基于无人机高分辨率航空影像的榆树疏林空间分布格局及其地形效应

依托位于内蒙古自治区正蓝旗浑善达克沙地榆树疏林草原长期生态定位观测大样地（42°57′53″ N、115°57′30″ E）,利用无人机获取的高精度数字高程模型数据和样地内3 768棵榆树空间位置和胸径、树高和冠幅的地面调查数据。综合坡度、坡向、坡向变率和小尺度的海拔高差,基于决策树分类的方法对样地地形进行分类,分析榆树疏林在不同地形上的数量、密度和榆树结构的空间特征。主要结果为：1）样地地形分为沙平地、沙甸、阳坡、阴坡和沙脊5种类型,各类型面积分别占样地总面积的52.89%、17.25%、12.47%、10.05%和7.35%。2）在沙平地、沙甸、阳坡、阴坡和沙脊5种地形下的榆树密度分别为28.9、17.0、41.2、141.7和65.2棵/hm2。3）位于沙地阳坡的榆树胸径、冠幅和树高最大,分别为18.9±7.52cm、5.19±2.33m和4.89±2.33 m。4）榆树在沙丘阴坡的分布密度最高,阳坡的榆树胸径、冠幅和树高显著大于其他地形部位。研究结果表明：基于综合地形因子的沙地微地形分类可更好地表征榆树疏林的空间分布规律,同时也证明了无人机可成为分析植物空间分布格局的有效工具。     

岷江上游干旱河谷范围的界定及其变化分析

基于1961-2014 年岷江上游及其周边地区20 个气象站点的观测资料,运用Mann-Kendal非参数检验方法分析了研究区近50 a 的气候突变,结合DEM、土壤、水系、土地利用等数据构建了干旱河谷典型特征的诊断指标体系,准确地界定了岷江上游干旱河谷的范围并分析了其气候突变前后的变化。结果表明：（1）研究区气候突变的时间节点为1981 年,当前气候条件（1982-2014 年）下,岷江上游干旱河谷总长度约为151.63 km,面积约705.62 km²（占区域总面积的2.94%）,主要分布于松潘镇江关以下,经茂县凤仪镇至汶川县绵褫间的岷江干流,以及黑水河谷和杂谷脑河谷等岷江支流的两侧。（2）当前气候条件下干旱河谷较气候突变前（1961-1980 年）覆盖河道两岸更宽的范围且向北延伸,长度增加20.87 km,面积增加81.61 km²;（3）气候变暖和土地利用方式的改变是引起岷江上游干旱河谷范围扩大的主要原因。     

岷江上游干旱河谷范围的界定及其变化分析北大核心CSCD

基于1961-2014年岷江上游及其周边地区20个气象站点的观测资料,运用Mann-Kendal非参数检验方法分析了研究区近50 a的气候突变,结合DEM、土壤、水系、土地利用等数据构建了干旱河谷典型特征的诊断指标体系,准确地界定了岷江上游干旱河谷的范围并分析了其气候突变前后的变化。结果表明:(1)研究区气候突变的时间节点为1981年,当前气候条件(1982-2014年)下,岷江上游干旱河谷总长度约为151.63 km,面积约705.62 km^2(占区域总面积的2.94%),主要分布于松潘镇江关以下,经茂县凤仪镇至汶川县绵褫间的岷江干流,以及黑水河谷和杂谷脑河谷等岷江支流的两侧。(2)当前气候条件下干旱河谷较气候突变前(1961-1980年)覆盖河道两岸更宽的范围且向北延伸,长度增加20.87 km,面积增加81.61 km^2;(3)气候变暖和土地利用方式的改变是引起岷江上游干旱河谷范围扩大的主要原因。     

岷江上游干旱河谷区阳坡土壤性质空间分异特征

通过现场调查取样和室内理化试验,定量分析了岷江上游干旱河谷区阳坡土壤性质的空间变异特征,结合已有植被格局进行了区域土壤植被系统综合分析.研究结果表明:岷江上游干旱河谷区阳坡表层土壤粘粒含量极低,>0.25 mm颗粒占45.2%;土壤微团聚体中表层<0.002 mm的部分存在向下淀积或流失现象;pH值偏高,土壤N、P养分处于缺乏状态,且有效养分含量极低,土壤肥力水平低;土壤性质水平分异图显示:坡上部的疏林地土壤肥力高于其他土地利用地块,相对新植林地而言,靠近阴坡的疏林地植被恢复潜力更大.     

天目山阔叶林的TM影像及其地形的分维相关分析

在RS、GIS技术支持下,对天目山地区的TM影像进行处理与分类,得到研究区的阔叶林空间分布图。运用GIS空间分析与SPSS统计功能,对阔叶林的TM影像及其所处的地形进行分维估算,研究其分维的空间分布规律。阔叶林的TM影像分维在高程、坡度和坡向3个方面有分布规律:随海拔的升高、坡度的增加, TM影像分维呈增加的趋势;阳坡、半阴半阳坡比阴坡的影像分维大。阔叶林的地形分维在高程和坡向2个方面有分布规律:随海拔的升高,地形分维呈减小的趋势;阴坡比阳坡、半阴半阳坡的分维大;地形分维与坡度没有关系。阔叶林TM影像与其地形的分维之间存在正相关。     

GIS和地理本体在岷江上游干旱河谷范围界定中的应用研究

基于地理本体应用模型,从干旱河谷自然本底特点及其形成机制入手,利用本体建模软件protege 4.1构建岷江上游干旱河谷领域本体模型,利用该区域基础地理数据分类提取出DEM、坡度、相对高程、土壤、裸地分布数据,在ArcGIS平台下实现基于地理本体的干旱河谷特征数字化表达,并利用栅格计算器定量界定出岷江上游干旱河谷区面积为118 515hm2。研究表明,利用地理本体深入剖析干旱河谷概念特征,在GIS技术支持下定量界定干旱河谷区域范围的方法具有一定的可行性,为相关领域边界范围的科学界定和形象化概念分类表达提供了一种全新的解决思路。     

黄土高原沟壑区干旱阳坡的地域分异特征

针对黄土高原沟壑区干旱阳坡这种典型的困难立地进行因地制宜的植被恢复建设。本文选取甘肃西峰、山西吉县、陕西安塞、宁夏固原为研究区,采用25 m分辨率的DEM为数据源,基于GIS提取相关地形信息研究其干旱阳坡的地域分异特征。结果表明：①不同类型沟壑区干旱阳坡面积比例占45%～54%,表现为高塬沟壑区＞过渡地带＞丘陵沟壑区。②不同类型沟壑区干旱阳坡面积比例随坡度的变化规律不同,高塬沟壑区呈左偏态分布,其他样区均基本呈近似正态分布,且丘五区和过渡地带呈双峰现象。③不同类型沟壑区梁峁坡面积比例关系为：高塬沟壑区>过渡地带>丘陵沟壑区;沟坡面积比例为：丘陵沟壑区>过渡地带>高塬沟壑区;川台地面积比例为：丘五区＞过渡地带＞丘二区＞高塬沟壑。④不同类型沟壑区各立地类型组所占的面积比例各不相同,除高塬沟壑区外基本呈阳向缓坡组＞阳向陡险坡组＞坡顶或沟底。研究成果可为黄土高原地区开展抗旱造林与植被重建提供理论依据。     

天山胜利达坂地区积雪分布特征

本研究利用天山胜利达坂地区2014—2016年Landsat系列卫星的57景ETM+或OLI遥感影像,基于SNOMAP算法提取研究区积雪面积,并结合DEM数据研究了海拔高度、坡向和坡度对研究区积雪空间分布的影响。结果表明,随着海拔的增加,积雪覆盖率持续增加;阴坡积雪覆盖率约是阳坡的2~3倍。进一步的一般线性模型(GLM)分析表明:海拔、坡向和坡度均显著影响积雪的空间分布,但各地形因子的影响程度在不同季节有所差异。在冬季(12~2月),坡向是影响积雪覆盖率空间变异的主要地形因子,贡献了积雪覆盖率总变异的57%,约是海拔的2倍,坡度的4.5倍。对其他季节而言,海拔是主要影响因子,其次是坡向,坡度的影响最小。     

金沙江干热河谷区泥石流易发性评价模型及应用

金沙江上游奔子栏-昌波河段属典型的干热河谷区,气候干热少雨,但泥石流灾害发生频繁。采用指标熵模型对干热河谷区泥石流的影响因子进行敏感性分析,最后筛选出流域地貌熵值、岩土类型、坡向、坡度、植被归一化指数、月均降雨量等6个因子作为泥石流的易发性评价因子。将研究区划分为217个小流域,以流域单元为评价单元,采用权重系数法建立了泥石流的易发性评价模型,并利用该模型制作易发性分区图。分区结果表明:研究区泥石流极高易发区和高易发区主要分布在北部的昌波-贡波段、中东部的徐龙-曲雅贡段和南部的金沙江沿岸。极高易发区和高易发区面积占研究区总面积的36.4%,两区内的泥石流流域面积占泥石流总流域面积的58%。经检验泥石流的预测成功率为69.6%。     

基于神经网络的西藏拉萨地区生态环境分类

根据生态环境分类指标的科学性、完备性、简洁性和数据的可获取性,选取了影响拉萨地区生态环境的主要地形和气候因子高程、坡向、≥0℃积温、年平均温度、年平均降水量、潜在蒸散量和湿润度等7个有代表性的指标,利用GIS的空间内插方法将所有这些指标转成100 m×100 m的空间珊格数据,再根据每个指标特定的地理和环境意义进行指标的分带,对7个指标进行主成分分析后提取主要信息。通过选择4个典型样区作为训练区,对拉萨地区的生态环境进行了分类。结果表明,拉萨地区的主要生态环境类型包括河谷农业类型、山地草原类型、高山草甸类型及高山裸岩及冰雪类型。其中,高山草甸和山地草原生态环境类型占主导,分别为10 768.52 km2和10 646.6 km2,各占总面积的36.61%和36.20%,而河谷农业类型占总面积的10.75%。此外,拉萨地区分布有较大面积的高山裸岩及冰雪区生态环境类型,面积为总面积的14.16%。作为特殊类型的生态环境类型,拉萨地区境内的纳木错的湖泊面积是668.76 km2,占该湖面积的近一半和拉萨地区总面积的2.27%。     

云南高鲁山自然保护区地貌特征分析

结合野外实地考察,基于数字高程模型数据,就高鲁山自然保护区主要地貌特征作了分析。结果表明:该保护区基本地貌类型为山地,以中起伏亚高山(42.43%)为主,其次是中起伏中山(34.89%);河谷切割深,地势起伏大,层状地貌发育;平均坡度23.4°,以较陡坡(32.58%)、陡坡(25.86%)为主;半阴坡(26.61%)和阳坡(26.43%)的面积略高于阴坡(24.58%)和半阳坡(22.15%);平均面积—高程积分值(HI)为0.532,地貌发育处于壮年期;各片区起伏高度差异小,基本地貌类型、坡度、坡向的构成,剥夷面级数和HI值存在明显差异。     

清代西南地区森林空间格局网格化重建简

基于遥感土地利用数据和全球潜在植被数据,确定了中国西南地区土地垦殖前森林植被可能的分布范围,并通过量化地形（海拔、坡度）和气候生产潜力（光照、温度、水分）与农林地分布间的关系,构建了土地宜垦性评估模型和历史森林面积网格化分配模型,重建了清代西南地区5个时点、分辨率为10 km×10 km的森林空间格局。结果表明：①本文设计的森林空间格局网格化重建方法具有一定的可行性,其结果能较好地反映森林变迁历史过程的基本特征;②西南地区森林覆被率从雍正二年（1724年）的54.7%下降至宣统三年（1911年）的27.8%,其减少地区主要分布在四川盆地、云南中南部以及贵州大部;③从网格占比的变化趋势看,1724-1911年,西南地区森林覆被率小于10%的网格占比上升了约31个百分点,而覆被率大于80%的网格占比则下降了约13个百分点。     

清代西南地区森林空间格局网格化重建

基于遥感土地利用数据和全球潜在植被数据,确定了中国西南地区土地垦殖前森林植被可能的分布范围,并通过量化地形（海拔、坡度）和气候生产潜力（光照、温度、水分）与农林地分布间的关系,构建了土地宜垦性评估模型和历史森林面积网格化分配模型,重建了清代西南地区5个时点、分辨率为10 km×10 km的森林空间格局。结果表明：①本文设计的森林空间格局网格化重建方法具有一定的可行性,其结果能较好地反映森林变迁历史过程的基本特征;②西南地区森林覆被率从雍正二年（1724年）的54.7%下降至宣统三年（1911年）的27.8%,其减少地区主要分布在四川盆地、云南中南部以及贵州大部;③从网格占比的变化趋势看,1724-1911年,西南地区森林覆被率小于10%的网格占比上升了约31个百分点,而覆被率大于80%的网格占比则下降了约13个百分点。     

三江并流区云南贡山片植被景观类型分布特征

以三江并流区云南贡山片为例,以Landsat ETM+影像为数据源,基于3S技术进行植被景观制图,分析景观类型的分布特征。结果表明:1.研究区是典型的高山峡谷地区,海拔3 000~4 000 m的区域占总面积近一半,坡度25°以上的山地面积占84.82%;景观类型分布受垂直空间分异主导;河流、河漫滩和湖泊等景观主要分布在平缓地段,自然植被景观多分布在25°~45°的陡坡上,人工植被景观分布的坡度范围相对较缓;自然植被景观在各坡向上的分布较为均匀;人工植被景观及积雪/冰川景观、岩石景观等分布则体现出一定的空间分异;2.山地森林植被构成研究区景观的基质类型;由于植被景观的垂直分异,构成基底的各类景观类型的优势度随海拔变化,河谷地段的中山湿性常绿阔叶林、中山-亚高山的铁杉-常绿阔叶混交林、亚高山-高山的云冷杉/落叶松林优势度较高,高山-亚高山以杜鹃灌丛为优势景观类型;3.从斑块粒度上看,小斑块数量最多,占总斑块数的80.87%,中斑块占11.36%,其余均在3%以下;优势自然景观类型具有较大的巨斑块数;巨斑块面积比例最大,达到68.99%,其余斑块大小等级的分布面积比例在3%~9%之间。     

芦山地震重灾区地形因子分析

地形条件与山地灾害的发育密切相关,是山地灾害危险性评价的重要因子.以四川省芦山县“4·20”7.0级强烈地震灾区的芦山、宝兴、天全3县为研究区,应用GIS技术计算研究区坡度、地形位指数与地形起伏度,通过流域水文分析方法实现宝兴县子流域划分并提取沟床纵比降,分析灾区地形因子特征,结合灾后崩塌滑坡遥感解译结果,探讨次生山地灾害分布与地形因子的关系.结果表明,研究区坡度大于25°的面积占区域总面积的73.89％,地形位指数大于0.4的区域面积占总面积的85.92％,起伏度大于500 m的占87.41％,各地形因子面积比率最大的区段分别为坡度35°～40°、地形位指数0.648 ～0.666、起伏度500～1 000 m;宝兴县子流域沟床纵比降数值集中于100‰ ～ 300‰范围内.坡度30°～50°的区域为崩塌滑坡的高发地段;崩塌滑坡的优势地形位处于地形位指数0.228～0.246和0.34～0.61之间的区域;起伏度在500～1 000m的区域为崩塌滑坡的集中分布区.研究结果可为灾害评估及灾后恢复重建提供参考依据.     

岷江上游半干旱河谷土地利用/土地覆盖研究

岷江上游半干旱河谷土地利用/土地覆盖结构受山地系统特征影响,以林地为主,土地利用类型分布呈垂直带性。人口增长、人民生活水平的提高以及经济政策的激发,导致耕地面积扩大,流域森林面积下降,可采资源消耗贻尽。森林面积减少、耕地面积增长是引起干旱河谷干旱面积范围扩大的重要因素。岷江上游半干旱河谷土地利用优化应以长江流域的持续发展为着眼点,突出大流域生态屏障功能;建立生态补偿机制,完善相关政策法规,以保证生态重建和土地利用结构调整工作的长期稳定性;提高土地利用方式的科技含量;在科学规划的指导下,先易后难,逐步实现生态建设与半干旱河谷的治理。     

岷江上游干旱河谷边界波动的定量判定及其演化特征

在山区人口迅速增加和社会经济高速发展的进程中,干旱河谷作为山区生态系统的重要组成部分之一,承载了严重的被干扰和过度利用。在RS与GIS技术的支持下,本研究选择岷江上游干旱河谷作为研究对象,应用马尔科夫预测法和土地利用动态变化空间分析测算模型,开展干旱河谷边界波动的定量判定及其演化特征研究。研究结果表明:岷江上游干旱河谷区面积与上边界在逐年增加,上边界平均每年沿垂直方向抬升约5 m,在未来较长时间内,干旱河谷面积的增长趋势将会越来越强;其中,1970至2010年干旱河谷转化速率(TRL_(70-2010))呈现不断上升趋势,分别为TRL_(70)=1.44%,TRL_(80)=0.95%,TRL_(90)=2.32%,TRL_(2000)=2.45%,TRL_(2010)=3.59%;1990至2000年期间干旱河谷新增速率(IRL_(90-2000))最大,属于高速扩展期,在1970至1980年期间新增速率IRL_(70-80)最小;1990至2000年期间干旱河谷"敏感性"最高,其年变化速率(CCL_(90-2000))为13.01%,其次为CCL_(2000-2010)=6.51%,其余时期年均变化速率皆在4%左右。本研究结果可为我国西部灾害多发区聚落合理规划、灾害风险管理、人口合理分布与再调整提供重要的科学依据。     

川西山区太阳辐射估算及其时空分布特征

山地地表接收的太阳入射辐射由于受到坡度、坡向及地形遮蔽等影响,导致其在时空分布上呈现较高的异质性。为定量分析山地地表太阳辐射的时空分布特征,本研究选择川西山区为研究对象,针对山地特殊地理环境,基于太阳直接辐射、散射辐射和周围地形反射辐射的参数化方案,采用Landsat系列卫星遥感影像数据和30m ASTER GDEM数据定量估算了研究区在不同时期的太阳辐射空间分布,并结合研究区的坡度、坡向、海拔等地形因子,选择夏、秋、冬不同季节对山地太阳辐射时空分布进行了综合分析。结果表明:(1)经过贡嘎山站观测数据的验证,本研究所采用的估算方案能够取得较高的估算精度,平均绝对误差为48.7 W·m-2,相对误差为6%;(2)山地太阳辐射分布具有很强的地形规律,总体特点是山脊大于山谷,阳坡大于阴坡;(3)随着坡度的增加,太阳辐射呈现递减的趋势;而随海拔的上升太阳辐射总体来说呈现增加趋势,只是在低海拔处由于地形遮蔽和山顶由于坡度陡峭造成坡面入射角小而略有回落;(4)在不同的季节,太阳辐射受地形因子的影响程度有所差异,这与太阳高度角的大小有着直接的关系。     

岷江上游林树下线地理分布格局及其空间移动特征

林树下线是干旱河谷背景下一种特殊的地理生态现象,针对林树下线的定位和比对研究是揭示山地环境自然变化过程与人类活动环境效应的有效途径之一。选取岷江上游林树下线为研究对象,采用遥感和GIS聚类分析方法,基于1999-2009年两个时期、聚落区和非聚落区两类区域的比对研究,揭示林树下线的空间分异特征及其移动规律。结果表明：① 林树下线分布具有集聚性特征,主要分布于海拔1400~3800 m V型河谷谷肩上部,这一特征与山区降水随海拔升高的梯度变化相适应;② 6°~15°坡度是林树下线分布的峰值,林树下线随着坡度递增分布明显减少;③ 林树下线坡向分异显著,平均高程表现为南坡高于北坡、东坡高于西坡,最小值为西北方向,源于阴坡水分/湿度更适于植被生长;④ 聚落区林树下线10年间向低海拔空间移动达108.6 m,而非聚落区仅为38 m,这一结果可为定量评估1999年起实施的退耕还林等生态建设工程成效提供科学判据。     

横断山区干旱河谷植被改造利用刍议

横断山脉位于青藏高原东南部及毗邻的滇西北地区,是我国有名的山地。它们自西而东,依次布列着呈南北向的伯舒拉岭—高黎贡山、他念他翁山—怒山、宁静山—云岭、沙鲁里山、大雪山和岷山等高大山脉;其间夹峙着浪涛滚滚的怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河与岷江。山势陡峻高耸,河谷狭窄幽深,在河谷的某些区段,主要由于地形导致的地方气候的影响,分布发育着以耐旱灌木和草本为优势的植被。这是横断山区独特而重要的景观植被类型之一。但其植物生长稀疏,经济价值很低,如何改造利用发挥其潜力,虽有不少考察报导,迄今仍是一个重要的研究课题。