临界指数,以研究基于植被指数的热环境状况的时空分布特征.结果表明:地表温度与归一化植被指数NDVI整体分布趋势相反,从2009—2013年,地表温度显著上升,植被覆盖状况降低;研究区热环境危急区面积不断增加,中心城区热环境危急性处于紧急状态,近郊热环境危急状态变化明显;热环境危急区内,各危急状态类型的面积比例大小依次为紧急状态严重状态警戒状态.