干旱区绿洲土地利用与覆被变化过程

应用遥感和GIS技术及数理统计学方法,以新疆三工河流域冲洪积扇－冲积平原型绿洲为研究区,利用1978年、1987年和1998年的遥感数据,深入研究了70年代中后期以来干旱区绿洲LUCC的过程和趋势。结果表明：(1) 遥感和GIS在绿洲土地利用与覆被变化数据获取和空间分析方面是一种非常强大而有效的技术手段;(2) 通过建立绿洲LUCC的幅度、速度、区域差异和变化趋势数学模型,可以较好的研究绿洲土地LUCC的过程和趋势,如变化的双向性、单向性、正向性和反向性,变化的涨势或落势等,在三工河流域绿洲应用取得良好效果;(3) 自70年代中后期以来三工河流域绿洲LUCC趋缓,并存在显著的时空差异：前期绿洲LUCC处于单向转换过程的非平衡状态,并呈现一定的地段分异,其中绿洲上部处于准平衡状态,而绿洲中部和下部处于非平衡状态。后期绿洲LUCC呈现双向转换为主的发展态势,使绿洲LUCC处于准平衡状态;绿洲上部和中部处于非平衡状态,绿洲下部处于平衡状态,均表现出不同的变化过程和趋势。     

人工绿洲生态系统中土壤和植被对土地利用变化的响应——以北屯绿洲为例

在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的支持下,对干旱区典型人工绿洲-北屯绿洲1989和2005年两期遥感影像进行了处理,分析了绿洲16年来的土地利用/覆盖变化.通过野外调查、实验室分析及"时-空替代法"等方法,对人工绿洲生态系统中的土壤和植被对LUCC的响应机制进行了分析.结果表明:(1)北屯绿洲耕地和盐碱沼泽地面积不断增加,垦荒和撂荒成为土地利用变化的两个主要过程.(2)绿洲土地利用变化对土壤养分和pH值的影响显著.(3)耕地的土壤盐分含量低于弃耕地和荒地.(4)随着土地利用类型的变化,群落组成发生较大变化,优势种更替明显.     

中亚干旱区马雷绿洲和于田绿洲LUCC演变对比研究

当前新疆与中亚国家的经济形势进入平稳发展的新时期,新疆在经济合作中的地位逐渐明晰,产业结构、资源条件等是开展合作的直接影响主因。利用遥感技术开展LUCC研究,可直观探讨自然和非自然因素对LUCC影响,为区域可持续发展提供决策依据。以土库曼斯坦马雷绿洲1976年、2001年、2010年和中国新疆于田绿洲1977年、2000年和2011年共6期TM和MSS影像为数据源,对中亚地区两个生态环境皆较脆弱的绿洲进行土地利用/覆被变化（LUCC）分析,对比研究干旱区绿洲LUCC,并分析其自然和非自然因素。在研究期间,马雷绿洲中轻度盐渍地变化最多,相对变化达到2.21,净变化速度为3.49%,面积下降最多的是沙漠类型,相对变化为-0.59,净变化速度为-2.60%;于田绿洲水体面积变化最多,相对变化为5.54,净变化速度达5.51%,沙漠面积也下降最多,相对变化为-0.97,净变化速度为-9.31%。结果表明：（1）马雷绿洲和于田绿洲具有相似的地类变化趋势：耕地、中轻度盐渍地、其它地类面积有所增加,而林地、重度盐渍地、沙漠面积减少;（2）LUCC是由自然因素和非自然因素共同作用引起的。     

基于遥感与GIS的于田绿洲土地覆盖动态研究

在完成于田绿洲图像库和矢量数据库的基础上,通过遥感与GIS技术,研究了近10a于田地区的土地覆盖类型变化,并结合历年实地考察结果,分析了该地区的环境变化和荒漠化程度,研究结果对西部干旱区绿洲的环境演变和可持续发展研究,具有现实意义。     

新疆且末绿洲土地利用变化机制与驱动力分析

土地利用与覆盖变化是全球变化研究的重要组成部分,干旱区土地利用与覆盖变化的机制与驱动力又是干旱地区相关问题研究的核心。新疆且末绿洲特殊的MODS背景,制约着LUCC的一系列过程及其规律。LUCC是各种自然、社会、政治、经济和文化因素相互作用的结果。驱动力类型与特征受绿洲时空特征的制约而表现出不同的特征。在区域尺度上,且末绿洲LUCC的自然驱动力,包括了相关区域地壳运动、冰川变化、风沙活动等自然作用过程,热量、降水、温度变化等的气候过程以及地表径流、冰川进退等引起的水文过程的作用。在特定生产力发展水平下,人类的社会经济活动直接影响了LUCC的演变过程及演变趋势。     

典型绿洲土地利用/土地覆被变化的可视化模拟初步分析

新疆绿洲集中了全疆90％以上的人口和95％以上的社会财富。绿洲土地利用和覆盖变化(LUCC)在新疆生态环境变化中起到主导作用,它直接影响着新疆社会经济的稳定与可持续发展。充分认识绿洲环境变化需要成熟的技术和有效的方法,规划与决策同样需要有效的交流途径和方式。目前,地图、遥感和GIS结合的应用方法,已经非常普遍应用到地理要素的空间分布研究中,并有效地揭示景观要素的空问分布、相互关系和时空模式。由于这些方法表现三维景观时,容易产生空问信息的丢失和理解的困难,且不易再现环境的动态变化。GIS结合虚拟现实技术(VR)可以充分利用两者的优势,可模拟真实景观和再现时空变化过程。本文以三工河绿洲为例,针对新疆典型绿洲的LUCC,对GIS与VR技术结合的方法进行了探索,提出了新的认识典型绿洲LUCC的途径,为有效地认识和研究绿洲环境变化、设计和规划它的未来,提供了动态交互的可视化模拟分析手段。     

基于CA-Markov模型的多时间跨度土地利用变化模拟

土地利用/覆被变化（Land Use and Cover Change， LUCC）模拟是LUCC研究的主要内容和重要手段。时间间隔是模拟过程中的重要参数，对模拟结果精度有何影响，有待深入研究。以新疆玛纳斯河流域典型绿洲区四道河子镇为例，基于遥感影像提取1975、1985、1995、2000、2005、2010年和2015年的土地利用数据，分别以20 a、15 a、10 a和5 a为时间间隔构建CA-Markov模型，模拟2015年土地利用结构，定量探讨时间间隔对CA-Markov模型精度的影响。结果表明：1975—2015年，四道河子镇LUCC以耕地和草地为主，期间耕地、建设用地迅速扩张，林地、草地和未利用地大幅减少，水域在1985—2000年呈现小幅增长。耕地的增加和草地及林地的减少是研究区近40 a LUCC最显著的特征。对比模拟结果与实际结果，时间间隔为20 a、15 a、10 a、5 a的TFOM分别为70.35%，69.18%，76.32%和88.00%。基于2005—2010年转移概率的模拟结果更接近于2015年实际结果，适合模拟四道河子镇未来的土地利用变化。土地利用模拟应依据区域LUCC特征确定最佳的时间间隔，提高模拟精度。     

中国绿洲化及其研究进展

绿洲化是干旱区人与自然因素共同作用下荒漠向绿洲转变的过程。中国绿洲面积从20世纪50年代初期的20 000 km²扩展到2000年的86 000 km²,扩大了3.3倍。绿洲化过程不仅伴随着景观格局的变化,而且会引发土壤、生物、气象和水文等要素的变化。分析了近2 000 a来中国干旱区绿洲的演变过程,评述了绿洲化过程中景观变化,其对绿洲稳定性的影响及绿洲化过程中土壤要素、气象水文要素变化等诸多方面的研究进展,同时提出未来的研究中应加强绿洲化过程研究框架的建立、绿洲化过程中关键因素变化及绿洲化关键过程研究。     

基于FSDAF模型的干旱区典型绿洲城市夏季地表热岛效应时空演变研究

全球城市化进程加快引起的干旱区绿洲城市热岛效应变化及其生态环境问题已成为当前国内外城市气候、环境和生态等领域的研究热点之一。基于遥感热红外通道反演的地表温度(Land surface temperature,LST)是开展城市地表热岛(Surface urban heat island,SUHI)效应监测研究的关键参数。然而,受热红外遥感数据“时空矛盾”的制约,目前在单一星载卫星传感器下尚不存在同时具有高时间分辨率和高空间分辨率的热红外遥感数据源,因而制约了在干旱区绿洲城市范围内开展高精度地表热岛效应监测研究。针对上述问题,以干旱区典型绿洲城市--乌鲁木齐市为研究区域,以Landsat系列影像和MODIS地表温度产品为基础数据源,基于FSDAF(Flexible spatiotemporal data fusion method)时空融合模型分析了2001-2018年乌鲁木齐市在城市扩张背景下夏季地表热岛效应的时空变化特征以及夏季LST与城市地表参数之间的关系。研究结果表明:(1)乌鲁木齐市夏季热岛强度(SUHI intensity,SUHII)在不同的郊区范围内均呈现增加的趋势。在较小的郊区范围内,SUHII1从2001年的1.24℃增加到了2018年的2.83℃;在较大的郊区范围内,SUHII2从2001年的1.44℃增加到了2018年的2.88℃;(2)在研究区各土地利用类型中,裸地的夏季LST最高,水体最低;(3)研究区地表反照率和不透水面的增加与城市夏季LST升高呈正相关,而植被指数与植被覆盖度则与LST呈负相关关系;(4)在干旱区绿洲城市,城区内部植被面积的增加有助于缓解城市热岛效应,而仅郊区植被的增加则会导致SUHII的进一步增强。     

中国绿洲化及其研究进展北大核心CSCD

绿洲化是干旱区人与自然因素共同作用下荒漠向绿洲转变的过程。中国绿洲面积从20世纪50年代初期的20 000km2扩展到2000年的86 000km2,扩大了3.3倍。绿洲化过程不仅伴随着景观格局的变化,而且会引发土壤、生物、气象和水文等要素的变化。分析了近2 000a来中国干旱区绿洲的演变过程,评述了绿洲化过程中景观变化、其对绿洲稳定性的影响及绿洲化过程中土壤要素、气象水文要素变化等诸多方面的研究进展,同时提出未来的研究中应加强绿洲化过程研究框架的建立、绿洲化过程中关键因素变化及绿洲化关键过程研究。     

基于Landsat长时间序列数据的敦煌绿洲动态变化分析

绿洲是干旱区独特的自然景观,是干旱区人们赖以生存和发展的物质基础。以敦煌绿洲为研究区域,基于Landsat TM长时间序列遥感图像,采用最佳指数因子研究最佳波段组合并进行图像分类,基于转移矩阵分析了绿洲主要覆被构成要素的转换特征,并基于土地利用类型动态度模型进行了动态变化分析。结果表明：1975-1998年间敦煌绿洲面积呈缓慢扩张趋势（平均0.35 km²/a）;1998-2006年间绿洲面积快速增大（平均3.88 km²/a）;2006-2011年间绿洲面积基本稳定。1990-2006年间水浇地和林地的面积总体呈增加趋势;2006-2011年,人工干预加速了土地利用方式的转变。     

绿洲荒漠过渡带生态环境变化预警线提取与分析研究以新疆和田绿洲为例

运用MODIS时间序列数据,以干旱区和田绿洲为例,在对2002年、2004年SMVC-NDVI（Seasonal Maximum Value Composite NDVI）图进行分类后,通过对土地覆盖变化类型多度、重要度和评价等级的计算,将干旱区绿洲的生态环境强烈变化区定位于低草和中草的界限,并以此提取了过渡带生态环境变化的预警线。结果表明：从2002—2004年,预警线呈现整体缩小趋势,说明绿洲整体的生态环境在这3 a内有所退化,向恶性发展。通过对以气候因子为主的自然和人类活动因素定量分析后,认为预警线对干旱区荒漠绿洲脆弱生态环境的连续实时监测和可持续性发展研究具有很好的指示作用。     

干旱区绿洲城市生态环境时空变化特征分析 ——以克拉玛依市为例

干旱区绿洲城市生态环境极为脆弱,准确了解生态环境时空变动情况具有重要意义。选择典型的干旱绿洲城市克拉玛依市为研究对象,分别选取2001、2006、2011年和2016年4个时期的遥感影像,通过计算遥感生态指数表征生态环境质量状况,从变化趋势、空间分布、等级划分、变动特征及重心转移等方面进行分析。结果表明:(1)研究区遥感生态指数呈现波动性变化,整体水平不高,均维持在0.35上下波动,其中主要以低、较低等级的生态指数为主。(2)研究区生态指数等级变化主要表现为一个等级的变化,越级变化的较少,不同等级遥感生态指数区域面积在不同时间段的变化量、动态度差异显著。(3)低生态指数到高遥感生态指数的生态位表现为明显的上升趋势,生态位数值均较小,最大值仅0.3677,不同等级生态指数生态位的提升还有很大空间。(4)不同等级遥感生态指数的重心都出现了不同程度的偏移,其中高生态指数区域的空间移动性大,平均距离为42.60 km,低生态指数区域在空间上相对稳定。该研究探寻了人类活动过程中生态环境的时空变动规律,对干旱区绿洲城市的可持续发展具有一定的现实意义。     

绿洲植被覆盖度遥感信息提取——以敦煌绿洲为例

以敦煌绿洲为研究区,利用Landsat TM遥感数据,通过归一化植被指数(NDVI)和混合像元分解两种方法,提取了敦煌绿洲的植被覆盖度信息。在基于NDVI提取植被覆盖度时,选取了基于NDVI的像元二分模型; 在混合像元分解过程中,对遥感影像进行波段反射率归一化处理和最小噪声变换(MNF),确定了3个类型端元:植被、不透水表面/土壤、水体/阴影; 最后利用高分辨率遥感影像验证对比了两种提取方法的精度。结果表明:混合像元分解更能准确地提取敦煌地区植被覆盖度信息,其线性相关系数为0.8915,均方根误差为0.0882,而且提取结果更符合实际情况,可以为敦煌植被状况监测及生态环境保护提供科学建议。     

基于RS和GIS的绿洲土地利用变化动态监测研究--以香日德绿洲为例

绿洲是干旱荒漠地带一种独特的地理景观,也是干旱区人类经济活动最为集中频繁的区域,对该区域土地利用变化实施动态监测有着重大的意义。通过选取位于柴达木盆地东端都兰县境内的香日德绿洲为研究区,分别利用1987年和1999年覆盖该研究区的TM和ETM遥感影像,进行了基于RS和GIS的土地利用变化动态监测,并结合当地的文献记载,分析、总结了土地利用时空变化特征和驱动力。研究发现,在1987-1999年问,面积变化最大的是土地利用类型是荒漠草场和高寒干旱草场,沙地面积仅增加了5．29km^2。     

干旱区土地利用/土地覆盖变化与全球环境变化

土地利用与土地覆盖是人类活动在地球表面是宏观的表现，为分析全球环境变化中人类活动的作用提供了切入点，土地利用/土地覆盖变化（LUCC）既是全球环境变化的原因，也是全球环境变化的结果，而占全球陆地表面40%以上的干旱区，由于其具有成因复杂，类型多样，对环境变化敏感，变化过程快，幅度大，景观差异明显等特点，是全球变化特别是LUCC研究的重要场所，文章在介绍LUCC概念的基础上，综述了全球环境变化与LUCC的关系，依据干旱区的自然和生态环境，分析了干旱区LUCC的特点，阐述了干旱区土地利用/覆盖变化研究对全球环境变化研究的重要性，概括了干旱区LUCC研究的方法。     

塔里木盆地南缘绿洲土地覆盖变化

绿洲土地覆盖变化信息的定量提取在干旱区生态环境演变研究中具有重要价值，选择塔里木盆地南部特有的干旱地区和田绿洲于田县为研究区，首先对土地覆盖变化信息提取方法作了对比论述，并对利用卫星遥感数据的空间结构信息以提高分类精度，进而提高分类后比较法的总体精度进行了研究；最终利用该方法做出的系列图件，总结了该地区近10年来的土地覆盖类型变化，并与实地考察结果及有关资料结合，分析了该地区近年来的环境变化及其影响因素，其方法和结论对塔里木盆地南缘绿洲地区未来的环境可持续发展研究具有一定参考价值。     

基于遥感-生态过程的绿洲-荒漠生态系统净初级生产力估算

针对干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对于旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被光能吸收的估算问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以ERDAS IMAGINE为平台,实现了模型可视化模型界面,可用于中国西部干旱区山地-绿洲-荒漠生态系统年净第一性生产力的估算.由于考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结构与原理更加合理完善,为引入其他生态模型应用或移植到干旱区提供借鉴,从而为中国干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径.     

绿洲化过程中农田土壤粒径分布性质变化

绿洲化与荒漠化同为干旱区基本地理过程,揭示这些过程中土壤环境变异特点成为干旱区环境研究中的热点。本研究从绿洲化视角出发,以近年来绿洲扩张进程明显、常年受风蚀影响严重的塔里木盆地南缘策勒绿洲为研究区,着重探讨绿洲化过程中主要土地利用方式——农田在4种典型不同利用强度下,其表层土壤粒径分布（soil particle size distribution,简称PSD）特性的变化特征,同时对土壤有机质等7项养分指标变化也进行分析。土壤PSD体积分形维数分析结果表明,不同利用强度农田土壤PSD存在显著性差异,位于绿洲内部的传统耕作农田土壤PSD分维值显著位于最高水平;而位于荒漠-绿洲交错带垦殖农田,其土壤PSD变化受肥力投入等人为因素影响明显,其中无肥力投入的临时性垦殖农田土壤PSD甚至低于自然覆被样地而显著位于最低水平。而各农田间土壤养分指标也总体上存在显著性差异,且变化趋势同PSD相似,其中土壤有机质等5项指标同PSD之间存在显著正相关,同时基于各养分指标得出的综合指数也同土壤PSD之间存在显著正相关,反映出绿洲化过程中土壤PSD研究的明确生态意义。     

灰色系统预测模型的修正研究——以芜湖市耕地为例

针对GM(1,1)模型预测的不足,对其进行修正得到修正模型,并利用芜湖市耕地变化进行实例验证和应用。结果表明:1)应用灰色预测的修正模型对耕地变化进行预测比直接应用灰色预测模型更精确;2)分段建模和建立灰色—马尔柯夫模型是从两个不同的角度对GM(1,1)模型进行修正,但两者可以相互结合,使预测结果更准确。3)建立灰色—马尔柯夫模型可以避免其他多种影响因素,更具科学性和实用性。