遥感尺度转换研究进展

造成遥感问题复杂化的重要原因之一就是不同遥感测量方式获取的数据及地面测量数据在尺度上的不一致。在应用不同尺度的遥感数据时,尺度转换显得格外重要。该文阐述了遥感尺度转换所解决的问题,并针对国内外研究现状,分别论述基于像元和基于对象的遥感尺度转换的研究进展,对各种尺度转换方法的转换效果进行分析。最后对遥感尺度转换研究的发展趋势与前景进行展望。     

延河流域土地利用/覆被变化模型的尺度转换方法

采用延河流域和安塞县2000和2006年的土地利用/覆被遥感影像,结合实地调研获取的2000-2006年该区域生态建设尤其是退耕还林还草数据,分别在流域尺度和县域尺度上,采用主成分分析法对延河流域及位于延河流域上中游的安塞县土地利用/覆被变化及其驱动力进行了分析,建立了耕地面积变化的驱动力模型.研究表明,在这两个尺度上,影响耕地面积变化的关键因素都是总人口和农作物播种面积.以此为基础,基于不同尺度上共同驱动力因子之间的相互关系,建立了不同尺度上耕地变化模型的尺度转换方法.对于不同尺度的土地利用/覆被变化模型,无论其模型形式的复杂程度如何,只要不同尺度上的关键驱动因子相同或存在明确的定量关系,就可以基于关键驱动力因子的定量关系进行不同尺度上土地利用/覆被模型的尺度转换.研究成果为土地利用/土地覆被变化的尺度转换方法研究提供了新思路.     

定量遥感尺度转换方法研究进展

首先对遥感科学和气象学、水文学、生态学、地理学和的尺度概念及其转换方法进行了区分。其次对遥感数据空间尺度转换方法的国内外研究进展情况进行了系统梳理,重点比对了目前空间尺度转换常用6种转换方法：统计转换法、分类转换法、数据融合转换方法、分形分析法、基于局域动态模型的转换方法和基于物理意义尺度转换方法及其各自所属方法的优点和缺点。再次以遥感时间尺度转换应用最为广泛的地表蒸散发和农业旱情监测等2个领域为例,对遥感时间尺度转换方法进行了总结。最后预测了今后定量遥感尺度转换研究可能的研究重点,以期为今后更好地开展尺度效应和尺度转换研究工作提供参考。     

尺度政治视角下的新安江流域生态补偿政府主体博弈

流域生态补偿是中国跨区域生态治理和自然区域保护的一项重要经济、社会、环境政策,涉及区域利益主体权益差异与协调、区域生态协同发展和合作模式构建等方面,是一个典型的地理学研究命题。本文将制度粘性引入到尺度政治理论中,剖析新安江流域生态补偿政府主体的博弈行为,探究不同政府主体的博弈特征和博弈机制。结果表明:中央政府、省级政府、市级政府等不同层级政府主体经历了竞争博弈、合作博弈和竞合博弈3个阶段,构建政府利益共同体能够推进流域生态补偿建设,中央政府的“适度介入”是开展跨省流域生态补偿的关键;流域生态补偿制度从“垂直”模式向“垂直—水平”模式的变迁过程中存在明显的制度粘性,政府主体利用政策革新和社会参与等制度约束稀释制度粘性,重塑流域生态补偿制度;尺度转换是推动新安江流域生态补偿的核心机制,政府主体通过重新分配权力和资本、嵌入非正式约束塑造流域生态补偿话语体系,推动新安江流域生态补偿由“强国家—弱社会”向“强国家—强社会”结构模式的转变。研究结果能够为构建跨区域流域生态补偿机制提供理论支撑,为合理评价和指导流域生态补偿实践、促进流域经济社会协调可持续发展提供科学依据。     

输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度关系——以赣江流域为例

输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度转换研究是当前流域侵蚀产沙研究领域的前沿课题,旨在通过尺度转换理论将坡面小区试验研究成果转换到流域的更大范围。以赣江流域实测输沙量和计算侵蚀量与泥沙输移比数据为基础,探讨了该流域3个变量的流域尺度关系,进而研究分析了3个变量尺度转换的可能性。3个变量与流域面积的关系散点图和相关方程都反映了这3者与流域面积不存在明显的相关关系,相悖于前人反比关系的结论。文章还阐述了流域面积的内涵及输沙量、侵蚀量和输移比的影响因素与流域面积的关系,发现3个变量的影响因素与流域面积不存在尺度效应。由此推断在赣江流域输沙量、侵蚀量和泥沙输移比实现尺度转换存在的可能性不大。这一研究结论是否成立或是否具有普遍性意义还有待于更多流域的研究成果来进一步证实。     

地理数据尺度转换方法研究进展

尺度问题在地理学、生态学和水文科学等众多领域都具有非常重要的地位。近年来,随着对地观测技术和地理信息科学的飞速发展,解决地理数据的尺度转换问题成为目前地理信息科学及相关研究中的热点和难点问题之一。在地理信息科学相关领域中,地图学和遥感科学研究人员从尺度概念的理解到尺度转换的理论和方法都做了大量的研究,对解决地理数据空间特征的尺度转换做出了重要的贡献。在地理数据属性特征的尺度转换研究领域,地理信息科学研究者提出的面域插值方法是解决此问题的主要方法之一。同时,在社会经济科学领域,“小区域统计学”也发展了一套相关的理论和方法,试图解决统计单元的变更问题。文章在全面回顾和比较不同研究领域解决“尺度转换”问题方法的基础上,重点介绍面域插值方法和小区域统计学的基本原理及其典型应用。     

流域尺度湿地可恢复性评价——以永定河上游流域为例

湿地具有独特的生态服务功能和很高的生态效益,因此恢复或重建退化湿地非常重要。针对目前湿地恢复的相关研究主要集中在恢复举措等宏观方面,缺乏在整体上考虑湿地之间的连通性及其空间结构的影响因素等问题,在流域为尺度上,对湿地的可恢复性进行评价,综合考虑湿地结构、湿地景观特征等自然因素以及人类建设活动干扰下流域下垫面等因素对整个流域内湿地恢复的影响,以永定河上游流域为例,建立一个基于GIS的多指标综合评价模型,对湿地的可恢复性进行评价。具体研究步骤包括指标信息提取、指标赋值及归一化和多指标综合。首先,选择河流等级、坡面流长、河流水质、饱和指数、水成土、土地利用/覆盖类型作为评价指标;然后,针对指标参量对湿地恢复的贡献度进行赋值,并做归一化处理以消除不同指标量纲对结果的影响;最后,利用层次分析法分析指标权重,计算加权值,根据加权值的正态分布对流域内湿地的可恢复性进行等级划分,并使用优序图法对评价结果进行佐证。研究结果表明,永定河上游流域研究区内可恢复湿地面积约979km2,占流域总面积的2.18%;其中,阳原县的可恢复湿地面积最大,约为131.6km2,其次为怀来县,为129.1km2;可恢复的湿地类型以水库/坝区型湿地和河流为主,分别占可恢复区域总面积的11.75%和11.33%。研究成果为湿地的管理和恢复工程选址的合理性提供了科学的理论参考,避免了依据单一生态环境要素或局部区域特征进行恢复对象选择的片面性。     

土壤水蚀预报模型研究进展

对土壤侵蚀进行准确预报,是指导水土保持措施优化配置、水土资源保护与持续利用的有效工具,对于退化生态系统的重建具有重要的意义。在对国外土壤侵蚀模型发展过程进行简单回顾的基础上,重点对我国土壤水蚀预报模型的研究进展做了详尽的分析,并从研究方法和研究内容两个方面,论述了今后我国土壤侵蚀模型研究中亟待解决问题     

森林水文作用的流域尺度效应及其评价

森林植被覆盖对于地面水文过程的影响,随森林面积或流域尺度大小而不同,尺度效应的准确识别和定量评价比较困难.通过水文尺度效应的形成机理分析,对主要影响机制和变化特征进行了讨论,提出了分析评判中的主要因素,即从流域大小或森林覆被对能量平衡、潜在蒸散发、水源组成、汇流速度以及河槽调蓄能力的变化等方面来对流域尺度变化的效应大小进行评价.随着流域面积的增加,森林植被的影响降低而河槽调蓄的作用增大,流域尺度也会影响汇流的路径变化,大流域的地下水比重更大,对洪水形态和枯季径流量都有显著的影响.研究还提出基于投入产出原理的最佳森林覆被率的概念和建议比率,结果有助于区分森林本身和流域大小各自对径流特征的贡献,更加合理地评估森林水文效应.     

近50 a来黑河流域水资源问题与流域集成管理

 基于黑河流域器测水文等资料,分析了近50 a来黑河流域水资源形成区——上游山区水资源变化的历史背景和趋势、平原绿洲-荒漠耗水区3个循环带水资源时空变化及区域耗水特征,以及水资源管理政策变化下的流域中下游水环境问题和社会经济系统水循环过程中的水问题,探讨了解决内陆河流域水问题的水资源集成管理和区域可持续发展对策。     

中国内陆河流域尺度的水资源利用率提高研究--黑河流域水-生态-经济管理试验示范

水资源是人类生存和社会发展中最重要的成分，中国内陆河的可持续发展所面临的生态问题源自有限的水资源和高的人口压力这两个方面的不协调。通过总结“黑河流域水-生态-经济系统试验示范研究”项目近几年在涵养水源、绿洲尺度的水利用率提高和流域水-生态-经济系统中的水资源配置的部分试验成果和研究进展，以实际事例展示了在流域尺度上提高水资源利用率的可行性和潜力。加强基础研究、引入“虚拟水”等创新意识、通过专家和管理层的结合可进一步提高流域水资源利用率。     

黑河流域2004-2010年水足迹和水资源承载力动态特征分析

 中国是水资源短缺国家,水资源时空分布不均,水资源已成为制约中国社会经济可持续发展的重要因素。利用生态足迹法构建了黑河流域农业用水、工业用水、城镇公共用水、生活用水和生态环境用水5个二级水资源账户,并利用水资源负载指数,研究了黑河流域2004—2010年水资源承载力、水足迹和水资源负载动态特征。结果表明,黑河流域水资源承载力从2004年的16.36 hm2增加至2010年的24.40 hm2;总水资源生态足迹从2004年的571.81 hm2减少至2010年的486.73 hm2;而水资源生态赤字从2004年的555.45 hm2下降至2010年的462.33 hm2;黑河流域水资源负载指数高,水资源开发潜力很小;黑河流域水资源承载力增加与降水量有密切关系。     

石羊河流域水资源利用与经济发展系统分析

对石羊河流域1995—2005年水资源利用与经济发展指标进行相关性分析及通径分析,结果表明,农业生产对水资源的压力巨大,必须建立科学合理的水资源利用机制和上中下游协调发展模式,通过生活、工业、农业和生态环境等各用水部门之间协调,使整个区域的水资源得到合理充分的利用,从而达到最大供水效益。研究表明,在经济可持续发展的情况下,人口的增长使得发展林业对水资源的压力巨大,为显著减轻经济和社会发展对水资源的压力,应优先大力发展第三产业,其次发展第二产业、畜牧业和林业。科学分配各产业、各部门的供需水量,实现流域或区域的社会、经济和生态环境的协调发展。     

海河流域地下水生态水位研究

海河流域是我国水资源严重短缺的地区之一,由于长期不合理地开采地下水,引发了一系列生态环境问题,如地面沉降、地下水漏斗扩大、水质恶化、海水入侵等。恢复海河流域的生态环境对于区域的可持续发展意义重大,文章根据海河流域地貌单元将海河流域划分为3种类型:山前倾斜平原、中部平原和滨海平原,并确定了不同类型区地下水的生态水位。最后提出了恢复海河流域地下水生态水位的措施。     

黄河流域水蚀区土壤侵蚀空间尺度效应分析

以黄河、延河、杏子河、纸坊沟四级流域尺度为例,应用信息熵原理分析了各级流域尺度上土壤水力侵蚀与 其影响因子之间的空间相关性,通过比较各因子在不同空间尺度上与土壤侵蚀的相关性,定量分析了土壤侵蚀过 程的空间尺度效应。分析结果给出了降雨、地形、土质、植被等因子在不同流域尺度上对土壤侵蚀的影响大小,以及 每个尺度上各影响因子重要性的主次顺序。总体而言,随着流域空间尺度的增大,各因子对土壤侵蚀的影响具有放 大或缩小效应,影响因素的主次顺序随之易位,其中微观因子的控制作用有所减小,而宏观因子的控制作用则逐渐 突显。本文建立的流域土壤侵蚀空间尺度效应的定量分析方法和分析结果有助于解决当前土壤侵蚀评估模型普遍 存在的尺度转化和区域通用性问题。     

基于多目标分析的石羊河流域水资源优化配置研究

 在论述区域水资源可持续利用与水资源承载能力关系的前提下,运用多目标多阶段分析法,建立了石羊河流域水资源优化配置模型,并计算了2010年、2020年的水资源最佳分配量。结果表明,水资源配置常遇到许多不确定性或模糊性问题,需要不确定型或模糊模型予以解决。开发建立多层次、多用户的面向对象的交互式模拟与优化耦合模型,可以解决水资源配置的许多实际问题。     

黑河流域水资源研究进展

作为典型的内陆河流域,黑河流域历来是研究寒区、旱区水文与水资源的热点地区。水资源是联系该流域生态系统和经济系统的纽带,更是其社会经济环境可持续发展最主要的限制因子。因此,对于黑河流域水资源的研究非常广泛,也取得了很多高水平的研究成果,这些研究内容主要包括：上游产流区的冰雪变化与黑河径流量、黑河出山口径流变化特征及其对气候变化的响应以及径流量的模拟与预测;中下游耗散区的水资源利用状况及对策;同位素、水资源承载力以及水资源管理的理论方法和措施。今后的重点应从流域的宏观尺度,开展黑河流域生态经济的综合研究、生态水文学和水污染问题的研究。     

新疆流域水资源分配模拟系统设计

通过对有关项目研究成果的分析，总结了新疆流域水资源分配模拟系统设计的基本原理与方法。其中对模拟模型的建立、模拟系统的结构与各子模块的功能及寻求合理分水方案的方法进行了详细分析与说明。     

淮河流域水资源持续利用探讨

水资源短缺已成为制约淮河流域社会经济发展的重要因素，文章在分析淮河流域水资源特点及开发利用中存在问题的基础上，依据不资源可持续利用的原则，加强水资源管理，强化节水措施，采取有力措施控制洪涝灾害，防治水体污染，保证水源，持续发展灌溉，供水，全面实施取水许可制度，推进水利产业化进程。