塔里木河流域中游渭干河-库车河绿洲盐渍土水盐信息光谱特征研究

土壤水分、盐分时空变异强,是影响土壤光谱特征的两个重要因素。土壤水分与盐分之间的关系以及土壤水分、盐分与土壤光谱特征间的关系直接关系到利用遥感光谱信息监测土壤盐渍化的精度。该文运用多元统计学及可见光-近红外反射光谱分析方法对2010年10月渭干河-库车河三角洲绿洲盐渍土水分、盐分数据和盐渍土野外光谱数据进行分析,探讨该绿洲盐渍土表层(0～10cm)水盐信息与野外光谱特征间的关系。结果表明:1)土壤水分和土壤电导率可用Cubic曲线拟合,相关系数R=0.8503,土壤盐分和土壤电导率也可用Cubic曲线拟合,相关系数R=0.842,但土壤水分与盐分之间的显著性较弱,相关系数R=0.74。2)与原始野外光谱相比,包络线消除后光谱波段与土壤水分和土壤电导率之间的Pearson相关性都有不同程度的提高,利用包络线消除法后的波段分别建立盐渍土土壤水分、土壤电导率后向回归预测方程,为动态水盐条件下的盐渍土遥感监测提供了理论依据。     

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。     

塔里木盆地南缘绿洲土地覆盖变化

绿洲土地覆盖变化信息的定量提取在干旱区生态环境演变研究中具有重要价值，选择塔里木盆地南部特有的干旱地区和田绿洲于田县为研究区，首先对土地覆盖变化信息提取方法作了对比论述，并对利用卫星遥感数据的空间结构信息以提高分类精度，进而提高分类后比较法的总体精度进行了研究；最终利用该方法做出的系列图件，总结了该地区近10年来的土地覆盖类型变化，并与实地考察结果及有关资料结合，分析了该地区近年来的环境变化及其影响因素，其方法和结论对塔里木盆地南缘绿洲地区未来的环境可持续发展研究具有一定参考价值。     

乌鲁木齐河流域山区与平原干旱对比

以乌鲁木齐河流域干旱变化过程研究为目标,利用英雄桥水文站和乌鲁木齐气象台的1960—2010年实测数据,计算年度和季节尺度的SPI和Z值两种干旱指标,对山区和平原区的干旱情况进行对比分析,判断干旱发生的特征以及两种干旱指标计算干旱等级的一致性,通过历年干旱发生情况验证计算结果。结果表明:以乌鲁木齐气象台为代表的平原区1978年前标准化降水指数(SPI)和Z值小于0,处于正常或干旱状态。1978年后,SPI和Z值开始波动性增长,变化趋势由干旱向无旱或正常转变;以英雄桥水文站为代表的山区,1960—2010年两种干旱指标以正常为主发生波动性变化;SPI和Z值两种干旱指标描述多年干旱变化过程一致,趋势变化吻合,具有很好的一致性;对山区和平原区而言,1978年前山区的干旱程度较小,平原区的较大。而1978年后山区的干旱程度相对较大、平原区的干旱程度较小;对季节性干旱而言,1960—2010年春夏秋季无旱状态所占比例最大,山区和平原区发生的干旱主要以轻旱为主,集中出现在夏秋两季。中旱和重旱的发生比重较小,主要发生在春秋两季。通过验证可知,SPI和Z值的计算结果是有效的,适用于乌鲁木齐的干旱分析。     

阿克苏市城市化发展与建设用地结构变化之间的关联性研究

通过2000-2013年的统计数据,采用相关统计方法分析了阿克苏市城市化与建设用地结构变化的特点和变化趋势,在此基础上,使用灰色关联法分析其相互关联性.研究表明:人口、社会、经济、环境城市化指标平均权重值依次为0.1327、0.0309、0.0794和0.0260,表明人口因素对城市化发展影响最大,经济和社会因素次之,环境因素最小.研究区主要的建设用地类型为居住用地和工业用地,研究初期和末期在建设用地总面积中所占比重依次为36.96%~45.29%和14.17%~10.38%,始终占最大优势,年均变化速率较大的为仓储用地、特殊用地和对外交通用地,变化速率依次为-19.06%、6.27%和5.36%,而其余6种用地类型年均变化速率相对较小;阿克苏市城市化指标与建设用地指标之间有较强的相互关联性,多年平均关联系数均0.65,说明城市化发展与城市建设用地结构变化是相互的、双向的、复杂的动态过程,并说明本文采用的17种城市化指标是影响阿克苏市建设用地结构变化的主要动力因素.针对以上特点,指出阿克苏市城市化过程中存在的一些问题,并提出调整人口结构、控制人口规模、加大对公共服务设施的投入、保护城市环境和有效利用土地资源等一些建议措施.     

新疆植被覆盖度趋势演变实验性分析

基于MODIS-NDVI数据,提取新疆2005-2015年植被覆盖度（FVC）。通过依据海拔和植被覆盖度的指标划分出山地、绿洲、平原、荒漠等11个子系统。通过斜率、变异系数、线性回归模型等方法来对全疆和不同生态分区的现状和未来发展趋势进行分析,并用BP人工神经网络来预测新疆2016-2020年的植被覆盖度的时空变化和分析2005-2020年时空动态变化趋势。主要结论为：① 新疆植被覆盖度总体为上升趋势,从西北向东南逐渐下降;山地呈逐年上升趋势,荒漠呈不显著退化趋势。植被覆盖度的变化主要是由降水量的变化引起;② 在整个新疆的荒漠和绿洲边缘构成了一个“绿洲—荒漠改善过渡带”,绿洲呈明显的改善趋势;③ 2009年是研究期内多数分区植被覆盖度的历史最低点;④ 在山脉的冰川积雪、湖泊周围的变异性很大,范围在150%~316%之间,这主要是由于气候变化、冰川消融和湖泊水位的波动变化所致;⑤ 北疆生态明显好于东疆与南疆,其绿洲区域呈现明显的改善趋势。伊犁地区的植被覆盖度相比于其他3个分区的变幅很大,山地区域呈明显的逐年退化趋势。伊犁地区植被覆盖度的局部最低点是在2008年,比其他分区的2009年提前了一年,相应的存在“实时”（伊犁）和“滞后”（东疆、南疆和北疆）的效应,主要是由于降水量和气温的变化所致。     

干旱区典型绿洲盐渍化土壤空间信息研究

对提取干旱区盐渍化信息的若干方法进行了评述,并且选取位于干旱区地带的盐渍化典型区域——阿克苏地区的库车、新和、沙雅县(渭-库绿洲)以及和田地区的于田县(于田绿洲)作为研究区进行实证分析。采用同一时相的ETM 数据,运用K-T变换、比值变换以及通过NDVI指数和分类来提取信息,效果明显。通过实证分析发现:虽然研究区都地处塔里木盆地周边地区,一个是塔北绿洲,另一个是塔南绿洲。但由于水文(盐渍化形成的关键)、气候(形成盐渍化土壤的驱动力)、地形(盐渍化土壤分布及差异的主要因素)、人类活动(盐渍化土壤形成的重要因素)等因素差异的存在,导致了盐渍化情况的差异。再利用Surfer软件绘制盐渍化出土壤特征(电导率)的等值线图,发现渭-库绿洲和于田绿洲表层土壤电导率的空间分布状况的差异。     

塔里木南缘绿洲“冷岛”效应时空变化研究——以于田地区为例

 利用遥感技术，选取研究区TM/ETM热红外波段，反演了塔里木盆地南缘绿洲于田地区1989年、1999年、2002年的陆表温度（LST），构建了绿洲“冷岛”比例指数（OCRI），定量分析了于田地区14 a来，绿洲内部“冷岛”效应的时序变化，指出于田绿洲“冷岛”效应有减弱的趋势;并且通过对于田温度场的分析，总结了“冷岛”效应空间变化的特点：①于田县绿洲内外部温度差异变小，温度波动趋缓，“冷岛”效应减弱;②于田县城建成区面积的扩大减弱了“热岛”效应的强度和范围。     

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.