1975-2010年石羊河流域绿洲时空演变研究

应用RS和GIS技术,以石羊河流域绿洲为研究对象,对1975 2010年流域绿洲的时空动态变化进行了监测,并结合气候变化、地表径流量和人类活动等资料探讨了绿洲变化的原因.结果表明:近35年来,石羊河流域绿洲整体规模呈波动变化的趋势,1975、1990、2000年和2010年,流域绿洲总面积分别为7 563.06、7 730.62、7 131.56 km2和7 459.43 km2.通过分析绿洲与荒漠面积之间的转化发现绿洲主要经历了“绿洲化-荒漠化-再绿洲化”的过程,绿洲面积缩小了103.63 km2.绿洲内部耕地、城镇居民地和水域面积增加,而林地和草地面积缩小.绿洲的变化受自然因素和人类活动的共同作用,但人口数量的增加、经济的发展以及地表径流的变化对绿洲演变的影响更为显著.     

基于土地利用/覆被变化表征的现代绿洲演变过程——以天山北坡三工河流域为例

本文以天山北坡三工河流域为例,利用1958年、1968年和1978年3期航片、1987年彩红外航片、1998年Landsat TM、2004年SPOT 5和2014年Landsat OLI影像,构建绿洲及其外围荒漠7期土地利用/土地覆被数据集,综合分析1950s屯垦戍边以来现代绿洲演变和外围荒漠植物群落变化。结果表明：①1950年以来,屯垦戍边使位于三工河冲洪积扇中下部的老绿洲不断向冲积平原扩张,老绿洲外围以柽柳和梭梭为建群种的土质荒漠景观不断转变为新绿洲,绿洲面积增加了4倍多。其中1958-1968年和2000s以来是绿洲变化最为显著的两个阶段,这两个阶段分别对应了农业用地和建设用地增幅最大的时期。② 三工河流域的现代绿洲演变过程中存在“地方管辖区”和“兵团农场区”两种基本管理模式,也正是这两种模式相互渗透、相互交叉融合,共同推动了现代绿洲演变。③三工河流域1950s-2004年现代绿洲演变具有干旱区绿洲演变的普遍特征,但2004年以后的演变仅适用于有较大规模跨流域调水或新增水源的绿洲演变情形。现代绿洲的扩张以荒漠植被的砍伐和破坏为代价,导致绿洲外围植物群落结构发生了显著的变化,这使得绿洲外围荒漠生态系统的保护愈加困难     

塔里木河流域水储量变化及绿洲生态安全评估

绿洲是干旱、半干旱地区最具生态敏感性和独特性的景观类型,是维系人类生存和社会经济发展的重要区域。然而,在气候变化与人类活动双重影响下,干旱区水资源及其绿洲生境正发生剧烈变化。基于2000—2020年MODIS、GRACE卫星数据、土地利用数据和气象观测资料,通过计算植被覆盖度,估算植被初级生产力(NPP)和遥感生态指数(RSEI),系统分析了过去20 a塔里木河(简称塔河)流域陆地水储量和绿洲的动态变化并完成了绿洲区生态安全评估。结果表明：(1)2002—2020年塔河流域陆地水储量以0.27 mm·月^-1的速率减少,空间上塔河流域陆地水储量在北部和西部区域显著减少,而在南部区域显著增加。(2)2000—2020年塔河流域绿洲面积显著增加,面积增加6.49%(0.42×10⁴km²)。塔河流域整体生态环境呈转好趋势,生态等级由较差级别转为中等级别,生态改善区占总流域面积的69%,而生态退化区面积不足5%。塔河流域归一化植被指数(NDVI)由2000年的0.13增至2020年的0.16,近20 a植被覆盖度增加36.79%...     

近55 a来黑河流域绿洲演变特征的初步研究

 以航空照片（1956年）、Landsat MSS影像（1975年）、TM和ETM+影像（1990、2000、2005、2010年）为基础数据源,提取了黑河流域近55 a来的绿洲演变信息,并对绿洲演变的驱动力做了初步分析。研究结果表明:①研究区绿洲在1956—1975年间呈萎缩状态,1975—2010年间均呈扩张状态,并在2010年达到8 137.89 km2,整个绿洲扩张期间,2000年前的增长较平稳,2000年后增长较快;②绿洲内部的土地利用类型以耕地和林地所占比例最大,合占绿洲总面积的90%左右,1975年后耕地成为绿洲中比重最大的土地类型,约占60%;③研究时段内耕地和城镇居民地的变化相对平稳,多为单向转入,而林地、水域的变化相对剧烈,双向转换频繁;④关于绿洲演变驱动力的初步研究表明,自然和人为因素的共同作用影响了水资源的时空分布变化,并决定了绿洲演变的方向和特征,但是其机制还需在今后开展更深入的研究。     

基于参与式调查与主成分分析的金塔绿洲变化驱动力分析

内陆河流域绿洲变化驱动机制是旱区绿洲学研究的核心内容之一。利用1963~2010年的Keyhole存档相片、KATE-200卫星航片、Landsat遥感影像等多源数据,获取了金塔绿洲空间分布及面积变化信息。在此基础上,结合参与式调查和主成分分析方法定量分析绿洲变化的驱动机制。研究表明：近47 a来金塔绿洲总体呈现增长的趋势,绿洲规模不断扩大,至2010年绿洲面积高达539.47 km²。其主要原因是气候变化、人口增加、水资源的开发利用与科技进步、社会经济发展及政策等因子的相互交织作用。气候变化是背景因子,人文因子是绿洲变化的主成分因素,且在不同历史社会背景下,其主导人文因素也不同。     

博斯腾湖环境变化及其与焉耆盆地[2]绿洲开发关系研究

文章从自然和人类活动两方面分析了自1958年以来博斯腾湖环境变化。认为：近40年来，自然因素对湖水位变化的影响力要大于人为活动对湖水位变化的贡献，绿洲开发引起的入湖水量减少和大量的高矿化度农田排水排入湖区使博斯腾湖迅速演变为微咸湖，控制着博斯腾湖水化学类型的变化和形成。在此基础上，探讨了博斯腾湖环境变化与焉耆盆地绿洲开发和绿洲环境变化相互作用的机理，指出尽管近10几年来绿洲环境的发展是可持续的，但整个焉耆盆地环境持续发展关键在于控制绿洲开发利用规模。适宜的绿洲发展规模，可保证绿洲环境和博斯腾湖环境的可持续发展。     

博斯腾湖环境变化及其与焉耆盆地绿洲开发关系研究

章从自然和人类活动两方面分析了自1958年以来博斯腾湖环境变化。认为：近40年来，自然因素对湖水位变化的影响要大于人为活动对湖水位变化的贡献，绿洲开发引起的入湖水量减少和大量的高矿化度农田排水排入湖区使得博斯腾湖区迅速演变为微咸湖，控制着博斯腾湖水化学类型的变化和形成。在此基础上，探讨了博斯腾湖环境变化与恶焉煮盆地绿洲开发和绿洲环境变化相互作用的机理，指出尽管近10几年来绿洲环境的发展是可持续的，但整个焉耆盆地环境持续发展关键在于控制绿洲开发利用规模。适宜的绿洲发展规模，可保证绿洲环境和博斯腾湖环境的可持续发展。     

基于ChinaCover数据集的绿洲结构数据制图——以河西内陆河流域为例

生产兼具绿洲独特性和结构特点的绿洲专题数据是目前绿洲学研究亟待解决的关键基础性问题。以河西内陆河流域为研究区,在构建绿洲生态系统的二级分类体系基础上,结合ChinaCover数据和Landsat NDVI影像,利用面向对象随机森林分类和叠加分析方法,完成1975—2020年7期河西内陆河流域绿洲土地结构数据的制图。结果表明：（1）基于ChinaCover数据集的绿洲结构数据制图方法可以快速准确地生产出绿洲专题数据;（2）绿洲生态系统一级类型总体精度为96.17%,二级类型精度为82.64%～92.99%,制图精度明显高于现有土地覆被产品;（3）2020年河西内陆河流域绿洲占研究区比例为8.97%,一级类型以人工绿洲为主,二级类型以耕地和草地为主;（4）近45年河西内陆河流域人工绿洲呈持续扩张趋势,荒漠-绿洲过渡带呈萎缩趋势,自然绿洲呈先萎缩后扩张趋势;人工绿洲的扩张主要是耕地和建设用地的增加,而过渡带和自然绿洲的萎缩主要是草地减少。     

新疆三工河绿洲土地利用变化系统动力学仿真

从小区域(乡域)尺度出发,综合考虑人口、经济、技术、市场等主要人文因素对绿洲土地利用变化的驱动作用,建立系统动力学（SD）模型,并以天山北麓三工河流域为例,用1978—1998年的实际数据验证了模型的适用性和可靠性,在此基础上,模拟和分析了三种发展模式下本区域1998—2050年土地利用变化过程,结果表明：SD方法对于乡域尺度的土地利用变化研究是适宜的;三种模式下土地利用变化规律表现出明显的差异性,人口、经济、技术、市场等因素对本区域土地利用变化具有显著驱动作用。     

玛纳斯河流域人工绿洲扩张对社会经济和生态环境的影响分析

 利用2007—2009年的实地调查资料,结合1958—2006年的5期遥感影像解译数据,从干旱区内陆河流域典型绿洲的演变进程出发,分析了新中国成立以来近60 a玛纳斯河流域人工绿洲快速扩张的影响,强调了保持绿洲适宜规模的重要性,并从可持续发展的角度探讨了绿洲今后发展的方向。主要结论为:①近60 a玛纳斯河流域耕地和绿洲分别以107.756 km2·a-1和122.401 km2·a-1的速度迅速增长,二者扩张的方向基本一致;②绿洲的快速扩张对社会经济产生一定推动作用的同时,也带来了一系列的环境问题。如地表水利用率超过90%,地下水过度开采并以0.5~1 m·a-1的速度下降,水质污染增加,防护林大量死亡,森林破坏严重,草地从1958年到2006年减少4 316.39 km2,土地荒漠化威胁严重等;③从可持续发展的角度看,控制绿洲规模,适度开采地下水,转变产业结构,建立生态补偿机制等是今后本区发展的关键。     

中亚干旱区马雷绿洲和于田绿洲LUCC演变对比研究

当前新疆与中亚国家的经济形势进入平稳发展的新时期,新疆在经济合作中的地位逐渐明晰,产业结构、资源条件等是开展合作的直接影响主因。利用遥感技术开展LUCC研究,可直观探讨自然和非自然因素对LUCC影响,为区域可持续发展提供决策依据。以土库曼斯坦马雷绿洲1976年、2001年、2010年和中国新疆于田绿洲1977年、2000年和2011年共6期TM和MSS影像为数据源,对中亚地区两个生态环境皆较脆弱的绿洲进行土地利用/覆被变化（LUCC）分析,对比研究干旱区绿洲LUCC,并分析其自然和非自然因素。在研究期间,马雷绿洲中轻度盐渍地变化最多,相对变化达到2.21,净变化速度为3.49%,面积下降最多的是沙漠类型,相对变化为-0.59,净变化速度为-2.60%;于田绿洲水体面积变化最多,相对变化为5.54,净变化速度达5.51%,沙漠面积也下降最多,相对变化为-0.97,净变化速度为-9.31%。结果表明：（1）马雷绿洲和于田绿洲具有相似的地类变化趋势：耕地、中轻度盐渍地、其它地类面积有所增加,而林地、重度盐渍地、沙漠面积减少;（2）LUCC是由自然因素和非自然因素共同作用引起的。     

塔里木盆地南缘2000-2013年人工绿洲扩张特点

利用2000、2005、2011、2013年4期MODIS13Q1、Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像,基于RS、GIS技术,分别提取土地利用/覆被类型信息,探讨塔里木盆地南缘人工绿洲扩张特点。结果表明:塔里木盆地南缘人工绿洲在2000-2013年不断扩张,各时段扩增来源中,天然绿洲比重不断减小,绿洲-沙漠过渡带比重逐步上升,荒漠比重快速增加。各流域人工绿洲扩张的阶段性与区域性差异明显,且扩增来源结构由于扩张的相对区位不同而异。人口增长、政策引导使人工绿洲不断扩张,并具有阶段性与区域差异性特点。人工绿洲扩张过程中,天然绿洲和绿洲-沙漠过渡带有明显退化现象,使其生态屏障功能下降,威胁到绿洲安全和经济社会的可持续发展。     

水盐动态与土地利用变化相互作用的分析

利用1987年和1998年两期土地利用现状图,1988~1998年水文资料和2000年、2001年地下水和土壤水、盐含量的监测资料,分析三工河流域水盐的时空动态变化对流域土地利用的影响。1988~1998年三条河流年出山口总径流量10年间无显著变化,但上游老绿洲耕地面积逐步扩大,引水量逐年增加,可以占到出山口径流总量的90%以上。1998年相对于1988年,上游绿洲地下水位有所下降,而所有下游观测点的地下水位均有所升高,盐渍化问题加剧。通过2000年和2001年三工河流域下游的新垦绿洲地下水、土壤的连续观测表明,从绿洲、过渡带到沙漠中,土壤盐分含量的变化梯度不大,差异不显著,而水分则有显著的下降趋势。但是在过渡带由于受绿洲灌溉过程的影响,地下水位较浅,土壤含水量较高,植被较为稳定,因此绿洲边界始终没有变化。因此水分的减少是绿洲过渡带动态稳定的关键限制因子。绿洲内的撂荒地和靠近绿洲的荒漠草地受绿洲内部灌溉过程的影响,地下水位升高,超过了地下水的临界深度,同时又因为缺少灌溉的反复淋洗,在强烈的蒸发作用下,盐分的表聚现象十分明显,而且整个剖面内盐分的含量都较高,土壤的盐渍化现象非常严重。     

河西内陆河流域绿洲面积对地表径流的响应

利用NASA AVHRR NDVI 3g遥感资料计算得出河西内陆河流域植被归一化指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）,将NDVI>0.20区域视为绿洲,通过计算绿洲区NDVI的变差系数和线性斜率分析1982—2013年绿洲面积变化,并进一步分析其对地表径流的响应特征。结果表明：河西内陆河流域绿洲整体呈扩张趋势,扩张区域主要在绿洲边缘区、河流两侧和尾闾;小规模斑块绿洲的破碎度呈增加趋势,连片的绿洲核心区相对稳定;绿洲面积随着出山径流变化呈现出阶段性特征,山区降水量对绿洲变化的贡献率约为地表径流贡献率的一半,冰川融水对绿洲面积变化的贡献率自东向西依次增加,绿洲区降水的贡献率则依次减少。     

和田绿洲景观破碎化特征及驱动因素

景观破碎化改变着区域景观结构的完整性和系统的连通性,对景观的稳定性和可持续发展具有重要影响。选取新疆和田绿洲为研究区,以1970年新疆考察数据与MSS影像,1990、2000、2013、2018年4期Landsat TM/ETM+同月相数据为主要数据源,采用景观指数法、移动窗口法、梯度分析及归因分析等方法开展绿洲景观破碎化的时空格局变化及驱动因素的研究。结果表明：近50年来,景观分裂指数（DIVISION）由0.94减少到0.89,香浓多样性指数（SHDI）从1.44减少到1.28,绿洲景观破碎化整体呈现减缓趋势。其中,城市景观破碎化程度最低,沿破碎化梯度从城市中心向外围呈现出先上升后下降的趋势。此外,景观破碎化程度与农业的发展呈倒“U”型函数关系,当农业扩张在绿洲面积的40%—50%时,景观破碎化程度达到峰值。人口增长,农业扩张与社会经济发展共同影响着绿洲破碎化的时空格局。本研究不仅为干旱区绿洲景观破碎化格局的空间变化分析及驱动因素研究提供科学依据,也对绿洲生态景观的规划与可持续管理具有重要的意义。     

近50年来渭干河-库车河三角洲绿洲耕地变化及其成因

利用 195 0～ 2 0 0 0年的统计和普查数据 ,对渭干河—库车河三角洲绿洲近 5 0年来耕地数量变化及区域差异进行分析 ,并探讨了影响耕地动态变化的驱动因子。近 5 0年渭干河—库车河三角洲绿洲耕地面积经历了 3个增长期和 2个减少期的变化。经综合分析发现影响渭干河—库车河三角洲绿洲耕地变化的主要驱动因素是 5次大的政策变动 ,耕地需求增加与非农业部门占用 ,导致土壤肥力下降 ,沙化、盐渍化等问题出现。     

河西走廊张掖绿洲LUCC的驱动力分析

利用1995和2000年Landsat 5、4、3、2(RGB)波段合成影像解译结果,采用中国科学院资源环境数据库中的中国1:10万土地资源利用分类系统,对河西走廊中段的张掖绿洲的土地利用/覆被变化(LUCC)进行了研究。并运用典型相关分析方法对张掖绿洲LUCC及其影响因子进行了统计分析,诊断出各影响因子对该区LUCC的贡献作用大小,同时运用典型相关系数和冗余度分析,检验了分析结果。     

黑河流域典型区土地利用格局变化及影响比较

在黑河流域选择两个典型区域进行土地利用变化的空间差异与影响的对比研究,利用20世纪60年代以来的三期遥感数据,通过定量表征指标体系,对比分析了两个区域不同空间土地利用格局变化和土地利用类型变化的分异特征,定量评价了土地利用变化对不同区域绿洲系统的稳定性和水资源空间分配的影响。结果表明：过去35年来两个对比区域不同的土地利用格局变化,形成了显著的绿洲沿河流的溯源迁移和以基于下游老绿洲的渐进性绿洲外围拓展两种不同模式,前者导致流域水资源过度集中消耗于流域上游和源区,中下游水资源可利用量急剧减少,在35年间下游荒漠化土地增加了85.1%,灌溉绿洲萎缩了25.5%;后者则不同,水资源利用量的空间配置在区域下游具有小幅度集中,区域绿洲系统整体的稳定性较高。从流域整体的水土相互关系出发,合理规划干旱内陆流域土地利用模式和空间土地资源配置,对于促进流域整体的可持续发展具有重要意义。     

基于网格单元的西北干旱区城市土地覆被/土地利用时空变化研究——以新疆喀什市为例

利用1995、2005和2015年3期Landsat遥感数据,提取新疆喀什地区喀什市土地覆被/土地利用信息,并将各时期用地分类数据分别转入50 m×50 m的矢量网格单元,建立基于矢量网格单元的土地覆被/土地利用网格图,探讨喀什市1995-2015年土地覆被/土地利用时空变化特征及驱动因素;通过叠加分析,研究时期内各用地类型之间相互转换和替代关系。结果显示：（1）1995-2015年间喀什市土地覆被/土地利用变化剧烈,以建设用地面积变化最为显著,20 a间面积增加近3倍,未利用地和绿地面积均有所减少,水体的面积变化显现波动态势。（2）1995-2015年喀什市建设用地扩张主要以"摊大饼"式的外延扩张为主,但也伴随少量内部填充的集约式增长模式,通过回归分析,建设用地面积的增加与城市人口的增加和社会经济的发展具有紧密的正相关关系。（3）建设用地在扩张过程中主要侵占和替代了未利用地和绿地,并且绿地的增加与减少和未利用地的侵占与被侵占有着直接关联。     

黑河流域土地利用变化对地下水资源的影响

土地利用与覆被变化对区域水文过程具有深刻影响。利用1960s以来的三期遥感数据和1980年以来的地下水长期观测数据, 从地下水补给和排泄系统两方面, 分析了近30年来甘肃省黑河流域中游地区土地利用与覆被变化对地下水系统的影响, 结果表明：以1985年为界, 随土地利用与覆被变化强度不同, 前后15年土地利用变化对地下水系统补给的影响分别达到2.602亿m³/a和0.218亿m³/a, 对排泄系统的影响分别为2.035亿m³/a和4.91亿m³/a, 在保持区域人工开采量不超过3.0亿m³/a的合理幅度下, 土地利用变化对区域地下水资源变化起着决定作用;在区域土地利用与覆被变化和近10年来人类较大规模开采影响下, 甘肃省张掖盆地地下水资源变化出现了显著的区域差异性。认识土地利用变化对流域地下水系统的作用与区域地下水资源的时空变化特征, 对流域水土资源合理利用规划与管理有重要意义。