遥感和GIS支持下的龙羊峡库区土地沙漠化动态研究

地处高寒干旱与半干旱自然环境的龙羊峡库区生态环境脆弱,加之不合理的人为经济活动影响加剧了沙漠化正过程,使本区土地沙漠化普遍发生,威胁到水库的生产、发展,严重影响着库区经济持续稳定地发展。通过多时相、多波段TM影像(1987、1996),结合实地考察,以IDRISI、ARC/INFO、ARCVIEW等为核心软件,以P微机为主平台实现遥感与GIS一体化,建立了易操作可运行的龙羊峡库区地理信息系统,在系统支持下对库区土地沙漠化进行动态监测研究。表明土地沙漠化现象日趋严重,严重沙漠化土地面积日益扩大,平均以21 km²·a^-1的速度递增,沙漠化正过程迅速发展。造成沙漠化普遍发展的主导因子是自然因素,但人为因素也不容忽视,不合理的经济活动加剧了沙漠化正过程发展。     

共和盆地龙羊峡库区1987-1999年间土地覆被变化过程

 利用多时相多光谱遥感数据,针对研究区环境特点及已有研究程度,综合最大似然法监督分类、基于地理知识的多尺度空间分层聚类的部分监督分类方法和主成分方法,分析了位于黄河上游的龙羊峡水库库区1987—1999年间土地利用和覆盖变化过程。结果表明:①库区土地利用与土地覆盖总趋势是土地退化、覆盖度降低,此期间各盖度草场面积共减少500.82 km2,年均减少41.73 km2,其中高盖度草场退化最为严重,13 a间来面积减少361.25 km2,年均减少30.10 km2;土地沙漠化发展速度很快,13 a间沙地面积增加了219.81 km2,年均增加18.32 km2。②库区草场退化,土地沙漠化日趋严重,高盖度草场退化为中盖度草场的面积为70.29 km2,沙漠化面积为60.96 km2;中盖度草场退化为低盖度草场的面积为34.31 km2,沙漠化面积为80.75 km2;低盖度草场退化为沙地的面积为76.50 km2。③库区土地利用、土地覆盖变化在地域空间上具有较大差异性,土地利用、土地覆盖变化最为显著、强烈的区域为黄河西岸的塔拉滩,草场总面积减少215.43 km2,占全区草场退化量的43%;水浇地面积增加32.50 km2,是全区内水浇地面积增幅最大的区域,占全区水浇地增加量的51%;沙地面积扩大158.41 km2,年均增长率为13.2%。河卡滩土地利用类型变化幅度是全区最小的,有些类型基本没有发生变化。分析库区土地利用、土地覆盖变化的主要因素在于自然因素,但从局部区域来看,人为因素在环境变化中起着主导性作用。     

国内生态环境遥感监测的内容与方法探讨

在总结大量实际工作的基础上,就区域生态环境遥感监测的指标与分类系统问题进行了探讨,提出了尽可能与现有的土地利用分类衔接,又较容易进行遥感判读和分类的土地利用分类系统;根据目前国内遥感数据获取和使用情况提出了遥感影像选择、处理以及合成的最佳方案,推荐了通过目视判读和自动分类获得土地利用状况的方法等,以期生态环境遥感监测能真正纳入环保部门常规的监测工作中.     

国内生态环境遥感监测的内容与方法探讨

在总结大量实际工作的基础上,就区域生态环境遥感监测的指标与分类系统问题进行了探讨,提出了尽可能与现有的土地利用分类衔接,又较容易进行遥感判读和分类的土地利用分类系统;根据目前国内遥感数据获取和使用情况提出了遥感影像选择、处理以及合成的最佳方案,推荐了通过目视判读和自动分类获得土地利用状况的方法等,以期生态环境遥感监测能真正纳入环保部门常规的监测工作中.     

考虑湿地精细分类的全球海岸带土地利用/ 覆盖遥感分类系统

土地利用/覆盖分类是土地利用/覆盖数据建立和土地利用/覆盖变化研究的重要前提。针对全球海岸带土地利用/覆盖类型多样性显著但分类系统鲜有专论的研究现状,从全球海岸带区域的基本特征出发,重点参考《湿地公约》以及区域至全球尺度的湿地分类系统,严格遵循预先定义的分类依据以及分类原则,提出全球海岸带土地利用/覆盖遥感分类系统,包括6个一级类型,分别为耕地、植被、湿地、建设用地、裸地、永久性冰川雪地,20个二级类型和43个三级类型,比较系统且全面地涵盖了全球海岸带区域的土地利用/覆盖类型和湿地资源。该分类系统层次清晰且分类严格,综合考虑了宏观区域至全球尺度海岸带土地利用/覆盖分类及变化特征遥感监测研究所需,充分重视了全球沿海区域丰富多样的湿地资源,明确强调了全球高纬度地区苔原类型的归属及分类,合理兼顾了低、中、高不同时空分辨率卫星数据的优势,为建立多时相全球或代表性区域海岸带土地利用/覆盖变化数据集提供支持。     

龙羊峡库区土地资源的可持续利用

黄河上游的龙羊峡水利枢纽位于青海省共和盆地 ,盆地内以高寒干旱为主要特征的气候导致这里的生物—土地系统较为脆弱。近年来 ,随着人口的增加 ,对土地的掠夺式利用日甚 ,生态环境恶化有加重的趋势。共和盆地各种环境问题集中分布于龙羊峡库区。库区内土地沙漠化、草场退化、水土流失等环境问题与当地农牧民的贫因、草场超牧、滥采滥樵相互影响 ,成一恶性循环机制 ,严重影响着龙羊峡水库的正常运营及其下游地区的安全 ,制约着龙羊峡水库周边民族地区经济的可持续发展。利用国家自然科学基金项目“龙羊峡库区环境遥感动态监测系统”中所获近十年来龙羊峡库区环境恶化的有关证据 ,用持续发展的观点 ,对龙羊峡库区土地资源的持续利用提出了一些见解 ,认为库区生态环境治理和保护是当前区内经济发展的最迫切要求 ,文章中所提的土地可持续利用原则皆围绕此而进行     

土地利用/土地覆盖研究中遥感图像分类精度的提高方法

合理地进行土地开发和利用是实现区域可持续发展的保障。利用遥感图像动态监测土地利用/土地覆盖状况具有快速、准确、及时的特点。如何提高遥感图像的分类精度,是动态监测中须解决的主要问题之一。该文基于传统的工作流程,探讨了在不同阶段提高遥感图像分类精度的方法,并对分类精度提高研究的前景进行了展望。     

土地沙漠化动态监测的遥感与GIS一体化探讨--以龙羊峡库区为例

以龙羊峡库区为试验区,实现遥感与ＧＩＳ一体化,建立了龙羊峡库区地理信息系统,在此基础上,探讨了高寒干旱与半干旱地区土地沙漠化动态监测有关问题。研究结果表明,自１９８７￣１９９６年库区土地沙漠化日趋严重,十年来严重沙漠化土地扩大了１８９ｋｍ＾２,以每年２１ｋｍ＾２的速度扩展,土地沙漠化正过程处于强烈发展态势,库区土地沙漠化普遍发生。     

丹江口库区1990-2010年土地利用时空动态变化研究

以Landsat TM和HJ-1影像为数据源,运用CART(classification and regression tree)决策树分类方法提取了丹江口库区1990,1995,2000,2005,2010年的土地利用信息,在此基础上采用土地利用转移矩阵、土地利用动态度和单一土地利用类型相对变化率等评价指标全面分析了丹江口库区1990-2010年土地利用时空变化情况,并对土地利用变化的主要原因进行了探讨.研究表明:1990-2010年丹江口库区土地利用变化主要表现为灌木大量转化为林地,耕地大量转为草地、灌木、建设用地、林地和园地;库区地质地貌、降雨条件、生态建设工程、经济利益、库区工程建设、移民安置和城镇迁建以及城市化的发展是丹江口库区土地利用变化的主要驱动因素.丹江口库区土地利用变化研究为库区生态环境建设和土地可持续利用提供有效的决策支持.     

奈曼旗20世纪80年代以来土地覆盖/利用变化研究

奈曼旗是我国北方农牧交错带沙漠化最严重的地区之一, 也是中国沙漠化监测和治理的重要地区之一。自20世纪80年代以来开始实行一系列土地整治措施, 土地覆盖/利用发生很大变化。利用1980年和1996年的1: 10万的TM遥感影像及GIS获得的数据, 从土地覆盖/利用结构变化、数量变化、空间景观特征变化以及主要变化过程等方面对其进行了研究。结果表明, 80年代以来奈曼旗耕地与难利用土地大幅减少, 林地和草地大幅增加; 土地覆盖/利用变化的主要过程为: 耕地退耕还草、还林, 难利用土地恢复为草地, 在适宜的草地上植树造林; 景观变得破碎, 土地利用的多样性增强。     

黄河源区土地沙漠化时空变化遥感分析

通过野外调查与室内分析, 建立了黄河源区沙漠化土地分类分级系统。在此基础上, 通过遥感数据处理与参数反演, 建立了沙漠化遥感监测指数模型, 并利用1986~2000 年 Landsat-TM/ETM+ 遥感数据, 对近15 年来黄河源区土地沙漠化过程进行了定量分析与评价。 研究结果表明, 黄河源区沙漠化土地面积达3519.97 km², 其中以轻度沙漠化土地为主。沙漠 化土地集中分布在玛多宽谷盆地南缘与黑河宽谷盆地北缘之间, 沿西北-东南走向的低山丘 陵展布, 分布于河谷, 湖滨、古河道及山麓洪积扇等地形面上, 呈斑块状、片状和带状分布。 1986~1990 年黄河源区沙漠化土地年增长率为21.87%, 沙漠化土地的变化表现为沙漠化土地 快速蔓延。1990~2000 年沙漠化土地年扩展率为2.73%, 虽然沙漠化扩展速率降低, 但在进一 步扩展的同时, 主要表现为沙漠化程度的进一步加重。总之, 20 世纪80 年代末期以来, 黄 河源区沙漠化过程呈现为正在发展和强烈发展的态势。但在不同时段上沙漠化发展呈现出不 同的特征, 80 年代末沙漠化土地增长率高, 沙漠化过程表现为沙漠化土地的迅速蔓延; 进入 90 年代沙漠化土地增长相对减缓, 但中度沙漠化土地则保持直线增长的趋势, 呈现出以沙漠 化程度的加重为主的发展趋势。     

近50年来中国北方沙漠化土地的时空变化

中国北方在过去的近50年里,沙漠化土地以其广泛的分布和迅速发展构成了区域主要的环境和社会经济问题。遥感监测和评价结果表明,到2000年沙漠化土地已达到 38.57×104 km₂,其中潜在和轻度沙漠化土地13.93×104 km₂,中度沙漠化土地9.977×104 km₂,重度沙漠化土地7.909×104km₂,严重沙漠化土地面积 6.756×104 km₂,它们主要分布在农牧交错带及其以北的草原牧业带、半干旱雨养农业带和绿洲灌溉农业与荒漠过度带。对上世纪50年代后期、1975年、1987年和2000年沙漠化土地遥感监测结果进行对比分析显示,我国北方沙漠化土地自20世纪50年代后期以来一直处于加速发展的态势,沙漠化土地年均发展速率20世纪50年代到70年代中期为1 560 km₂,1976年到1988年提高到2 100 km₂,1988年到2000年之间达到3 600 km₂。“整体恶化,局部治理”是近50年来北方沙漠化土地的变化的基本趋势。沙漠化土地的迅速发展不仅使中国北方的生态环境面临严峻的挑战,而且将严重影响中国整个区域国民经济的发展以及人民生活水平的提高。     

高寒草地沙漠化土地固碳潜力分析——以黄河源区为例

沙漠化过程导致草地生态系统的退化和土壤有机碳的流失,增加了陆地生态系统向大气CO_2的排放,使退化土地就成为陆地重要的碳源之一.然而,通过有效的沙漠化防治,沙漠化过程能够得到一定程度的控制,退化土地也会得到恢复.沙漠化土地的恢复将是增加陆地碳汇,减少大气CO_2的有效途径之一.黄河源区沙漠化土地处于正在发展和强烈发展阶段,沙漠化形势严峻.目前沙漠化土地面积达3 519.97 km~2,其中轻度沙漠化土地面积占45.82%、中度沙漠化占26.20%、重度沙漠化土地与极重度沙漠化土地面积分别占13.80%和14.18%.我们设想通过沙漠化治理.使极重度、重度、中度沙漠化得到恢复并转变为轻度沙漠化土地,这将使1907.27 km~2的沙漠化土地得到恢复.根据目前沙漠化土地土壤有机碳密度,我们初步估计将会有10.25×10~6 t的土壤有机碳能够得到固定.在固定的土壤碳中,极重度沙漠化土地、重度沙漠化土地和中度沙漠化土地贡献分别为4%,30%,36%.因此,目前黄河源区沙漠化土地具有较高的固碳潜力,通过沙漠化的有效治理,不仅能够改善区域生态环境,促进区域社会经济的可持续发展,而且将使黄河源区成为陆地碳汇的重要区域.     

陕北农牧交错带沙漠化土地时空变化特征分析

利用1986年、1993年及2003年3期Landsat TM遥感影像,在建立目视解译标志的基础上,借助地理信息系统技术,对陕北农牧交错带1986—2003年土地沙漠化时空动态变化特征进行分析。结果表明:陕北农牧交错带沙漠化土地重心整体向东北方向偏移了11 843.43 m,面积减少了206 655.21 hm2,表明该区沙漠化面积扩大的态势得以控制并趋于减少;沙漠化程度明显减轻,严重、重度沙漠化土地面积逐渐减少,转化为中度和轻度沙漠化,但在区域气候趋于暖干的情况下,面临着沙漠化发展的潜在危险;同时,近17 a来有近291 826.1 hm2非沙漠化土地变为沙漠化土地,沙漠化速度为17 166.2 hm2·a-1,以草地、耕地、林地等土地沙化现象较严重,土地沙漠化的形势仍然较严峻。     

黄河源地区荒漠遥感动态监测

利用遥感和GIS的空间分析技术,以黄河源地区多期遥感数据为主要信息源,将荒漠分为沙地、戈壁、盐碱地和高寒荒漠四种类型,通过目视解译的方法提取黄河龙羊峡以上区域内的四期土地覆盖的荒漠数据,在此基础上进行了荒漠动态变化分析。研究结果表明:荒漠集中分布于研究区中西部,以高寒荒漠和沙地为主,其次是戈壁和盐碱地。近30 a来研究区内整体上荒漠先增加后减少,其中沙地的变化最为明显,尤其是1989年度以来的10 a扩张速度明显加快。     

Assessment of aeolian desertification trends from 1975's to 2005's in the watershed of the Longyangxia Reservoir in the upper reaches of China's Yellow River

Global climate change will affect the ecology and environment of the Qinghai–Tibet Plateau, thus increasing attention is being paid to the aeolian desertification that is occurring in the watershed that supplies the Longyangxia Reservoir in the upper reaches of China's Yellow River. We must assess the aeolian desertification trends before developing a plan to restore the region's degraded eco-environment. In this study, land suffered from aeolian desertification was classified into four levels (slight, moderate, severe, and extremely severe) using a series of indices. Interpretation of Landsat MSS and TM data from 1975's, 1989's, and 2005's was used to establish databases of aeolian desertified land at these three times. We then derived the aeolian desertification trends during the study period by overlaying the consecutive databases, and we analyzed the driving factors responsible for the observed aeolian desertification. The results show a total of 1,721,478.02 ha of aeolian desertified land in 2005's, accounting for 13% of the region's total area. From 1975's to 1989's, the area of aeolian desertified land increased by 229,307.26 ha, which represents a 15% increase compared to the 1975's area; and from 1989's to 2005's, the area of aeolian desertified land decreased by 19,079.87 ha, which represents a 1% decrease compared to the 1989's area. The main driving factors responsible for this increased aeolian desertification were climate factors (high wind velocity and an increase in annual temperature, combined with low precipitation and high evaporation) as well as unsustainable human activities and inappropriate policy measures. A series of key national projects initiated to combat degradation of the study area's eco-environment led to a decrease of aeolian desertified land through obvious restoration of vegetation.     

黄河流域生态环境综合评价及其演变

在定性分析黄河流域自然生态环境特点的基础上，针对黄河流域不同的地理特征与生态环境特征，从气候环境、水文环境、土地覆盖、土壤侵蚀、土地利用和地形地貌等方面选择评价指标，在遥感与地理信息系统技术支持下，首先通过一系列的模型计算与遥感影像解译，分别生成黄河流域1980年代末期与1990年代末期数值型的生态环境背景因子，而后应用主成分分析法对生态环境质量进行了综合评价，得出了不同空间尺度下的反映黄河流域1980年代末期与1990年代末期生态环境质量的分级图，并对黄河流域近10年间的生态环境演变进行了分析。