降水和人类活动对黄河源区径流的影响

根据唐乃亥水文站以上的黄河源区1960-2011年的观测资料,以黄河源区的径流量及降水量为评价指标,利用线性回归分析法、累积距平法以及5 a滑动平均法对评价指标进行演变规律分析,同时利用累积距平联合滑动T检验法进行突变分析,并根据累积斜率变化率法判断降水量和人类活动对黄河源区径流量的贡献率。研究结果表明近52 a来,黄河源区的降水量和径流量均有所下降,且二者间的年代、年际变化特征基本一致。降水和径流序列存在一定的相关关系,在1990年都发生显著突变。当以1960-1990年为基准期时,定量区分降水量以及人类活动对黄河源区径流量的贡献率分别为37.96%、62.04%,说明此时的人类活动已经成为引起黄河源区径流量下降的主要影响因素,降水量变化是其下降的次要影响因素。     

基于MODIS数据的黄河源区植被覆盖度反演研究

以黄河源区高寒草地为研究对象,采用无人机航拍技术获取了样地实测的植被覆盖度;结合2001-2018年MOD13A1数据提取常用植被指数,分别采用像元二分模型法和回归模型法对研究区植被覆盖度进行了反演,并对其精度进行了验证;采用最小二乘法分析了黄河源区2001年以来植被覆盖度的变化趋势.结果表明,修正的土壤调节植被指数结合回归模型的反演精度较高;黄河源区多年平均植被覆盖度为57.89％,植被覆盖度处于30％以内、30％～60％、60％以上3个区间的面积分别占源区总面积的13.1％、27.25％和49.65％;2001-2018年黄河源区植被覆盖度略呈增长趋势.     

小浪底水库运用前后黄河下游河道时空变化分析

黄河小浪底水利工程投入运用后对黄河下游河道的影响程度如何是黄河治理者非常关心的问题。基于多期Landsat TM/ETM等卫星影像数据,解译提取了1985、1990、1995、2000、2005、2010、2015年等小浪底水库运用前后7个年份的黄河下游河道水域数据,通过空间叠置分析、列表对比,揭示黄河下游河道的时空变化特征。结果显示,小浪底水库运用前,黄河下游河道宽,水域变化大,1985—2000年的15年间面积变化546.979 km2;小浪底水库运用后,黄河下游河道变窄,水域变化小,2000—2015年的15年间面积变化46.759 km2。说明小浪底水库投入使用后,有效控制了黄河下游的流量和流沙,对稳定黄河下游河道起到了作用。     

西藏色林错湖面增长遥感信息动态分析

根据1972年陆地卫星MSS,1992年TM与1999年ETM⁺3个时相的遥感数据信息,对西藏色林错湖面增长进行动态分析后,发现近30a来湖面逐渐扩大,从1707km²增大到了1823km².本文分别从气象学、构造地质学及高原隆升等方面分析了湖面扩大的原因.认为很有可能是由于温室效应,使得气温上升,冰雪、冰川融化和冻土软化释放水注入色林错,进而引起湖面增长.并就其所揭示的环境信息进行了初步探讨.     

黄河中游地区荒漠化变化特征及影响因素

黄河中游地区荒漠化形势十分严峻,为了更好地掌握该区荒漠化变化情况与影响因素,利用全国生态地质环境遥感调查与监测项目提供的1975年、1990年、2000年、2007年4期荒漠化遥感解译变化统计图,提取黄河中游地区32 a来的荒漠化变化信息,利用MapGIS 6.7软件平台对研究区荒漠化情况做了统计分析,并利用SPSS软件对荒漠化的影响因素做了主成分分析,探讨黄河中游地区荒漠化的变化特征以及不同影响因素在荒漠化发展中的作用.结果表明:近年来局部地区荒漠化有所缓解,2007年总荒漠化面积较1975年减少了2.43×103 km2;但总体形势依然严峻,荒漠化面积超过研究区总面积的60％.风成地貌类型上的荒漠化最严重,占研究区总面积的43.1％.短期内,人为因素对荒漠化发展的影响占52％,气候因素的影响占48％,也就是说,相对恶劣的气候条件和不断增强的人类活动共同影响着当地荒漠化的发展.     

利用卫星测高监测贝加尔湖湖面高变化

以贝加尔湖为例,利用Jason-2测高卫星4年(2008~2012)GDR数据,经过误差改正与数据编辑,通过分析贝加尔湖月水位异常时间序列,得到了贝加尔湖湖面高变化的季节性规律;通过分析贝加尔湖半年水位异常时间序列,得出了贝加尔湖湖面高变化的周期为1年;计算结果表明,利用卫星测高技术对内陆湖泊湖面高变化进行监测具有一定的可行性。     

艾比湖盐尘气溶胶光学特性卫星和地基遥感观测

自20世纪50年代艾比湖湖面面积急速退化造成大面积湖底裸露,裸露的干涸湖底成为丰富的粉尘和盐尘源,使得该地区面临严重的盐尘灾害威胁。为了研究艾比湖流域盐尘灾害对区域大气污染状况以及盐尘气溶胶光学性质,利用MODIS气溶胶产品数据获取2002年至今该地区尘暴总体演变态势;利用云–气溶胶偏振雷达(CALIOP)遥感数据以及Microtops II手持太阳光度计,对盐尘灾害高发时间段大气气溶胶总后向散射系数、退偏比、色比、气溶胶光学厚度(AOD)及Angstr?m波长指数(α)等参数进行特征分析,利用拉格朗日混合扩散模型(HYSPLIT)讨论盐尘污染的输送。实验结果表明:受大风天气和人类活动影响,春季是艾比湖流域盐尘灾害高发时段;盐尘灾害发生时,粉尘影响范围主要集中在近地面低空,对近尘源区的精河县、托托乡和乌苏市等地区造成较大影响;风速是影响局地气溶胶变化的主要因素,在局地尘源介入的影响下,距干涸湖底不同距离的地区气溶胶光学性质存在一定差异;盐尘主要在近尘源地区沉降,部分粉尘颗粒上升至高空大气,可对华北地区造成影响。地基和卫星遥感技术相结合,可实现区域气溶胶光学特性的准确估算,为认识盐尘灾害提供科学参考。     

2015—2019年冬季黄河流域中游大气污染物空间分布特征

本文基于2015—2019年冬季黄河流域中游地区（山西段和陕西段）6种大气污染物的浓度数据,研究了黄河流域中游冬季大气污染物的变化特征。研究结果表明,2015—2019年黄河流域中游地区,PM₁₀和CO浓度持续降低,O₃浓度持续升高,PM_2.5、SO₂及NO₂平均浓度呈先上升后下降的规律。2019年主要污染物NO₂、CO、PM_2.5、PM₁₀及SO₂浓度均最低;2019年冬季O₃平均浓度达到最高（54μg/m³）。研究地区下游的PM_2.5浓度高于上游,且沿黄河由北向南其浓度逐渐增加,黄河东侧山西段的PM_2.5浓度高于西侧陕西段。研究区域PM₁₀污染浓度由2015—2016年的黄河东侧高西侧低转变为2017—2019年上游低下游高的分布特征。SO₂浓度呈黄河东岸比西岸高的分布。NO₂高值区域从2015—2017年黄河西侧下游地区变为2018—2019年中上游地区;CO平均浓度高值区域位于黄河东侧下游地区;O₃浓度空间分布特征不明显,但近5年浓度大幅增加,需要加强对臭氧的防控。     

气象驱动下的终端湖泊流域环境变化研究

在干旱地区,终端湖面积变化受气候影响较大,同时湖泊面积变化对生态环境平衡和土地利用变化起着重要作用。基于Landsat和JRC Global Surface Water(JRC GSW)多源遥感数据、气象数据、土地利用数据和NDVI数据,分析了艾比湖水面面积变化及驱动因素,以及对艾比湖流域环境的影响。得出如下结论：2000—2020年艾比湖面积呈现先减少后增加的趋势,2010年左右为转折点;面积变化与降水量的相关性最大(R²=0.589,P <0.01和R²=0.519,P <0.05);流域内耕地面积增长最大,为3 140 km²,占研究区总面积的6.23%;其次是草地面积增加1 402 km²,占研究区总面积的2.78%;而面积减少最多的是未利用土地,为2 974 km²,占总面积的5.90%,主要转化为草地和耕地;由NDVI变化可知,该流域内的植被主要由草地构成,并且草地高覆盖(>0.8)区呈现出增加趋势,集中在人类活动区。干旱区终端湖泊面积变化监测是生...     

利用GPS监测黄河源水质状况

据新华网消息中国科学院南京地理与湖泊研究所一行14人近日结束对黄河源区湖泊水深、水质等情况的监测调查。这是我国首次在全球变暖背景下对这一地区湖泊进行高密度、高精度实测。     

多时相遥感技术在湿地调查中的应用

以扎棱湖、鄂陵湖地区湿地调查为例，利用多时相遥感技术开展黄河流域湿地变迁调查，建立了3期湿地现状库，并统计分 析3个时期湖泊、河流和沼泽湿地变迁原因。     

Evaluating suitability of MODIS-Terra images for reproducing historic sediment concentrations in water bodies: Lake Tana,Ethiopia

Government and NGO funded conservation programs are being implemented in developing countries with the potential benefit of reduced sediment inflow into fresh water lakes. However, these claims are difficult to verify due to limited historical sediment concentration data in lakes and rivers. Remote sensing can potentially aid in monitoring sediment concentration. With almost daily availability over the past ten years and consistent atmospheric correction applied to the images, Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 250 meter images are potential resources capable of monitoring future concentrations and reconstructing historical sediment concentration records. In this paper, site-specific relationships are developed between reflectance in near-infrared (NIR) images and three factors: total suspended solids (TSS), turbidity and Secchi depth for Lake Tana near the mouth of the Gumara River. The first two sampling campaigns on November 27, 2010 and May 13, 2011 are used in calibration. Reflectance in the NIR varies linearly with turbidity (R² = 0.89) and TSS (R² = 0.95). Secchi depth fit best to an exponential relation with R² of 0.74. The relationships are validated using a third sample set collected on November 7, 2011 with RMSE of 11 Nephelometric Turbidity Units (NTU) for Turbidity, 16.5 mg l⁻¹ for TSS and 0.12 meters for Secchi depth. The MAE was 10% for TSS, 14% for turbidity and 0.1% for Secchi depth. Using the relationship for TSS, a 10-year time series of sediment concentration in Lake Tana near the Gumara River was plotted. It was found that after the severe drought of 2002 and 2003 the concentration in the lake increased significantly. The results showed that MODIS images are potential cost effective tools to monitor suspended sediment concentration and obtain a past history of concentration for evaluating the effect of best management practices.     

MODIS遥感数据辅助的鄱阳湖水体范围变化数值模拟

针对水体范围高动态变化的鄱阳湖,充分发挥数值模拟和遥感各自的优势,使用从MODIS影像上提取的水体范围初始化鄱阳湖水体范围数值模拟边界和率定模型参数,并与模拟的水体范围结果进行交叉验证分析。对鄱阳湖2001-07-08～11-30水体范围动态变化数值模拟的结果显示,水位模拟平均绝对误差小于15cm,数值模拟获取的水体范围与MODIS无云影像提取的湖泊水体范围具有较高的一致性,水体面积平均相对误差为5.7%。     

Monitoring of the water-area variations of Lake Dongting in China with ENVISAT ASAR images

As an active microwave remote sensing sensor, synthetic aperture radar (SAR) can image the Earth surface with high spatial resolution in both day and night under all weather conditions. In this paper, a digital image processing technique was implemented to extract water area information from SAR images and the result is used to monitor the water area variation of Lake Dongting, the second largest freshwater lake in China. 8-year time series of European Space Agency's ENVISAT ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) images acquired between 2002 and 2009 were obtained and a land-water classification scheme was implemented. Using independent in situ water level data measured at a lake-side hydrologic station during study period, we derived the relationship between water level and water area of Lake Dongting. The results show that, (1) during dry seasons, the water area is 518 km² larger than that in the 1990s reported by Yangtze BHYRWRC (Bureau of Hydrology and Yangtze River Water Resources Commission), 2000; (2) the water area of Lake Dongting increased significantly in the 2000s after the Chinese Government's “return land to lake” policy took effect in 1998; (3) the water level of Lake Dongting could be low during a rainy season due to drought; but could be high in a dry season due to discharges from the upstream Three Gorges Dam. In addition, the relationship between water storage change and water area/level change is obtained.     

Sentinel-2 MSI卫星数据在水体信息提取中的应用

为实现水灾发生后淹没区域的快速监测,为受灾地区的灾情评估、调查及水资源管理提供依据,借助Sentinel-2 MSI卫星对乌海湖、黄河宁夏石嘴山河段、沙湖3个研究区域2018年7—10月强降水前后水位、水体面积进行了动态监测。结果表明,乌海湖10月中旬之前水体面积持续增大,之后出现下降;黄河石嘴山部分河段在7月强降水之后河道变宽,10月中旬宽度达到最大;沙湖面积在丰水期趋于稳定,平水期部分缩减。基于Sentinel-2 MSI改进归一化差异水体指数(MNDWI),结合Otsu算法可以快速准确提取水体信息。     

基于遥感的鄱阳湖丰水期悬浮泥沙数值模拟预测

悬浮泥沙是湖泊水体的重要水质要素之一,是湖泊水生态系统重要影响因子。利用遥感提取的鄱阳湖底质类型数据,对各类型底质区域上泥沙模型参数进行敏感性分析,基于2011年实测的不同底质区上泥沙浓度数据率定得到空间上不一致的泥沙模型参数,从而建立鄱阳湖丰水期二维悬浮泥沙输运模型。利用该模型模拟预测2013年丰水期悬浮泥沙输移过程,实测泥沙数据验证表明,模拟悬浮泥沙均方根误差为19.8 mg/L,相关系数R2为0.78,该模型能够较好地进行悬浮泥沙模拟预测。对比模型模拟和遥感反演的悬浮泥沙空间分布,两者具有较好的空间一致性,进一步表明该模型能够可靠地模拟预测鄱阳湖悬浮泥沙的时空动态变化。本研究充分利用遥感数据辅助建立鄱阳湖泥沙输移模型,为湖泊水环境动态变化监测提供有力的技术方法支撑,为进一步进行鄱阳湖水环境动态变化的数值模拟预测研究提供基础。     

内陆湖泊颗粒有机碳反演及日变化初步研究

以太湖及洞庭湖为例,检验海洋一类水体颗粒有机碳(particulate organic carbon, POC)浓度遥感估算方法在内陆湖泊二类水体中的适用性,结果表明,一类水体POC反演模型并不适用于二类水体。针对二类水体建立了以近红外波段(834 nm)为因子的单波段POC反演模型以563及834 nm波段组合为因子的两种双波段反演模型,模型验证结果显示,单波段模型的均方根误差(RMSE)为1.12 mg/L,平均相对误差(MAPE)为35.8%,两个双波段反演模型的RMSE分别为1.09 mg/L及1.11 mg/L,MAPE分别为37.3%及37.8%,三种模型均可用于太湖及洞庭湖水体的POC浓度遥感估算。在此基础上,以太湖为例,建立了基于静止轨道卫星海洋水色(GOCI)卫星数据的太湖POC反演模型,反演模型的MAPE为35%。利用5月13日8景GOCI影像,研究了太湖POC浓度日变化,发现POC浓度日变化存在两个阶段:上午至中午的递减阶段和中午至傍晚的递增阶段。     

基于星载激光雷达的高原堰塞湖水文要素反演与变化特征分析

针对帕米尔高原堰塞湖——萨雷兹湖的安全问题及水文站点资料获取困难,缺乏时段固定、精度统一的准实时湖泊水位信息等问题,本文提出了基于星载激光雷达测高数据（ICESat-1/2）的高原湖泊水位综合反演。开展了近20年（2003—2019年）的水位变化遥感调查和时序重建研究,并采用趋势分析和Mann Kendall （M-K）非参数检验,对近20年萨雷兹湖的水位变化特征进行过程分析,初步揭示了萨雷兹湖水位的近期变化趋势和规律。结果表明：①ICESat-1/2激光测高雷达数据在陆地湖泊水位反演中误差可控制在0.05 m之内,精度高度可信,为无/缺资料地区湖泊水文监测提供良好的数据源;②2003—2019年,萨雷兹湖的水位持续呈现显著上升的趋势,水位上升的速率约为0.15 m/a （p<0.01,双尾）;③萨雷兹湖的水位年内波动较大（至少7~8 m）。最高水位出现在9—10月,当前平均水位约为3265 m,最低水位出现在3—5月,当前平均水位约为3259 m。以上研究结果可为萨雷兹湖的综合治理及安全评估提供数据支持和技术参考。     

基于遥感监测方法的湖泊面积变化成因分析

利用近24年来不同时期的Landsat-8 OLI_TIRS卫星遥感图像作为数据源,本文对武汉市东湖水域进行了研究,分析得出近年来东湖水域面积动态变化情况,运用改进的归一化差异水体指数法(MNDWI)对水域面积进行提取,并结合历年各项气象数据、城市发展数据等影响因子进行相关性分析,研究结果表明:东湖近年水域面积变化与城市发展改造和人类利用方式变化具有很大相关性。