土地利用/覆被变化遥感检测方法与应用分析

随着我国经济建设的飞速发展,土地利用/覆被变化(LUCC)日新月异,如何快速、高效地获取变化信息已经成为LUCC研究的核心技术之一。本文以SPOT(Pan波段)影像和TM影像为例,对LUCC自动检测方法进行了探讨,并对光谱特征变异法、假彩色合成法、主成分分析法、图像代数法和波段替代法等方法进行了系统分析与比较。实践证明,在科学的图像处理的基础上,综合应用上述方法,能够高效、准确地自动检测出LUCC信息,具有传统的人工目视解译方法无法比拟的优势。     

青藏高原增温效应对垂直带谱的影响

青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10℃等温线、15℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明:1由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58℃(4月)到6.63℃(6月);最热月10℃等温线的海拔高度也从东部边缘(4000 m以下)向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15℃·月。2青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度:山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10℃等温线和15℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。     

MODIS-based estimation of air temperature of the Tibetan Plateau

The immense and towering Tibetan Plateau acts as a heating source and, thus, deeply shapes the climate of the Eurasian continent and even the whole world. However, due to the scarcity of meteorological observation stations and very limited climatic data, little is quantitatively known about the heating effect and temperature pattern of the Tibetan Plateau. This paper collected time series of MODIS land surface temperature （LST） data, together with meteorological data of 137 stations and ASTER GDEM data for 2001-2007, to estimate and map the spatial distribution of monthly mean air temperatures in the Tibetan Plateau and its neighboring areas. Time series analysis and both ordinary linear regression （OLS） and geographical weighted regression （GWR） of monthly mean air temperature （Ta） with monthly mean land surface temperature （Ts） were conducted. Regression analysis shows that recorded Ta is rather closely related to Ts, and that the GWR estimation with MODIS Ts and altitude as independent variables, has a much better result with adjusted R 2 〉 0.91 and RMSE = 1.13-1.53℃ than OLS estimation. For more than 80% of the stations, the Ta thus retrieved from Ts has residuals lower than 2℃. Analysis of the spatio-temporal pattern of retrieved Ta data showed that the mean temperature in July （the warmest month） at altitudes of 4500 m can reach 10℃. This may help explain why the highest timberline in the Northern Hemisphere is on the Tibetan Plateau.     

天山北麓前山带对平原区水文过程的影响

借助地理信息系统与遥感图像处理技术,分析了天山北麓前山带对平原区水文过程的影响,结果表明:阻碍地下水的流动使其转化为地表水从而增加了河川径流流量;增大了河川径流的年调节能力,使绿洲可以稳定地发展;阻止山区洪水与泥石流对绿洲的危害;影响到山前潜水埋藏深度、潜水溢出带分布与溢出量变化。对山区生态环境有一定的保护作用;对土地利用和土地覆被变化有重要的影响     

数字山地垂直带谱及其体系的探索

本文总结了传统山地垂直带研究的脉络及存在的问题；构建了山地垂直带谱数据结构，实现了垂直带谱数字化与可视化；提出了垂直带谱的三级体系：以基带区分一级带谱，以特征垂直带区分二级带谱，以垂直带组合结构、优势垂直带及垂直高度及宽度区分三级带谱；归纳出垂直带谱5种生态类型：1.与区域气候相联系的顶极带谱；2.与主要山地相联系的基本带谱；3.与特殊地生态现象相联系的过渡/特殊带谱；4.与人类干扰相联系的扰动带谱；5.与强烈人类活动相联系的次生带谱。     

干旱区山地森林的发展模式研究--以昆仑山奥依塔克地区为例

我国干旱区的绿洲与山地是一个完整的体系。山地森林具有多功能性，在山地生态系统中起决定性作用，对下游地区则具有生态保护作用。奥依塔克是昆仑山少数几个森林较为集中的地区，在协调林业、牧业、旅游业、人民生活需求的过程中，形成了山地森林可持续管理的“奥依塔克模式”，即各有关单位共同负责、利益共享。我国干旱区山地森林的可持续发展在于：（1）加强山地和山地森林的意识；（2）建立区域性山地森林建设的裣机制；（3）解决森牧争地矛盾；（4）解决山地林业生存与发展的矛盾；（5）林带以下森林的恢复。     

Spatial variation of altitudinal belts as dividing index between warm temperate and subtropical zones in the Qinling-Daba Mountains

To determine the dividing index between warm temperate and subtropical zones based on the spectra of altitudinal belts,this paper collected 33 spectra of altitudinal belts in the Qinling-Daba Mountains from published literatures and then analyzed the structures and the spatial patterns from south to north,from west to east and based on exposure directions.The results show that:1)From south to north,the basal belt gradually changes from subtropical evergreen broadleaf forest to warm temperate deciduous broadleaf forest;the spectra of altitudinal belts change from complex to simple;the dominant belt changes from montane broadleaf-conifer mixed forest and evergreen-deciduous broadleaf mixed forest to deciduous broadleaf forest.2)From west to east,the structures of the altitudinal belt spectra show complexity in the east and west but simplicity in the middle section;the upper limits of both the evergreen-deciduous broadleaf mixed forest belt and montane deciduous broadleaf forest belt present a quadratic curve distribution pattern in the longitudinal direction.However,the upper limit of the montane broadleaf-conifer mixed forest belt exhibits a nearly linear decrease in the west-east direction.3)Both the north and south slopes in the Qinling Mountains have the similar basal belt,whereas it varies greatly between the north and south slopes in the Daba Mountains.Comparably,dominant belts are very similar in the Qinling Mountains and the north slope of the Daba Mountains,but the south slope of the Daba Mountains has its own unique dominant belt:evergreen-deciduous broadleaf mixed forest.This implies that the Daba Mountains are more appropriate than the Qinling Mountains to act as the boundary between subtropical and warm-temperate zones in central China.     

秦巴山区马尾松林和油松林的空间分布及亚热带与暖温带界线划分

秦岭不仅是中国南北的地理分界线,也是中国亚热带和暖温带的气候分界线,在中国地理生态格局中占有重要的地位和作用。由于过渡带的复杂性、过渡性和异质性以及划分指标、研究目的的不同,学术界关于这一南北地理—生态分界线的具体位置一直有争论。为了进一步揭示秦巴山区过渡带的特征,明确中国南北地理—生态分界线的位置,本文选择马尾松（Pinus massoniana）林和油松（Pinus tabulaeformis）林这两类分别代表中国南方亚热带针叶林和北方温带针叶林的植被,结合研究区SRTM地形数据、气温和降水数据等,以年降水、最冷月（1月）气温、最热月（7月）气温和年均温为气候指标,详细分析了这两类植被在秦巴山区的空间分布及二者分界线处的气候条件。结果表明：① 马尾松林和油松林的分界线及相应位置的气候指标可以作为亚热带与暖温带界线划分的植被—气候指标之一。秦巴山区亚热带针叶林（马尾松林）与温带针叶林（油松林）的分界线位于伏牛山南坡至汉中盆地北缘一线（秦岭南坡）海拔1000~1200 m处;分界线处气候指标稳定：年降水750~1000 mm,年均温12~14 ℃,最冷月气温0~4 ℃,最热月气温22~26 ℃。② 通过综合的植被—气候指标来划分秦巴山区亚热带和暖温带的界线,能更科学地确定气候带分界线的位置及过渡带的特征,更全面地反映地表植被—气候格局的变化。此外,秦巴山区亚热带与暖温带的界线应该是由亚热带与暖温带针叶林分界线、阔叶林分界线、灌丛分界线等组成的一个过渡带。本文的研究结果为亚热带与暖温带划分指标的选取提供了一定的科学依据。     

黔西南脆弱喀斯特生态环境空间格局分析

西南喀斯特地区是我国四大生态脆弱带之一。黔西南具有典型的喀斯特生态环境,是西部大开发中生态环境的重点治理区。长期以来,由于人类不合理的开发利用使得喀斯特地区出现了严重的土地石漠化、土壤侵蚀以及森林生态系统退化等生态问题,制约着地区生态-经济的持续发展。本文根据已有的研究成果,在GIS技术的支持下,分析了研究区内主要生态退化问题的现状和空间格局及其影响因素,运用空间叠加分析功能,构建了生态脆弱度指标,并将研究区分为四个亚区,为生态环境治理提供科学依据。     

国家生态特区构想及其科学基础

本文首次提出了“国家生态特区”的概念及其科学基础。我国21世纪可持续发展面临的最严峻的挑战之一就是生态安全。但生态问题与贫困、区域发展道路和方向紧密联系,涉及因素多、复杂程度高,简单的工程性应对存在明显缺陷。我国西部存在战略重要、生态脆弱、贫困集聚的 “三位一体”地区。应给予其特殊政策,包括持续的生态补偿,变分散投资为集中投资、部门治理为综合规划,改变区域发展方向和衡量指标,实施生态战略及跨越式发展战略,走特区发展模式。在这类地区建立国家生态特区符合国家生态安全战略、能源安全战略、西部大开发战略及扶贫攻坚战略,具有比较完备的政策基础。建立国家生态特区可以实现有限资源的优化组合,建立我国生态建设的示范基地及地区环境建设与经济发展的长效机制,可以有效地破解我国生态战略区的经济与生态困局,解决生态移民难题、消除社会不稳定因素,特别是消除国家生态安全隐患,奠定国家可持续发展的生态基础。金沙江下游地区近8万km2,约1000万人口,共30个县,其中22个为国家贫困县;计划修建的四大电站装机3800万瓩,超过两个三峡电站;在生态安全、能源、扶贫方面都具有国家战略意义,可以考虑作为第一个国家生态特区。建议重新定位它的发展模式,给予相应的国家政策,使其发展既符合地区发展目标又符合国家战略目标。