若尔盖县弯曲河流精细提取研究

利用Google Earth Engine遥感大数据云平台,以若尔盖县的弯曲河流为研究对象,以空间分辨率为10 m的Sentinel-2多光谱卫星遥感影像为数据源,选用归一化差分水体指数(NDWI)、改进型归一化差分水体指数(MNDWI)和自动水体提取指数(AWEI)相组合的方式,建立支持向量机模型,进行弯曲河流信息的提取;利用归一化差分水体指数、改进型归一化差分水体指数和自动水体提取指数,提取出弯曲河流信息,并与支持向量机模型提取的结果进行了比较。研究结果表明,利用归一化差分水体指数提取的弯曲河流的整体性和连续性最优;利用改进型归一化差分水体指数提取的地势复杂区域细小河流的精度较高;利用支持向量机模型提取的弯曲河流更为准确,并消除了山体和植物阴影对弯曲河流提取的影响;与利用3种指数提取的结果相比,支持向量机模型提取的弯曲河流的总体精度和用户精度都相对最高。     

基于MODIS影像的土地覆被分类研究——以京津冀地区为例

在全球变化研究中,如何快速、准确获取土地覆被信息对该项研究有着至关重要的作用.随着遥感科学的不断发展和应用领域的深入,研究者可以利用遥感影像进行土地覆被分类研究,并且具有准确、快速、自动化等优点.本文利用MODIS数据具有的多光谱、多时相特点,以京津冀地区为例,选取2013 年全年16-day 的MOD13Q1/EVI时间序列数据、2013 年5 月份一期的MOD09Q1(1、2 波段)和MOD09A1(3-7 波段)产品,并运用时间序列谐波分析法对全年MOD13Q1/EVI 时间序列数据进行去云、去噪的平滑重建处理,使其数据更能反映物候周期性变化规律.选择谐波分析后的全年MOD13Q1/EVI 时间序列数据、MODIS数据的1-7 波段地表反射率和NDWI(归一化差异水体指数)、MNDWI(改进归一化差异水体指数)和NDSI(土壤亮度指数),构建了3 种特征变量组合方案的CART决策树,分别进行京津冀地区的土地覆被分类研究.结果表明:方案一(全年EVI 的23 个时相)、方案二(方案一+MOD09 的1-7 波段地表反射率)和方案三(方案二+MNDWI+NDSI+NDWI)的总体分类精度分别达到86.70%、89.98%、91.34%,Kappa系数分别为84.94%、88.66%、90.20%.研究表明,仅利用MODIS遥感影像自身多种分类特征和决策树方法对宏观土地覆被分类就可达到较高精度,显示了本文分类方法在实践中的可行性及MODIS数据在区域尺度土地覆被分类研究方面的优势与潜力.     

贡嘎山海螺沟水化学主离子特征及其控制因素

在系统采集贡嘎山海螺沟水样的基础上,综合运用描述性统计、相关性分析、Gibbs图、阴阳离子三角图和主成分分析法,对水化学主离子特征及其控制因素进行了分析。结果表明:Ca2+和HCO3-分别平均占阳、阴离子总量的78.63%和67.28%;源头区总溶解固体含量(TDS)与雨水的含量相当,全流域TDS平均值为128.36 mg/L;海螺沟流域水化学类型为Ca2+—HCO3-。在源头区,由于冰雪融水对径流量补给量较大,大气降水的输入作用对源头区水体化学离子的组成具有一定的影响。从全流域看,岩石的化学风化是海螺沟水化学主离子来源的主要控制因素,蒸发-结晶和大气降水的作用影响较小。而碳酸盐岩的风化则是海螺沟流域岩石风化的主要类型。     

山西浅层地下水水化学特性时空变化特征分析

水体主要元素的时空分布特征可反映水体物理、化学及生物过程,评估水体中的主要离子的浓度及时空变化特征是认识区域水体物质循环及水系统中元素分布的重要依据。通过对2015-2016年山西省不同季节的95个浅层地下水采样数据的检测与比较,综合运用描述性统计、空间插值分析图、Gibbs图和Piper三线图分析等方法,分析研究山西省浅层地下水水化学特征及其影响因素。结果表明：研究区地下水整体属于淡水,水质较好,地下水矿化度呈现显著的空间差异,其中中部、西南部矿化度较高且季节变化显著;东南部及西北部矿化度较低且季节变化不明显。地下水阴离子中HCO₃^-占主要优势,阳离子中Na⁺、Ca²⁺占主要优势,丰水期与枯水期相比,地下水主要离子中Na⁺和Cl^-增加明显,可能受地形和季节性降水的影响。水化学类型复杂多样,主要水化学类型有HCO₃^--Ca²⁺型、HCO₃^--SO^2-₄-Na⁺型、HCO₃^--SO^2-₄-Ca²⁺-Na⁺型和HCO₃^--Cl^--Na⁺型。水体离子的组分变化主要受岩石风化的影响,其中盆地地区受到一定的人为影响和蒸发浓缩影响。不同季节地下水中的离子相对含量变化显著,丰水期与枯水期相比,浅层地下水中的Na⁺和Cl^-增加明显,可能受到不同程度的土壤淋溶作用影响,研究的结果将有助于区域水资源的合理优化配置以及补充区域水化学研究数据的不足。     

鄂尔多斯沙区天然水体水化学组成及其成因

天然水体水化学组成及其成因分析既有助于重塑和预测区域水文地质环境及水文地球化学发展历史,也是水资源评价的基础。本文基于鄂尔多斯沙区天然水体水化学数据和前人在该地区的研究成果,利用多种水化学分析方法,对该地区天然水体的水化学组成及其成因进行分析。结果表明：鄂尔多斯沙区毛乌素沙地和库布齐沙漠虽然具有不同的沙漠景观,但其相同类型的天然水体具有相似的水化学性质和成因,该现象的出现可能和两者具有相似的蒸发量有关。鄂尔多斯沙区受蒸发影响较小的深层地下水水化学类型以Ca²⁺-HCO₃^-型为主,其水化学组成主要受控于岩石风化;湖水蒸发较强烈,水化学类型为Na⁺-Cl^-型,其水化学组成主要受控于蒸发—结晶过程的影响;浅层地下水和河水的水化学类型及其成因均处于两者之间,具有过渡特征。离子比例关系显示,蒸发岩风化、碳酸盐岩风化和硅酸盐岩风化在不同程度上影响着深层地下水、浅层地下水和河水的水化学组成。鄂尔多斯沙区地下水和河水虽然能满足灌溉水要求,但由于蒸发强烈,长期使用可能会引起盐碱化。本研究结果可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据。     

伊犁喀什河流域丰水期氢氧稳定同位素及水化学特征

气温升高加速高山冰雪消融,造成伊犁喀什河的水文循环及水量平衡发生变化。关于该流域水汽来源、水体补给等问题的研究大都基于年际变化分析、氢氧稳定同位素的季节性对比,缺少针对丰水期、枯水期的特征分析,不利于系统探究丰水期及枯水期水体水化学控制因素或水体补给情况的个别差异。本文利用2018—2021年丰水期在新疆伊犁喀什河流域采集的不同水体水样,运用不同水体氢氧稳定同位素方程线比对及离子比值法,综合Piper三线图、Gibbs图等分析区域水体水化学、氢氧稳定同位素特征,探讨水体补给问题。结果表明：(1)研究区水体均呈弱碱性。地表水水化学类型为HCO₃-Ca型,地下水受石膏溶解影响,SO₄^2-含量增加,水化学类型为HCO₃-SO₄-Na-Ca型;(2)岩石风化作用是研究区地表水与地下水水化学性质的主要控制因素。地表水受到降水的轻微影响但不显著、井水受蒸发-浓缩作用影响;地表水离子主要来源是硅酸盐矿物或石膏,地下水离子主要来源为碳酸盐、石膏或硅酸盐矿物;(3)综合地表水与地下水水化学及不同...     

三峡库区梁滩河流域水化学与硝酸盐污染

运用水化学和水质分析技术,测定了三峡库区梁滩河流域地表水体和地下水体中的水化学组成和硝酸盐氮含量,揭示了梁滩河流域地表水和地下水水体的水化学组成和硝酸盐污染的空间分布规律、来源及循环过程。结果表明:梁滩河流域地表水的硝酸盐污染表现为沿着地表径流从上游到下游呈现出加重的趋势,这种污染趋势与养殖业、生活和工农业废污水的沿程直接排放有着直接关系;而地下水硝酸盐污染呈现出流域上游和下游较轻、而中游东侧支流区域较重的空间分布特征,这种空间分布特征与地表水体中氨氮和有机氮的含量、地表水与地下水之间的补给排泄关系、厚层土壤包气带的存在以及土地利用状况等因素有着密切的关系。     

一种自适应阈值的水体信息提取方法研究

遥感信息中水体信息提取会受到暗色地物和阴影的影响从而导致精度不佳,同时传统的全局阈值提取方法也会造成水体细节信息提取不够精确。基于此,论文以Landsat 8多光谱影像为数据源,提出一种改进的水体指数(NIWI)算法,该方法不仅能增强水体信息,同时借助四叉树图像分块算法与改进的OSTU结合粒子群算法(PSO)高效确定最佳阈值从而得到水体信息。并将文中方法与多波段谱间关系法、归一化水体指数法(NDWI)等传统方法进行综合比对。结果表明:改进的水体指数应用于综合改进的OSTU算法能够高效准确地进行水体信息提取,针对本文实验区域水体提取精度分别可达96.8%和97.7%,为水体信息提取、土地利用调查等提供数据参考。     

基于水化学及径流组成的中国西北内陆河流域水资源风险评估

水资源作为西北内陆区重要的战略性资源,关系着区域经济社会可持续发展。内陆河作为区域重要的水资源组成部分对全球气候变化响应显著。本文选取祁连山、天山、昆仑山地区典型的内陆河流域,基于长期径流监测,以及降水、融水、河水、地下水等多水体水化学、同位素分析数据,分析了区域径流组成特征及其与主要环境要素的相互关系,评估了其水资源风险。结果表明：(1)除石羊河外,20世纪70年代以来研究区大部分河流的年径流量呈现上升趋势;(2)研究区各水体大部分为碱性,各水体主导阴阳离子为HCO₃^-和Ca²⁺和Na⁺,水化学类型多为HCO₃^--Ca²⁺型,且受岩石风化控制影响大;河水TDS呈现相似的季节变化趋势(夏秋低冬春高),而各离子的季节差异显著;(3)除呼图壁河外,区域河水的δ¹⁸O呈现出夏秋低冬春高的季节变化特征;(4)研究区地下水、降水和冰川/雪融水对区域径流的年平均贡献分别为42.6%、34.4%和23.0%,区域径流组成存在空...     

气候变化对南极冰面湖的影响研究:以埃默里和拉森A冰架为例

冰面湖作为区域气候变化的灵敏指示器,对研究全球气候变化背景下南极冰冻圈的稳定性具有重要意义。本文基于2000—2019年区域气象数据、LandsatETM+/OLI影像与LIMA(LandsatImageMosaicof Antarctica)镶嵌影像,选取东南极的埃默里冰架和西南极的拉森A冰架作为研究区,采用归一化水体指数(Normalized Difference Water Index, NDWI)提取冰面湖面积信息,对冰面湖面积与气象数据开展遥相关分析,探索冰面湖与区域气候变化的联系。结果表明:埃默里冰面湖总面积较为稳定并有减小趋势,拉森A冰面湖总面积则呈增加趋势;冰面湖与气温和海温之间存在正向反馈特征;两个冰架区域的反馈特征规律明显不同,埃默里冰面湖面积受气温影响显著,但受海温影响并不明显,而拉森A冰面湖则对海温变化敏感,其面积与海温变化趋势一致。     

新疆喀什河流域水化学时空变化特征及灌溉适应性评价

喀什河是伊犁河的三大支流之一,了解流域水质状况对于伊犁地区生态保护具有重要意义。通过分析喀什河流域水化学组成及其成因,并以此为基础对河流进行灌溉适宜性评价。通过2018年7月—2021年7月期间采集喀什河河水水样289组、泉水水样5组、井水水样30组,应用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比例关系等方法,探讨了喀什河流域水化学的时空变化特征和控制因素,并采用USSL图、Wilcox图对河水进行灌溉适宜性评价。结果表明：（1）喀什河流域各水体均呈现弱碱性,井水和泉水的溶解性总固体及电导率（EC）略大于河水,各水体水化学类型均为Ca2+-HCO3-型。（2）岩石风化是流域内各水体离子来源的主要控制因素,且各水体离子来源主要受碳酸盐岩风化作用的影响。（3）河水离子质量浓度短时间序列平缓变化表明,2018—2021年干流离子浓度因冰雪融水和降水的稀释作用强弱而变化,4—7月较低,8月—次年3月较高;空间变化上离子质量浓度随海拔的增加而降低。（4）河水的水质为优秀,可直接用作灌溉用水,但2021年的EC略有上升的趋势。研究结果可为喀什河谷水资源可持续利用、科学开发治理提供依据。     

贵州省仁怀市吴家寨温泉水化学特征及成因

本文对贵州省仁怀市吴家寨温泉水的化学组成进行了特征分析,并将其与地下淡水的化学组成进行了对比,认为贵州省仁怀市吴家寨温泉水来源于地下水,但又不是地下水的简单浓缩。通过对贵州省仁怀市吴家寨温泉水的水化学分布以及变化特征的分析可以看出,贵州省仁怀市吴家寨温泉水水化学特征分布主要受地形影响显著:受外界环境背景影响较小的离子比值同地下水浓缩比值基本一致,说明贵州省仁怀市吴家寨温泉水来源于地下水。     

北疆地区的水化学组成特征及其影响因素

流域尺度上的水化学组成特征和来源会受到何种因素的影响和限制,是研究区乃至全球环境变化的焦点问题,需要综合考虑不同地表要素和环境下的天然水体来揭示其答案。本文选择北疆地区的三大水系（伊犁水系、准噶尔水系、额尔齐斯水系）开展水化学组成研究,以期认识中亚造山带中部干旱环境下典型水系的水化学组成特征、成因及其影响因素。本研究利用已采集的北疆三大水系天然水样品及其水化学组成分析数据,同时系统收集了北疆及其周边地区文献资料,并与其他中纬度地区和国际典型气候带地区进行了综合对比。综合数据分析结果表明,北疆水系的河流溶解性固体总浓度（TDS值）普遍高于中国季风区和湿润地区河流,也高于世界平均水平;水体的主要阴阳离子分别以Ca²⁺和HCO₃^-占主导地位;主量离子间相对浓度与中国东部季风区河流类似,也与世界大部分以碳酸盐岩风化为主导的河流相似。岩石风化作用在水化学成因上对北疆大部分地区都占据主导地位;进一步定量的结果发现,不同来源对天然水溶质贡献量大小的顺序为：蒸发岩溶解>碳酸盐岩风化>硅酸盐岩风化>大气降水,证明了蒸发岩溶解和碳酸盐岩风化的主导地位。对比硅酸盐岩风化与碳酸盐岩风化,北疆水系的中低地形区硅酸盐岩影响更大,海拔较高的山地地区则碳酸盐岩影响更大。区域降水、水热组合、径流、岩性等因素都对水化学过程产生重要的影响,但与温度的关系不明显,与流域物理侵蚀过程及其季节变化等的关系尚不明确,需要开展进一步的研究工作。     

新疆喀什噶尔冲积平原区地下水水化学特征

以矿化度和水化学类型两个主要指标阐述了喀什冲积平原区地下水水化学的基本特征 ,用相关分析的方法和R型聚类方法定量分析了地下水水化学组分含量与矿化度及各组分相互依存关系 ,探讨了该地区的地下水水化学特征的形成与演化的因素。研究表明 :(1)当地的地下水化学特征具有鲜明的水平和垂直分带性 ,水化学类型主要为硫酸盐型水 ,在阴离子中占主导地位的为硫酸根离子和氯离子 ,且含量与矿化度呈线形相关 (p <0 .0 1) ;阳离子中 ,钠离子与钙离子占优势 ,其含量亦与矿化度呈线形相关 (p <0 .0 1)。 (2 )影响地下水化学特征的天然因素主要包括气候因素、水文因素与水文地质因素 ;人类活动因素主要为引水工程和灌溉工程、凿井工程 ,人类活动对地下水化学特征的作用逐渐加大。     

基于Landsat ETM+影像的增强型裸地指数研究

针对当前大多数裸地提取指数未考虑高反射率建筑与裸地在ETM+遥感影像上的光谱相似性的问题,该文通过分析高反射率建筑与裸地的波谱特性,构建了裸地区域指数(BAI)和简化裸地区域指数(SBAI),并使用土壤调节植被指数(SAVI)和改进的归一化差值水体指数(MNDWI)消除了植被和水体的影响。在此基础上,引用建筑指数(IBI),通过指数函数图像拉伸的方法,增大裸地在BAI/SBAI与IBI上的差异,提出了增强型裸地区域指数(EBAI)和增强型简化裸地区域指数(ESBAI),将裸地正值化、背景地物负值化,克服了大多数裸地指数阈值难以确定且易受噪声影响、精度差的缺点。实验结果表明,同参与对比的指数中具有最高精度的NDBaI相比,ESBAI生产者精度和使用者精度分别提升了10.26%、9.18%,EBAI分别提升了8.08%、7.78%。     

近50年来中国西北地区干湿状况时空分布

根据西北地区77个气象台站气候资料,并利用改进的Penman公式,计算了该地区1958年~2001年的44年平均潜在蒸散量的时空分布,并分析了与降水量变化之间的关系,得到4种类型潜在蒸散量与降水量年际变化的组合分布型。其中年平均潜在蒸散量减小而年降水量增大的组合占研究区站点总数的40%以上。分析潜在蒸散量及观测蒸发量与各气候因子的相关性,发现干旱区的蒸发与太阳辐射和风速有关。定义干燥指数为潜在蒸散量与降水量的比值,用来描述西北干旱区的干湿状况。对干旱区四个季节(春、夏、秋、冬)干燥指数近50年的线性变化趋势分析结果显示,干旱区春季大部分区域干燥指数呈增加趋势,即趋于变干;夏季大部分地区趋于变湿,但仅在新疆东部和甘肃西部较为明显;秋季新疆大部、甘肃西部和青海北部等地区趋于变湿,而干旱区东部区域则趋于变干。冬季干旱区大部分区域趋于变湿,只有新疆西南部和西北部及东部部分地区、甘肃西部和内蒙西部等地有变干趋势。     

石羊河流域下游青土湖近地层风尘分布特征

青土湖属于极端干旱区典型的干涸盐湖,盐尘中含有密度很高、粒径极细的盐碱粉尘,严重污染空气,危害地表植被,威胁干旱区绿洲生态安全。利用建立在青土湖的近地层0~50 m沙尘观测系统近2 a监测的数据,对近地层0~50 m盐尘的分布规律及风速的变化特征进行研究。结果表明:(1)风速在0~50 m垂直梯度的分布符合经典的风速随高度的增加而增大的基本特征,廓线方程遵循幂函数关系;年内月平均风速最大为5月,最小为11月,且表现出明显的季节变化特征,春、夏季平均风速大于秋、冬季;近地层18~2 m内风切变指数较大,且春、夏季风切变指数相对较小;34~28 m、50~34 m内风切变指数变化较小,且四季变化不明显。(2)盐碱沙尘水平通量的空间分布随高度的增加而增加,在垂直高度上遵循幂函数变化规律;受下垫面梭梭林的影响,在6 m高度处有一个较为明显的增加。(3)沙尘水平通量与风速之间呈现出幂函数关系,且呈明显的正相关关系。     

扎龙湿地地表水与浅层地下水的水文化学联系研究

水化学特征是湿地多界面间相互作用在水体中的综合体现,从一个侧面反映了湿地系统水文化学过程的特殊性和复杂性。扎龙湿地是国际重要湿地,不仅在维持生物多样性方面发挥着重要作用,而且对区域水化学特征的形成也具有特殊的影响。为了揭示湿地内水化学特征的形成机制,研究了扎龙湿地仙鹤湖区域地表水和地下水水化学特征,并应用水化学方法和稳定同位素[氘(D)和氧18(18O)]方法深入分析了地表水、地下水水化学特征的形成机制,并重点对两者间的水文化学联系进行了探讨。结果发现,除引嫩干渠水为低矿化度的HCO3·Cl-Ca型水外,湿地湖泊水和河流水均为中等矿化度的HCO3-Na型水,湿地地表水明显受蒸发浓缩作用和苏打土溶滤作用影响;地下水的δD值和δ18O值,都高于大气降水和河水,而低于湖泊水;混合比例计算表明,地下水受大气降水直接补给较弱,湖滨处湖水补给比例超过50%。综合分析认为,湿地浅层地下水具有显著的二元循环模式,同时受区域地下水流和局部地下水流的控制。区域地下水补给占主导的区域,地下水表现出低矿化度、高氘盈余值(d)的特征,地下水化学类型逐渐由HCO3-Ca·Na·Mg型转变为HCO3-Na·Ca型。湿地湖水补给占主导的区域,地下水特征表现出高矿化度、低d值的特征,水化学类型具有较大的变异性。地表水与地下水的氮、磷以有机态形式为主,平均占总氮和总磷比例的89%和90%,主要来自于地表水体的输入,受垂向淋溶作用影响较小。研究结果不仅为湿地水环境保护提供了科学依据,而且为深化湿地区域水文地球化学效应研究指明了方向。     

克鲁伦河流域下游水体氢氧同位素与水化学特征

通过对克鲁伦河流域下游河水与地下水的主要离子水化学与氢氧同位素进行分析，结合区域水文地质资料，利用Durov图、空间插值、统计分析等方法分析了河水与地下水水化学与氢氧同位素特征。结果表明，河水的水化学类型主要为Na-Ca-HCO3型，地下水水化学类型为Na-Cl和Ca-Na-HCO型。克鲁伦河水主要离子浓度与氢氧同位素空间分布特征显著较地下水稳定、空间差异小。流域内地下水与地表水主要来自降水补给，地下水也是克鲁伦河的主要补给源。氘盈余变化揭示出克鲁伦河水的蒸发分馏程度强于地下水，除流域内水体蒸发主要受地质地貌影响外，人类活动对河水的影响显著于周边地下水。G3点所在的西庙为一个完整独立的水文地质单元，其表现出的水化学与氢氧同位素特征均异于其他地下水。流域内部分地下水F-含量超标，虽然一定程度是受人类活动影响，但更多的是基于综合水文地质条件基础上的自然现象，已严重威胁人类生存，应引起当地有关部门的高度重视，避免氟中毒事件重现。     

海(咸)水入侵与浅层地下水水化学特征及变化研究

利用山东莱州湾沿岸海水入侵监测剖面的水化学监测数据,从水化学指标与Ｃｌ＾－含量的关系入手,采用不同侵染程度组段钭所选定的水化学指标对Ｃｌ＾－含量作回归分析的方法,对海水入侵过程中浅层一上水水化学特征变化作了研究。研究表明,多数水化学指标及几项灌溉水质指标与侵染程度有较明显的宏观相关性,但不是简单的线性关系,两个剖面分析数据的对比揭示出莱州湾东部与南部沿岸海水入侵的区域差异性。