利用掩膜主动轮廓模型提取水库水面面积

利用遥感数据以月度或更短时间周期对密云水库水面面积进行连续动态监测,对及时掌握水库的水资源动态变化十分重要.为了减少提取过程中的系统误差和人为误差,真实准确地反映水面的实际变化趋势,以密云水库水面面积提取为例,试验利用掩膜主动轮廓模型进行水库水面提取.基于2006-2008年多期北京一号小卫星32 m多光谱影像,利用掩膜主动轮廓模型从各时相图像中提取水库水面,并计算面积.利用人机交互解译法从6期同期获取的高分辨率影像上提取水库水面作为验证数据,验证多光谱影像上水面提取精度.结果表明,掩膜主动轮廓模型多期提取结果的平均精度为97.54%,与验证数据线性拟合的R2为0.896 1,表明该方法进行水库水面连续动态监测,水库面积提取结果具有较高的稳定性,不同时相间具有较高的可比性,能够准确地反映水库水面面积变化的趋势.该方法为水库水面面积提取方法的探索提出了一种新的思路.     

基于Landsat8卫星影像的厦门市水土流失动态变化分析

基于2014-2016年三期Landsat8影像数据,通过土地利用转移矩阵、像元二分模型、DEM数据,分别分析厦门市区土地利用变化机制,以及植被覆盖度和坡度分布情况。基于ArcGIS平台,将土地利用分类图、植被覆盖度分级图、地形坡度分级图进行叠加分析,获得厦门市2014-2016年水土流失数据。监测结果表明,2014-2016年厦门市建筑用地持续增加,林地、耕地持续减少;低植被覆盖区面积逐年减小,而高植被覆盖区面积明显增加;轻度及其以上侵蚀面积逐年减少,尤其是强烈及其以上侵蚀面积减少明显;各行政区中,水土流失最严重的是同安区,其次是翔安区,相对来讲,思明区和湖里区水土流失较轻。     

北京市密云水库水土资源耦合协调度分析

密云水库作为北京市重要的水源地,如何实现其水土资源高效利用已成为影响区域经济发展的主要因素,分析密云水库在社会经济快速发展中的水土资源耦合协调状态,可为指导水土资源科学合理利用、推动可持续发展提供支撑。基于密云水库实际情况,从水资源和土地资源两个方面共选择了18个评价指标,构建了水土资源耦合协调评价指标体系,分析2012—2020年密云水库水土资源开发利用程度和相互作用关系。结果表明：2012—2020年密云水库水资源总量呈增长趋势,尤其是在2018年后呈跳跃式增长,总用水量不断减少,用水结构比较合理,水资源开发利用处于健康状态;森林覆盖率和林木绿化率显著增加,耕地面积减少,建设用地面积增加,水土流失治理面积呈先增加后减少的趋势,水土流失面积明显减少;密云水库水土资源耦合协调度保持平稳,整体处于中级失调,土地资源开发利用已超过水资源承载能力,需引起高度重视,及时采取科学有效的水土资源保护措施。     

坡面产流产沙影响因素的灰色关联法分析

影响坡面径流的因素有降雨量、雨强、植被等诸多因子。在陕西省长武县王东沟小流域布设径流小区,采用灰色关联度的方法,对不同影响因子进行了对比分析,研究了降雨和植被对地表径流量和侵蚀量的影响。结果表明,降雨量与径流量、侵蚀量的关联度最大,各因子对径流量的影响系数排序为:降雨量>最大雨强>雨强>植被覆盖度,对侵蚀量的影响系数排序为:降雨量>雨强>最大雨强>植被覆盖度。植被覆盖度与径流量和侵蚀量的关系为:当覆盖度<25%时,径流量没有明显变化;当其>25%时,径流量随着覆盖度的增加减少;当覆盖度<50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势明显;当其>50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势趋于平缓。     

2000-2010年皖江城市带土地利用/覆被变化对区域净初级生产力的影响

基于2000年、2005年、2010年3期Landsat TM/ETM遥感影像解译数据,定量分析了近11年来皖江城市带土地利用时空变化;利用MODIS/NDVI数据及气象数据,基于改进的CASA模型估算了同期植被NPP,分析、评估了地类转换对研究区植被NPP的影响程度.结果表明:2000-2010年,研究区的土地利用格局变化显著,主要表现为耕地、草地、未利用土地面积不断减少,建设用地、水域面积持续增加,林地面积先减后增;土地利用类型转换以耕地的显著减少和建设用地的快速增加为主要特点;近11年来,研究区植被NPP整体上呈增加趋势,且呈现出南高北低的空间分布格局;各用地类型的NPP均值都在增加,林地NPP增幅最大;长江以北地区植被NPP呈逐渐增加趋势,沿江和长江以南地区的植被NPP变化趋势反之;耕地转为建设用地造成的NPP损失量最大.     

北京山区灌草坡面水土流失特征及其影响因素

为了揭示区域坡面水土流失规律,以北京山区灌草坡面径流小区定位观测资料为基础,对坡面径流量和侵蚀量与降雨、植被盖度、坡度等主要影响因子进行偏相关分析.结果表明：1）在一定降雨和下垫面条件下,径流量的主要影响因子是降雨量和最大30 min降雨强度,侵蚀量的主要影响因子是径流量、植被覆盖度和最大30 min降雨强度;2）就降雨因子而言,影响径流量的关键性降雨因子是降雨量、降雨历时和最大30 min降雨强度,而影响侵蚀量的关键性降雨因子是最大30 min降雨强度;3）径流量和侵蚀量与植被盖度之间表现出显著的负相关关系,即植被盖度越大,径流量和侵蚀量越小;4）不同坡度等级的径流量和侵蚀量差异显著,随着坡度的增加,径流量和侵蚀量呈现出先增加后减小的趋势;5）灌草坡面的水土保持作用显著,重视和发展植被恢复与重建工作,对北京山区生态环境改善和水土流失治理具有重要的意义.     

东南沿海地区小流域土地利用/覆被变化的水文效应

[目的]研究我国东南沿海小流域土地利用/覆被变化的水文效应,为该区水土资源合理配置和可持续发展提供科学依据。[方法]以东南沿海福建省晋江山美水库集水区为例,运用SWAT水文模型。[结果](1)研究区土地利用变化表现为林地转向园地和建设用地、耕地转向建设用地的特征。(2)固定其他条件,将构建的模型2006年土地利用数据替换为1995年,对比分析发现2000—2010年全流域和典型子流域的年径流深增加,洪水期平均径流增加,枯水期径流基本减少。(3)从全流域空间角度看,径流量均增大,特别是研究区西部地区和东南部地区;同时径流量变率增大,稳性减小。(4)园地、林地、建设用地和水田是驱动区内水文变化的主要因子。[结论]研究区土地利用与覆被变化导致"洪水量更大,枯水量更小"的径流变化趋势。河川径流的变化受各地类变化的组合叠加效应影响,这种叠加效应还须进一步研究。     

遥感和GIS支持下的山东省植被覆盖动态变化分析

以2000年LandsatTM图像和2004年中巴资源2号卫星(CBERS-2)遥感图像为基本数据源,利用遥感与GIS技术对山东省植被覆盖现状及其动态变化进行监测,建立山东省植被覆盖遥感监测数据库,通过空间分析、数量变化分析、区域差异分析、流失流向分析,对山东省2000-2004年植被覆盖的时空变化进行定量研究.结果表明:2004年山东省植被覆盖面积占全省土地总面积的15.28%,山地丘陵区为其集中分布区.2000-2004年山东省植被覆盖总的变化趋势是减少的,但速度缓慢,植被覆盖变化区域差异明显,植被覆盖的增加主要来源于耕地,植被覆盖的减少主要流向于耕地、水域、城乡居民点和工矿用地.     

哈尔滨市城市边缘区建设用地时空扩展过程分析

基于1976,1989,2001和2007年遥感影像资料,利用人机交互解译方法提取了哈尔滨市城市边缘区建设用地分布信息,借助地理信息系统技术的统计分析功能和空间分析功能,分析了哈尔滨城市边缘区建设用地扩展的数量特征和空间变异特征.结果表明,1976-2007年的31 a间,哈尔滨市边缘区城市建设用地面积持续增加,其中2001-2007年间的城市扩展规模和速度最大;从建设用地的景观格局特征来看,1976-2001年以斑块数增加,紧凑度减小的分散扩展为主,2001年后以斑块数减少,紧凑度增大的扩展模式为主;哈尔滨市城市边缘区建设用地扩展具有明显的空间分异特征,这种特征表现在不同时段城市建设用地扩展的方向不同.     

海城市植被覆盖度动态变化分析

生态系统中林草植被发挥着重要作用,而植被覆盖度为评价生态系统健康的基本前提和衡量地表植被状况的关键指标。利用1989—2018年7个时相的OLI_TIRS、TM卫星影像数据为数据源,对海城市不同时期的植被覆盖度运用基于NDVI的像元二分法模型进行估算,并以不同时序的植被覆盖度图揭示了研究区植被覆盖时空变化特征。结果表明:1989—2018年海城市植被覆盖度发生明显变化,从最初的54.2%波动下降至46.1%,减少8.1%,其中主城区具有更加显著的下降幅度;高植被覆盖度面积在1989—2005年呈减少趋势,而在2006—2018年呈上升趋势。     

紫色土坡面植被覆盖度对水土流失影响研究

植被是防止地面水土流失的积极因素,但在三峡库区紫色土关于植被对水土流失的影响还相对比较薄弱。本研究通过人工模拟降雨试验,分析不同草地覆盖度对紫色土坡地径流产沙的影响,定量研究不同草地覆盖度的减水减沙效益。结果表明:流量随草地植被覆盖度的增加而减小,小雨强时表现特别显著。特别是当植被覆盖度 > 60%后,径流量明显低于裸地及20%,40%植被覆盖度;植被覆盖度越高,植被降低径流含沙率的作用也就越明显,径流含沙量就越低;与草地的减沙功能相比,其削减径流作用明显弱于减沙效应,且盖度对坡面的减水特征值影响不太明显;植被覆盖的减流减沙效益在中小雨强时随雨强的增加而增加,在大雨强时,其减流减沙效益反而降低。     

沟道土地整治对不同植被覆盖流域CN值的影响

[目的] 探究黄土丘陵沟壑区沟道土地整治后流域径流曲线数的变化规律,寻求合适的产流参数,为该区沟道土地整治工程安全和巩固生态建设成果提供科学支撑。[方法] 基于流域实体比尺模型分析不同植被覆盖条件下沟道土地整治对流域径流曲线数的影响。[结果] 同一植被覆盖度下,流域径流曲线数随着整治比例的增大而减小;与未整治流域相比,整治比例为20%时的流域径流曲线数减小了6.77;就分段整治比例而言,流域径流曲线数的减小速率随着整治比例的增大呈先增大后减小的趋势,整治比例由0.5%增大至5%时减小速率最大;不同植被覆盖度下,流域径流曲线数均随着整治比例的增大而减小,植被覆盖度为50%时沟道土地整治后流域径流曲线数的减小速率最大;植被覆盖度对沟道土地整治区域的径流曲线数影响显著,同一整治比例下,植被覆盖度每增大1%,沟道土地整治区域的径流曲线数减小0.22。[结论] 沟道土地整治可以改变流域下垫面,对径流曲线数影响显著。     

坡地开垦的径流泥沙响应

Land use and land cover change is a key driver of environmental change. To investigate the runoff and erosion responses to frequent land use change on the steep lands in the Three Gorges area, China, a rainfall simulation experiment was conducted in plots randomly selected at a Sloping Land Conversion Program site with three soil surface conditions: existing vegetation cover, vegetation removal, and freshly hoed. Simulated rainfall was applied at intensities of 60 (low), 90 (medium), and 120 mm h 1 (high) in each plot. The results indicated that vegetation removal and hoeing significantly changed runoff generation. The proportion of subsurface runoff in the total runoff decreased from 30.3% to 6.2% after vegetation removal. In the hoed plots, the subsurface runoff comprised 29.1% of the total runoff under low-intensity rainfall simulation and the proportion rapidly decreased with increasing rainfall intensity. Vegetation removal and tillage also significantly increased soil erosion. The average soil erosion rates from the vegetation removal and hoed plots were 3.0 and 10.2 times larger than that in the existing vegetation cover plots, respectively. These identified that both the runoff generation mechanism and soil erosion changed as a consequence of altering land use on steep lands. Thus, conservation practices with maximum vegetation cover and minimum tillage should be used to reduce surface runoff and soil erosion on steep lands.     

不同植被盖度对三峡库区边坡减蚀的室内模拟降雨研究

为探究气候和植被覆盖度变化对三峡库区消落带库岸边坡的影响,通过开展人工模拟降雨试验,分析不同雨强和植被覆盖度(0,30%,50%,70%,90%)下坡面侵蚀规律及变化特征。结果表明：(1)在不同雨强下,植被边坡侵蚀累计产沙量均随植被覆盖度的增加呈现下降趋势,整体下降演变的趋势可分为迅猛—平缓—稳定3个阶段,三峡库区消落带库岸边坡的临界盖度为50%～70%,维持植被覆盖度在此区间可以有效抑制坡面的泥沙损失。(2)同一植被覆盖度条件下地表径流相对系数与雨强呈正相关。同一雨强条件下地表径流相对系数与植被覆盖度呈负相关,说明坡面植被可以有效地阻滞地表径流,对水土流失具有一定的抑制作用。(3)选用Horton降雨入渗模型分析不同植被覆盖度对降雨入渗速率影响,发现不同植被覆盖下边坡降雨入渗大体分为降雨初期迅速减小,中期减小幅度变缓,后期逐渐趋于稳定3个阶段。植被覆盖度越大,稳定入渗率越高。研究成果可为三峡库区库岸边坡水土流失治理与推动长江生态环境保护修复提供理论参考。     

黄土丘陵区缓坡地不同土地利用方式的产流效应

探讨缓坡土地利用方式与水土流失之间的作用机制,对于黄土丘陵沟壑区水土流失治理具有积极意义。利用中国科学院安塞水土保持综合试验站2009—2011年间小区定位监测数据,探讨缓坡谷子地(F)、柳枝稷地(S)、撂荒地(A)、2/3谷子-1/3柳枝稷地(FS)、2/3谷子-1/3撂荒地(FA)5种土地利用方式的产流效应,结果表明:1)缓坡谷子地(F)的径流量最大,受短历时高强度降雨影响显著;2)7月是产生径流的敏感时期;3)土地利用方式S、A、FS、FA与F相比,具有不同程度的减流效应,减流效应大小顺序为A>S>FA>FS;4)植被覆盖度的增加对减少缓坡产流量起到积极作用,但当降雨量、降雨强度较大时,植被覆盖削减径流的作用会被减弱。     

孤山川流域1980s以来次降雨-产流-产沙变化

[目的]研究入黄支流降雨—径流—产沙变化规律,揭示黄河水沙变化成因。[方法]获取孤山川流域1985—2010年115场降雨事件数据,运用径流系数、产沙系数和弹性系数指标,分析孤山川流域近30年降雨—产流—产沙变化。[结果](1)与1980s相比,1990s的降雨多为短历时、弱雨强类型,2000s的降雨多为长历时、中雨强类型;2000s的降雨—产流能力和降雨—产沙能力减小最为突出,其平均径流系数、平均产沙系数分别约为1980s的50%和23%。(2)1980s—1990s降雨—产流弹性系数和降雨—产沙弹性系数分别为0.13,4.21;1980s—2000s降雨—产流弹性系数和降雨—产沙弹性系数分别为1.73,6.19。(3)径流系数与林草面积比、植被盖度、梯田面积比和骨干坝控制面积比的相关系数分别为-0.662 3,-0.911 4,-0.801 0和-0.821 4,产沙系数与林草面积比、植被盖度、梯田面积比和骨干坝控制面积比的相关系数分别为-0.887 7,-0.998 5,-0.962 9和-0.971 7。[结论]1980s以来,孤山川流域的降雨—产流能力和降雨—产沙能力发生明显变化,尤其2000年后的变化最为突出;降雨—产沙能力比降雨—产流能力对雨强变化更为敏感;植被盖度变化是下垫面因素中影响孤山川流域产流产沙能力变化的主要原因。     

雨强和植被覆盖度对红壤坡面产流产沙的影响

为探究雨强和植被覆盖度对花岗岩红壤坡面产流产沙的影响,通过室内人工模拟降雨试验,分析了不同雨强(0.5,1.0,1.5 mm/min)和植被覆盖度(0,20%,40%,60%)下坡面侵蚀的产流、产沙规律及相关关系。结果表明:(1)同一雨强下,初始产流时间随植被覆盖度增加而延迟,并随雨强增大而提前,雨强越大,产流时间提前越明显;(2)各坡面径流率、侵蚀率随植被覆盖度增加而减小,且植被覆盖度越高,径流率和侵蚀率波动范围越小,侵蚀过程越稳定;(3)有植被覆盖的坡面,产沙主要以0.25 mm的水稳性团聚体为主,侵蚀泥沙中0.25 mm水稳性团聚体比重随雨强增大而增加,且增加的幅度随覆盖度的提高而减小;(4)雨强、植被覆盖度均与产流时间、径流率、侵蚀率呈现极显著相关关系(P0.01),且坡面产流过程与雨强变化的相关性大于其与植被覆盖度变化的相关性,坡面产沙过程与植被覆盖度变化的相关性大于其与雨强变化的相关性,不同雨强下植被覆盖坡面累积径流量和累积产沙量关系符合幂函数模型(R~20.98)。研究结果可为南方红壤丘陵区水土流失治理与生态恢复提供科学参考。     

秸秆覆盖对三峡库区坡面侵蚀的影响

[目的]分析农作物秸秆不同覆盖处理对坡面产流、产沙影响,为三峡库区坡耕地水土保持措施优化提供技术支持。[方法]利用人工模拟降雨技术,分析了5种不同雨强下不同秸秆覆盖处理的径流、泥沙过程。[结果]坡面覆盖秸秆能推迟坡面初始产流。在小雨强时,秸秆覆盖推迟初始产流显著,但随着雨强的增加,推迟初始产流的作用降低。在坡面下坡段覆盖秸秆推迟初始产流效果优于在坡面上坡段覆盖秸秆。对于产流产沙而言,在坡面上坡段覆盖秸秆与无覆盖差异不显著,但在坡面下坡段覆盖秸秆时径流模数和侵蚀模数为无覆盖的61.57%~69.1%和14.54%~18.31%,且减少地表径流和泥沙流失效果优于在坡面上坡段覆盖。秸秆覆盖后土壤流失比(SLR)介于0.022~0.611之间,且随着覆盖率的增加而降低,在坡面下坡段覆盖秸秆SLR值在上坡段的1/4。[结论]合理选择农作物秸秆在坡面覆盖的坡位及覆盖度,能有效降低坡面产流与侵蚀产沙,产生较好的水土保持效应。     

不同放牧条件下坡面初始产流时间和径流流速变化特征

[目的]研究不同降雨强度下植被覆盖度和坡度对我国北方典型草地坡面产流的影响,以期进一步丰富我国有关北方典型干旱半干旱草原的水土保持研究理论,为合理配置草原资源提供理论及实际参考依据。[方法]研究基于野外人工模拟降雨试验的方法,分析了不同雨强下初始产流时间与植被盖度和坡度的相关规律,以及不同放牧条件下坡面径流流速的变化规律,建立了初始产流时间与植被盖度和坡度以及坡面流速与植被盖度和坡度的多元回归模型。[结果]雨强为1.5 mm/min时,3个坡度4°,9°,14°坡面的初始产流时间相比裸地,放牧条件下分别增加了1.23,1.39,1.30倍,围封条件下分别增加了2.02,2.03,1.38倍。整个模拟降雨的坡面径流流速变化范围0.05～0.3 m/s,围封状态下,坡面流速仅是放牧条件下的63%～68%。[结论]植被盖度和坡度对初始产流时间的影响较为显著,在其他条件相同的情况下,初始产流时间随着雨强或坡度的增大均减短,随着植被盖度的增加而明显延长。在其他条件相同的情况下,雨强或坡度越大,坡面流速越大;植被盖度越大,坡面流速越小,产流总量与之规律相同。     

重庆四面山植被类型对坡面产流的影响

 为研究长江三峡库区植被类型对坡面产流的影响,在重庆四面山布设针阔混交林、阔叶林、楠竹林、灌丛和农耕地5种不同植被类型的标准径流小区。对天然降雨过程和由降雨产生的地表径流进行观测。结果表明:不同植被类型林地地表径流量的平均值,从大到小依次为农地、灌丛、楠竹林、阔叶林和针阔混交林,分别是6·45、4·12、2·91、2·34和1·57mm。3种以乔木为主的林地地表径流量,均小于农地的地表径流量,不同乔木林地地表径流量差异不显著。不同植被类型林地地表径流量与降雨量存在显著的相关关系,与降雨强度也存在极显著的相关关系,并且都表现为多项式或幂函数关系。在同一降雨条件下,不同植被类型林地(包括农地),地表径流变化趋势存在一定差异,且均是农地地表径流量最大。