基于归一化植被指数估算黑河中游地区植被生态耗水量

【目的】准确估算黑河流域中游地区植被生态耗水量,为流域生态保护和水资源配置提供科学参考。【方法】借助卫星遥感、GIS等技术,利用2011年5-9月黑河中游地区的归一化植被指数(I_(NDV))数据,将其与同期土地覆被和气象数据相结合,采用植被指数法对黑河中游地区植被生长季的生态耗水量进行计算和分析,利用2008年同地同期数据资料进行检验。【结果】黑河中游地区林地蒸散发量214.2~343.9mm,草地蒸散发量为213.1~269.8mm;区域植被生态耗水量为5.812 8亿m~3,其中林地生态耗水量为0.474 2亿m~3,草地生态耗水量为5.338 6亿m~3,计算结果与地面观测数据较为一致。【结论】用植被指数法估算植被生态耗水量比较简易、准确、可靠,在干旱地区生态研究中具有适用性。     

基于能量平衡的蒸散遥感估算模型的应用研究

【目的】用遥感技术估算陕西关中渭北地区的实际蒸散,并将估算的蒸散与参考作物蒸散进行比较。【方法】以陕西关中渭北地区2008-06-23和09-05的NOAA-18卫星遥感资料以及该地区的气象资料为供试数据,利用能量平衡单层模型,计算陕西关中渭北地区的潜热通量及蒸散,并将蒸散估计值与参考作物蒸散分布进行比较。【结果】能量平衡单层模型中参数的反演途径直接影响着蒸散的反演精度,蒸散与植被指数的分布具有高度的一致性,蒸散的变化与研究区域的土地利用密切相关。【结论】根据下垫面特征建立的、物理意义清楚的基于遥感和气象资料的能量平衡单层模型,更适合区域实际蒸散的估算。     

区域蒸散量估算技术研究进展

从模型角度阐述了计算区域蒸散量的机理,对用遥感估算法、互补关系法和水量平衡法进行估算区域蒸散量的方法分别进行了分析,并针对不同区域蒸散量计算方法做出了综合系统的评价.     

基于FAO-56双作物系数法估算农田作物蒸腾和土壤蒸发研究——以西北干旱区黑河流域中游绿洲农田为例

【目的】确定中国西北干旱区黑河流域中游绿洲农田蒸散量并区分作物蒸腾和土壤蒸发,为制定合理的作物灌溉制度和提高区域水资源利用效率提供依据。【方法】本文利用中科院临泽内陆河流域研究站绿洲内部大田玉米地2009年的小气候和土壤蒸发等综合观测试验数据,运用FAO-56和ASCE推荐的两种时间步长的四种不同形式的Penman-Monteith模型估算了甘肃临泽绿洲玉米农田2009年参考蒸散量,并结合FAO-56双作物系数法估算了其实际蒸散量。【结果】4种P-M模型FAO-56-PM 24h、ASCE-PM 24h、FAO-56-PM 0.5h及ASCE-PM 0.5h和双作物系数法估算的实际蒸散量依次为672.1、766.2、991.2和805.6 mm。【结论】利用涡动相关数据及小型蒸渗仪实测数据对其进行了检验,结果表明,使用FAO-56-PM 24h模型估算参考作物蒸散量的参考作物蒸散-双作物系数法能够较好估算研究区的蒸散量并有效地区分农田作物蒸腾和土壤蒸发。2009年研究区域农田制种玉米的耗水量大约为671.2 mm,日均蒸散量为4.1 mm,其中作物蒸腾累积量为498.5 mm,土壤蒸发累积量为172.7 mm,分别占蒸散量的74.2%和25.8%。     

林分蒸散耗水量测定方法述评

该文介绍了测定林分蒸散耗水量的方法,对主要测定方法的原理、特点和适用范围进行了分析．比较蒸散的测定方法,水文法适用性较强,它不受时间、气象条件、林分条件的限制,可用于一周以上较长时段的总蒸散量测定,还可测定各种林分、流域的蒸散耗水量;微气象法适用林相整齐均一的林分,可对林分或区域森林蒸散进行测定;植物生理法可测定树种个体耗水量;蒸发器适用测定树木个体蒸散及林地土壤蒸发量,条件易于控制,测量精度高;气候学方法适用估算一个地区潜在蒸散量和相对耗水量;遥感方法可用来估算区域森林蒸散量．     

遥感蒸散估算研究进展

阐述了蒸散遥感估算的基本原理与方法,按不同的作用机理将主要的蒸散遥感估算方法分为基于地表与空气温度温差的经验方法、地表能量平衡模型、基于遥感数据源的Penman模型、基于植被指数和温度综合模型、互补相关模型以及遥感数据与陆面模型同化方法,并对各种方法的优缺点和适用性进行了分析,最后,对遥感蒸散估算面临的困难及发展方向进行了展望。     

基于Landsat 8影像的策勒县域典型时期日蒸散量时空分布格局分析

【目的】估算地表蒸散量有利于水资源合理分配与管理,为水资源可持续发展提供依据。【方法】利用Landsat 8遥感数据集,在ENVI遥感图像处理软件的支持下,结合气温、风速、气压、日照时数等气象数据,应用SEBS模型估算2016年3月27日、5月21日、7月24日、9月10日新疆策勒县的蒸散发量。【结果】估算结果时间上存在秋季春季夏季的变化规律,典型季节的4 d蒸散发量分别为:3.885,4.095,4.701和4.511mm/d;其空间变化趋势为:北部荒漠区南部山区中部平原区。【结论】利用彭曼公式计算的结果与对SEBS的估算结果进行比较,SBES模型的结果是合理的。     

基于DEM的区域蒸散发模型改进

为了深入探寻地形对区域蒸散发模型参数的影响程度,简化坡地蒸散发量的估算过程,利用黑河流域气象资料、ASTER数据和DEM数据,建立了平地和坡地瞬时太阳净辐射、气温间的关系,改进了区域蒸散量的估算模型.结果表明:瞬时太阳净辐射和气温受地形的影响较大,改进后的坡地太阳净辐射和气温的估算过程大大简化,区域蒸散发量的模拟精度有所提高.     

基于GIS的黑河山区流域水文过程要素分析（英文）

水文过程要素是流域水文物理机制的反映,能够为流域水资源的利用和保护提供重要依据。以黑河山区流域为研究区域,采用SWAT-GIS集成模型平台进行水文模拟,阐述SWAT模型水文过程要素的计算方法,基于GIS技术,并利用1990 ～2000年共11年的径流模拟结果数据,对研究区的水文过程要素进行分析,计算分析流域内降水、径流、入渗、蒸散发、融雪等要素的时空变化特征。黑河山区流域的水文过程要素时空变化研究有利于更加清楚认识该地区水文陆面过程的地域和时间特性。在空间上,沿黑河干流中山带分布的青海云杉植被地区是重要的地下水补给区域,流域东部和高海拔地区为重要的产水源地。同时通过模拟结果分析得出,在年内各月份中,4 ～5月的融雪径流、6 ～8月的地表径流和11月至次年3月的地下径流是黑河干流出山径流产生的主导因素。     

不同土地覆被对区域蒸散的影响

利用Landsat TM5遥感数据,用简化的遥感-能量平衡模型进行区域实际蒸散量的估算.以美国俄克拉荷马州为研究区域,探讨了不同植被覆盖对区域实际蒸散量的影响,对不同植被类型的月蒸散量和年总蒸散量进行分析.结果表明,无论月蒸散量还是年总蒸散量林地均大于草地,即林地对水分的消耗大于草地;而对于不同林分而言,年总蒸散量常绿林最高,落叶林次之,混交林最低;对不同城市绿地而言,俄克拉荷马的草地和雪松月蒸散量动态变化仍为单峰型曲线,7月份达到最大值,1月份最小;1 ～2月雪松和草地的蒸散量基本一样,3～6月雪松和草地的蒸散量差异非常大,雪松明显高于草地;年总蒸散量雪松明显高于草地.     

典型内陆盆地生态系统服务价值对土地利用变化的响应

【目的】 研究塔里木河流域1990~2018年间土地利用变化下生态系统服务价值时空演变趋势,为干旱区土地资源的可持续发展提供科学依据。【方法】 基于1990、2000、2010和2018年4期Landsat TM遥感影像,提取土地利用数据并采用修正后生态系统服务价值系数、空间相关性分析等方法,以典型内陆盆地塔里木河流域为研究区,研究塔里木河流域土地利用与生态系统服务价值(Ecosystem services values,ESV)的时空演变特征。【结果】 (1)1990~2018年间塔里木河流域土地利用变化显著,耕地和建设用地表现为增长趋势;高、中、低覆盖度草地,林地和水域呈现减少趋势;建设用地的涨幅最大,水域的降幅最大。(2)流域内ESV总体上呈现下降趋势,由1990年的8 728.84×10⁸元减少到2018年的7 671.65×10⁸元;2015~2018年ESV减幅最大,其中草地ESV占比最高,达39%以上;单项ESV以调节服务为主,占比在62%以上。【结论】 研究区ESV在空间分布上表现为四周高、中间低的特征,且具有显著的空间正向自相关性;ESV增值区域分布在研究区东南部区域,ESV损失区域分布在研究区西部和北部区域。     

基于MODIS数据的松花江流域土地利用信息提取研究

以松花江流域为研究区域,利用单时相MODIS数据进行大范围区域土地利用信息提取;结合地表反射率、植被指数（NDVI）、土壤湿度指数（NDMI）、归一化水体指数（NDWI）等特征变量试验决策树分类法,与传统分类方法相比较,分析松花江流域土地利用变化情况。结果表明：决策树法优于传统的最大似然法,分类精度分别为83.48%和75.51%;2001～2006年,整体上松花江流域耕草地面积增加,林地面积减少;中国部分,耕草地面积增加,林地面积减少,而俄罗斯部分耕草地面积减少,林地面积增加。     

干旱区内陆河流域典型灌区土地利用变化与耗水量研究

【目的】以阿克苏河灌区为例,研究干旱区内陆河流域土地利用变化与耗水量的关系,为干旱区土地资源开发与保护提供科学依据。【方法】基于2000~2014年TM遥感影像,运用GIS技术和土地利用模型,结合灌溉用水量和土壤含水量的变化趋势,分析近15 a阿克苏河灌区土地利用/覆被变化现状以及耕地扩张与灌区耗水量的关系。【结果】阿克苏河灌区土地利用变化明显,灌区耕地面积以159.8 km²/年的速度增加,以塔河灌区耕地增加最为明显;随着灌区耕地面积的急剧增加,灌区内耗水量加大;灌区内土壤含水量减少,平原荒漠区的一些浅根系荒漠植物因干旱胁迫死亡,中、低覆盖草地面积大幅下降,灌区外围荒漠化风险加大。【结论】在全球变暖背景下,耕地面积的不断扩大,是导致灌区耗水量增加的主要原因。     

基于RUSLE、InVEST和USPED的土壤侵蚀量估算对比研究 ——以陕北延河流域为例

黄土高原是我国水土流失的重灾区，准确地估算土壤侵蚀量对于当地的退耕还林、水土保持以及土地管理等措施的实行具有重要的指导意义。本研究选取黄土高原延河流域为研究区，以2000年、2005年、2010年和2015年共4期的Landsat TM遥感影像及日降雨量、土地利用、数字高程模型和土壤属性等为源数据，比较RUSLE、InVEST和USPED三个模型对土壤侵蚀的估算在该研究区的适用性，并分析不同地形和植被条件下土壤侵蚀的分布及变化规律。研究发现：1）2000年后延河流域土壤侵蚀量先增加后减少，2005年后减少幅度逐渐增加，表明退耕还林工程效果显著；2）与实测产沙量数据相比，RUSLE模型估算的侵蚀量偏大，USPED模型和InVEST模型的误差相对较低，建议在延河流域使用InVEST和USPED模型计算土壤侵蚀；3）土壤侵蚀量随坡度的增加而增加，RUSLE模型增加幅度最大；4）当NDVI > 0时，土壤侵蚀量随NDVI的增加而减少，并且当NDVI在0 ~ 0.1时，土壤侵蚀量最大。     

Effect of observation scale on remote sensing based estimates of evapotranspiration in a semi-arid row cropped orchard environment

Understanding in detail the spatial distribution of evapotranspiration (ET) in row cropped fruit production areas with diverse water requirements is vital for monitoring water use and efficient irrigation scheduling. Spatially distributed ET for these environments can be estimated using remote sensing (RS). However, the computation of RS based ET under such conditions is complicated because of the complex parameterizations that are required to derive ET for the mixed pixels comprising of bare soil and well-watered plants typical of row cropped areas. Also, the parameterization of these processes is not scale invariant, owing to change in the percentage of vegetation cover in the mixed pixels across remote sensing observation scales. In this study, our main objectives were (1) to isolate and evaluate the effect of varying spatial scales (comparable to canopy sizes and larger) of the remote sensing data on ET estimates; and (2) provide an operational method for estimating remote sensing based ET for row cropped conditions. ET was computed using an empirical technique (S-SEBI: Simplified-Surface Energy Balance Index Algorithm) for almond and pistachio orchards from remote sensing imagery collected at a scale comparable to the canopy sizes of the trees (5.8 and 7.2 m) and a scale that was much larger than the canopy size (120 m) using the MASTER and Landsat sensors, respectively. In order to account for the effect of mixed pixels, a Normalized Difference Vegetation Index based correction factor was applied to the derived ET values and the results averaged for different fields were validated with Penman–Monteith based ET estimates. It was found that the corrected mean ET estimates at 120 m were in agreement with the Penman–Monteith based ET estimates (RMSE_average = 0.12 mm/h), whereas they were underestimated at the finer resolutions. Our results indicated that a remote sensing pixel resolution comparable to the row spacing and smaller and comparable to the canopy size overestimated the land surface temperature and consequently, underestimated ET when using operational models that do not account for vegetation and soil temperature separately. The results of the application of the NDVI correction factor indicates that good spatial estimates of crop ET can be made for crops growing in orchards using simple ET models that require minimal data and freely available Landsat imagery. These findings are very encouraging for the regular monitoring of crop health and effective management of irrigation water in highly water stressed agricultural environments.     

黑河调水对下游东、西居延海生态环境的影响

针对黑河流域生态系统日益严峻恶化的局面,2000年开始对黑河下游进行了调水。东、西居延海是黑河尾闾,调水以前均干涸多年。通过实地调查、遥感等手段,分析了干涸多年的黑河尾闾东、西居延海调水后水资源、植被及生态环境的恢复情况。结果表明,(1)黑河流域水量统一调度以来,东居延海分别于2002~2006年连续5年10次进水,总计入湖水量达到1.797 7亿m3,最大水面面积达35.7 km2;西居延海也在2003年进水,入湖水量达到0.272 3亿m3,东、西居延海总计入湖水量达到2.07亿m3。(2)调水前东居延海及四周植被覆盖度低,植物种类少,普遍生长不良,调水期末湖内及四周植被覆盖度明显增大,植物种类增加,生长较好,植被呈现向良性演替方向发展的趋势。(3)遥感调查表明,黑河下游东、西居延海调水后草地面积增加了15.35 km2,高覆盖度灌木林面积增加了5.9 km2,而中、低覆盖度灌木林面积减少了8.59 km2,戈壁滩、沙化面积减少了19.98 km2,生态环境也有了极大改善。以上结果表明,调水5年多来东、西居延海生态环境正向良好的方向转变。     

用指数平衡法对广西西江流域水资源承载能力的分析

采用水资源承载力平衡指数法,分析广西西江流域未来10年不同情景条件下的水资源承载力状况。在假设西江流域水资源开发利用率达到40%的条件下的计算结果表明,在最小用水量情景下,除南宁市水资源短缺外,其他地区水资源均可承载其社会经济发展水平;在最大用水量情景下,贵港市也会出现水资源短缺状况,但西江流域整体水资源盈余,西江流域水资源基本能够承载其社会经济、人口发展规模。因此,广西西江流域未来水资源承载力保障的前提是提高该流域的水资源开发利用率。     

珠江口两岸土地利用变化初步分析

以遥感和GIS为技术支持,以1988-2002年4个不同时相的TM遥感影像为主要信息源,揭示珠江口两岸土地利用时空演变的过程.结果表明,珠江口两岸土地利用发生了显著的变化,传统农业用地迅速向建设用地转变是区域土地利用变化最大的特点,建设用地等用地类型面积持续增加,耕地等农业用地类型面积持续减小.     

重庆市主城区、乡村区景观格局对比分析研究——以重庆市梁滩河流域（沙坪坝段）、高滩河流域为例

选取重庆市梁滩河流域（沙坪坝段）、高滩河流域2008年6月、2008年7月的SPOT5遥感影像,运用GIS和RS技术,获得其景观类型分布图,选取各景观类型的斑块数、斑块面积、平均斑块面积、周长、分维数、优势度、破碎度7个指标,通过FRAGSTATS景观分析软件计算出各类型的景观格局指数,进行两流域的景观格局对比分析。结果表明：两流域的林地、灌丛、草坡景观类型为两流域最稳定的景观类型。主要区别在于水体、水田、建设用地3种景观类型,梁滩河水田、水体较少,建设用地呈大板块、组团式分布;高滩河水田很多,水体较少,建设用地主要分布于垫江、梁平两县城境内。梁滩河流域其景观呈现出人为干扰强度较大的特征,旱地为景观基质,大面积水田、水体转化为建设用地,破坏了原有的景观类型分布和生态环境,并有剧烈加剧的趋势;高滩河流域其景观呈现出人为干扰强度相对较小的特征,旱地和水田为其景观基质,景观类型转换主要发生在县城及周边,其主要的转换方向为水田等景观向建设用地景观的转换。     

汾河源头区土地利用的遥感解译研究

对汾河源头土地利用的动态变化情况进行分析,采用30年来的遥感影像,应用地理信息系统与遥感技术,解译出各个年代的土地利用类型后统计出各种类型的面积,从而分析研究区土地利用的动态变化情况÷结果表明：研究区内林地、草地和耕地为主要土地利用类型,所占比重最大,合计占90％以上;30年来,土地利用类型的主要变化趋势是耕地与草地减少,多转化为林地和居住地,林地与居民建设用地增加。