城市化和退耕还林草对中国耕地生产力的影响

20 世纪90 年代以来的快速城市化进程和1999 年开始启动的退耕还林草生态工程对耕地的分布与生产能力产生了重要影响。本研究应用由TM 遥感影像获取的1980s-2000 年与2000-2005 年两个时间段耕地变化数据,结合以多时相遥感数据为主要数据源的耕地生产力光能利用率遥感模型估算两个研究时段耕地生产力变化特征,比较城市化与退耕还林草政策主导下两个时期耕地转移对各区域耕地生产力的影响。研究结果表明:两个研究时段因城市占用损失的耕地生产力占土地利用变化(LUCC) 导致的耕地生产力减少总量比例均在60%以上。在20 世纪90 年代,全国新增耕地生产力总量比被占用耕地生产力高87%,耕地转移使中国耕地生产力增加。2000-2005 年间,退耕还林草政策的启动和快速城市化进程对耕地的持续占用导致耕地生产力占补正平衡指数由前一时段的正平衡变为负平衡,转出耕地生产力总量比新增耕地生产力高31%,耕地转为林草地和建设占用损失的耕地生产力分别较前一时段提高57%和85%。城市化与退耕还林草政策等驱动因素作用下耕地开垦区与占用区的空间分布差异使得耕地生产力占补平衡状态和趋势呈现明显的区域分异。     

基于融合技术的结构性栅格时空数据平台的构建

时空数据融合是当前研究地理现象空间格局的数据存储、处理方法与有效途径。在构建国家资源环境时空数据平台过程中 ,我们设计了基于 1 km栅格单元的土地利用现状与变化数据库。这种时空数据表达方式的优点 :(1 )在保持面积信息不损失情况下明显减少了数据存储量 ,并且满足区域分析的空间尺度要求 ;(2 )便于多时间序列的数据存储与变化分析 ,以及变化专题信息提取与结果显示 ;(3)有利于区域土地利用变化环境背景与驱动力分析 ,可以实现与其他多源数据的有效融合 ;(4 )从小尺度到大尺度的空间尺度转换非常便利 ,在空间聚合的基础上能够快速实现从区域分析扩大至国家尺度、全球尺度的分析。     

基于遥感与GIS的20世纪90年代中国城镇用地时空特征

文章利用20世纪90年代初期、中期和末期全国1:100000土地利用动态变化数据提取城镇用地动态变化数据,利用单元自动机和人工神经网络模型对全国城镇用地进行了区划.在此基础上,研究了90年代两个阶段中国城镇用地时空格局.研究表明:90年代前5年东部沿海地区受经济高速发展和开放政策的影响,城镇用地扩展迅速,中西部地区城镇用地扩展较慢;90年代后5年国家加大了耕地资源保护力度,在政府宏观调控政策和耕地资源保护条例的影响下,东部沿海地区城镇用地扩展大幅回落,中部地区城镇扩展也有较大幅度回落,西部地区随着经济发展加快,城镇用地扩展回落较小.     

城市不同下垫面的能量平衡及温度差异模拟

城市能量平衡是研究城市热岛效应的物理基础。利用北京市教学植物园2010年的实测数据,设置不同类型下垫面(植被覆盖类型:林地、草地和不透水层覆盖类型:道路、房屋),利用局地尺度城市气象参数化方案模拟并分析了相同气象条件和净辐射通量输入下,不同类型下垫面的显热、潜热通量及蒸散降温效应的差异。结果显示:(1)不同类型下垫面的各能量支出项有明显差异,植被覆盖区域和不透水层覆盖区域的波文比年均值分别为0.28和4.60,且在植被生长季差异较大;(2)城市扩展过程中道路、房屋替换林地、草地的过程,也是显热增加而潜热减少的过程。植被层向不透水层转换的过程中,显热通量年均增加32.74W/m²,潜热通量减少38.87W/m²,储热通量增加7.95W/m²;(3)理论上,植被蒸散的年降温效应使单位面积植被覆盖区域的气温比不透水层区域可低2.63℃。     

彩色红外航空遥感技术在西藏农田非耕地系数测算中的应用研究与实践

西藏自治区的耕地多分布在藏东、藏南河谷地带,多数耕地地块破碎,形态各异,并且有大量的非耕地成分混杂其间,即使采用大比例尺图件,也难以测量准确的耕地面积。为准确查清耕地面积,在西藏土地资源调查工作中,独创地采用了彩色红外条带航空摄影,计算机图像处理系统求算彩色红外航空像片耕地样地中非耕地系数值和建立不同地貌、不同耕地类型非耕地系数检索表等系统的方法。该方法已在全藏调查工作中普遍推广,提高了调查精度,缩短了调查时间,大大减少了人力和经费投入。该项研究为我国山区耕地面积调查提供了有效的手段。     

陕北地区退耕还林还草工程土壤保护效应的时空特征

This paper looks at the Green for Grain Project in northern Shaanxi Province.Based on remote sensing monitoring data,this study analyzes the locations of arable land in northern Shaanxi in the years 2000,2010 and 2013 as well as spatio-temporal changes over that period,and then incorporates data on the distribution of terraced fields to improve the input parameters of a RUSLE model and simulate and generate raster data on soil erosion for northern Shaanxi at different stages with a accuracy verification.Finally,combined with the dataset of farmland change,compared and analyzed the characteristics of soil erosion change in the converted farmland to forest(grassland)and the unconverted farmland in northern Shaanxi,so as to determine the project’s impact on soil erosion over time across the region.The results show that between 2000 and 2010,the soil erosion modulus of repurposed farmland in northern Shaanxi decreased 22.7 t/ha,equivalent to 47.08%of the soil erosion modulus of repurposed farmland in 2000.In the same period,the soil erosion modulus of non-repurposed farmland fell 10.99 t/ha,equivalent to 28.6%of the soil erosion modulus of non-repurposed farmland in 2000.The soil erosion modulus for all types of land in northern Shaanxi decreased by an average of 14.51 t/ha between 2000 and 2010,equivalent to 41.87%of the soil erosion modulus for the entire region in 2000.This suggests that the Green for Grain Project effectively reduced the soil erosion modulus,thus helping to protect the soil.In particular,arable land that was turned into forest and grassland reduced erosion most noticeably and contributed most to soil conservation.Nevertheless,in the period 2010 to 2013,which was a period of consolidation of the Green for Grain Project,the soil erosion modulus and change in volume of soil erosion in northern Shaanxi were significantly lower than in the previous decade.     

土地利用和气候变化对区域净初级生产力的影响

应用以遥感观测数据驱动的GLO-PEM模式模拟估计的中国北方20年的NPP数据同其20年气候数据结合,同时利用通过遥感宏观调查所得的两期土地利用数据,分析20年气候和土地利用变化对区域净初级生产力 (Net Primary Productivity,NPP) 的影响的时空特征。分析结果表明,20年来研究区域年均温度显著增加 (年均增温0.064 ^oC),年降水量明显减少 (年降水减少率为1.49 mm/年),NPP以减少趋势为主 (年减少率6.9 TgC)。研究区域NPP的变化受旬 (月) 均温和旬 (月) 降水量和季节温度和季节降水的变化影响显著。季节NPP同季节降水和温度的相关性在空间上同植被覆盖表现出高度的一致性,其相关系数大小随着不同植被覆盖类型变化而变化。通过分析可见,就整个研究区来说,发生土地利用变化的区域仅占整个研究区域的5.45%, 气候对整个研究区域NPP的影响占主导地位 (占了总影响量的90%);土地利用发生区域土地利用的作用占了绝对地位,土地利用的影响占了约97%。整个研究区域近20年来因为降水明显减少,温度显著升高,导致NPP明显下降,在两期土地利用间隔时间段内 (约10年) 因气候影响NPP减少了78 (±0.6) TgC。因为土地利用的变化导致NPP减少9 (±0.2) TgC。气候和土地利用共同作用是研究区域的NPP减少87 (±0.8) TgC。     

中国东南红壤丘陵区土地利用变化的 生态环境效应研究进展

近几十年来,不合理的土地利用所引起的生态环境问题日益突出,土地利用变化的生态环境效应研究开始受到人们的关注。我国东南红壤丘陵区自然条件优越,土地利用方式多样,且变化强烈,研究该区土地利用的生态环境效应不仅对该区农业的持续发展具有重要的指导意义,而且有助于认识该区在全球变化研究中的作用。本文综述了红壤丘陵区土地利用的生态环境效应研究的成果和发展,并指出研究中存在的不足和今后的研究方向。结果表明：1)由于长期对土地资源利用的不合理利用,整个地区生态与环境遭到了严重破坏,土壤退化问题极其严重;2)研究重点从土地退化及其恢复转向土地利用对碳循环及全球变化的影响,但研究尚处起步阶段,有待深化。3)选择合理的生态农业开发模式,采用持续性的土地利用管理措施,是减少土地利用负面环境效应的有效措施。4)今后应加强退化土壤环境定量遥感技术和信息系统及土地利用变化对全球变化定量评价等方面的研究。     

中国土地利用变化现代过程时空特征的研究──基于卫星遥感数据

为实现土地利用变化现代过程的卫星遥感研究,须建立时间序列完整的空间型遥感数据平台。在此基础上,通过建模分析,可以有效地研究土地利用变化的现代过程,其中包括土地利用变化的时间动态特征和空间动态特征。为探讨基于卫星遥感数据的中国土地利用变化现代过程研究的方法论,采用陆地卫星TM分层抽样方法,对全国土地利用类型区域组合、土地利用程度变化和土地利用动态度进行了分析。     

遥感大数据支持下的全球土地覆盖连续动态监测

文章简要地总结了中国科学家对全球高精度土地覆盖产品的贡献,展望了大数据时代土地覆盖制图在云计算、人工智能等方面所面临的机遇和挑战,提出了遥感大数据支持下的全球土地覆盖连续动态监测的可行性和实现路径.