宁夏土地利用时、空变化及其驱动机制

利用1990年和2000年两期遥感图像,通过遥感和GIS空间分析方法,研究了1990-2000年宁夏回族自治区的土地利用动态变化情况.宁夏土地利用变化最主要的特点是耕地增加,草地和未利用土地的减少,城镇居民建设用地有小规模快速增长,其它土地利用变化处于动态平衡中.空间变化表明,土地利用变化随自然和社会经济条件不同有不同程度和幅度的变化.宁夏土地利用变化的驱动机制,以反映人类活动强度和区域社会经济情况的人类活动综合度和距居民地距离因子,及自然属性方面的海拔与坡度对土地利用变化的驱动作用最显著,说明人类活动和社会经济的发达程度是宁夏土地利用变化的基本驱动力,而自然的限制因素海拔与坡度等则一定程度上限制了变化的分布.由于人口和社会经济发展的压力,宁夏在原有耕地分布基础上,新增耕地较多的位于远离灌渠、道路和居民地的地区,而且海拔和坡度均趋于不合理.     

新疆车尔臣河流域水域的宏观变化及其影响和驱动因素

利用植被指数和水体指数作为判断参数决策树,在FAO/UNEP土地覆被分类系统(LCCS)的三级分类基础上建立了以固态/液态水域为主的土地分类系统,从1990年、2000年和2010年的Landsat影像中提取整个车尔臣河流域土地覆被信息并分析了土地覆被变化.结果表明:车尔臣河流域水域在2000-2010年变化速度高于1990-2000年,其中,湖泊面积及数量增加较为突出.各种水域中,冰川及多年积雪面积迅速减少,2010年海拔5 000 m以下冰川积雪在流域内所有冰川积雪中所占比例由1990年的38.8%减少到5.4%;有水河道面积及数量在缓慢减少;湖泊面积和数量大幅增加,2010年湖泊面积比1990年多5倍,而且新增的湖泊均在平原区.在气候以及水域变化的影响下,流域内自然植被覆盖地在山区和平原区都在持续增加,而荒漠在减少,山地自然植被覆盖地增加速度高于平原区.在流域尺度上,人文因素对土地覆被变化的影响低于自然因素.     

黑河上游土地利用动态变化及影响因素的定量分析

由于特殊的自然地理属性和人类活动方式, 西北干旱区黑河上游的土地利用方式有别于中下游地区, 土地利用格局演变过程对全流域水资源和生态环境的影响巨大.以黑河上游为研究对象, 以1987年, 1999年和2010年的遥感影像为基础数据, 运用转移矩阵法和主成分分析等方法定量分析了林地、 草地、 耕地3种主要土地利用类型的动态变化过程, 揭示了其变化的动力机制.结果表明: 1)黑河上游土地利用变化阶段明显, 林地、 草地和耕地3种土地利用类型在1987-1999年和1999-2010年两个阶段转化显著, 林地持续减少, 草地先减少后增加, 耕地持续增加; 2)单一土地类型分布格局差异大, 林地呈东多西少, 北多南少的分布格局; 草地呈东多西少, 南多北少格局; 耕地集中分布于河谷和城镇居民点周围及山前地带; 3)人为因素是影响黑河上游土地利用动态变化的关键因素.     

黑河流域土地利用与覆被变化特征

在土地类型划分的基础上, 利用黑河流域1987年和2000年两期TM遥感数据, 从土地利用与覆被变化幅度、变化速率及动态度等角度, 定量分析了流域上、中、下游及全流域总体土地利用与覆被变化的特征并进行了对比.结果表明: 在变化幅度上, 全流域各类土地利用与覆被变化均十分强烈, 中游地区最为显著, 综合土地利用与覆被变化指数达到7.6%, 耕地、城镇建设用地、水域和草地等是全流域变化最为剧烈的利用类型; 在变化速度方面, 流域上游地区的耕地、城镇居民用地和沙漠化土地年平均递增速度最高, 中游地区明显小于上游和下游地区, 但沙漠化除外, 为全流域水平的4.7倍, 下游耕地、城镇用地、水域面积和其它难利用土地变化较快, 说明上、下游生态系统极不稳定, 变化剧烈. 对中游动态度的分析表明, 耕地、城镇居民用地和较难利用土地较稳定, 其它土地类型的利用与覆被动态变化都很活跃, 说明中游地区土地利用与覆被变化复杂而强烈, 具有变化的多向性和互动性, 从而为流域合理调整土地利用方式和环境改善提供了一定的科学依据.     

松嫩平原东部土地利用时空动态变化分析

基于1985、2000、2017年3期土地利用遥感监测数据,利用土地利用转移矩阵、重心模型、生态环境质量指数等方法,对松嫩平原东部30年间土地利用转型时空变化特征及生态环境效应进行分析.结果表明：1985~2015年,松嫩平原东部地区土地利用以耕地和林地为主,分布界线清晰.土地利用强度持续增加,前期增加较快,后期趋缓.土地利用转型主要表现为农业生产用地持续增加,生态用地持续减少,建设用地小幅增加,前期变化剧烈,后期趋缓.土地利用转型方向较为稳定.重心转移轨迹变化较大,其中变化最大的是1985~2000年,水域的转移轨迹向西北方向偏移76.34 km.松嫩平原区域生态环境质量指数从1985年的0.395持续下降至2017年的0.361,生态环境质量持续恶化.2017年空间分布以中质量区和中低质量区为主,农业生产用地与草地、未利用地之间的相互转变是影响生态环境质量变化的主要因素.     

1960-2010年黑河流域冰川变化的遥感监测

利用1960年地形图、 1990年、 2000年和2010年TM影像, 采用基于冰雪指数(NDSII)和原始波段的面向对象解译方法, 提取黑河流域4个时期的冰川分布, 结合30 m分辨率的DEM数据, 利用遥感、 地理信息系统技术对冰川的时空分布变化及原因和不确定性进行分析. 结果表明: 从1960-2010年50 a间黑河流域上游冰川持续退缩, 面积共减少138.90 km², 减少率为35.6%, 平均每年减少2.78 km², 祁连山中段冰川属于强烈退缩型. 祁连山中段黑河流域冰川主要分布在海拔4 200~5 300 m之间, 冰川分布下限为海拔4 000 m; 冰川退缩主要发生在低海拔地区, 冰川的退缩上限为海拔4 600 m.气温的显著上升是研究区冰川退缩的关键因素, 气候持续变暖将会导致冰川退缩加剧.     

夏季黑河流域蒸散发量卫星遥感估算研究

依据空气动力学方法和蒸散发量时间尺度扩展方案,利用MODIS资料和气象资料,计算中国西北内陆河黑河流域复杂地形下,2004年夏季7月蒸散发量空间分布及总量。利用Landsat-5TM资料对比分析发现,估算地表水热传输过程时,采用高分辨率遥感资料的估算结果受下垫面非均匀性影响程度,明显小于采用中分辨率资料。通过"金塔实验"湍流观测资料验证表明,利用高分辨率资料估算日蒸散发量的相对误差在10%以内。对月蒸散发量计算分析表明,黑河流域海拔2000m以上祁连山区,7月平均蒸散发量是海拔2000m以下山前地区的2.2倍,而山前平原区绿洲(NDVI>0.10区域)平均蒸散发量又是荒漠戈壁地区的12.3倍。因此,流域中下游绿洲地区特别是农业灌溉区是夏季主要水资源消耗区。     

基于TM影像的抚州地区土地利用/覆盖动态监测及分析

以1988年和2000年遥感影像为数据源，在ERDAS IMAGINE遥感图像处理软件的支持下，获取了抚州地区两期土地利用／覆盖结果分类图。在此过程中确定了抚州地区土地利用／覆盖分类体系和遥感影像解译标志。通过计算机自动分类和分类后人工解译纠错相结合的图像分类提取方案，提高了图像分类提取的效率和精度。动态监测结果表明，从1988～2000年，面积减少的地类为耕地和林地，面积增加的地类为园地、居民点及工矿用地、水域和未利用土地，并对其变化结果进行了分析。     

CBERS卫星数据在山西省数字生态工程中的应用研究

着重进行了利用中巴地球资源卫星数据进行土地利用现状遥感解译的方法研究,在山西省的数字生态工程中,通过建立解译标志进行土地利用变化信息提取,实现了对山西省土地利用现状、生态环境的动态监测,取得了良好的效果。     

2000-2013年甘肃敦煌市土地利用变化及其驱动因素分析

将2000、2005、2010和2013年的土地利用类型数据与GIS技术结合,获取了甘肃省敦煌市近年来土地利用类型动态变化特征,并结合该地区的2000年以来社会经济和自然环境的资料,分析土地利用类型变化的驱动因素.结果表明：在2000-2013年期间,敦煌市城市化发展迅速,耕地、建设用地和水域面积明显增加,2000-2013年的14建分别增长了10.0%、42.2%和2.5%;草地和未利用土地面积呈减少趋势,分别减少了2.1%和0.1%;林地、沙地变化程度较小. 7种土地利用类型之间相互转换,主要的转移方向为草地、未利用土地向耕地转移,未利用土地向建设用地和水域转变.对影响土地利用变化的而主要驱动因素进行主成分分析,结果显示经济发展、国家政策等人类活动为主要的影响因素,自然因素为辅.     

Land use history and status of land desertification in the Heihe River basin

An analysis, over historical times, of the influence of natural factors such as climate, geological activity, existing landforms, and the activity of aeolian sands on the desertification of oases and other lands in the Heihe River basin of northwestern China revealed that desertification occurred more or less quickly according to whether the prevailing climate was cold or warm, respectively. In the 1990s, the area of desertified lands in the lower reaches of the Heihe River (Ejin region) was 29.1% greater than in the mid 1980s. However, the rate of desertification in the middle reaches of the Heihe River basin was relatively slower, only 9.4% from 1949 to 1990 (or 0.27% per year). Since 1990, the rate of desertification has been stable. By 2000, the total area of land desertification in the mid to lower reaches of the Heihe River basin was 13,508.4 km², or 11.8% of the region monitored. Of the total land desertification area, the regions of Linze, Gaotai, Sunan, Jiuquan, Jia Yuguan, and Jinta accounted for 1.70, 1.71, 1.43, 0.85, 0.28, and 9.39%, respectively, whereas the Ejin region’s 11,434.64 km² accounted for 84.65%, indicating that land desertification in the lower Heihe River basin was particularly severe. The causes responsible for the occurrence and development of land desertification in the Heihe River basin were analyzed.     

甘肃省黑河流域土地沙漠化的水文学指征初探

黑河流域土地沙漠化及水资源合理利用一直是该流域研究的焦点问题。文章首先从土地沙漠化分布范围、种类、面积、沙漠化程度等方面，分析了黑河流域土地沙漠化的现状：土地沙漠化主要发生在流域的中下游地区，尤以额济纳绿洲沙漠化形势严峻；其次，从地表水、地下水之水质、水量方面分析了黑河流域水环境变化的状况：人类不合理的经济活动，导致黑河流域水资源环境恶化，具体表现在地下水、地表水水位下降、水质恶化。在此基础上，从黑河流域地表水及地下水着手，初步提出了黑河流域土地沙漠化的水文学指征体系：其中，地表水主要包括蒸发与蒸腾的消耗、径流和渗漏3个部分；径流部分又分为地表水流经区域及水量变化、干流水量的系列变化以及泥沙沉积3方面；地下水则主要有水质变化及水位的连续变化2方面。     

基于网格化模型的黑河流域中游历史时期耕地分布模拟

黑河流域悠久的农业开发史和历史文献为研究历史时期耕地空间分布格局变化提供了有利条件.根据黑河流域历史时期土地开发利用的特点,深入分析了海拔、坡度、土壤、人口等自然及人文主导因子与耕地分布的关系,遴选出对耕地分布具有明显作用且易量化的影响因子,并以此为依据设计了一套历史耕地数据网格化模型,模拟了黑河流域历史时期耕地分布趋势.采用人均耕地面积与粮食单产2种途径,估算了明代以前黑河中游耕地面积总量.基于该模型并结合古遗址、遥感影像判别的结果,重建了黑河流域中游地区明代以前耕地的空间分布.     

Extracting desertification from Landsat TM imagery based on spectral mixture analysis and Albedo-Vegetation feature space

Land desertification has been a worldwide environmental problem. Desertification monitoring and evaluation are very important content in desertification context. Scientific and accurate evaluation of desertification can provide scientific basis for decision making in mitigating desertification. Because of the advantage of large amount of information, short cycle and broad scope of data, less restrictions on the human and material resources and so on, remote sensing has become an important technology to monitor land desertification in the past 30 years. Desertification is the most typical and serious form of desertification in China, especially in the oasis zone distributed along inland rivers or in the lower reaches of inland rivers in northwestern China. Quantitative evaluation of the current desertification remote sensing methods used is mostly obtained through the vegetation index and vegetation cover, to gain information on the extent of desertification. As the arid and semiarid sparse vegetation cover, soil and soil moisture on the most common vegetation index have a greater effect. First, based on the spectral mixture analysis model, three kinds of endmember consisting of vegetation, water and bare soil were selected. The image dimensionality was reduced by the minimum noise fraction (MNF). The pixel purity index transformation was used to narrow the range of the endmember. On the scatter plot of MNF, three kinds of endmember were selected, and relative abundance distribution of each component was obtained by using linear spectral mixture model. Second, a spectral feature space composed of vegetation component and land surface albedo retrieved from Landsat TM Imagery was constructed to evaluate desertification present condition and degree quantificationally. Last, an empirical study was carried out taking the middle reaches of Heihe River as an example. Results indicated that this method makes full use of multi-dimensional remote sensing information, reflecting the desertification land cover, water, thermal environment and its changes, with a clear biophysical significance, and the index is simple, easy to obtain, high precision, and is conducive to quantitative analysis, monitoring and desertification assessment of desertification. It was rather ideal to assess desertification on the basis of Albedo-Vegetation feature space: correct prediction proportion of testing samples reached 90.3 %. This method was beneficial to the desertification quantitative analysis and monitoring with the characteristics of simple index, easy accessibility and high accuracy.     

Land-use change and its environmental impact in the Heihe River Basin, arid northwestern China

Rapid land-use change has taken place in many arid and semi-arid regions of China over the last decade as the result of demand for food for its growing population. The Heihe River Basin, a typical inland river basin of temperate arid zone in northwestern China, was investigated to assess land-use change dynamics by the combined use of satellite remote sensing and geographical information systems (GIS), and to explore the interaction between these changes and the environment. Images were classified into six land-use types: cropland, forestland, grassland, water, urban or built-up land, and barren land. The objectives were to assess and analyze landscape change of land use/cover in Heihe River Basin over 15 years from 1987 to 2002. The results show that (1) grassland and barren land increase greatly by 22.3, and 268.2 km², respectively, but water area decreased rapidly by 247.2 km² in the upper reaches of Heihe River Basin; (2) cropland and urban or built-up land increased greatly by 174.9, and 64.6 km², respectively, but grassland decreased rapidly by 210.3 km² in the middle reaches of Heihe River Basin; and (3) barren land increased largely by 397.4 km², but grassland degraded seriously and water area decreased obviously by 313.3, and 21.7 km², respectively in the lower reaches of Heihe River Basin. These results show that significant changes in land-use occur within the whole basin over the study period and cause severe environmental degradation, such as water environmental changes (including surface water runoff change, decline of groundwater table and degeneration of surface water and groundwater quality), land desertification and salinization, and vegetation degeneracy.     

工业化背景下30年来中国东北地区自然资源时空变化及其生态环境效应

【研究目的】 基于1990—2018年间的土地利用空间分布数据、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)、植被、气象等数据,对位于东北地区自然资源时空变化及其区域生态环境效应进行定量分析。【研究方法】 按照东北地区自然-地理-资源分布规律,通过定量计算与定性分析相结合的区划分析手段,将研究区划分为7个二级自然资源亚区和14个三级自然资源地区,分析其近30年来（1990—2018年）自然资源时空动态特征及生态环境效应。【研究结果】 结果表明：（1）近30年,研究区最主要的变化是森林、草地转变为耕地、水体与湿地,同时大量耕地被开发为建设用地,以及草地的荒漠化现象较突出。这与当地的老工业基地振兴政策、强农惠农政策等关系紧密。（2）研究区整体生态环境质量呈下降趋势,尤其是I1、I5、I6、I7二级亚区(I1三江平原温带耕地亚区、I5小兴安岭山地温带森林亚区、I6山前平原温带耕地亚区和I7松辽平原温带草耕亚区)。（3）森林、草地转变为耕地,大量面积的草地荒漠化等变化类型,对研究区生态环境质量恶化的生态贡献率较大。【结论】 近30年,研究区大量森林、草地转变为耕地和水体与湿地,大量耕地被开发为建设用地以及草地荒漠化加剧,其I1、I5、I6、I7二级亚区生态环境质量下降趋势较显著,森林、草地转变为耕地以及草地荒漠化等变化类型对此现象的生态贡献率较大。     

中国西北地区额济纳绿洲植被盖度与黑河流量的滞后效应研究

干旱区植被生长与地下水的关系是生态水文地质学研究的热点之一。西北干旱地区,由于降水稀少,绿洲是当地人类生存和发展的主要依托。近年来,随着黑河流域中游地区用水量的逐年加大,下游来水量减少,使得下游额济纳绿洲的面积不断减小,湖泊干涸,沙漠化严重,生态环境恶化。由于绿洲植被的生长与水有极为密切的关系,因此,研究河流流量与绿洲植被生长之间的定量关系,对改善黑河流域生态环境、协调用水矛盾和合理配置水资源具有重要意义。将遥感数据与黑河径流量数据相结合,在区域尺度上定量研究额济纳绿洲植被生长与河流径流量的关系。结果表明,绿洲植被对黑河径流以及地下水有很强的依赖关系,而且黑河径流对额济纳绿洲的影响存在一年的滞后期,而地下水则通过这种滞后作用将两者联系起来。     

河西走廊荒漠区植物生长与水分变化关系分析

为了分析荒漠化防治中荒漠植物生长与降水、土壤水和地下水的关系,在河西走廊荒漠区建立了荒漠化综合防治试验站进行长期定位监测,取得了降水、土壤水、地下水、植物盖度、生物量等数据,采用特征参数算法、相关和逐步多元回归方法,对植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型进行了分析.结果表明：2006-2014年际变化上,土壤水变化最剧烈,降水、生物量、盖度变化剧烈程度极接近,且也较大,地下水位变化最缓和.盖度呈波动性增大趋势较明显,生物量略有增加趋势,降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但不明显.在植物生长季的3-11月份期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,生物量和盖度变化步调基本一致,降水量、地下水埋深变化步调基本一致,年内变化幅度从大到小依次为降水量 > 地下水埋深 > 生物量 > 平均盖度 > 土壤质量含水率.盖度、生物量模型均通过了R拟合检验、F方差检验、t回归系数检验,通过模型可预测变差的58.0%、98.7%,准确率可达52.0%、86.2%.研究成果可为荒漠化防治中的水资源管理以及退耕还林、天然林保护、黑河流域综合治理等工程对水资源影响评估等提供科技支撑和参考数据.     

基于遥感和GIS的塔里木河下游土地荒漠化的动态变化

塔里木河下游是土地荒漠化发展变化的典型区域.以遥感(RS)、地理信息系统(GIS)作为荒漠化信息获取与分析的工具,利用2个不同时段的遥感影像对塔里木河下游10年土地荒漠化进行了动态监测.结合区域环境特点,对土地荒漠化的动态变化规律进行了系统研究.结果显示该地区轻度荒漠化的土地面积有所减少,但总的荒漠化程度却有所增加.其主要原因是由于近年来的大量开荒造田,以及对塔里木河水资源的不合理利用,导致中下游天然植被大面积衰败和死亡,尤其是胡杨林面积锐减,致使荒漠化程度加重.