基于RS与GIS的科尔沁沙地沙漠化时空演变

以2000年ETM+影像、2005年和2010年TM影像为数据源,在遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术的支持下,通过人机交互解译,对科尔沁沙地的沙漠化土地分布状况及其动态变化进行了分析研究。结果表明：①2000-2010年研究区沙漠化土地总体呈逆转的趋势,且从严重沙漠化土地向轻度沙漠化土地逐级逆转,沙漠化土地总面积从2000年的31 762.11 km2减少到2010年的30 198.87 km2,净减少量1 563.24 km2,减少速率为156.32 km2·a-1。从沙漠化类型来看,除轻度沙漠化土地增加外,其他类型沙漠化土地面积均明显下降;②2000-2010年沙漠化土地持续逆转区域主要集中分布在治理强度较大的奈曼旗、库伦旗和扎鲁特旗;③严重沙漠化土地比较稳定,中度和轻度沙漠化土地重心空间迁移比较明显,2000-2010年中度沙漠化土地重心向西北方向移动23.65 km,轻度沙漠化土地重心向南移动19.31 km。     

黄河流域2000—2020年土地沙漠化遥感监测及驱动力分析

黄河流域是国家生态安全的重要屏障,其沙漠化治理是夯实流域高质量发展基础的关键环节。在2000年以来中国北方沙漠化整体逆转的背景下,本研究对黄河流域2000—2020年的沙漠化过程进行了遥感监测,并采用定量方法揭示了驱动流域沙漠化过程的主要因素及其相对贡献率。结果表明：（1）黄河流域的沙漠化土地主要集聚在流域中上游,且以中度和重度沙漠化土地为主;2000—2020年流域沙漠化土地净减少7 529 km2,减少了5.6%,其中,极重度沙漠化土地持续减少了47.1%,而轻度、中度和重度沙漠化土地有所增加,且增加趋势于2010年后明显放缓;空间上,沙漠化土地进一步向流域上游缩聚。（2）沙漠化逆转区在流域内分布广泛,面积为35 542 km2,占比26.5%;沙漠化发展区分布相对零散,面积为2 823 km2,占比2.1%;沙漠化逆转与发展分别以向较其自身沙漠化程度轻一级和重一级的沙漠化土地的转移为主,且2010年后转移趋势同样明显放缓。（3）黄河流域2000—2020年的沙漠化动态区内,由气候变化和人类活动共同驱动的面积占比为89.67%,由单独的气候变化和单独人类活动驱动的面积占比分别为7....     

松嫩平原西部沙漠化空间格局及其变化的图形信息特征分析

基于RS和GIS技术,利用1986年、1990年和2003年松嫩平原Landsat TM遥感影像,对遥感数据进行人机交互式解译,研究土地沙漠化现状与动态变化,借助于地学信息图谱理论、空间分析和转移矩阵方法分析土地沙漠化的演变过程和时空特征。结果表明:1986-2003年松嫩平原沙漠化土地以潜在及非沙漠化、中度和轻度沙漠化土地为主,1986年、1990年和2003年分别占土地总面积的88.13%、90.06%和85.63%;1986-1990年土地沙漠化发展速度为1 810.69 km2/a,逆转速度为1 857.45 km2/a,沙漠化扩展速率降低,沙漠化程度减缓,1990-2003年沙漠化土地发展速度为688.37 km2/a,逆转速度为539.57 km2/a,沙漠化土地快速蔓延,沙漠化程度加重;1986-2003年土地沙漠化过程中存在渐变与跃变两种方式,因此要遵循土地适宜性原则,慎重开发和利用区域土地资源。     

中国北方沙漠化土地时空演变分析

对2000年中国北方256×10⁴ km²区域内沙漠化土地的遥感监测结果表明:沙漠化土地总面积现已达到38.57×10⁴ km²,其中轻度和潜在沙漠化土地13.93×10⁴ km²,占沙漠化土地面积的36.1%;中度沙漠化土地9.977×10⁴ km²,占25.9%;重度沙漠化土地7.909×10⁴ km²,占20.5%;严重沙漠化土地面积6.756×10⁴ km²,占17.5%。与20世纪50年代后期到70年代中期和80年代后期的沙漠化土地发展状况相比,目前我国沙漠化土地演变趋势具以下特征:(1)沙漠化土地仍在蔓延,面积已由1987年的33.895×10⁴ km²增加到了2000年的38.569×10⁴ km²,13a中净增4.674×10⁴ km²;(2)沙漠化土地继续呈加速发展的趋势,年平均发展速率从20世纪50年代后期到70年代中期的1560 km²、70年代中期到80年代后期的2100 km²发展到90年代的3600 km²;(3)部分旱农区以及农牧交错地区沙漠化土地出现明显逆转,但荒漠草原地区沙漠化土地面积继续扩大,并且程度有所加剧。     

长江源区沙漠化及其景观格局变化研究

以1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据以及2000年的ETM数据为数据源,基于遥感与地理信息系统技术,获得了长江源区1975-2005年间沙漠化的发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对长江源区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,沙漠化土地的增速为61.72 km2·a-1;在1990-2000年间,沙漠化土地的增速为4.54 km2·a-1;在2000-2005年间快速增加,增速高达341.43 km2\5a-1。在沙漠化发展的同时,长江源区沙漠化土地的景观格局变化也非常显著,在1975-2005年间,沙漠化土地发生了严重的破碎化,斑块形状趋于复杂;在1990-2000年间,沙漠化土地出现了连片的现象,沙漠化土地的破碎度有所下降;在2000-2005年间,沙漠化土地破碎度增加。     

基于土地利用变化的近18 a新疆沙地动态及其驱动力分析

 基于新疆1990—2008年的土地利用变化数据库利用土地利用转移矩阵和土地利用变化状态与趋势指数模型分析新疆沙地的动态,依据沙地的转化方向及转化源探讨新疆沙地变化的驱动力。研究区沙地在1990—2000年呈增加趋势,增加速率为84.40 km2·a-1,草地转换为沙地的面积最大;2000—2008年呈减少趋势, 2000—2005年和2005—2008年减少速率分别为86.98 km2·a-1和118.26 km2·a-1,且主要转换为耕地。沙地面积的增加和减少受气候干湿变化和人类活动控制。同20世纪50—90年代相比,1990—2000年新疆沙地扩张速率降低了近一半,局部荒漠地区生态环境有所改善,原因为大规模的土地开垦与气候的暖湿变化。2000—2008年新疆沙地面积不断减少,原因为土地开垦模式发生着变化、生态建设的较快发展以及气候处于相对暖湿的状态。但一些地区沙化问题仍然存在,新疆干旱脆弱的生态环境本质没有根本改变,依然存在着土地沙漠化的潜在危机。     

近30 a龙羊峡水库周边地区沙漠化遥感监测

 在RS和GIS支持下,选取4期遥感数据,采用室内解译和野外检验修正的方法,获得龙羊峡水库周边地区不同时期土地沙漠化数据库。结果显示,在过去30 a中,龙羊峡水库周边地区土地的沙漠化在时间上经历了一般发展到正在逆转两个阶段; 2000年以后,极重度沙漠化土地和重度沙漠化土地变化最为明显,均呈现逆转趋势,其中极重度沙漠化逆转为其他类型的总面积为145.90 km2,重度沙漠化土地逆转为中度沙漠化面积为146.44 km2; 在沙漠化土地的空间分布上,过去30 a里,沙漠化土地主要集中分布在龙羊峡两岸的塔拉滩和木格滩地区; 研究区内沙漠化的逆转主要是由重度和极重度沙漠化土地转变为中度和轻度沙漠化土地。1975—1989年,研究区的降水呈增加趋势,但是由于这一时期人为因素的影响,沙漠化呈不断加剧的态势; 1989—2000年,研究区的气候趋向于暖干化,加上过度放牧等人为因素,重度和极重度沙漠化土地持续发展; 2000年以后,研究区的气候趋向于暖湿化,政府实施了一系列生态环境保护、恢复计划,沙化土地呈现逆转的态势。     

黄河流域沙漠化空间格局与成因

黄河流域地势西高东低,自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元,总面积为79.6万km²。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式,沙漠化对黄河流域,尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征,本研究以Landsat遥感影像为数据源,通过地理信息系统（GIS）技术,获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明：黄河流域内沙漠化土地面积为128 667 km²,占流域总面积的16.2%;黄河上游的沙漠化土地面积最大,然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游,沙漠化土地面积分别为89 341、21 426、17 894、7 km²,分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古,其沙漠化土地面积为91 398 km²,占全流域沙漠化土地面积的71.0%;其次是青海,沙漠化土地面积为17 432 km²,占全流域沙漠化土地面积的13.5%;陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果,流域92.6%（119 114 km²）的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来,黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程,沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致,在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。     

毛乌素沙地土地沙漠化评价

基于遥感监测反演数据,以多等级土地沙漠化转化度为评价指标,研究构建了毛乌素沙地土地沙漠化转化度模型,并对20世纪80年代末到90年代末期间毛乌素土地沙漠化转化情况和转化机理进行了系统评价和分析。评价发现,毛乌素沙地土地沙漠化情况为:东部区沙漠化发展的转化度为12.113%,逆转的转化度为9.639%,所以该区沙漠化呈现加重的态势;中部区沙漠化发展的转化度为14.551%,逆转的转化度为18.954%,但强烈发展所占比例较大,可见该区土地沙漠化呈现面积缩小、程度加重的特点;西部区沙漠化发展的转化度为8.731%,逆转的转化度为7.298%,说明该区土地沙漠化发展略大于逆转,沙漠化面积扩大,但分析发现该区重度、极重度沙漠化土地逆转的转化度很高,总和为6.483%,约为发展转化度总和的两倍,所以该区土地沙漠化程度整体减轻。     

呼伦贝尔草原沙漠化土地动态变化过程研究

对呼伦贝尔草原4个时期的遥感监测表明：呼伦贝尔草原经历了“发展—加速发展—逆转”的沙漠化过程;1984—2000年也是研究区沙漠化发展最为迅速的时期,沙漠化土地增加率为72.1 km²·a^-1;2000年以后,沙漠化土地进入逆转时期,且沙漠化土地以32.4 km²·a^-1的速度减少;沙漠化的发生、发展主要是由于冻土退化及温度升高导致的地表干旱和不合理的人为活动共同作用的结果。而2000年以后沙漠化的逆转,则是一系列有效的沙漠化治理措施的结果。但是研究区人口和牲畜持续增加使土地的压力增加,这造成研究区北部的草地发生了沙漠化,同时,严重沙漠化土地持续增加。减轻土地压力才是沙漠化治理的根本途径。     

甘肃河西地区沙漠化遥感监测评估

 河西走廊位于我国西北干旱半干旱区,由于自然环境的变化和人为因素的影响,生态环境脆弱,沙漠化严重。随着遥感和GIS的发展,为沙漠化研究提供了有效的途径。利用2002和2008年6～8月的MODIS数据（空间分辨率为1 km）,采用改进型土壤调节植被指数（MSAVI）、地表反照率（ALBEDO）、陆地表面温度（LST）、植被覆盖度（FAVI）和温度植被旱情指数（TVDI）作为沙漠化程度的指标,对河西地区沙漠化特征进行了研究。结果表明：河西地区荒漠化土地面积较大,占总面积的50%以上。2008年的荒漠化土地面积比2002年减少了6 431.64 km²,非荒漠化土地和轻度荒漠化土地面积增加,分别增加了2.55%和0.26%;中度、重度和极重度荒漠化土地减小,分别减小了1.40%、1.09%和0.31%。荒漠化的逆转速度大于发展速度,呈现整体逆转,局部发展的趋势。研究区荒漠化土地以轻度荒漠化为主,2002年和2008年分别占23.64%和23.90%;其次为中度,分别为18.47%和17.07%;重度所占比例分别为12.71%和11.62%;极重度所占比例很小,不到1%。降雨和风速对沙漠化的逆转起主要作用,2008年的降水比2002年多,风速小。     

长江源区沙漠化土地遥感调查及分析

利用2000年的ETM+影像,在遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的支持下,对长江源区的沙漠化现状进行了调查。调查结果显示,长江源区沙漠化土地面积为28 982 km2,占整个源区面积的20.43％,其中,极重度沙漠化土地面积为4 241.12 km2,重度沙漠化土地面积为3 996.75 km2,中度沙漠化土地面积为12 716.66 km2,轻度沙漠化土地面积为8 027.16 km2,潜在沙漠化土地面积为92.46 km2。通过坡度分析发现,0°～2°的平地是长江源区的主要坡度类型,也是沙漠化土地主要的分布区域。     

黄河源区土地沙漠化时空变化遥感分析

通过野外调查与室内分析, 建立了黄河源区沙漠化土地分类分级系统。在此基础上, 通过遥感数据处理与参数反演, 建立了沙漠化遥感监测指数模型, 并利用1986~2000 年 Landsat-TM/ETM+ 遥感数据, 对近15 年来黄河源区土地沙漠化过程进行了定量分析与评价。 研究结果表明, 黄河源区沙漠化土地面积达3519.97 km², 其中以轻度沙漠化土地为主。沙漠 化土地集中分布在玛多宽谷盆地南缘与黑河宽谷盆地北缘之间, 沿西北-东南走向的低山丘 陵展布, 分布于河谷, 湖滨、古河道及山麓洪积扇等地形面上, 呈斑块状、片状和带状分布。 1986~1990 年黄河源区沙漠化土地年增长率为21.87%, 沙漠化土地的变化表现为沙漠化土地 快速蔓延。1990~2000 年沙漠化土地年扩展率为2.73%, 虽然沙漠化扩展速率降低, 但在进一 步扩展的同时, 主要表现为沙漠化程度的进一步加重。总之, 20 世纪80 年代末期以来, 黄 河源区沙漠化过程呈现为正在发展和强烈发展的态势。但在不同时段上沙漠化发展呈现出不 同的特征, 80 年代末沙漠化土地增长率高, 沙漠化过程表现为沙漠化土地的迅速蔓延; 进入 90 年代沙漠化土地增长相对减缓, 但中度沙漠化土地则保持直线增长的趋势, 呈现出以沙漠 化程度的加重为主的发展趋势。     

甘肃省玛曲县土地沙漠化发展及其成因分析

利用遥感和GIS空间分析技术,以多期遥感数据为主要信息源,对甘肃省玛曲县土地沙漠化进行监测,在此基础上进行沙漠化成因分析。研究结果表明,1975-1990年研究区沙漠化处于强烈发展阶段,沙漠化土地面积增加了44 093.8 hm²,其中流动沙地、半固定沙地、固定沙地面积分别增加了39.9 hm²、27 702.7 hm²、16 351.2 hm²。1990-2000年沙漠化程度加剧,沙漠化总面积增加了142.4 hm²,其中流动沙地和半固定沙地分别增加了200.1 hm2、326.6 hm2,而固定沙地面积减少了384.3 hm²。2000-2005年玛曲县沙漠化发生逆转,沙漠化土地面积减少了3 226.2 hm²。分析表明,长期过度放牧,气温显著升高,人类不合理的活动和鼠虫害的泛滥是造成玛曲县土地沙漠化的主要原因。     

陕北长城沿线地区1986-2000年沙漠化动态变化分析

 以毛乌素沙地的东南缘部分——陕北长城沿线地区为研究区,以1986—2000年沙漠化动态数据为依据,分析了陕北长城沿线20世纪80年代中期到2000年沙地变化情况。结果表明:该地区14 a来沙漠化土地减少735.1 km2,局部处于稳定的逆转过程,沙地逆转以半固定沙地和半流动沙地为主。但耕地、草地和林地沙漠化仍非常严重,而且新增沙漠化土地中极重度沙漠化土地所占比例较大。近14 a来,沙漠化逆转的原因主要是人类采取了一系列积极的治理沙地措施和国家政策导向。但是由于人口的增加,滥垦、滥牧和滥樵的继续存在,及大规模煤矿资源开发和治理保护的不相协调,致使土地仍在发生沙漠化。     

中国土地沙漠化对大气CO2含量的影响

本文根据我国不同地区沙漠化类型的面积，土壤有机碳的含量及沙漠化的正逆转速率。计算了我国沙漠化土地中有机碳的变动。结果表明，我国沙漠土地０－５０ｃｍ，土层中有机碳的总贮量为７５３．１４３Ｍｔ，近４０年来因土地沙漠化而释放到大气听ＣＯ２总量达１７３．２８６Ｍｔ，而逆转过程中固定的ＣＯ２量为５９．１２４Ｍｔ碳，所以，近４０年来我国沙漠化土地净释放到大气中的ＣＯ２为１２４．４７５Ｍｔ，占全球温带和寒带土地     

中亚地区土地沙漠化遥感监测——以土库曼斯坦为例

以土库曼斯坦国为例,以MODIS遥感影像为数据源,通过地表反照率和植被指数建立Albedo-NDVI特征空间,并对Albedo-NDVI特征空间含义进行扩展,建立沙漠化分级指数模型,提取2000-2012年间土地沙漠化动态信息,在此基础上研究沙漠化土地时空变化特征。研究表明：（1）13 a来,土库曼斯坦地区土地沙漠化面积总体呈减少趋势,沙漠化总面积减少了9 332.61 km²,但沙漠化程度加深,极重度沙漠化和重度沙漠化面积分别增加了2 173.27 km²和43 428.47 km²;（2）极重度沙漠化和重度沙漠化面积的增加主要由轻度沙漠化转化而来,非沙漠化土地在13 a间增加了9 332.61 km²,占非沙漠化土地的12.4%;（3）2000-2012年,13 a间各沙漠化土地类型的重心呈现由西北向东南迁移,再向北迁移的过程,平均向北迁移了89.55 km,其中轻度沙漠化重心迁移最为明显,为148.41 km。     

黄河源区土地沙漠化及其对土壤碳库的影响研究

沙漠化过程不仅影响着区域社会经济稳定、可持续发展,而且对地球表层物质循环和能量转换过程产生重要的影响。因此,沙漠化对草地生态系统土壤碳库汇效应有重要的影响。结合黄河源区沙漠化过程的定量研究,探讨土地沙漠化过程对高寒草甸生态系统土壤碳库的影响。研究结果表明,从1990—2000年黄河源区沙漠化不仅表现为面积的扩展,而且表现为沙漠化程度的加重,沙漠化扩展和程度加重面积达1 067.69 km²。根据野外实测土壤剖面样品的理化分析测试确定的不同沙漠化土地的土壤有机碳密度,结合沙漠化土地的变化,获得从1990—2000年黄河源区沙漠化导致土壤有机碳流失量达4.11×10⁶ t,每年从土壤中流失的有机碳平均为0.41×10⁶ t。认为自然与人为因素导致的青藏高原高寒草甸生态系统的退化,不仅影响了高原区域可持续发展,而且将由碳汇转变为碳源并对全球气候的变化产生重大的影响。     

高寒草甸地区沙漠化发展过程及成因分析——以黄河源区玛多县为例

遥感监测和野外调查研究结果表明：玛多县的沙漠化经历了由迅速发展到急剧逆转的过程,其中,20世纪80年代到2000年是沙漠化迅速发展的时期,沙漠化土地面积从1987年的12 827.6 km²增加到16 330.7 km²,达到全县土地总面积的64.7%,而在此后的6 a里,沙漠化状况得以有效逆转,在2006年,沙漠化土地下降到12 977.2 km²,年均逆转面积为559 km²;研究区沙漠化发生、发展的主要原因是气候变暖引起的冻土退化,以及随之引起的表土干旱化、草场退化、鼠害等;人类活动虽然在研究区沙漠化发生、发展过程中没有起到主导作用,但是可以通过以草定畜、围栏、灭鼠等措施有效控制沙漠化的发展,并使其得到逆转。     

科尔沁沙地典型地区人工造林对沙漠化过程的影响

在3S技术的支持下,以奈曼旗1975年、1985年、1995年和2005年的遥感影像为信息源,分析了研究区近30 a人工造林对沙漠化过程的影响。结果表明,在持续的人工造林过程影响下,沙地面积呈现出持续减少的趋势,其中固定沙丘面积减少幅度尤为显著,面积净减量为39 545.77 hm2;沙漠化程度指数呈现出线性减少的变化趋势,自1985年以来,减少幅度尤为明显,由1985年的0.21下降到2005年的0.03;土地沙漠化正、逆过程同时存在,但逆转趋势远大于发展趋势,土地沙漠化过程总体上正处于全面逆转期;斑块数和景观形状指数均呈现出先增后减的变化趋势,斑块形状经历简单—复杂—简单的变化过程。