矿业城市土地利用/覆被变化的水文效应研究

矿业城市受到矿山开发与城市扩张的双重影响,生态环境遭到严重破坏,水环境问题尤为突出。本文以煤矿城市河南省鹤壁市为研究区,根据汤河流域1970—2015年土地利用覆被时空变化特征设定5种不同时期土地利用情景,采用SWAT模型模拟分析5期土地利用/覆被变化的水文效应以及变化规律。研究结果显示,1970—2015年间,土地利用变化引起流域内蒸散发量、土壤下渗量和地下径流量年均分别减少-1. 48 mm、-0.38 mm、-0.29 mm,地表径流量年均增加0.76 mm,汛期与非汛期径流增加;在不同水文年份,土地利用变化对平水年的年径流影响最为明显,对枯水年年径流的影响大于丰水年。本文主要提出了以矿业城市土地利用变化对水循环的影响,该方法对矿区范围内水资源的科学管理具有一定的参考意义。     

基于SWAT模型的汉江上游流域径流情景预测研究

气候变化和土地利用是影响径流变化的主要驱动因素,为了精确预测未来汉江上游流域径流量变化趋势,基于SWAT模型、天气发生器BCC/RCG-WG以及CA-Markov模型预测了未来2种土地利用变化模式下的径流量变化,土地利用情景的设置建立在CA-Markov模型预测结果的基础之上,结合全国林地保护利用规划目标以及汉江上游林地具体情况。结果显示:未来汉江上游流域径流将呈现明显的上升趋势,林地增加情景下径流量升高率少于自然生态情景,这可能与林地增多导致生态需水量增大有关,因此,对于汉江上游流域的水资源保护不可盲目投入大量人为林地增加,而应遵循植被自然生长规律,延续当前生态保护政策,尽量以减少人为污染、提高全民节约用水思想意识策略为主。     

基于3S技术的隆昌县土地利用/覆被动态监测

利用2000年和2010年遥感影像,分析了四川省隆昌县10 a间土地利用/覆被变化情况,并进行驱动力分析。研究表明,2000~2010年,耕地(包括水田和旱地)、水域、未利用地面积减少,林地、城镇、交通用地面积增加。分析表明,隆昌县土地利用/覆被变化的驱动力主要有人口因素、社会经济因素、城市化因素、政策导向,各因素间相互影响和制约。     

青川县LUCC遥感动态监测及驱动力分析

四川广元市青川县是国家生态试点县和退耕还林实施县,查明该区土地利用/覆被现状及其时空动态变化信息,为政府有关部门规划决策提供科学依据具有重要意义。应用RS和GIS技术,基于2000年、2005年和2010年3个时相的陆地卫星TM图像,通过图像处理和信息提取,获得了该区3期土地利用/覆被数据。在此基础上,分析了青川县近10 a土地利用/覆被动态变化过程,查明了引起动态变化的主要驱动力因素,最后,对该区2015年和2020年土地利用/覆被的面积比例进行了预测。研究结果表明:青川县2000—2005年间,耕地、水域和未利用地面积减少,林地、草地和建设用地面积增加;2005—2010年间,耕地和草地面积减少,林地、水域、建设用地和未利用地面积增加;两段时期耕地面积持续减少,但减幅减小,林地面积持续增加,增幅减小,建设用地持续增加且增幅增大,水域和未利用地先减后增,草地先增后减。究其原因,认为政策、经济发展和人口增长及自然灾害等因素是研究区土地利用变化的主要影响因子。经过预测,在相关政策不变且没有自然灾害发生的情况下,2015年林地面积占全县总面积的比例将由2010年的58.57%增长为59.01%,到2020年将继续增长为59.44%,耕地面积比例到2020年将减少至29.13%,建设用地面积比例继续增加至0.22%。     

基于GIS的乌江流域地表径流模拟研究

基于GIS平台，建立了数字乌江流域。在此基础上，选择5个典型子流域，利用流域1956-2000年的降雨和水文资料及流域2000年土地利用数据，分别计算5个子流域的年均降雨量、年均地表径流量和土地利用百分比；用多元回归分析工具建立流域年均地表径流量与年均降雨量和土地利用百分比之间的关系式，得到不同土地利用方式下的降雨径流模型；通过实测资料对模型进行验证的结果表明，模型模拟精度较高，相对误差在7％以内。     

基于GIS的岷江上游流域土地利用／覆被变化研究

以岷江上游流域为对象,选取3期9景TM/+ETM遥感影像,通过多步骤最大似然监督分类、变化检测,结合空间动态分析测算模型,分析近20年土地利用/覆被变化情况。结果表明:从整个流域分析,林地面积减少,主要转化为未利用地、建设用地和耕地;未利用地在前8年以每年3.7%、后8年以每年0.4%的速度增加;建设用地在1994—2002年以每年34%的速度增加,到2002—2010年增长速度减缓;耕地总面积减少54 431hm2;从县域分析,1994—2002年间,松潘和黑水县大面积林地转为未利用地;2002—2010年间,松潘县未利用地转为林地和建设用地,茂县和汶川县未利用地面积大幅增加。该研究结论不仅为国土资源管理部门优化土地利用结构提供依据,亦为当地政府实现生态资源可持续发展提供数据支撑。     

三峡库区土地利用格局变化的分形结构研究——以开县为例

运用分形理论建立了研究区土地利用/覆被镶嵌体的分形结构模型,对各种景观的分维值进行了计算,讨论了各种景观形态的复杂性和稳定性及三峡工程实施十年间其稳定性和复杂性的动态变化。结果表明:分维值是研究区域土地利用/覆被镶嵌体景观格局的一种综合性定量指标,通过对土地利用景观类型的分维值进行分析,可以获取其形态的复杂性、稳定性信息。1992年和2002年两个时期研究区土地利用景观类型斑块形态复杂性和稳定性由大到小的顺序均依次为:未利用地、草地、建设用地、灌木林、森林、水田、旱地。十年间研究区旱地、建设用地和未利用地斑块形态变得愈加不规则,草地、灌木林、森林和水田的斑块形状变得愈加规则;十年间研究区旱地、建设用地和未利用地的形态稳定性变弱,草地、森林、灌木林和水田的形态稳定性增强。     

松嫩平原生态脆弱区生态系统服务功能价值变化

在遥感和地理信息系统技术支持下,以1986～2000年的1∶100000LandsatTM图像解译数据为基础,全面分析了1986～2000年该区土地利用/覆被的动态变化特征,运用Costanza等人对全球生态系统服务价值的计算方法,对松嫩平原西部生态脆弱区土地利用/土地覆被变化(LUCC)引起的生态环境质量变化进行了评估。计算结果表明:在1986～2000年间,由于土地利用面积的变化而使该地区的生态系统的生态价值减少,松嫩平原西部耕地和城乡建设用地有所增加,其他林地、草地、水域和未利用地的面积均减少。耕地面积增加的比例为9.80%、城乡建设用地增加0.66%;林地、草地、水域和未利用地面积减少的比例分别为1.10%、6.80%、1.20%和1.20%,15年的时间里松嫩平原西部生态脆弱区生态系统总价值减少7000.15×104美元,使生态系统服务价值损失9.74%。     

赣州不同情景土地利用变化对生态系统服务价值影响

城镇发展使得生态系统服务价值发生变化，甚至显著降低，模拟未来土地利用结构，能优化国土空间结构，提高生态系统服务价值。本研究以2010、2020年土地利用类型数据，利用土地利用变化情景模拟(GeoSOS-FLUS)模型模拟不同情景下2030年土地利用状况。结果表明：4种情景下草地、未利用地都是减少，水体几乎不变，建筑用地栅格数都增加，其中基准和保护林地情景增加最多，均为25.66%,林地除保护农田基本不变外，其他三种情景变化几乎一致，增加均为3.07%;相比2020年，保护农田的生态系统服务价值降低了5.46亿元，其他三种情景的服务价值都增加，保护农田林地最高，为2 901.82亿元，其他两种均为2 893.07亿元。     

基于土壤地形指数和遥感分类的SCS模型参数率定

以RS为主要手段,结合GIS技术,基于屯溪流域遥感影像,研究得到了屯溪流域两期遥感影像的土地利用分类结果。在此基础上,利用屯溪流域DEM数据得到TOPMODEL模型中的土壤地形指数,并与SCS水文模型和遥感信息相结合进行水文分区,率定SCS模型的径流曲线数参数(CN值),然后利用1982~2002年间屯溪流域的水文数据对结果进行精度验证。实验结果表明,该方法取得了较好的效果,模拟径流与实测径流间的平均误差仅为14.1%。     

近40年老哈河流域土地利用变化监测与分析

利用决策树和支持向量机分类方法,基于多期Landsat MSS,TM and ETM+遥感图像和其他辅助数据,对1970s以来近40年半干旱的老哈河流域土地利用变化(land use and land cover change,LUCC)进行动态监测,并利用GIS方法对LUCC进行了定量分析和空间分布制图.结果显示,利用支持向量机分类方法对该地区1976年、1989年、1999年和2007年土地覆盖类型分类可达到较满意的效果;近40年老哈河流域土地利用变化显著,水体和草地减少,城乡用地持续扩张,耕地大幅增加,林地和未利用地大幅度波动、总体减少.LUCC主要发生在林地、草地和耕地之间,表明农、林、牧用地之间转换显著,且在各个时期的空间分布差别较大.从变化强度来看,土地利用的年综合变化率最大值渐趋增大,年均土地动态度在空间分布上差异很大,另外在各研究期赤峰市区周边动态度都很大,反映了赤峰市持续性的城市化进程.     

Using remote sensing imagery to determine the impact of land cover changes on potential runoff for the Mid-Cibolo Creek watershed,Texas

Land cover changes within watersheds have the potential to produce dramatic changes in surface hydrology, namely runoff, in the event of storms. The Mid-Cibolo Creek watershed in south-central Texas has experienced extensive land-cover change in the past two decades due to mass residential development and land clearing in the wake of urban growth along the I-35 corridor. This study determined land-cover changes within the basin using supervised classification to classify land cover from LANDSAT images for the years 1986 and 1999. Changes in runoff volume were then calculated using the Soil Conservation Service (SCS) runoff equation for a series of rainfall scenarios. The results showed that an overall increase in impervious cover and decrease in natural vegetative cover has occurred leading to larger runoff volumes for all storm scenarios. The findings are important for watershed scale urban expansion and land clearing practices as current methods suggest that flood risk is increased.     

石屏县土地更新调查的影像解译结果分析

利用2005年SPOT-5高分辨率卫星影像,运用RS、GIS、GPS等新的技术手段,分析、提取了石屏县土地利用变化信息。结果显示,石屏县新的土地控制面积为3 041.37km2,与2004年变更调查统相比较,现有辖区面积增加0.53km2。土地利用类型以农业用地为主,面积达25.40 536×104hm2,占总土地面积的83.53%。通过以高分辨率卫星影像进行更新调查,有效掌握石屏县土地利用状况和动态变化,查清土地利用结构,调整土地供应,有效利用土地资源提供了翔实的基础资料和科学依据。     

基于遥感和GIS的中国土地利用/土地覆盖的现状研究

通过利用土地利用程度指数和植被指数等指标。采用ＧＩＳ工具和数学模型方法,对中国土地利用／土地覆盖的现状进行分析,结论为：中国现有土 况代表着中国总的土地利用程度指数为２０２的一种开发利用水平。从土地利用程度指数极限为４００看,中国土地资源总的开发程度仅达开发极限的一半;东部湿润区以耕地型覆盖为主,开发利用程度高;     

Studying Changes in Land Use Within the Poyang Lake Region

Poyang Lake is the largest freshwater lake in China. Because the lake is faced with a series of ecological and environmental problems, it is important and necessary to study the land use changes in the Poyang Lake region. In this study, Landsat images from 1976, 1989, 1999 and 2009, were used along with other evaluation methods (quantitative analysis of changes in land use, land use dynamic, degree and transfer matrix analyses) to investigate the changes in land use within the Poyang Lake region from 1976 to 2009. Land use was classified into seven types: cropland, woodland, grassland, the water body, construction land, bottomland and unused land. Areas of cropland, bottomland and the water body were decreasing although the area of the water body decreased relatively slowly. However, areas of construction land, grassland, woodland and unused land increased to a certain extent, with unused land increasing the most rapidly given its smaller proportion compared to the other types. All land types in the study region had different levels of conversion between other types of land. As a whole, the decrease in cropland and the increase in construction land, woodland and grassland were caused by human activities and the conservation policies such as Grain-for-Green and “returning farm to lake”. However, the decrease in the water body area was mainly influenced by natural factors and human activities. Changes in the area of bottomland were mainly influenced by water levels and human farming activities.     

天津滨海新区土地利用变化及驱动因子分析

随着全球变化研究的深入,人们逐渐认识到人类活动所导致的土地利用/土地覆盖变化(Land Use and Cover Change)最终会反过来影响到人类自身的生存和发展。因此,土地利用与土地覆盖变化成为全球变化研究的热点问题。本文以天津滨海新区为研究区域,使用ENVI软件通过面向对象解译的方法分别对2005、2010、2014年的遥感图像进行处理,得到3期的解译数据;然后,运用土地利用动态度及土地利用转移矩阵的方法对土地利用的面积变化情况进行分析;最终得出结论:该区域土地利用类型面积变化以建筑用地、未利用地的大幅增加及水域的锐减为主。2005~2014年9年间建筑用地和未利用地面积增加量分别为13 638.15 hm~2、6 926.94 hm~2;植被和盐田的面积都是减少的,而植被减少的面积最多,减少的面积量为10 673.28 hm~2。同时,本文进一步分析了经济、人口、政策驱动因子对该区域土地利用变化的影响。     

Identification of basin characteristics influencing spatial variation of river flows

The selection of basin characteristics that explain spatial variation of river flows is important for hydrological regionalization as this enables estimation of flow statistics of ungauged basins. A direct gradient analysis method, redundancy analysis, is used to identify basin characteristics, which explain the variation of river flows among 52 selected basins in Zimbabwe. Flow statistics considered are mean annual runoff, coefficient of variation of annual runoff, average number of days per year without flow and selected percentile flows. Basin characteristics investigated are those likely to reflect climatological, topographical and hydrogeological influences including that of land cover on river flows. The first ordination axis of flow statistics is strongly correlated with mean annual precipitation, mean annual potential evaporation and median slope. This ordination axis explains 64% of the variation of selected flow statistics among the selected drainage basins. The proportions of a basin under cultivation, and that with grasslands are correlated with the second ordination axis, which explains 6% of the variation of selected flow statistics. Mean annual precipitation is the most important basin characteristic, and this alone explains 50% of the variation of flow statistics. Median slope is the second most important basin characteristic. Proportions of a basin underlain by different lithological types had no effect on flow characteristics of selected basins. The paper has demonstrated the ability of redundancy analysis to identify basin characteristics that explain the variation of river flows among basins, including estimating the relative importance of these basin characteristics.     

Assessing Land Cover Change in Hydro-Climatic Data Network Watersheds Using NALC Imagery

Land cover conversion is known to alter the hydrologic regimes of watersheds. While connections between land cover and runoff are generally known, not all land cover alterations result in detectable changes in streamflow, and the quantity of land cover change required to yield a detectable change in streamflow is unknown over a range of watersheds. The connection between land cover change and streamflow was explored for a Hydro-Climatic Data Network (HCDN) watershed. HCDN is a database of USGS gauged streams commonly used to assess the influence of climatic change on streamflow. Watersheds included in the HCDN have been screened to represent "unimpaired" streamflow. Implicit in this definition is the assumption that land cover is relatively unaltered over the streamflow time series. Imagery from the North American Landscape Characterization (NALC) project was analyzed to detect land cover change from 1972 to 1992 in an Oregon watershed selected from the HCDN. A post-classification change detection yielded a 44% rate of landscape change over 20 years. Changes in land cover classes by dominant soil types were paired with the L-THIA model of Purdue University to quantify the effect of land cover change on runoff. Despite land cover changes, simulations confirmed that runoff remained unchanged. This report summarizes recommended steps for applying NALC imagery to detection of landscape change in other watersheds.     

中国陆地生态系统脆弱带遥感模型

本研究通过对我国陆地生态系统8个典型样地的植被指数取样实验和图像计算结果发现，这8个样地植被指数随着水、热因子的季节变化，在时间和空间上具有一定的“绿波推移”和“景观更替”规律。在中国东部湿润的季风区（样地1－3），随着纬度的增高，其月平均植被指数与月平均气温有较大的相关。发现降水相对丰沛的地带，热量和光照条件的变化成为植被生长和变化的自然限制因子；而在中国北方森林－森林草原－典型昌原－荒漠草原－荒漠地带上，随着从东部（湿润地区）到西部（干旱地区）干湿条件的更替，月平均植被指数与降水多寡有较大的正相关关系。在8个样地上都呈现出共同的规律，即定向风的分布与植被指数的分布在时间和空间上具有逆相分布的“套合关系”。尤其在时间上有相逆套合关系，这正是中国北方沙尘暴和沙漠化加剧的自然原因。本研究定量地给出了我国陆地不同经纬度带生态系统脆弱季节和累积时间的分布。