青藏高原沙漠化土地空间分布及区划

利用野外调查数据、遥感影像和已有研究成果,构建了一套适用于青藏高原沙漠化土地的分类分级指标体系及遥感解译标志。以此为基础,选取目视解译法监测青藏高原沙漠化土地的空间分布特征。结果表明：2015年青藏高原沙漠化土地面积392 913km²,占高原土地总面积的15.1%,主要包括沙质沙漠化土地、砾质沙漠化土地和风蚀残丘3种类型。沙漠化土地以中度和轻度沙漠化土地为主,重度和极重度沙漠化土地面积仅占沙漠化土地总面积的12.2%。空间上,沙漠化土地集中分布在高原的北部和西部地区,其他地区零散分布。自东南向西北,沙漠化土地面积逐渐增大,沙漠化程度不断加重。以沙漠化土地空间分布数据（面积、类型、程度、空间特征和驱动因素）为基础,结合气候、地貌、第四纪沉积物和人类活动等数据,将青藏高原沙漠化区划分为雅鲁藏布江半干旱高山宽谷沙漠化区、藏北青南高寒高原面沙漠化区、柴达木干旱盆地沙漠化区、黄河上游半干旱河流盆地沙漠化区和“三江”流域湿润半湿润高山沙漠化区。     

我国沙漠化研究的若干问题——2.沙漠化的研究内容

我国开展沙漠化的研究与防治已有半个世纪,但沙漠化土地一直在加速扩展,目前仍然处于"局部治理,整体恶化"的严峻态势,其重要的原因之一,就是未能在认识沙漠化关键科学问题的基础上,建立比较完善的沙漠化科学的基本理论体系来指导防治实践。沙漠化过程研究与防治实践中许多科学问题的解决,是需要以沙漠化科学为主的多学科交叉与综合集成的研究。作者就我国沙漠化学科的主要研究内容开展讨论,认为沙漠化研究应以人-地关系为主线,在时间序列上,将沙漠化环境背景的形成演化、沙漠化与沙尘暴的现代过程及其在全球变化格局下的发展趋势的研究系统化,以揭示沙漠化的形成与演变;在空间结构上,将沙漠化地区的生态环境退化过程与区外乃至全球的大气环流格局视为统一的环境动力系统进行研究,以揭示沙漠化与沙尘暴的空间分异及其对环境和社会经济的影响。通过定量认识人类活动和自然因素影响下研究沙漠化的演变规律及其调控的理论依据和技术途径,为沙漠化防治提供科学基础。据此,提出沙漠化的主要研究内容为:沙漠化过程的自然与人文背景研究、沙漠化(沙尘暴)动力学过程及其调控、沙漠化的生物学过程与植被恢复重建机理和沙漠化综合防治战略与模式。     

基于分形理论的沙漠化土地空间结构——以内蒙古多伦县为例

借助RS和GIS技术提取内蒙古多伦县不同时期和不同程度沙漠化土地的空间分布信息,运用分形理论的原理与方法,通过计算斑块周长—面积关系、分维数和稳定性等指数,揭示了不同沙漠化土地类型相互转化的内在机制。结果表明:内蒙古多伦县各时段的土地沙漠化类型具有分形结构,不同沙漠化土地的平均分维数在1.3988~1.5635之间,接近于随机运动值,有潜在的流动趋势。在轻度沙漠化土地、中度沙漠化土地、重度沙漠化土地和严重沙漠化土地等4种类型中,轻度沙漠化土地的分维数在所分析类型中总体上呈波浪式增加,说明其空间结构越来越复杂,稳定性趋于减弱,而重度沙漠化土地空间结构从1987年以来稳定性逐渐变好,且稳定性相对较高。通过对区域沙漠化土地空间结构分析,可以为政府治理沙漠化土地提供支持。     

基于栅格累加法的塔里木盆地沙漠化分析

土地沙漠化是当今全球最严峻的环境问题之一,也是我国西北干旱区面临的主要生态环境问题。开展土地沙漠化动态研究有助于沙漠化灾害防治与国土资源空间开发。以2000-2018年MODIS-NDVI 1 km月数据为基础,运用栅格累加法与转移矩阵法对塔里木盆地土地沙漠化的变化速率、空间特征及其成因进行探索分析,结果表明:(1)土地沙漠化是一个具有年际波动和累积效应的动态变化过程;(2)栅格累加法具有较强的连续动态分析能力,能准确分析土地沙漠化变化速率、演变趋势、变化的空间特征,可以定量分析土地沙漠化原因;(3)塔里木盆地沙漠化退化主要是草地的退化,沙漠化改善则主要是林地和耕地的改善;(4)2000-2018年,塔里木盆地土地沙漠化整体呈极重度沙漠化逐级向非沙漠化变化的改善趋势,转移路径为:极重度沙漠化→重度沙漠化→中度沙漠化→轻度沙漠化→非沙漠化,改善区主要分布在绿洲区,恶化区主要在塔里木河中游与车尔臣河下游,土地沙漠化成因主要为人类活动。此文研究方法为土地沙漠化动态监测提供了一种新思路,其研究结果可为塔里木盆地国土资源开发和沙漠化治理提供理论依据。     

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。     

若尔盖盆地沙漠化及其景观格局变化研究

应用1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据、以及2000年的ETM数据,通过遥感与地理信息系统技术,获得了若尔盖盆地在1975-2005年间的沙漠化发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对该地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,若尔盖盆地的沙漠化土地面积大幅增加;在1990-2000年间,沙漠化土地面积保持稳定;在2000-2005年间,沙漠化土地面积出现了小幅度的减小趋势。对若尔盖盆地沙漠化土地的景观格局变化进行研究发现,固定沙丘（地）和半固定沙丘（地）是若尔盖盆地主要的沙漠化土地景观类型。在1975-1990年间,沙漠化土地斑块数量和斑块平均面积均大幅增加,是该地区沙漠化快速发展时期;在1990-2000年间,沙漠化土地斑块数量下降,斑块平均面积增加,沙漠化景观破碎度有所降低;在2000-2005年间,沙漠化土地斑块数量增加,斑块平均面积减小,沙漠化景观破碎度增强。     

中国干旱、半干旱区近千年来沙漠化对气候变化的响应

过去近千年来中国北方干旱、半干旱区沙漠化对气候变化有明显的响应,但响应的时间和幅度均存在区域差异。在中世纪温暖期,西部沙区温暖干旱,沙漠化表现为正过程;青藏高原地区沙漠化对气候变化的响应则不统一;中东部沙区为暖湿气候,发生逆过程。在小冰期,西部沙区寒冷且相对湿润,沙漠化发生逆转;青藏高原区沙漠化的响应并不明显;中东部沙区气候寒冷干燥,沙漠化加速。在20世纪暖期,西部沙区和青藏高原区总体上气候呈现暖干化特征,沙漠化发展;而中东部沙区沙漠化则在逆转,但在末期沙漠化有发展的趋势。总体上,西部沙区在暖期沙漠化发生明显的正过程,冷期逆过程明显;东部沙区在暖期沙漠化发生逆转,冷期正过程加速;青藏高原区沙漠化正逆过程主要表现为振荡形式。     

基于景观格局的区域沙漠化程度评价模型构建

区域沙漠化程度评价对于防沙治沙具有重要意义。本研究在当前区域沙漠化程度评价方法中补充了在不同类型沙漠化土地空间分布的生态意义及其对区域沙漠化整体程度的影响因子,使其能评价各类沙漠化土地面积相等时几个区域的沙漠化程度。本文应用景观生态学原理,通过对空间分布差异而引起生态过程不同的理论分析,筛选出表征沙漠化土地空间分布生态意义的景观格局指数--聚集度,结合遥感与地理信息系统技术构建出区域沙漠化程度评价模型,并应用该模型对内蒙古浑善达克沙地六旗县的区域沙漠化程度进行了评价。结果对该各旗县不同时期的沙漠化程度的区分度较好,按沙漠化程度的不同,提出对正蓝旗的沙漠化要加强治理,对沽源县和太仆寺旗的沙漠化应采取预防措施的区域沙漠化防治对策。     

沙漠化指征、等级与区划

既然沙漠化(或荒漠化,下同)是环境退化过程,那么,由于自然条件和人为活动强度不同,在各地之间就存在这个过程是否发生以及发展程度的差异。客观地调查各地沙漠化发展程度并表示在沙漠化图上,是评估一个地区沙漠化现状、危害和治理的难易程度,以及未来发展趋势的基本依据,也是制定合理经济活动和防治措施方案的主要前提。而要准确地判断沙漠化过程的发展程度,必先确定足以反映沙漠化过程发展程度的指示特征即指征,据此对沙漠化发展程度进行统一的等级划分。理想的指征应该是对沙漠化发展反映敏感,容易测量,便于定量。因沙漠化概念不同,各人所采用的沙漠化等级和指征也不尽一致。     

应用ARC／INFO建立沙漠化数据库

沙漠化数据库旨在系统地研究我国沙漠化发展过程与演变趋势;揭示沙漠化土地的空间分布规律;探讨沙漠化环境各种人为因素与自然因素之间的内在联系并寻求沙漠化环境与经济发展的关系。应用ARC/INFO建立沙漠化数据库的方法和过程,借助于遥感和计算机技术,把沙漠化环境参数,按空间分布特点,输入计算机系统,来建立沙漠化数据库。实现信息计算机化的存储管理、检索和综合评价分析,使信息处理加工过程压缩在自然或经济变化的周期以内,从而赢得预测、预报的时间,使沙漠化环境的动态分析由定性描述,解释现象进入到数值预报的新阶段。以便为沙漠化综合治理、全面规划、管理决策及动态监测等提供丰富的信息。     

基于GIS制作遥感影像地图的研究与实践

遥感与地理信息系统一体化是科学技术发展的趋势,遥感影像地图是现代地图发展的新图型。本文介绍了基于CITYSTAR进行遥感影像地图编制的研究和实践,阐述了其工艺过程和关键技术,并以厦门和达竹两个例子说明具体的工作方法与步骤。     

Study on dynamic changes of land desertification in the circum-lake zone of the Qinghai Lake in the past 30 years supported by Remote Sensing and Geographical Information System

The circum-lake zone of the Qinghai Lake is one of the most serious regions of desertification on the Qinghai-Tibetan Plateau. Based on Remote Sensing （RS） and Geographical Information System （GIS） techniques, the four sets of remote sensing images acquired in 1976, 1987, 1995, and 2006 were selected to conduct thematic information extraction in 14,300 km2 of land in the circum-lake zone using the Earth Resource Data Analysis System （ERDAS） image and information processing function. In the meantime the off-site interpretation and filed check-correction methods were used to recon- struct the temporal-spatial dynamic changes and differentiation patterns of land desertification in the circum-lake zone in the past 30 years, and based on this, the developmental trend of land desertification in the next 20 years was predicted. The results of the study show that in the past 30 years land desertification in the region experienced a continuous fluctuation between rapid- and slow-development processes in time, while in space it exhibited a few small patchy distributions or sporadic distributions in many places while at the same time, four large sand-dominated distributions stood out and evolved into a circum-lake belt differentiation pattern with a lakeside dike as the connecting line. Due to the integrated effects of climate changes, human activities and artificial rehabilitation, land desertification area in the region in the next 20 years will exhibit an increasing trend in the first 15 years and then increase at a slower rate, and afterward occur in a reverse, decreasing trend.     

松嫩平原西部土地利用变化及沙漠化响应——以黑龙江泰来县为例

以松嫩平原西部的典型沙漠化区泰来县为例,利用遥感、地理信息系统和野外调查获取了3期土地利用和沙漠化分布数据,分析了土地利用变化及其沙漠化动态响应。结果表明:①土地利用程度变化大多趋于加重趋势,其中1986~2000年加重趋势迅猛,2000~2005年加重趋势有所减缓;②沙漠化土地面积总体趋势逐渐增加,前期以40.7hm²/a的速度增加,后期以8hm²/a的速度增加,增加速度明显减慢,其中低覆盖度草地和林地发生沙化的几率最高;③土地利用方式未变化的土地以沙漠化减轻为主,而土地利用方式发生变化的土地,前期以沙漠化加重为主,后期以减轻为主,与土地利用程度变化相一致。     

3S技术在湿地研究中的应用

湿地具有多种生态功能和经济与社会价值,是人类赖以生存和发展的自然资源宝库与生存环境。湿地研究已受到国际社会的高度重视,成为国际生态学与环境科学研究的热点问题之一。3S技术的发展为湿地研究提供了新的方法和强有力的技术支持。主要论述了3S技术在湿地资源调查、湿地动态变化监测、湿地景观变化分析、湿地制图、湿地资源管理等方面的应用概况;在此基础上概要论述了3S技术在湿地研究应用中存在的主要问题和解决方案;最后论述了3S技术在湿地研究应用中的发展前景。提出应加大3S技术集成的深度,加强3S技术在湿地生物多样性、湿地环境效益、湿地边界确定及湿地资源管理等研究中的应用,把对湿地资源信息的分析和处理提高到研究湿地空间的规划和决策层面上,为管理和合理利用湿地资源指引方向。     

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏，给荒漠化监测等相关工作带来很大不便，开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究，对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍，利用无人机遥感提取（光合）植被信息，并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应，获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度，然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系，建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法，可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因，所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低，有待于今后进一步的工作加以改进。     

不同时相遥感图像光机复合处理提取土地荒漠化信息研究

光机复合处理技术大大简化了常规遥感制图方法的繁琐步骤，它利用不同时相的遥感图像提取出土地荒漠化变化信息，不仅能确定土地是否发生了荒漠化以及荒漠化的强弱程度，而且还能已荒漠化的土地按荒漠化变化程度分为５种荒漠化无变化型，３种荒漠化强型和４种荒漠化减弱型，所生成图像上反映出自然景观带不仅与实地情况完全一致，而且带界精度都能保证在一下像元之内。     

生态环境遥感综合系列制图方法

提出生态环境遥感综合系列制图方法, 采用GPS、RS、GIS相结合, 在野外综合考察与遥感影像综合判读的基础上, 利用GPS定位和GIS数据采集、分析与处理的方法技术, 在室内先生成综合性的生态环境单元轮廓界线图, 并列表记录其类型及其编码, 然后自动演绎派生出生态环境类型图及各要素专题地图。全文包括三个部分:1生态环境遥感综合系列制图的科学依据与基本方法;2生态环境遥感综合系列制图的具体方法和步骤;3结论。该方法不仅保证了生态环境综合系列地图的统一协调和科学质量, 而且大大加快了成图速度, 使系列地图更好地反映生态环境各要素之间的相互联系, 便于各地图的比较分析与综合评价, 尤其为生态环境信息系统和其他地理信息系统基本单元及其数据库的建立提供了最有效的方法。     

三维遥感信息处理系统的设计和应用

利用机载三维遥感技术能够同步获取三维位置和光谱数据的一体化信息。三维遥感信息处理系统利用获取的三维遥感数据生成遥感地学编码图像和DEM (数字表面模型 )。该文阐述了此信息处理系统的数据处理流程和软件构成 ,同时对该系统的各处理模块进行了描述。通过对中关村地区 30 0多km2 的三维遥感信息数据的处理 ,检验了三维遥感信息处理系统的可行性     

沙漠化遥感监测与定量评价研究综述

土地沙漠化是当今世界最为严重的环境-社会-经济问题之一,遥感技术以其宏观性、综合性、获取信息量大、时间周期短等优势,已成为沙漠化监测与定量评价的重要数据来源和技术手段。本文阐述了国内外运用遥感技术监测与评价沙漠化研究进展,归纳总结了几种常用的定量指标（FVC/NPP、RUE、Albedo、LST、土壤湿度等）和沙漠化信息定量提取方法（专题指数提取法、ANN、混合像元分析法、决策树分类法等）。分析指出目前沙漠化遥感监测与评价指标体系不完善、尺度效应以及沙漠化信息提取方法方面的研究不足,并提出开展沙漠化多指标、多尺度综合监测与评价研究是未来的发展趋势之一。