陕西省丹江流域NDVI分布及其与土地利用的关系

植被覆盖是陆地生态系统的主体,研究植被空间分布格局与土地利用之间的关系,对于生态环境保护和水土流失防治具有积极意义.以南水北调中线工程水源地,丹江流域为研究对象,利用MODIS 250 m NDVI数据,结合地理信息系统技术,对丹江流域NDVI等级分布图和DEM图叠加,得到NDVI在不同海拔、坡度和坡向等地形因子的分布情况,并且与土地利用进行相关分析.结果表明:1)丹江流域NDVI平均值为0.84,表明流域植被覆盖较好.高植被覆盖分布于流域边缘高山区,东北和东南较集中;中植被覆盖分布于丹江流域河道两侧川塬区和低山区,西北和南部较集中;低植被覆盖位于丹江流域川道区,呈点和线状分布.2)不同海拔和坡度,植被覆盖面积呈单峰分布,平地的植被覆盖面积接近0;不同坡向植被覆盖面积差异不明显.3)除坡向外,不同海拔和坡度,高、中植被覆盖与耕地、林地和草地显著相关;不同地形因子下,低植被覆盖与建设用地和水域显著相关.丹江流域植被覆盖度与人类活动范围呈逆向分布,说明人类活动对植被分布影响较大;优化土地利用,适当增加林地覆盖面积,有利于提高丹江流域的水土保持功能.     

岷江上游流域植被覆盖度及其与地形因子的相关性

[目的]研究岷江上游流域植被覆盖度随不同高程带、坡度带、坡向分布变化的特征及相关性,为该地区利用有利地形加强生态环境建设和防治水土流失提供依据。[方法]在GIS和RS技术支持下,利用Landsat-8OLI遥感影像和DEM数据提取植被覆盖度和地形因子进行叠加分析,构建统计样本定量分析植被覆盖度与地形因子间的相关关系。[结果]研究区总体植被覆盖情况良好,中度以上植被覆盖区占研究区面积75.0%,低植被覆盖区仅占15.2%。植被覆盖度随海拔高度和坡度的增加呈先增加后降低的趋势,在海拔2 500~3 000m和坡度25°~45°达到最大值;阳坡的植被覆盖度略大于阴坡。各地形因子对不同植被覆盖度的影响程度不同,低植被覆盖区受坡度影响较显著,极高度植被覆盖区受海拔高度影响较显著,其他植被覆盖区与地形因子的相关性无明显规律。[结论]岷江上游流域植被覆盖度与地形因子关系紧密,地形因子变化对生态环境有重要影响。     

京津风沙源治理工程区植被恢复效果调查

“京津风沙源治理工程”区植被恢复效果是研究该区生态环境建设的重点。利用传统生态学方法对整个“京津风沙源治理工程”区的植物多样性进行调查研究,并利用像元二分法对工程第1阶段实施前后的植被盖度进行对比。结果显示：整个京津风沙源区植被平均覆盖度上升,植被盖度低的土地面积逐渐减少,盖度高的土地面积逐渐增加,区内土地具有良好的植被恢复潜力与趋势。证明经过5年的努力,京津风沙源治理工程植被恢复已取得一定治理效果。调查结果可为“京津风沙源治理工程”第2阶段提供基础数据及有益参考。     

青海湟水流域植被覆盖度时空变化分析

利用2001-2009年的MODIS遥感数据与归一化植被指数的像元二分模型,并结合湟水流域的地形特征数据,分析流域内植被覆盖度时空变化动态特征.结果表明:湟水流域的植被覆盖度空间分布差异十分显著,基于地形特征的脑山区(69.47%)、浅山区(56.46%)和川水区(45.43%)植被覆盖度地带性特点明显;近9年来湟水流域总体植被覆盖度略有下降,尤其是高植被覆盖度减少了17.23%.而较高植被覆盖度增加了12.15%;脑山区的高植被覆盖度与较高植被覆盖度之间转换剧烈,浅山区的各级植被覆盖度都相对稳定,川水区的中植被覆盖度与较低植被覆盖度之间转换明显.     

小流域植被覆盖与工程措施因子遥感监测研究

[目的]通过对长江委丹江治理工程重点项目区西河小流域植被覆盖与工程措施因子(CP)进行遥感监测研究,为丹江流域以及长江上游地区水土流失定量检测、土壤侵蚀综合防治和评价提供科学的决策依据。[方法]利用2010年丹江流域商南县西河小流域环境小卫星遥感数据,采用Erdas软件对遥感数据进行处理,得到影像中各类地物植被覆盖度。利用卜兆宏等水土流失定量遥感监测模型(QRSM模型)植被因子与植被覆盖度关系式算法,即用土壤流失量遥感监测植被因子算式开展计算和分析。[结果]西河小流域北部治理区和南部山区植被覆盖和工程措施因子值相当低;在河道两岸有局部区域出现了植被覆盖与工程措施因子高值区,主要是由于该区域居民房屋建筑和道路建设破坏了植被;中部人口集中的区域,治理程度较低,仅有较少区域出现植被覆盖集中连片高值区。[结论]影响水土流失众多客观自然因素中植被覆盖因子的影响最大,另一方面,人类过度开发利用土地资源引起陆地生态系统发生变化,因此研究水土流失应综合考虑地理、自然和经济发展,因地制宜,合理规划,确保经济持续稳定发展和生态安全。     

蒲河流域退耕前后降水和植被对土壤侵蚀变化的影响

为了定量评价退耕还林还草前后蒲河流域土壤侵蚀变化特征及降水和植被对土壤侵蚀的影响,运用修正后的通用土壤流失方程(RUSLE模型)探讨1990—2019年流域土壤侵蚀变化,结合LMDI模型评估了1990—2000年、2000—2010年、2010—2019年3个时间段植被和降水对流域土壤侵蚀变化的影响。结果表明：30年来,流域侵蚀强度以微度和轻度侵蚀为主,而中度及以上等级的土壤侵蚀面积有逐渐减小的趋势;流域侵蚀情况总体持续向好,植被覆盖度与降雨侵蚀力相互作用驱动了研究区土壤侵蚀的动态发展;2000年以前,降水是影响土壤侵蚀变化的主导因素,随着退耕还林还草工程的实施,植被作用逐渐凸显。蒲河流域的退耕还林还草成效显著,是流域侵蚀防治的有效措施,应在侵蚀较强的流域中上游地区继续加强植被恢复措施。     

水蚀流域土地覆被格局土壤保持能力空间分布式评价

以丹江口水库以上的汉江流域为例,利用植被覆盖度、坡度加权的上游有效汇流面积空间分布型式和驱动-阻力耦合空间分布拟合函数2个指标,评价水蚀流域土地覆被格局土壤保持能力,并基于研究区14个子流域水文站泥沙资料进行验证.结果表明：汉江干流沿岸河谷盆地和丹江口水库周边丘陵区子流域是研究区城镇和农田的主要分布区,植被覆盖度低,距离汉江较近,当前覆被格局土壤保持能力相对较低,是河流泥沙的主要直接来源地;有效汇流面积空间分布型式和驱动-阻力耦合空间分布拟合函数能有效反映流域泥沙输出,可作为评价流域土地覆被格局土壤保持能力的指标.该评价方法基于土地覆被格局与土壤侵蚀的作用机制,简单易行,可为评价土地覆被格局土壤保持能力、土地覆被格局变化的土壤侵蚀效应提供一种简捷的途径.     

试验研究中尺度流域土地利用变化对土壤侵蚀的影响——以孤山川流域为例

[目的]探究中尺度孤山川流域土地利用／覆盖变化对土壤侵蚀的影响,为认识理解黄河泥沙变化,完善土壤侵蚀模型提供理论支持.[方法]根据TM影像及中国土壤流失方程(CSLE)获取流域土地利用／覆盖数据与表征土壤侵蚀的植被作用因子,通过土地利用变化转移矩阵,重点分析流域土地利用／覆盖变化引起的植被作用因子的变化.[结果] 1975-1997年间,孤山川流域植被作用因子随着草地减少,耕地增加和植被覆盖度降低而增大,而在1997-2012年间,流域植被作用因子随着草地增加,耕地减少和植被覆盖度升高而增大.[结论]林地和草地是重要的林草措施,因此增加林草种植面积,对于减少土壤侵蚀具有重要意义.     

基于GIS和RS的延河流域植被覆盖度与地形因子的相关性研究

以延河流域为研究区,综合运用GIS和RS技术,基于Landsat TM影像,运用改进的像元二分模型估算了延河流域2000年和2010年的植被覆盖度,结合DEM数据提取的高程,坡度、坡向地形数据,分析了植被覆盖度与地形因子的相关性,以期为延河流域植被恢复和生态建设提供依据。结果表明:(1)延河流域植被覆盖度从2000年的29.18%增加到2010年的52.42%,呈上升趋势。(2)2000年植被覆盖度随高程的增加呈减小的趋势,2010年植被覆盖度随高程的增加呈先增加后减少的趋势。2000年和2010年植被覆盖度随坡度的升高,大致呈现先升高后降低的趋势,在30°~35°范围内最高。2000年和2010年植被覆盖度总体表现为阴坡(北、东北)半阳坡(东南、西)=半阴坡(东、西北)阳坡(南、西南)平地,其中阴坡的植被覆盖度最高,平地的植被覆盖度最低。(3)在高程1 000~1 500m,坡度在25°~45°范围内,植被覆盖度增加的值最大。     

官渡河流域植被覆盖变化与地形因子相关性

以南水北调中线水源区源头之一的官渡河流域为研究区域,区域内以山地为主,生态环境脆弱。基于GIS和RS技术,利用1990年、1999年、2004年、2007年、2010年Landsat TM遥感影像,基于像元二分模型和变化斜率法,从数理统计角度定量估算了研究区各时期植被覆盖度及其时空分布特征。结果表明:（1）植被覆盖度在不同河段呈现明显的规律性,上、中、下游植被覆盖度5期平均值分别为94.52%,87%,81.69%。（2）植被覆盖变化受地形因子影响比较明显,植被覆盖度与不同地形因子响应程度不同,对不同时期植被覆盖度,高程和坡度对其影响明显高于坡向。随着坡度的不断增加,植被覆盖度也随着增大;整体上向阳区植被覆盖度要大于同区域的背阳区;官渡河流域不同时期植被覆盖度随着高程的增加均出现先增加后减少的趋势。（3）不同地质单元组植被覆盖变化各不相同。     

汉江流域水源涵养功能的关键生态修复区识别与植被优化配置

[目的]识别汉江流域水源涵养关键生态修复区,进行植被优化配置和生态修复效果的验证,为生态修复工程实施范围提供科学依据。[方法]主要利用InVEST模型,估算2020年水源涵养量,通过水源涵养功能强弱识别关键生态修复区,将水源涵养弱功能区内有林地、灌木林、草地、未利用地和25°坡以上的耕地区域作为修复区,对修复区进行林地适宜性评价,依据林地适宜性评价结果完成各土地覆盖类型之间的优化配置,模拟完成配置后修复区的水源涵养功能,并与配置前进行比较。[结果]植被优化配置后,修复区产水量降低了6.97%,水源涵养总量提高了14.96%。[结论]汉江流域通过植被优化配置手段提升水源涵养功能具有一定的潜力,未来应在水源涵养功能的基础上同时考虑其他生态服务功能,进行汉江流域修复区识别,以便采取更全面的修复措施来解决汉江流域的生态问题。     

基于"质量-风险"的干旱区休耕空间布局及补偿策略

构建节水型休耕生态补偿机制是干旱地区农业可持续发展的必然选择，探讨符合干旱地区休耕地的空间布局方法是提高休耕生态补偿效率的关键。该研究以新疆开都-孔雀河流域为例，从土壤理化属性和耕作便利条件两方面建立耕地质量评价指标体系，利用综合评估法评估流域内耕地质量状况；基于MEDALUS-ESAs模型框架，从土壤、气候、植被和土地利用与管理4个方面评估全流域的土地退化风险；综合考虑耕地质量和土地退化风险，利用Z-score方法确定休耕空间布局，并提出不同分区的休耕补偿策略。结果表明：1）开都-孔雀河流域耕地质量"总体良好，局部较差"，土地退化风险呈现"北低南高"的空间分布格局；2）流域内优先休耕区内耕地面积为67 814.60 hm2，次优先休耕区的耕地面积为71 784.94 hm2，限制休耕区内耕地面积为80 576.89 hm2，禁止休耕区内耕地面积为107 358.03 hm2；3）优先休耕区耕地的约束条件为耕地质量，可将休耕与耕地质量提升相结合，实施中长期休耕，依据农业收益损失和土地改良成本确定休耕补偿标准；次优先休耕区耕地质量较好，可与农业节水相结合，基于水资源短缺状况对耕地进行季节性休耕，依据农业收益损失确定休耕补偿标准；限制休耕区受耕地质量和生态安全的双重约束，应将休耕与耕地质量提升、生态保护相结合，实施年度休耕，依据农业收益损失、土地改良成本和生态保护成本确定休耕补偿标准。     

黄河中游地区生态恢复对流域水资源的影响

[目的] 研究黄河中游地区生态恢复对水资源的影响，为流域生态保护和高质量发展提供科学依据。[方法] 利用GIMMS NDVI、ET、土壤水分、地表径流等相关水文数据，基于趋势分析和双累积曲线等方法，探讨生态恢复前后黄河中游地区蒸散发、土壤水分、地表径流的时空变化特征。[结果] 1982-2018年，黄河中游地区植被覆盖度增加了29.72%；在黄河中游地区植被覆盖度增加1%，蒸散发量增加了3~4 mm；在生态恢复区土壤水分呈下降趋势，下降速率为0.001 3%/a；各站点的平均径流量在1961-2018年呈逐年下降趋势，以生态恢复为代表的人类活动对径流量下降起到重要作用。[结论] 由于生态恢复和暖干化的气候背景，黄河中游水资源严重短缺。建议后续黄河中游生态恢复综合考虑水资源，减少人为干扰，以自然植被恢复为主。     

干旱区内陆河流域绿洲水土资源生态风险动态研究

水土资源是相互作用相互制约的有机整体,贯穿地区社会、经济、环境协调可持续发展的主线。石羊河为西北干旱区典型缺水流域,依托该流域发展的绿洲是人类生产生活的集聚地,存在着特殊而敏感的人与环境关系。以武威市为例,通过构建LUCC生态风险模型,借助GIS技术与相关统计方法揭示其土地利用生态风险动态及空间变化;参照石羊河水资源公报与武威市统计年鉴(2003—2009年),建立水资源利用生态风险识别评估体系,对比研究了不同时段的水资源利用动态风险。结果表明,研究期内武威市土地覆被景观生态风险主要集中在耕地、牧草地和未利用地,且分布面积较广;各区县土地利用综合风险指数均有所增加,土地利用格局的变化产生了一定生态风险;2003—2009年武威市水资源利用生态风险等级显著提高,各地区需结合自身实际情况,采取措施应对水资源生态风险变化。     

黑河干流中游地区适宜绿洲及耕地规模确定

为了确定黑河干流中游地区适宜绿洲及耕地规模,利用黑河干流中游地区1954-2012年水文气象资料及黑河流域2000年和2011年土地利用数据,采用水热平衡原理建立适宜绿洲规模计算模型,并在模型中考虑林地和草地的腾发量计算不同来水情景下适宜绿洲规模;根据分带理论建立适宜耕地规模模型,计算不同来水情景下绿洲适宜耕地规模。基于GIS建立黑河干流中游土地利用马尔科夫链模型,并利用此模型预测2015年和2020年黑河干流中游地区绿洲规模和耕地规模的变化,并对未来绿洲发展的适宜性进行评价。结果表明:黑河干流中游地区地表径流存在丰枯变化;在丰水年、平水年和枯水年的适宜绿洲规模分别为3 245~4 868、2 635~3 953和2 422~3 633 km2;相应的适宜耕地规模分别为2 337、2 004和1 878 km2;现状年2011年为丰水年,实际绿洲规模和耕地规模分别为4 035和2 366 km2,现状绿洲规模适宜性指数为0.6;预测2015年绿洲规模和耕地规模分别扩张到4 155和2 527 km2,绿洲规模适宜性指数下降到0.44~0.59;2020年绿洲和耕地规模扩张到4 304和2 719 km2,规模适宜性指数比2015年下降0.02~0.03,2011年、2015年、2020年的耕地规模都高于绿洲适宜耕地规模。干旱地区适宜绿洲规模及耕地规模研究为区域水资源可持续利用提供依据。     

基于InVEST模型的南北盘江流域产水量时空变化研究

[目的]研究南北盘江流域产水量的时空变化特征以及不同土地利用类型、土壤类型和地形之间的产水功能差异,以期为流域内水资源有效管理和生态修复提供科学参考。[方法]基于InVEST模型定量评估了2005—2020年南北盘江流域产水量的时空变化特征、内部差异性及植被恢复对该地区产水功能的影响。[结果] 2005—2020年流域内的平均产水总量小幅波动,在空间上呈现东北部与中部高,西南部低的趋势,总体产水格局与降水量时空变化具有空间吻合性。在不考虑降雨量显著变化的情况下,耕地与草地面积减少是导致流域内产水总量呈现出小幅波动下降趋势的主要原因。各土地利用类型中产水能力最强的类型为建设用地,其次分别为裸地、耕地和草地。常绿针叶林与灌林地的产水能力较弱。流域内的产水能力随海拔升高而逐渐降低,土壤以产水能力较强的黄壤与红壤为主。该流域产水高值区主要集中于低、中海拔,以黄壤与红壤为主的东北部与中部区域;低值区主要集中于高、较高海拔,分布着大量石灰(岩)土和紫色土的西南部。[结论]该流域产水量空间格局有一定变化,其产水高值区有向东、东北偏移的趋势。土地利用类型、气象因子、土壤质地、地形等因素对产水功能空间异...     

基于微波遥感极化目标分解的土地覆盖/土地利用分类

为有效利用微波遥感影像进行土地覆盖/土地利用分类,该研究以内蒙古河套灌区解放闸灌域为研究区域,采用春耕后试验区Radarsat-2全极化数据,利用极化目标分解方法提取得到了散射熵、平均散射角、反熵、平均特征值、单次反射特征值相对差异度、二次反射特征值相对差异度。结合实地数据,分析了各参数对于耕地、裸地、含植被水体、建筑等类别的可分离性。根据分析结果选取平均散射角、平均特征值、单次反射特征值相对差异度为分类特征变量,通过最小距离法计算了决策边界,最后结合树分类器对试验区影像进行了分类。整体分类精度93.89%,分类Kappa系数为0.914。结果表明,利用平均散射角可有效区分表面散射与二次散射及体散射;平均特征值可有效区分含植被水体与建筑物;单次反射特征值相对差异度参数可有效区分耕地与裸地。利用极化目标分解方法结合决策树分类器可精确地进行土地覆盖/土地利用分类。     

河北坝上地区2000-2019年植被绿度动态及其土地利用/覆被变化归因分析

[目的] 分析河北坝上地区植被绿度变化及土地利用/覆被变化,旨在为区域生态建设和京津冀生态环境支撑区的建设提供科学参考,为土地合理利用及生态环境保护提供决策支持。[方法] 以MODIS MOD13Q1 NDVI遥感数据为数据源,结合Landsat土地利用数据,使用线性倾向估计分析了2000—2019年坝上地区植被绿度的年际变化趋势,并定量分析了土地利用/覆被变化对其的影响。[结果] ①河北坝上地区主要生长季（4—10月）多年平均植被绿度整体上呈现坝东高,坝西低的空间格局,且林地>草地>耕地; ②研究时段坝上地区生长季NDVI最大值和平均值均呈现明显的增加趋势,速率分别为0.063/10 a和0.044/10 a,植被绿度显著提升区域比例为60%～83%; ③结合土地利用变化定量解析植被绿度年际变化发现,研究时段,坝上地区植被绿度变化量中,耕地的贡献率为50.51%～57.22%,其次,林地和草地的贡献率分别为21.73%～28.62%和14.41%～15.07%,水域、建设用地和未利用地的总贡献率在6%左右。[结论] 2000—2019年,坝上地区植被绿度增加趋势中耕地的贡献最大,但贡献率呈下降趋势,林地和草地的贡献逐渐增加。     

赤水河流域生态水文过程对土地利用/覆被变化的响应

[目的]分析赤水河流域近十年土地利用变化特征,探索生态文明建设背景下水资源空间分配与水文循环过程,以期为流域提供合理的土地利用规划依据及促进流域的可持续发展.[方法]以赤水河流域为研究对象,在1967～2020年的气候背景下,基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模拟了流域2008...     

基于DEA的黑河中游灌区水资源配置效率时空分异

绿洲农业用水效率的提高是协调干旱区经济发展与生态建设的关键。以黑河中游农业绿洲24个灌区为研究对象,以基础地理信息数据、土地覆被数据和绿洲灌区统计数据等为数据源,基于数据包络分析（DEA）研究了灌区农业水资源配置效率的时空分异,以及各灌区影响水资源配置效率的主要因素。结果表明:（1）各灌区水资源配置效率存在明显的时空差异。平川、罗城、大堵麻、盈科、板桥、蓼泉、梨园河、六坝等灌区水资源配置效率较高,而马营河、老军、洪水河、童子坝河、西浚、上三、安阳、鸭暖、新坝等灌区水资源配置效率较低。各灌区水资源配置效率均值从2008年的0.797提高到2012年的0.848,空间差异进一步缩小;（2）各灌区水资源配置要素普遍投入过大,水利设施建设及引水密度均超过了灌区实际需求,尤其是山丹县和民乐县的引水密度过大,甘州和高台部分灌区则表现为干渠密度、支斗渠密度明显超过实际需求;（3）DEA最优解显示,灌渠密度普遍饱和,部分灌区引水密度过大,大部分灌区引水密度与投入产出效率最高之间存在34.8%的下调空间。因此,合理分配有限的水资源、大力推广节水工程及措施,是提高绿洲水资源利用效率的主要途径。