干旱半干旱区土壤含盐量和电导率高光谱估算

以新疆南疆地区渭干河-库车河三角洲绿洲不同盐渍化程度的土壤为研究对象, 将土壤样品的含盐量与电导率数据和使用ASD FieldSpec Pro FR光谱仪测得土壤样品高光谱数据作为本研究原始数据. 首先, 对原始土壤光谱反射率曲线进行Savitzky-Golay滤波以消除光谱曲线噪声可能引起的误差, 对得到的光谱曲线进行对数、 倒数等15种光谱变换; 其次, 对土壤样品含盐量与电导率关系进行分析, 并通过两者与土壤光谱反射率不同光谱变换形式的相关性比较分析, 遴选出一阶微分、 对数倒数一阶微分、 连续统去除和连续统去除一阶微分四种相关性较好的变换形式; 最后, 以此变换形式对含盐量和电导率进行建模, 并对二者进行了高光谱估算精度的比较. 结果表明: 渭干河-库车河三角洲绿洲的含盐量与电导率的相关性较高, 达到0.9975; 电导率与四种不同光谱变换形式之间的相关性要优于含盐量, 特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出; 无论是含盐量还是电导率, 多元逐步回归模型均优于一元线性模型, 且以电导率建立的两种回归模型的决定系数均高于含盐量. 研究表明, 土壤电导率对高光谱信息的反应比含盐量更敏感, 同时, 以电导率建模的估算精度比含盐量更高. 因此, 以电导率替代含盐量进行土壤盐渍化高光谱估算研究是一种精度更高、 速度更快的方法, 可为提高土壤盐渍化高光谱估算提供理论依据.     

2003—2012年新疆陆地水储量时空变化

利用2003年1月至2012年12月120个月的GRACE数据,基于高斯平滑和平滑滤波手段,辅以TRMM降水量、河网分布、蒸散发、径流等数据,反演了新疆陆地水储量,分析了10年间陆地水储量的时空变化情况.结果表明:2003—2012年新疆地区陆地水储量持续减少,但后半期水储量的减幅有所减缓;陆地水储量具有明显降低趋势的地区范围逐步向新疆东部迁移,水储量具有上升趋势的面积有逐渐增加的倾向,但是这种显著上升趋势所涵盖的面积没有占据研究区的主导地位;GRACE的年周期值和陆地水储量深度值的波动趋势一致;TRMM降水变化趋势与GRACE反演的陆地水变化趋势相辅相成,相互验证.该项研究可为新疆合理用水及缺水地区水资源合理的开发等提供理论依据.     

基于表观电导率与实测光谱的干旱区湿地土壤盐分监测

以新疆艾比湖滨盐渍化土壤为对象,利用磁感应电导仪和光谱仪测得的盐渍土表观电导率和可见光/近红外光谱数据,选取与EM38解译的土壤盐分相关性最好的光谱变换形式和特征波长,分别建立多元逐步回归、偏最小二乘回归和支持向量回归的土壤盐分监测模型。结果表明：（1）表观电导率两种模式相结合建立的盐分含量解译模型的拟合优度达到0.91,即在该区域内电磁感应技术可用于土壤盐分含量的间接监测。（2）一阶微分处理优于二阶微分,经一阶微分变换后的光谱可以较好地预测土壤盐分含量。（3）3种建模方法中,支持向量回归的建模精度最高,偏最小二乘回归和多元逐步回归次之。干旱区湖滨湿地土壤盐分含量的估测模型宜选取基于平滑后的原始一阶微分光谱数据建立的支持向量回归模型。     

渭干河绿洲不同土地利用类型土壤盐分的变化特征分析

土壤盐分的动态分析与监测,是实现盐渍化土地科学管理与利用的必要前提。运用GIS技术,结合地统计学方法,分析了渭干河绿洲土壤盐渍化的分布格局,探讨了不同土地利用类型下土壤盐分的变化规律。结果表明：土壤盐分离子含量随土层深度增加而减少,CO^2-₃和HCO₃^-变化不明显,整个剖面表现为：Na⁺+K⁺>Ca²⁺>Mg²⁺,SO^2-₄>Cl^->HCO₃^->CO^2-₃,具有中-强变异性,除了HCO₃^-、CO^2-₃和Ca²⁺外,其他盐分离子变异系数随深度增加而减小。不同土地利用类型的土壤含盐量具有显著差异垂向分布,耕地、荒地和草地、林地分别呈现为平均型、表聚型和底聚型盐分剖面,且各类型表层土壤（0～40 cm）含盐量依次为荒地（38.42 g·kg^-1）>草地（16.30 g·kg^-1） > 耕地（5.37 g·kg^-1） > 林地（4.62 g·kg^-1）。渭干河绿洲土壤属于重盐土类型,自然因素（蒸降比和地下水波动等）是土壤盐渍化的形成条件,而人为干扰（土地利用方式、灌排、施肥等）则促进了土壤盐渍化的发展。     

MODIS和Landsat时空融合影像在土壤盐渍化监测中的适用性研究——以渭干河—库车河三角洲绿洲为例

土壤盐渍化的遥感监测依赖于高时空分辨率影像,但受经费预算、卫星回访周期及天气的影响,高时空分辨率的遥感影像较难获取,这就限制了根据采样时间来获取对应时期遥感影像进行土壤盐渍化监测反演的应用。为此,提出融合MODIS和Landsat影像生成高时空分辨率影像来提取土壤盐渍化信息,为时空影像进行土壤盐渍化监测研究提供数据参考。以渭干河—库车河绿洲为研究区,利用增强型时空自适应融合率反射模型（Enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model,ESTARFM）和灵活的时空融合模型（Flexible spatiotemporal data fusion,FSDAF）,对MODIS和Landsat影像进行时空融合,并基于融合影像数据构建了关于土壤电导率（EC）的随机森林（RF）预测模型,对比分析时空融合影像应用于土壤盐渍化遥感监测的适用性。结果表明：ESTARFM融合影像的特征波段反射率与Landsat验证影像对应波段反射率一致性决定系数R²（Red）=0.8066、R²（SWIR2）=0.8444;FSDAF融合影像的特征波段与Landsat验证影像对应波段反射率一致性决定系数R²（Red）=0.6999、R²（SWIR2）=0.7493;基于ESTARFM融合影像构建的EC值预测模型精度最高,R²=0.9268,基于FSDAF融合影像构建的EC值预测模型精度良好,R²=0.8987,基于验证影像构建的EC值预测模型R²=0.9103; ESTARFM模型的融合精度高于FSDAF模型,并且基于融合影像构建的EC值预测模型效果良好。     

“一带一路”国家和地区百年尺度干旱化特征分析

为了充分了解“一带一路”国家和地区百年的干旱变化规律和趋势,探索其干湿变化情况,本文利用标准化降水蒸散指数SPEI（Standardized Precipitation Evaporation Index）1901-2013年12个月和3个月尺度的0.5°×0.5°数据,结合线性趋势、PCA主成分分析、Mann-Kenndall非参数检验和小波分析等方法研究多时间尺度下干旱趋势和周期变化特征。结果表明,研究区百年尺度内（1901-2013）干旱指数和面积呈现波动上升趋势,但干旱化进程缓慢,60%以上地区呈现缓慢变湿趋势,SPEI指数发生显著上升地区面积百分比为25.38%,发生显著下降地区面积仅占12.02%。MK检验和PCA分析均显示15°~35°N的中低纬度地区干旱化程度最为严重,主要地区为北非及阿拉伯半岛、伊朗高原,常年呈现显著干旱状态,而俄罗斯、哈萨克斯坦、印度半岛以及中国和蒙古两国干湿变化季节性特征明显。基于Morlet小波分析的周期分析显示,年际和季节SPEI指数的周期特征既具有相似性,又存在一定的差异性,尺度越小干湿变化交替越明显,尺度越大虽有全局特征但所展示的周期不能通过显著性检验,最终得到可用显著周期年际SPEI变化显著尺度为2~4 a,干旱特征在此尺度的周期中时间变化显著。     

塔里木盆地南缘绿洲荒漠化动态变化遥感研究——以策勒县为例

根据遥感调查结果，论述塔里木南部地区策勒县荒漠化动态变化的特征及分布规律。在揭示规律之前，利用地面控制点对1977年，1990年，1998年三个不同时期的多源卫星遥感数据（MSS，HRV，TM）进行精确配准，并对多源卫星遥感图像数据复合进行了研究。在野外调研的基础上应用PCI软件进行图像数据处理，编制了策勒地区不同年代的土地分类及土地类型动态变化图；通过不同时期遥感图像中荒漠化环境要素的对比分析，研究了策勒县周围地区近21年的荒漠化动态变化规律，从自然和人文因素两个方面分析探讨了荒漠化发展的趋势。     

MODIS MAIAC高分辨率气溶胶光学厚度产品在干旱区的适用性研究

多角度大气校正MAIAC(Multiangle Implementation of Atmospheric Correction)是一种新的获取高分辨率气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)的通用算法，其空间分辨率高达1 km，在改善陆地暗表面和亮表面AOD反演方面具有很大潜力，但在资料稀缺的干旱区的适用性尚不可知。基于此，利用2000年—2019年AERONET气溶胶站点观测数据，对干旱背景下的MAIAC AOD开展适用性评价。结果表明：大量的MAIAC和AERONET AOD匹配显示了MAIAC AOD在不同时间尺度和下垫面类型都具有较好的信息表征能力。MAIAC AOD在月、季和年尺度上都具有良好的应用前景，总体效果呈现出较好的适用性（R2=0.821,RMSE=0.117），但存在轻微的低估现象。MAIAC AOD在4种典型地表都具有良好的应用优势，其中草地有效匹配数据最多并呈现高估现象，建筑用地受气溶胶模型影响最大，农田受地表反射率干扰强烈且低估最明显（Below EE=46.5%）。MAIAC AOD双星观测Terra和Aqua准确性较为一致，R...