新疆玛纳斯河山前地貌对构造活动的响应

玛纳斯河是天山北麓最大的一条河流,流域内山前地貌对构造活动有明显的响应.根据野外调查和综合分析,结果表明天山北麓在南北向的挤压作用下,在山前依次形成了3排褶皱低山丘陵和第四排正在发育的西湖隆起.冲积扇也在历次构造运动中不断向北推进,呈串珠状发育.褶皱丘陵内阶地的也发生了拱曲变形.这些特征反映了自第四纪以来,天山北麓随着天山主体在不断抬升,并且持续地由南向北推挤,使山麓范围不断地向盆地方向扩张.     

黄河下游不同河型河道的水沙效应及演变趋势分析

黄河下游沿程出现的辫状河流（游荡型河流）、弯曲河流（弯曲型河流）、顺直河流（顺直微弯型河流）的转化现象引人关注,并有不同方面的专门研究。本研究针对以往研究的不足,通过对不同河型段的水沙演变、断面形态对流量的响应、河道断面演变、河床沉积速率及能耗率特征等方面,系统分析了不同河型段河道的水沙效应。认为黄河下游沿程出现的三类河型是由河道比降小、河床质细、洪枯水交替、粗泥沙输入少及大堤限制等因素起主导作用。其中顺直河流的出现是人工大堤的胁迫性产物。随着近年来水沙的阶段性减小,顺直河流在大堤的挟持下得以维持;弯曲河段河道的侧向摆动依然、宽度略微变窄,河床加积速率最大,但不会导致整个下游河道比降发生明显变化;辫状河段能耗率相对较大,冲淤强烈,滩槽更替频繁,但随着流量的减小,其能耗率明显减小,其比邻弯曲河流段的河道会逐渐曲流化,表现为弯曲河段的适度上延,但延伸有限。各类治理措施中,以中上游修建水库和淤地坝是最有效的,可拦截大量粗泥沙,从而降低下游河床的加积速率,以延缓悬河的发展。当然,针对决口险情的大堤建设是必要的,但要与不同河型段的河道稳定性相适应。     

北疆玛纳斯河流域人工绿洲演变过程及其特点

利用历史文献资料、实地调查和监测资料, 并结合遥感影像解译数据, 分析了近2 000 a来玛纳斯河流域人工绿洲的演变进程, 探讨了人工绿洲扩展过程与水资源利用的关系以及绿洲扩张的特点. 结果显示: 近2 000 a来玛纳斯河流域人工绿洲的形成和演变可以分为4个时期: 17世纪以前以牧为主时期, 流域人工绿洲仅呈星点分布在交通要道和军事据点; 17世纪以后到1949年才进入半农半牧时期, 流域人工绿洲呈小块状分布在河、泉引水方便之处; 1949年以后玛纳斯河流域人工绿洲进入了以农为主时期, 人工绿洲由小片联接成大片, 扩大成新疆第四大绿洲群; 20世纪70年代以后城市化时期, 流域绿洲的二、三产业快速崛起.根据绿洲发展演变与水资源开发程度和灌溉水平将以农为主时期细分为4个阶段, 从4个阶段不同水利条件和灌溉水平下绿洲的规模可以看出人工绿洲的演变进程是与流域水资源利用水平紧密结合的; 玛纳斯河流域绿洲扩张的特点有: 人文因素对其有很大影响, 移民屯垦在绿洲发展中起了重要作用, 近60 a来人工绿洲面积成倍扩大, 尽管水利建设支撑绿洲发展, 但仍受到流域水资源的限制.     

基于SRTM的SNOW—TOPMODEL模型在玛纳斯河流域的应用

基于分辨率90m网格的玛河流域SRTM数据,提取了玛纳斯河流域的河网和地形指数,生成的河网与实际河网基本接近。将加入融雪模块TOPMODE应用于玛河流域,对模型计算结果进行误差评价并分析误差产生的原因。由玛纳斯河流域应用加入融雪模块的TOPMODEL模型可以看出,该模型在玛纳斯河流域有较好的适应性,可以将此模型应用于玛纳斯河流域的洪水预报。     

玛纳斯河流域水资源利用及其存在的问题

新疆玛纳斯河流域平原区的水资源开发利用历史悠久。随着研究区工农业和社会经济的不断发展,灌溉工程体系日趋完善。总的水资源开发利用思路较为合理,对当地经济和生态环境的发展起着积极的推动作用,但也存在一些不合理的因素,导致了生态环境形势严峻、溢出带泉流量减少、地下水位持续下降和水质恶化等环境问题。据此,本文提出了水资源合理开发利用建议。     

天山北坡玛纳斯河355a来年径流量的重建与分析

玛纳斯河树轮年表序列与该河肯斯瓦特水文站年径流总量相关显著,使用5个树轮年表序列较好地重建出天山北坡玛纳斯河肯斯瓦特水文站355a来的年径流总量,解释方差达61%.355a重建流量变化表明:1)玛纳斯河年径流总量355a来大致经历了11个偏枯水期和10个偏丰水期,最长的偏丰水期为1670-1699年,持续了30a,最长的偏枯水期为1949-1994年,持续了46a;2)最显著的两个百年流量变枯趋势为1872-1995年和1671-1775年,径流量减少率分别为0.19×10⁸m³·(10a)^-1和0.26×10⁸m³·(10a)^-1;3)在1711-1712年、1872年重建流量发生过两次突变,前者年径流量由多到少突变,后者相反;4)重建流量最丰水的年代为17世纪80-90年代,比现今偏多17.9%～18.1%,最枯水的年代为19世纪60年代,比现今偏少16.7%;5)重建流量存在着58～59、9.6、27.2、16.9、4.8、4.3、2.9～3.0a的变化周期.     

新疆玛纳斯河冲洪积扇地区地下水资源管理模型

为了建立新疆玛纳斯河冲洪积扇地区的地下水资源管理模型,首先恰当地建立了适合于该区水文地质条件的地下水流动有限元数值模拟模型系统,并对地下水模拟系统进行了一系列线性化处理,以适应管理方法的要求.然后采用“响应矩阵法”将数值模型和线性规划方法结合,建立了平稳流与非平稳流两类管理模型,对该区整个含水层各分布点的各种水力状态进行全面管理.最后得到一系列满足该区发展目标的决策方案.     

天山玛纳斯河冬季径流对暖冬和冻土退化的响应

天山高山地区大范围为冻土区,冻土的存在对水文过程有极大的影响.20世纪90年代以来,玛纳斯河流域气温10 a升高了0.54℃,以冬季升温为主,降水量没有增加趋势.应用1957—2004年近48 a的气候和水文月资料,研究了具有多年冻土的高海拔河流的冻土和水文响应.检测到12月至翌年2月气温升高0.8~0.9℃时冬季径流量响应显著,冬季径流在12至翌年2月份增加了14%~26%,其中1月份增加26%.遥相关分析表明,10~11月的水量增大也可导致冬季河流水量增多,1.5~3.0 m的活动层的深度和温度变化导致了这些响应.冻土区的冬季径流水文响应比气温更快、更显著.但冻土和积雪观测的不足使冬季水文变化具有不确定性.     

基于ERA5-Land数据集的玛纳斯河径流模拟研究

气象数据是水文过程研究的关键要素,再分析数据的发展为资料缺乏地区的径流模拟提供了新的解决方案。为研究ERA5-Land再分析数据集在径流模拟中的适用性,本文以玛纳斯河流域肯斯瓦特水文站以上流域为研究区,选取多个评价指标对ERA5-Land降水和温度进行准确性评价,并采用经验模态分解(EOF)分析其在研究区内的分布特点。在准确性方面,ERA5-Land与实测数据具有较好相关性,降水探测率为0.96,能反映大多数的降水事件,但与实测数据相比总体偏高21.81%,气温准确性好于降水,总体拟合效果较好,最优范围为-520 ℃,在极值部分不确定性有所增加。EOF决定性模态表明研究区内降水、气温变化趋势基本一致,即易受大尺度天气系统影响。利用该数据集驱动SWAT模型在月、日尺度上对玛纳斯河流域进行径流模拟,在验证期纳什系数(NSE)分别为0.88和0.82,具有较好的模拟效果。ERA5-Land再分析数据集可为西北缺乏实测气象资料地区径流模拟提供参考。     

气候变化对玛纳斯河的径流量影响预测模拟分析

山区积雪和冰川融水径流是内陆干旱区的重要水资源, 研究全球变暖情景下温度对融雪径流的影响具有重要意义. 以典型的内陆河玛纳斯流域上游为例, 利用基于度-日因子算法的SRM(Snowmelt Runoff Model)融雪径流模型, 根据当前变化趋势和年内分配模拟出20种假定来模拟未来气候情景(气温上升1 ℃、 2 ℃、 3 ℃、 4 ℃和降水变化率为0、 ±10%、 ±20%的随机组合情况)下的河道径流量, 从而计算出径流量的变化率, 分析了温度和降水变化对径流量的影响. 结果表明: 对于以雪冰融水为主要补给的玛纳斯河, 随着温度和降水的增加, 径流量也会增加, 并会使融雪径流提前. 假定降水量不发生大的变化, 温度增高1 ℃, 径流量增大13%~16%; 在气温一定时, 降雨量增加10%, 径流量增加2%左右, 说明气温和降水都对干旱区内陆河山区径流形成具有重要影响. 该研究对制定气候变化情景下的水资源适应对策具有重要指导意义.     

利用航空遥感图像进行河道自动提取的方法研究

从航空遥感图像中综合利用河道的光谱特性和形态特性提取河道的方法。可以通过其光谱特性来大致确定河道,再依据河道的形态特性(长和宽),分为X和Y两个方向分别判断其形态,得到河道的信息。通过对上海市七宝地区航空遥感图像中河道的提取的实例,表明这是一种完全可行的河道提取方法。     

遥感信息与作物生长模型的耦合应用研究进展

卫星遥感技术具有快速、宏观、准确、客观、及时、动态等特点,在大范围作物长势监测和产量预测等方面具有得天独厚的优势。但遥感监测常常受卫星遥感数据空间分辨率、时间分辨率等因素的影响,且遥感信息大多反映的是瞬间物理状况。作物生长模型是对作物生长、发育、产量形成过程中的一系列生理生化过程进行数学描述,是一种面向过程、机理性的动态模型。但是,当作物模拟从单点研究发展到区域应用时,由于随空间尺度的增大导致模型中一些宏观资料的获取和参数的区域化方面存在很多困难。
遥感信息与作物生长模型的耦合应用可以解决作物长势监测和产量预测等一系列农业问题,越来越受到相关研究人员的关注,已经逐渐成为一个重要的研究领域。因此,随着作物模型和遥感技术的迅速发展,如何将两者结合,进行互补性的研究是很有意义的。在查阅了相关资料的基础上,综述了遥感信息与作物生长模型的耦合应用以及发展历程,分别阐述了两种遥感数据与作物生长模型的结合方法——强迫法和同化法,总结了两类方法的应用情况。最后提出了该领域存在的问题,以及进一步解决的研究方向。     

区域蒸散发遥感估算方法及验证综述

蒸散发是地表水热平衡的重要参量,也是农作物生长状况和产量的重要指标。与传统的蒸散发计算方法相比,遥感技术经济、适用、有效,在非均匀下垫面的区域蒸散发监测上具有明显的优越性。系统回顾了5种常用的区域蒸散发遥感估算方法,包括经验统计模型、与传统方法相结合的遥感模型、地表能量平衡模型、温度—植被指数特征空间模型以及陆面过程与数据同化等,分析了这些模型的最新研究进展及各自的优缺点,并对地表蒸散发的地面验证方法进行了概述。最后简要分析了区域蒸散发遥感估算存在的问题,并展望了其未来发展趋势。多源遥感数据协同反演与非遥感参数遥感化、蒸散发模型改进与多模型集成、陆面过程与遥感数据同化、遥感蒸散发估算及地面验证中的尺度问题与空间代表性问题研究等将会是未来区域蒸散发研究中的重点发展方向。     

基于遥感地质异常的综合信息矿产预测方法研究

以滇东北地区为例，通过对遥感地质异常的综合信息矿产预测方法进行了研究。在滇东北地区对ETM遥感图像进行岩性及构造的解译、遥感光谱异常提取等手段获得7项遥感地质异常信息因子，在GIS软件中，利用缓冲带（buffer zone）等方法将线性地质异常转化为面状异常，并通过空间分析确定各种遥感异常与已知矿产当量的关系，计算各主因子的二级因子得分，形成成矿预测栅格图像。通过栅格图像各通道间的复合运算分析进行遥感综合异常的定量圈定，最终在工作区圈定了多个不同级别的遥感综合异常。     

国外农情遥感监测系统现状与启示

大范围的可靠农情信息对粮食市场及相关政策的制定至关重要,是保障区域及全球粮食安全的重要依据,在全球气候变化、人口增长、土地利用/覆盖变化剧烈的背景下,对这一信息的需求也更加迫切.传统农情信息的获取依赖于庞大的调查队伍和大量的调查工作,信息的获取存在成本高、时效性差和结果受主观影响大的缺点.伴随着近30年遥感技术本身及其在农情信息获取领域能力的提升,一些国家与国际组织建设了各自的农情遥感监测系统,并开展了运行化的监测.对美国、欧盟、FAO、加拿大、巴西、阿根廷、俄罗斯、印度等主要的农情遥感监测系统进展进行了详细的介绍,并通过对这些系统的分析得到一些农情监测系统建设的启示.指出作物种植面积估算、单产预测、长势监测、旱情监测是农情遥感监测中最主要的4个主题.在面积估算方面,各个系统在遥感技术不断发展的同时对地面调查的依赖并没有减少,甚至得到了强化,这与遥感降低地面调查的初衷相违背,导致遥感技术在大范围农情监测中的潜力没有得到充分发挥,在单产预测方面,需要发展独立的遥感预测方法.提升遥感的作用是未来一段时间内农情遥感监测系统建设的主要方向.     

珊瑚礁遥感研究进展

受到气候变化和人类活动的影响，全球的珊瑚礁生态系统正迅速退化，通过遥感技术监测珊瑚礁栖底物质的结构组成和变化对于管理和保护珊瑚礁生态系统具有重要意义。珊瑚礁上层水体对光强的衰减、栖底物质光谱的复杂性以及空间的异质性，构成了珊瑚礁遥感的特点，同时也是难点；从光谱可分性分析、遥感图像分类、混合光谱分解、变化检测4个方面总结分析了近几年国际上在珊瑚礁遥感领域所做的研究，并指出应从高光谱影像分析、声学遥感和光学遥感相结合、完善珊瑚礁遥感物理模型等方面推进珊瑚礁遥感的发展。     

黑河中游绿洲灌溉区土地覆盖与种植结构空间格局遥感监测

以高空间分辨率、高光谱分辨率CASI航空遥感数据作为采样带,对黑河中游绿洲灌溉区土地覆盖和农作物种植结构空间格局进行遥感监测。设计了分层分类方法,综合采用基于像素和基于对象的2种遥感图像分类方法对航空样带区域进行土地覆盖制图。根据实地土地覆盖类型调查与目视解译,对样带土地覆盖和农作物种植结构的分类结果进行精度评价,总体分类精度为84.2%,Kappa系数为0.793。与样带区域2007年Landsat TM/ETM+土地覆盖产品相比,高分辨率CASI航空数据能够对树木、草地与农作物类别进行有效监测。监测结果表明,中游绿洲灌溉区内接近59.1%的地区为裸地与建筑用地;植被覆盖区域占39.8%,其中,农田34.9%,树木5.3%,草地仅有0.1%;而在农田区域中玉米为大宗作物,分类成数占96.1%。研究结果表明高质量与高分辨率的航空遥感数据能够实现对流域下垫面异质性进行有效监测,为生态—水文过程研究提供高分辨率的下垫面类型信息。     

河流系统水质时空格局演化研究

河流系统是一个经济社会、自然资源、生态环境相互耦合的开放系统,它通过水事活动直接或间接地与外界进行物质与能量交换,促使系统形成不同时空演化格局。根据耗散结构原理,本文对河流系统耗散结构进行了识别,并将模糊理论和信息熵结合起来,建立了一种基于耗散结构理论的河流系统水质演化模型,促进和完善了水资源系统分析理论和方法。并将此模型运用于广东省东江惠州河段河流系统时空格局演化规律的研究中,得到了比较满意的结果。     

基于多特征空间的遥感信息自动提取方法

根据目视判读的原理提出了基于多特征空间的遥感信息自动提取方法,将地物在地理空间和影像空间的多种特征空间要素分为光谱特征空间、形状特征空间、干扰特征空间和区域地学特征空间.通过对多特征空间的数学描述和计算机处理实现遥感信息的自动提取.基于多特征空间的遥感信息自动提取方法是一种对人脑判读的计算机模拟,可以提高专题信息的提取效率,是对影像空间符号化的一种尝试,如果实现了多特征空间的完全数学表示就能够实现遥感信息的自动提取.