基于ASTER的喀斯特流域地表水系自动提取研究——以贵州省为例

根据喀斯特流域孤峰和峰林在ASTER影像上表现为色调深浅不一的“桔皮状”和“花生壳状”图形,河流和湖泊色调较深,湿地和干谷色调相对较浅等影像特征,对贵州省内32个典型的喀斯特流域进行数字高程和地表水系提取。结果表明,利用ASTER影像提取喀斯特地表水系简便快捷、准确率高。与从1: 25万水文地质图提取的水系进行对比, ASTER所提取的水系其流域面积最大的相对误差为4. 5892% ,主河道长度最大的相对误差为3. 5693% ,河网密度最大的相对误差也只有7. 2564% ; 从地图提取的水系最多只能达到二级支流,提取的河流相对较短,而从DEM 提取的水系可达三级,有些甚至达四级、五级以上,且提取的河流更长,提取的水系更完整。      

喀斯特峰丛洼地不同植被类型土壤水分的空间异质性分析——以广西环江毛南族自治县西南峰丛洼地区为例

通过网格(5 m×5 m)取样,用地统计学方法研究了喀斯特峰丛洼地4个典型植被类型表层土壤（0～10 cm）水分的空间异质特征,探讨了其生态学过程和机制。结果表明,随着干扰强度的降低,植被产生了由农作物(Ⅰ)?人工林(Ⅱ)?次生林(Ⅲ)?原生林(Ⅳ)的变化,土壤水分显著提高,空间变异特征明显不同,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别符合指数模型、高斯模型、指数模型和球状模型,块金值与基台值之比(C0/(C0+C))在0.269～0.500之间,具有中等的空间相关性,Ⅰ和Ⅳ土壤水分的空间结构相似,(C0/(C0+C))值较大,随机因素和自相关异质性各占50%,分维数D值较大,空间依赖性较小,Ⅱ和Ⅳ相反;农业耕作区土壤水分的空间延续范围较大,变程达252.9 m,其他3个植被类型的变程均较小(141.2～163.2 m);Kriging等值线图从不同位置和方向上清楚地表明Ⅰ和Ⅳ土壤水分的空间分布均呈凸型分布,Ⅱ呈单峰分布,Ⅲ呈凹型分布;影响土壤水分空间分布的因子很多,其中干扰通过对植被的调控发挥了关键作用,降低干扰是喀斯特峰丛洼地脆弱生态系统水资源改善、合理利用及生态恢复重建的重要举措。      

面向对象的喀斯特地区石漠化遥感信息提取研究——以贵州省大方地区为例

针对现有基于像素的监督和非监督分类方法在地质环境复杂、地形起伏较大、阴影明显的喀斯特石漠化地区难以满足石漠化信息提取精度要求的问题,采用基于纹理特征数据和地形数据辅助面向对象方法进行喀斯特地区石漠化信息的提取。该方法首先依据石漠化分布在TM/ETM+影像面积大小不均匀的特征,利用纹理和地形因子计算最优分割参数进行多尺度分割;然后根据植被覆盖率、岩石裸露率以及坡度因子构建石漠化分级指标;最后参照石漠化分级标准、光谱信息以及纹理特征等建立的分类规则提取喀斯特地区石漠化信息。选取贵州省石漠化严重的大方县时序TM/ETM+影像进行石漠化信息提取试验,结果表明:与基于像素的监督分类和非监督分类方法相比,基于面向对象的分类可以有效地减少因复杂地形导致石漠化信息提取结果"椒盐化"现象,提取精度明显优于基于像素的监督分类和非监督分类方法。      

基于土地利用变化的喀斯特地区生态服务价值损益估算——以广西都安瑶族自治县为例

以广西都安瑶族自治县1988年、1999 年TM 影像数据以及2005 年SPOT2 /4影像数据为基础,应用谢高地等关于生态系统服务价值的测算方法,分析了研究区域土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值的变化情况。分析结果表明, 17年间研究区域土地利用的变化损害了该区域生态系统的生态服务功能,使生态系统服务价值损失了约0. 91亿元,说明土地利用变化影响了该地的生态系统服务功能的发挥,建议都安县调整土地利用结构,加大生态建设比重。      

喀斯特山地土地利用方式对土壤团粒的影响——以重庆黔江为例

土壤结构恶化是土壤侵蚀性退化的普遍现象和结果,在喀斯特地区表现尤为突出。本文以重庆黔江区为例,分析了四种不同的土地利用方式下,土壤团聚体的组成、稳定性及其影响因素。结果表明:研究区土壤颗粒组成主要集中在<0.05mm的范围内,土壤粘粒(<0.001mm)含量普遍较高;土壤经人为开垦利用转变为耕地后,表层土壤颗粒砂化明显;土地利用方式不同,风干团聚体含量相差不大,而水稳性团聚体组成和稳定性差异较大,＞5mm和＞1mm水稳性团聚体含量由大到小为:灌草坡＞林地＞退耕地＞耕地,＞0.25mm团聚体含量由大到小为:灌草坡＞退耕地＞林地＞耕地。灌草坡的水稳性团聚体含量最大,稳定性最强,耕地最差。有机质是影响水稳性团聚体的主要因素,因此,增加有机质的含量是恢复和改良喀斯特山地土壤结构状况的关键      

土地利用方式对喀斯特峰林谷地土壤养分的影响——以广西环江县大才村为例

通过密集采样研究了土地利用方式对喀斯特峰林谷地土壤养分的影响.结果表明:林地和水田土壤有机碳(分别为24.84±10.18 g/kg和24.54±7.83 g/kg)极显著高于旱地(13.25±4.48 g/kg,p<0.01),水田土壤全氮含量(2.64±0.76 g/kg)显著高于林地(2.45±1.17 g/kg, p<0.05),且二者极显著地高于旱地(1.68±0.53 g/kg, p<0.01).林地全磷含量(0.62±0.33 g/kg)显著高于旱地(0.57±0.18 g/kg, p<0.05),二者又极显著地高于水田(0.50±0.17 g/kg, p<0.01).全氮与有机碳呈极显著的线性相关.土壤碳氮比受到有机质组成和肥料施用的共同影响,说明土地利用方式通过植被、人为管理等途径影响土壤养分,为该类型区土壤养分的人为调控提供了基础.     

Regional assessment of landslide impact in the Three Gorges area, China, using ASTER data: Wushan-Zigui

This paper is focussed on the hazard impact of landslides in the Three Gorges, and represents the progression of our ongoing study on regional land instability assessment in the Three Gorges area using imagery data from the Advanced Spaceborne Thermal Emission Radiometer (ASTER). The key development here is the establishment of a model that integrates land instability with several factors that can relate hazard to human life, such as slope failures occurring in proximity to built-up areas and roads, and areas of high landslide risk along the bank of Yangtze and its major tributaries. The method correctly identifies some of the known destructive landslides in the region, like Qianjiangping and Huangtupo, as belonging to areas of potentially high landslide impact. Our results suggest that several population centres, including the towns of Wushan and Badong, are rated at high landslide hazard levels. This study highlights the importance of differentiating between landslide types within susceptibility assessment, and identifies those locations in the Three Gorges where the probability of landslide occurrence with negative impact to life and property is greatest.     

IRS-P5卫星影像提取DEM及其地学应用

基于高分辨率遥感卫星数据提取DEM技术已广泛应用于地学研究中,但基于IRS-P5立体像对提取DEM的研究应用目前还比较少。主要介绍了IRS-P5卫星获取立体像对的工作原理,立体像对提取DEM原理、方法及精度评定,列举了该技术在地学研究中的应用实例及其应用前景以及存在的问题。结果表明,在良好的地面控制点的支持下,IRS-P5立体像对提取的DEM平面和高程精度均可满足国家山地1∶1万地形图测图规范要求,在地学研究中具有广阔的应用前景。     

喀斯特山区居民地多尺度遥感信息提取精度对比

以贵州省典型喀斯特山区晴隆县为研究区,以分辨率分别为2.1 m的资源三号（ZY3）影像、10 m的哨兵二号（Sentinel-2）影像、16 m的高分一号（GF1）影像以及30 m的Landsat8影像为数据源,利用面向对象分类和人机交互相结合的方法提取研究区城市居民地、乡镇居民地和农村居民地,并将4种不同分辨率影像上提取的3种居民地信息与从0.5 m分辨率的普莱亚(Pleiades)影像通过目视解译且经实地核查得到的数据进行对比,计算出4种分辨率影像上3种居民地信息的提取精度,对提取结果进行精度对比分析。结果表明:（1）同一分辨率影像中,城镇居民地提取误差小于农村居民地;不同分辨率影像中,随影像分辨率大小的降低3种居民地中城市居民地的精度变化最小,为23.99%,农村居民地的数据精度变化最大,达到35.3%。（2）从2.1 m到30 m分辨率影像,居民地信息错分总误差快速增加,总误差比依次为:2.56%、15.58%、24.50%、32.72%,城市居民地错分误差比明显小于农村居民地,且3种居民地错分为其他地类面积最多的均是裸地;（3）随着影像分辨率大小的降低,居民地漏分总误差分别为2.86%,18.60% ,27.99%,37.49%,其中分散式的农村居民地识别更易受到周围环境的影响,漏分误差随影像分辨率大小降低而显著增加,4种分辨率影像中3种居民地信息漏分误差最小的均为水体,最大的是裸地和耕地。      

西南岩溶石山地区岩溶地下水系统划分及其主要特征值统计

岩溶地下水系统是西南岩溶石山地区最基本的水系统,而岩溶地下水系统划分则是正确评价、合理开发利用西南石山地区岩溶地下水资源的重要基础。本文首先按西南岩溶水出露条件划分出3620个岩溶地下水系统,其中地下河系统1179个、岩溶泉系统1152个、集中排泄带岩溶地下水系统562个、分散排泄岩溶地下水系统727个,然后按岩溶含水岩组的出露条件将岩溶地下水系统划分为裸露型（2324个）、裸露覆盖型（108个）、覆盖型（275个）、裸露-埋藏型（98个）、埋藏型（88个）五种类型。除分散排泄岩溶地下水系统外,汇水面积大于1000km^2的其它岩溶地下水系统有26个。在地下河系统中,汇水面积大于10km^2而小于500km^2的有1049个,占88．97％,汇水面积小于100km^2的有711个,占总数的60．3％;在岩溶泉系统中,汇水面积小于50km^2的有814个,占总数的70．66％;在集中排泄带岩溶地下水系统中,汇水面积大于100km^2而小于500km^2的有303个,占总数的53．91％。流量统计结果显示,流量大于1000L／s的岩溶地下水系统有286个,占总数的11．2％,流量大于50L／s至小于500L／s之间的有630个,点总数的63．73％。[      

基于ICESat/GLAS数据的中国典型区域SRTM与ASTER GDEM高程精度评价

航天飞机雷达地形测绘(shuttle radar topography mission, SRTM)和先进星载热发射和反射辐射成像仪全球数字高程模型(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer global digital elevation model, ASTER GDEM)提供了全球覆盖面积最广的数字高程模型(digital elevation model, DEM)数据, 但其高程精度还未得到充分验证, 传统地面测量方法很难适用于验证大面积范围的DEM精度.以冰、云和陆地高程卫星/地学激光测高系统(ICESat/GLAS)高程数据为参考, 综合利用地理信息系统(geographic information system, GIS)空间分析、三维可视化与统计分析方法, 对中国典型低海拔沿海平原地区和高海拔山地的两种DEM数据高程精度进行了对比分析.结果表明, 高程值小于20m的低海拔地区, SRTM高程精度达到2.39m, ASTER GDEM的精度达到4.83m, 均远远高于这两种数据的标称精度; 而在西南山地, 这两种DEM的精度大约为20m, 与标称精度相当.最后, 建立了ICESat/GLAS与SRTM和ASTER GDEM的一元线性回归模型, 该模型具有较高的拟合度和显著线性关系, 可用于改善这两种DEM的高程精度.      

基于DEM和SCS模型的重庆岩溶槽谷区塘堰复蓄次数的计算

文章以重庆市九龙坡区中梁村和云峰村两个典型岩溶槽谷区为研究区,通过利用数字高程模型(DEM)划分集水区,依据径流曲线数模型(SCS)模拟降雨径流,CROPWAT8.0计算作物需水量,对该区塘堰灌溉系统进行水量平衡分析,计算得到了塘堰复蓄次数。结果表明:(1)SCS模型推算出研究区的径流系数范围为0.16~0.27,该模型模拟产流合理可靠;(2)在岩溶槽谷区以集水区为单位进行塘堰工程来水计算较以行政区划为单位更为准确;(3)岩溶槽谷地区在枯水年时塘堰对雨水利用效率最高,弃水率最小为50.98%;(4)当降雨频率分别为P=50%、75%和95%时,重庆岩溶槽谷地区相应的塘堰复蓄次数为2.51、2.60和2.12。     

中国西南岩溶关键带结构与物质循环特征

岩溶关键带调查研究的目标是揭示岩溶生态系统的动态平衡和演化机制,旨在为经济社会提供资源环境服务的可持续管理对策,指出在合理的人为活动下增强岩溶关键带韧性的办法及修复受损部位的有效途径。碳酸盐岩作为可溶岩,赋予了岩溶关键带在结构上及物质循环过程中的岩石圈-生物圈相互作用等方面的若干特殊性。该文以中国西南岩溶区为例,总结了诸多学者的研究成果,揭示了从桂林岩溶区到重庆武隆岩溶区,岩溶关键带发育厚度由几米逐渐增厚至1 000 m的区域差异; 岩溶关键带的垂向物质循环过程以土壤-表层岩溶带为中心环节,而在横向上则呈现“岛屿状”镶嵌分布特征,地表生态具脆弱性; 岩溶关键带碳循环过程包括岩溶碳循环和生态碳循环两部分,碳汇则由植物碳汇、土壤碳汇和岩溶碳汇组成,初步估算其碳汇通量为64.36 t/(km²·a)。     

基于ASTER光谱特征的岩性填图和蚀变信息提取：念扎金矿例析

基于ASTER光谱特征进行岩性解译和蚀变信息提取在找矿勘查方面有着广泛应用,但在国内鲜有报道。以雅鲁藏布江缝合带念扎金矿为研究区,通过对与Fe3+、Fe2+、Al-OH、Mg-OH、硅酸盐、碳酸盐等成分相关特征的矿物光谱特征分析,运用“波段比值法+假彩色合成法”进行细致的岩性单元分类与地质填图,运用“地质遥感剖面+最优密度分割法”定量圈定与矿化有关的蚀变带范围,结合已有的控矿构造信息,提供推测找矿有利区2处。研究结果表明,基于ASTER光谱特征的岩性填图和蚀变信息提取方法进行找矿预测,在西藏高海拔地区具有天然的适用性,可以准确指示岩性和蚀变的关键找矿标志,是西藏地区快速有效找矿勘查的重要手段,也为区带内其他相同类型的金矿床研究提供借鉴。     

山东临沂市城区岩溶塌陷易损性和期望损失评价

岩溶塌陷是山东省临沂市区内最重要的地质灾害类型,由于研究区人口和工矿企业分布集中,社会结构和基础条件多样,岩溶塌陷一旦发生,可能带来的经济和财产损失较严重,本文尝试采用易损性和期望损失评价确定可能遭受岩溶塌陷灾害的各类承载体空间分布与破坏损失率,依据预测塌陷可能造成的破坏损失程度,确定岩溶塌陷的风险分区,以期通过对风险级别较高的地区适时发布岩溶塌陷预警信息,并采取科学的防治方法和应急处理措施,达到降低岩溶塌陷风险和危害的目的,为科学开展岩溶塌陷预警和防治提供参考依据,为国内岩溶塌陷防治工作提供借鉴。     

南方岩溶区地下水资源特征与水资源保障对策

【研究目的】中国南方岩溶地区干旱缺水等问题异常突出,岩溶地下水赋存和分布的复杂,开发利用率低,基于多年调查研究工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特征,研讨水资源保障对策。【研究方法】基于南方岩溶区地下水资源特点、地下水系统类型、地下水系统空间结构的叠置性和时空分布不均性分析,提出南方岩溶区水资源保障对策。【研究结果】南方岩溶区可从以下三方面充分发挥地下水资源安全保障作用,一是掌握地下水赋存分布规律,发挥分散供水和应急供水作用;二是加强调蓄工程建设,解决水资源时空分布不均问题;三是建立与生态重建和经济发展相结合的地下水资源可持续利用模式。【结论】南方岩溶区地下水赋存条件复杂,具有表层带岩溶水系统、岩溶地下河与管道流系统、岩溶大泉系统以及分散排泄地下水系统多种类型,规模大小不一,开发利用形式多样;在垂向上具有叠置性,水空分布严重不均;开发利用潜力较大。在地球科学系统论的指导下,查明岩溶水资源赋存分布规律,科学评价地下水资源量,因地制宜制定水资源开发利用和保护方案,为脱贫攻坚、生态文明建设和乡村振兴提供技术支撑。创新点：以系统水文地质环境地质综合调查和地下水开发利用示范工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特点;针对岩溶区水资源安全保障问题,分析其主要原因,提出了水资源保障对策。