基于空间距离指数的延河流域生态敏感性时空演变特征

生态敏感性是生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的敏感程度,可以反映生态环境问题发生的难易程度和可能性大小。以黄土丘陵沟壑区延河流域为例,选取水土流失敏感性指数、生态风险敏感性指数和生物多样性敏感性指数3个定量评价指标,基于空间距离指数构建流域综合生态敏感性指数(comprehensive ecological sensitivity index,CESI),并结合重心模型探讨1996—2016年间延河流域生态敏感性的时空变化情况。研究结果表明:(1)从时间变化来看,延河流域生态敏感性总体呈下降趋势,CESI由1996年的1.38上升到2016年的1.41,表明延河流域生态环境质量有所改善;(2)从空间分布变化看,延河流域1996—2016年间生态敏感性空间分布情况变化较大,1996年生态敏感性较高地区集中在延河流域上游部分,2006年以后生态敏感性较高地区主要分布在延河流域中游及下游的部分地区;(3)1996—2016年,延河流域各级生态敏感性区域重心向延河流域中游转移,生态敏感性分布由1996年的集中分布转为2016年的集中与分散相结合的分布情况;(4)延河流域生态敏感性受土地利用方式影响较大,延河流域"退耕还林(草)"工程及综合治理工程在生态敏感性转好过程中起关键作用。     

2001—2019年洞庭湖流域生态环境质量时空变化及其影响因素

近年来,自然灾害和人类不合理开发利用等因素给洞庭湖流域生态环境造成巨大压力。准确、实时地获取生态环境质量的时空格局和演变趋势,对洞庭湖流域生态环境保护和建设具有重要意义。针对洞庭湖流域多植被、生物多样性丰富的生态情况,本文基于中国高分辨率生态环境质量数据集(CHEQ)研究了洞庭湖流域生态环境质量时空演变特征,并通过标准化系数的多元线性回归法和随机森林算法从时间和空间角度分别探究了社会因素和自然因素对洞庭湖流域生态的影响。结果表明：(1)洞庭湖流域生态环境质量在2001—2009年为快速下降期,在2010—2019年为缓慢上升期;CHEQ平均趋势率为-0.17×10^-3 a^-1,即19年间洞庭湖流域生态环境呈恶化趋势。其中,洞庭湖流域的生态环境质量明显改善区域的面积占比约为20.31%,生态环境质量严重退化区域的面积占比约为24.33%。(2)平江县、桃源县、桃江县的生态环境质量排名稳居前3,且生态质量基本处于良好等级;排名处于末尾的芙蓉区在19年间生态质量从较差等级退化为差等级。(3)从时间角度探究近19年洞庭湖流域生态环境质量变化的驱动因素...     

流域水生态健康评价得分模型设计与实现

当前,流域水生态健康已经成为社会关注的热点问题,随着地理信息技术不断发展与成熟,关于流域水生态健康的相关研究与工作更加便捷.本文以云南滇池作为研究对象,构建了流域水生态健康评价指标,利用数据库存储过程实现了健康评价得分模型,并基于WebGIS技术实现了健康评价得分模型服务发布与评价结果展示,为流域治理和恢复提供帮助.     

流域尺度景观生态耗水研究

笔者将景观生态学、遥感蒸散计算技术等应用于流域生态耗水研究,先利用1980年、1990年、2000年、2005年的4期遥感数据,研究流域土地利用演变特征,并对流域景观生态进行分区。然后利用MOD IS数据和平流干旱模型,计算2005年生长期蒸散分布;再结合流域水资源评价成果,计算景观生态消耗的水资源、不可控水资源和可控水资源;最后又结合规划目标,对白杨河流域生态保护系统2020年与2030年生态需水进行了预测。通过研究,弄清了流域景观生态对象、功能、格局和过程、弄清了其消耗的水资源类型、数量和时空分布,为优化配置水资源、实现流域可持续发展开辟了新途径。     

生态约束下滇池流域城镇村节地模式研究

城市化的加快使得昆明主城建设用地迅速扩张,滇池湖滨的生态系统遭到严重破坏。为保证滇池流域经济发展及城市化与高原湖滨生态保护相协调,必须构建一个滇池流域生态约束下的城镇村土地集约利用模式,实现社会经济与湖泊生态环境协调发展。本文通过对滇池流域的理论分析和实验实证研究,设计出滇池流域城镇村建设用地扩张4种模式,运用遥感、GIS、元胞自动机（CA）仿真等技术,结合计量分析模型,通过实验实证研究,对4种模式进行了仿真模拟和定量比较研究,认为生态集约发展模式将是保证滇池流域生态与经济协调发展的最佳模式,并提出了相关政策建议。     

流域水生态功能管理区决策支持系统设计

应用ArcGIS Engine10.1开发工具包,在Visual Studio 2010开发环境下,完成了流域水生态功能管理区决策支持系统的设计与开发。该系统将流域水生态功能管理区划分成联合管理、独立管理和委托管理等子单元;并通过对子单元的水生态系统健康进行评价,将子单元的水生态系统受损程度分为好、中、差3类,以差异化的水环境管理方法为流域水生态功能管理决策和实施提供支持,有助于流域管理主体建立基于水生态功能的水质目标管理体系。     

基于Google Earth Engine的巢湖流域生态环境质量时空动态变化及影响因素分析

本文以巢湖流域为研究区,基于2000—2020年Landsat TM/OLI系列遥感数据,通过Google Earth Engine云计算平台构建遥感生态指数(RSEI),采用空间自相关与地理探测器等方法对巢湖流域生态环境质量进行大尺度、长时序动态监测分析与评价。结果表明：(1)研究区RSEI均值由2000年的0.70提升至2020年的0.74,整体上呈现改善趋势,研究区生态环境等级以优、良为主。(2)研究区全局Moran’s I指数均大于0,巢湖流域生态环境质量在全局自相关上呈现聚类趋势,具有显著的空间正相关性,20年间“低-低”聚集区呈现先增加后减少趋势。(3)研究区生态环境受多因子影响,其中人为因素对2010年巢湖流域生态环境影响较大,进而导致生态环境质量下降。     

生态文明建设背景下的大河流域国土空间用途规划

本文在分析中国大河流域水生态环境管理方法演变的基础上,结合当前生态文明建设的新背景和新需求,提出当前我国大河流域国土空间用途规划的建议方案。即设置水功能区、完善每个单元功能定位,并充分结合流域完整性。提出由国家、大河流域、功能分区、单个控制单元,并与行政区划相结合的流域国土空间用途分区方案;同时提出水环境、水资源及水生态的定量指标,明确流域国土管理方案和责任分配方法,为在生态文明建设背景下我国大河流域国土空间用途规划提供决策参考。     

全球典型流域地表覆盖变化与净生态系统碳交换量时空相关性分析

随着社会经济的发展,流域管理目标已从早期的防洪、供水、航运等转变为注重资源利用和生态保护的综合管理,并在全球生态系统碳平衡中扮演着重要角色。作为量化生态系统固碳能力的重要指标,净生态系统碳交换量(NEE)在不同地表覆盖类型中的碳源/汇能力存在显著差异。探究全球典型流域地表覆盖类型与NEE的时空相关性对流域生态管理等具有重要意义。本文以全球30 m地表覆盖数据(GlobeLand30)和全球陆地净生态系统碳交换量数据为基础,分析2000—2020年全球8个典型流域的地表覆盖及NEE时空变化特征,研究地表覆盖类型变化与NEE的时空相关性。结果表明：(1)2000—2020年,流域内耕地、裸地、人造地表、湿地、水体及苔原面积增加,草地面积先增加后减少,整体为增加状态;(2)2000—2020年,流域整体NEE先减小后增加,整体为减小趋势,碳汇能力增强;(3)2000—2020年,草地与NEE呈显著负相关,耕地、裸地、人造地表、湿地及水体面积与NEE在2010—2020年呈正相关,地表覆盖类型变化对NEE有显著影响。本文可为流域碳中和管制和土地利用空间优化调控提供理论参考,推动流域协同减排和高...     

基于分区-集成的黄河流域生态脆弱性评价

黄河流域是中国重要的生态安全屏障、资源能源集聚地区、生产活动高度密集地区,其生态环境变化直接关系到流域生态与经济可持续发展.研究基于"分区-集成"的评价方法,选取水资源、气候、土壤、植被及人类活动等指标建立评价体系,引入乘法模型,对黄河流域的生态脆弱性进行了量化评价与空间异质性分析.结果表明:流域整体生态环境呈中度脆弱...     

建设黄河“智能大脑”服务流域生态保护和高质量发展

本文首先介绍了黄河流域水文、地理景观和地貌特征,下游河道变迁和河口变迁历史及生态治理,流域历史水旱灾害等基本背景,分析了黄河流域生态保护和高质量发展面临的主要问题和具有的优势。然后重点论述黄河“智能大脑”如何服务流域保护和发展,提出黄河“智能大脑”三要素,即感知系统（天地一体智能感知网）、存储管理系统（资源池）和操作系统（时空大数据平台）;论述了流域一体化时空大数据中心的构成及其基本功能,时空大数据平台及其目标要求,分析并提出了基于网格集成与弹性云的混合式时空大数据平台技术体制和构建技术,提出采用“共用时空大数据平台+”应用概念模型及其具体应用模式。最后讨论了时空大数据平台服务黄河流域城市数字化、网络化和智能化,加强流域上中下游7大城市群的新型智慧城市建设,推动流域生态保护和社会经济发展,提出基于流域时空大数据平台构建服务保护和发展的综合科技信息咨询服务平台,支撑流域协同创新共同体构建,增强流域整体性和协同性发展。     

基于GIS的关中-天水经济区生态敏感性分析

选取坡度、高程、土地利用类型、水域、植被覆盖指数(NDVI)5个敏感性因子,利用层次分析法(AHP)确定因子权重,以像元、行政区划、流域为单元,得到不同尺度上关中-天水经济区生态敏感性的空间分布。结果表明:关中-天水经济区高度、中度、低度和不敏感区面积占比分别为18.81%、31.61%、44.47%和5.11%;行政区划尺度中,生态敏感性最高的为商洛市,最低的为杨凌区;流域尺度中,生态敏感性最高的为乾佑河流域,最低的为渭河流域龙门至三门峡段和咸阳至潼关段。对研究区域生态环境提出分级保护与开发建议,为相关部门制定发展方略提供参考依据。     

高分辨率卫星影像在生态环境调查及生态功能区划分中的应用研究

以滹沱河石家庄市市区段为例，利用高分辨率卫星影像数据，以多尺度影像分割与面向对象object—oriented影像分析方法为主要技术，融入传统分层分类法理论，利用样本多边形对象的成员函数建立训练区，通过监督分类获得滹沱河流域生态要素的空间数据，采用ArcInfo软件对此数据进行分析研究，提出石家庄市区段滹沱河流域不同生态功能区划分方案。     

鄱阳湖生态环境动态监测服务系统

针对目前生态环境监测中多源多尺度数据获取、定量遥感模型半自动化条件制约海量数据的快速处理与分析以及静态的时空快照服务难以表达动态变化过程等问题,该文从基于传感网的数据多元化实时感知获取、基于数据仓库的生态信息主题化动态汇聚、基于多尺度WFS的智能化服务、基于动态数据驱动的仿真动态模拟知识化应用方面考虑,设计湖泊流域生态环境动态监测服务系统。以鄱阳湖为例进行验证,为鄱阳湖流域的生态监测以及江西省生态文明试验区建设提供服务。     

青藏高原湖泊和NDVI变化反映的生态地质环境问题

分析湖泊源区生态地质环境对湖泊变化的影响,建立湖泊变化、源区归一化植被指数(NDVI)变化与生态地质环境演变的关系,提出"湖泊、NDVI遥感动态监测的生态地质环境评价"方法("L-N").基于20世纪90年代初(TM)至2000年初(ETM)的湖泊遥感调查数据,结合相应NOAA/AVHRR NDVI数据,利用L-N方法完成青藏高原生态地质环境评价.研究结果表明:青藏高原生态地质环境总体呈恶化趋势,高原北部的边缘地带、长江情系上游、特别是柴达木盆地较为明显,雅鲁藏布江流域、高原东南部情况较好;L-N方法有助于提高遥感环境监测效率,湖泊、NDVI遥感监测具有重要的生态地质环境意义.     

泥石流灾害多发区生态环境遥感监测评价

泥石流灾害对流域植被、土壤、水体等生态环境要素具有极强的破坏作用,快速有效地监测灾害影响区内生态环境的变化对防灾减灾工作有着重要意义。本文选取白龙江流域泥石流灾害为研究对象,利用多期次遥感影像提取了生态因子信息,构建了生态质量评价模型。结果表明,基于时间序列影像的遥感监测能够有效地刻画灾害发生前后的区域生态变迁过程,对地质灾害区的生态监测和修复具有实际应用价值。     

区域生态遥感的发展与未来

结合生态遥感应用技术的发展, 介绍了中国科学院遥感应用研究所农业与生态遥感研究室在区域生态遥感研究领域的发展现状与未来。研究室重点开展植被结构、蒸散发、降水量、土壤湿度、水土流失和热环境等生态因子的遥感监测技术研究, 以三峡库区、海河流域、三北地区为研究区, 开展生态遥感的综合应用。研究室以全球变化条件下的水生态管理、工程生态效应评估、区域人地关系等作为未来区域生态遥感应用的重点发展方向。     

基于生态足迹的江西省可持续发展评价

针对可持续发展定量评价问题,该文提出了将具有空间分析优势的GIS技术与具有定量分析特色的生态足迹理论相结合的方法,并将该方法用于江西省可持续发展评价。文章利用1990年、2000年、2008年3个时期的统计数据与空间信息数据,分别从全区域与其子区域两个层次,计算了生态足迹、生态承载力与生态赤字(盈余)。分析表明,江西省在3个时期均出现了生态赤字,且持续增大,全流域的可持续性向不利的方向发展。在各子区域中,可持续发展水平较差的区域有新余市、萍乡市;较好的区域有赣州市、上饶市。空间分布方面,可持续发展水平较高的区域主要分布在南部与东部,较低的区域主要分布中部与东北部。     

黑河遥感试验：回顾与展望

地球系统科学的基石之一是地球观测系统，许多观测试验甚至成为一个阶段地球系统科学认识和研究方法进步的里程碑。在这些观测试验中，遥感试验始终是核心组成部分。黑河遥感试验是以中国典型内陆河流域——黑河流域为研究区，以流域内山区冰冻圈、人工绿洲、天然绿洲的生态水文过程为研究对象，于2007年—2017年开展的大规模、多学科卫星—航空—地面综合遥感试验，历经“黑河综合遥感联合试验”和“黑河生态水文遥感试验”两个阶段，由52家单位，670余位科研人员参与，650多个试验数据集全部共享。黑河遥感试验以流域复杂异质性地表研究为特点，在多尺度观测方法创新、定量遥感发展、生态水文应用等方面取得了突破，实现了定量遥感和流域生态水文集成研究的深度结合。论文回顾了黑河遥感试验10年历程，凝练了尺度转换、异质性度量、不确定性定量的多尺度试验三原则，总结了星机地一体化、流域—子流域—足迹—单点多尺度嵌套、传感器网络、通量矩阵多尺度观测新方法，介绍了在多源遥感协同反演方法、异质性辐射传输模型、遥感产品真实性检验技术上的进步。在试验中也研发了降水、积雪、蒸散发、土壤水分、净初级生产力等10多种高分辨率流域尺度生态水文产...     

基于GIS的水生态健康评价系统开发

在分析了流域水生态健康评估系统功能开发的要求及特点的基础上,应用组件式开发思想,构建了一种粒度更大的组件,并采用插件式系统框架模式,设计了适用于插件式系统框架的用户界面和插件程序,构建了流域水生态健康评价应用程序,最后探讨了这种开发方式的可移植性。