华北平原2001-2011年冬小麦播种面积变化遥感监测

为及时、准确地获取华北平原冬小麦时空分布信息,构建多源遥感监测系统,基于MODIS EVI时间序列数据和两景TM影像,建立华北平原冬小麦时序波谱曲线库,并结合农作物物候历制订统一规则,在此基础上,重建华北平原2001-2011年冬小麦播种面积时空变化过程。结果表明:1)多源遥感监测系统提取华北平原2001-2011年冬小麦信息,在栅格尺度上获得了稳定的较高分类精度,平均为76.36%;在县域行政单元尺度上,2011年的冬小麦遥感监测面积与统计数据的耦合度也较高(决定系数为0.89,均方根误差为1.29×104 hm2);2)华北平原2001-2011年的冬小麦播种面积呈持续上升趋势,2011年比2001年增加了156.05×104 hm2(14.96%);3)冬小麦播种面积大致呈"南增北减"的时空变化格局:平原中南部的鲁西南平原、胶莱平原、豫东平原和皖北平原冬小麦种植面积扩张趋势显著;而北部的京津冀地区冬小麦面积明显收缩。该研究旨在为华北平原调整农业种植结构、制订粮食安全策略及优化水资源管理提供数据支持,也可为大范围、长时间尺度的作物播种面积时空变化遥感监测提供方法借鉴。     

利用MODIS遥感数据监测冬小麦种植面积

冬小麦是中国最主要的粮食作物之一，利用遥感技术进行冬小麦种植面积监测是粮食安全的核心内容之一。美国1999年发射的TERRA卫星上携带的中分辨率成像光谱仪（MODIs）具有独特的光谱、时相和空间分辨率，为大范围的冬小麦种植面积监测提供了可靠的数据源。但中国耕地破碎，即使是250m分辨率的MODIS数据，采用传统的信息提取方法依然无法取得高的精度。因此结合多源遥感数据和GIS数据，建立了基于TERRA／MODIS数据的冬小麦种植面积遥感监测体系结构。首先利用IKONOS米级高分辨率遥感影像提取试验样区的地块图，用以指导野外采样工作；其次，在采样工作基础上，利用LANDSAT进行区域冬小麦种植面积提取；最后利用2002年TERRA／MODIS时间序列数据的混合像元线性分解模型进行河南省冬小麦种植面积的遥感监测，监测结果与国家统计数据相比，相对误差为5．25％，精度能满足农情监测的需要。研究结果为中国冬小麦种植面积遥感监测提供了一种业务化工作方法。     

辅以ETM的MODIS水稻种植面积监测研究

基于方红亮等人利用线性统计模型结合TM和AVHRR提取湖北省水稻面积的思想,本文以江苏省吴江市为例,探索了ETM协助下的新一代卫星传感器MODIS在更小空间尺度及时监测水稻种植面积的方法.结果表明:2005年MODIS影像解译的吴江市水稻面积为322.97 km2,而同年ETM影像解译的吴江市水稻面积为252.79 km2,二者的线性比例关系(ATM/AMODIS)为0.7827,并利用此线性统计模型修正后的吴江2000-2004年水稻种植面积分别为:368.36、315.21、297.50、237.77、261.14 km2和252.79 km2,此结果比相应实际的县级统计资料高约30%,这也与国内外的研究结果基本相一致,而且辅以ETM的MODIS提取的水稻种植面积和县级统计面积呈极显著的线性相关(R2=0.9873,RMSE=163.1067),说明此方法可能在中小空间尺度监测水稻种植面积具有较好的应用潜力.     

洪水灾害卫星遥感监测与评估研究综述

洪水灾害是当今世界上最严重的自然灾害之一,对其进行科学有效的监测和评估是科学防灾减灾的基础,也是目前国内外学者研究的热点和难点问题.本文简要介绍了卫星遥感监测洪水的原理,着重对基于Landsat TM与ETM+、SPOT、EOS/MODIS、NOAA/AVHRR等卫星遥感资料的洪水水体提取技术、淹没面积与淹没水深的计算方法以及洪水灾情的影响评估等几个方面的研究进展进行了综述.认为:目前洪水水体的遥感提取技术比较成熟;基于GIS的洪水面积计算也相对较为成熟;洪水淹没水深的获取难度较大、技术尚有待改进;洪水灾情影响评估技术发展较快,但定量评估方法、模型及评估的准确度、时效性都需要进一步提高.在此基础上提出:微波遥感、人工神经网络、GIS技术等在洪水灾害卫星遥感监测与评估应用中具有广阔前景,特别是在洪水灾害评估中应大量应用遥感信息.     

基于环境减灾卫星CCD数据的海南岛洪涝灾害监测

洪涝灾害监测是农情监测的主要任务之一,遥感监测可以弥补地面观测耗人、耗财、信息滞后等诸多不足,已成为洪涝灾害研究领域的重要发展方向。该文基于HJ-1A/1B-CCD数据,以海南岛为研究区,选取研究区内400个训练样本,利用区分度（division degree,DD）对归一化差异水体指数（normalized difference water index, NDWI）、基于蓝光的归一化差异水体指数（normalized difference water index based on blue light, NDWI-B）和混合水体指数（combined index of NDVI and NIR for water body identification, CIWI）3种水体指数进行比较分析。分析结果显示,在应用HJ-1CCD数据进行纯水体、湿地识别时,NDWI-B模型效果最好（综合区分度分别为31.30%、28.13%）,是海南岛洪涝灾害监测的最优模型。经验证,NDWI-B模型的水体识别总体精度达91.50%。通过对采样点的水体指数值与地物类型的反复对比确定NDWI-B模型的水体识别阈值为－0.015。利用NDWI-B模型对海南岛2010年9月25日至10月25日的洪涝灾情进行监测。结果表明,10月12日的灾情最为严重,全岛洪水淹没面积达到监测期内最高值,为120.22km2,除东方、昌江、乐东外所有市县均出现新增水体,新增水体主要分布于村庄、耕地、道路、城镇居民地等。从区域上看,东部的文昌、琼海、海口、定安为洪涝重灾区,西部的东方、昌江、乐东为洪涝轻灾区。全岛洪涝影响最大的土地利用类型为水田,其次为旱地。10月12日,水田、旱地的淹没面积分别为61.46和29.59 km2,耕地（水田和旱地）淹没面积占总淹没面积的比例分别为75.73%。NDWI-B模型具有水陆区分度较大和水体面积提取精度较高的优点外,还能够识别小范围水体和湿地,是海南岛洪涝灾害监测较为理想的模型。该文为海南岛水资源管理、洪涝灾害动态监测及防灾减灾提供参考。     

基于MODIS和NOAA/AVHRR的荒漠化遥感监测方法

土地荒漠化是中国西部最严重的生态环境问题，荒漠化遥感监测技术是掌握荒漠化发展趋势的重要手段。基于空间分辨率为1 km的NOAA/AVHRR和MODIS遥感数据，首先依据湿润指数法确定了荒漠化范围和气候分区。然后选取出了可以反映不同荒漠化特征，并且能够通过中低分辨率的NOAA/AVHRR和MODIS遥感影像反演出来的5个荒漠化遥感监测指标，通过精度评价分析，确定了最佳指标组合。由于MODIS和NOAA/AVHRR数据的影像特征存在较大差异，针对每一气候分区， 建立了分别适用于MODIS和NOAA/AVHRR数据的两套遥感指标分类体系。通过不同分类方法的比较，确定了最佳分类方法－决策树分类法。通过对中国1995年和2001年的荒漠化动态变化状况进行了分析，结果表明，本文提出的荒漠化遥感监测方法，不仅能够成功地进行大尺度的荒漠化遥感监测，而且能够取得较好的监测效果。     

近50年博斯腾湖水位变化特征分析

以干旱区博斯腾湖为研究对象,依据博斯腾湖1956—2012年期间的水位监测数据,采用小波分析及MannKendall(M-K)趋势检验等统计学方法,揭示了近50a博斯腾湖水位变化趋势及规律。结果显示:博斯腾湖1956—2012年水位变化分为3个阶段下降(1956—1987年)—上升(1988—2002年)—下降(2003—2012年),其中1956—1987年水位下降了3.39m;1988—2002年上升了3.7m;2003—2012年再次下降了3.21m。水位总体上呈现出显著的下降趋势,且通过了α=0.05时的显著性检验。就其周期性变化规律而言,博斯腾湖水位存在18a的主周期,而38a的周期由于水位资料序列有限难以确定,需要更长的资料序列进行分析验证。     

基于光谱特征分析的主要秋季作物类型提取研究

为快速、准确地在遥感图像上提取各种农作物类型信息，满足国家农情遥感监测系统的要求，以2002年北京地区主要秋季作物提取为例，利用Terra/MODIS数据，采用波谱分析的方法，建立一种基于遥感影像全覆盖的秋季作物类型自动提取方法，实现主要秋季作物遥感自动识别。首先根据研究区秋季作物的波谱特性和生物学特性，选取了红波段、蓝波段、近红外波段和中短波红外波段作为秋季作物类型提取的工作波段；同时，还利用由这4个波段构建的陆表水分指数和增强型指标指数作为遥感特征参量。其次根据研究区农作物物候历特征，提取了2002年4月到9月共7个时相的MODIS数据。最后，采用分层决策树方法提取研究区主要秋季作物类型，并进行面积统计。为了验证其精度，与国家农业部农业统计数据进行比较，结果其精度达到86%以上。这表明，仅利用MODIS自身光谱信息，即可较为准确地提取秋季作物类型信息，精度基本能满足了大尺度农情遥感监测的要求，可以为农业决策部门提供信息服务。     

基于多时相OLI数据的宁夏大尺度水稻面积遥感估算

为客观获取宁夏水稻面积空间分布信息,也为区域农作物遥感监测奠定技术基础,该文以宁夏回族自治区为研究区域,选择美国LandSat-8携带的陆地成像仪(operational land imager,OLI)数据,采用2016年3月11日-7月01日间的15景影像,基于水稻田耕地与水体特征反射率随着季节变化规律的分析,采用归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、近红外波段反射率(infrared reflectance,IR)、短波指数(short waved index,SWI)3个指数,以及多时相NDVI最大值、IR最小值、SWI最小值3个衍生指数,共6个指数为基础进行决策分类树构建,对全区水稻进行识别与提取,采用该区水稻面积本底遥感调查结果进行精度验证,水稻种植面积提取误差仅.4.22%,Kappa系数为0.83,水稻空间分布的用户分类精度分别为85.11%,制图精度为81.67%;同时与监督分类方法提取的水稻面积进行对比,该文方法提取水稻的用户精度提高了8.13个百分点,制图精度更是提高了20.01个百分点。研究结果表明,利用中高分辨率的OLI遥感时间序列卫星影像,在大宗农作物时间序列的变化规律分析基础上,构建分类决策树,可以准确地提取大宗农作物种植面积,是区域农作物面积遥感监测业务运行中具有潜力的方法。     

基于Landsat TM/OLI影像的兖州煤田水域面积动态监测

为揭示东部高潜水位矿区地表水体的时空演变规律,该文以兖州煤田为研究区,在比较改进归一化差异水体指数法、单波段阈值法、谱间关系法、K-T变换4种水体提取方法的精度及优缺点基础上,采用基于阈值分割的改进的归一化差异水体指数法提取了研究区1990-2014年的水体信息并分析了其时空变化特征.研究结果表明:从1990-2009年,兖州煤田地表水域面积增加了1 696.14 hm2,且2001-2005年水域面积扩张速度较快,年均增长率达14.0％,2009-2014年水域面积减少,年均下降率为3％:煤炭开采是研究区内水域面积变化的主要驱动因子.该文实现了煤矿区地表水体变化的动态监测,并分析了其变化原因,有助于客观与定量地评估煤炭开采的生态累积效应.     

基于降水量的白洋淀最低水位预测研究

为了每年能够提前预测未来10月份至翌年4月份的白洋淀最低水位,指导水资源管理和防灾减灾,利用白洋淀区域多个气象站点雨季不同时段的平均降水量和白洋淀水位资料,采取历史资料回归和机器学习方法,对白洋淀水位随区域降水量的变化规律进行了分析,研究建立了一种利用当年雨季平均降水量和当年雨季前水位预测当年雨季后至翌年雨季前白洋淀最低水位的方法。通过建立最低水位预测模型对已有的数据进行验证,发现所建的模型模拟和预测的结果误差在5%以下,精度较高。根据2018年5月白洋淀水位和白洋淀区域2018年7-8月、7-9月平均降水量预测的2018年10月至2019年4月白洋淀的最低水位分别为8.52 m和8.38 m,根据最新监测的2018年10月至2019年2月20日的最低水位实况,预测误差在4%以下,预测精度较高。因此,所建模型能够提前3~7个月动态预测白洋淀即将出现的最低水位,可为提高雄安新区区域水资源综合管理水平、统筹分配区域水资源、合理安排补水等提供科学依据。     

基于SD模型的博斯腾湖水量平衡系统分析与仿真研究

在气候变化和人类活动的共同作用下,近几十年来内陆湖泊水量失衡,生态环境处于恶化趋势。系统地揭示影响内陆湖泊水量平衡要素之间的复杂错综关系及其作用机理是目前亟待解决的科学问题之一。研究运用系统科学理论和模拟技术,利用1983—2013年的气象、水文和社会经济资料,建立我国最大的内陆淡水湖——博斯腾湖水量平衡的系统动力学模型,进行水量平衡分析、敏感度分析和情景分析。结果表明:（1）博斯腾湖水位的波动是气候变化和人类活动耦合作用的结果。其中,近十年来湖水位的下降主要是受人类社会经济活动影响的缘故,特别是孔雀河流域社会经济发展需水量猛增引起的;（2）湖水位最敏感的自然要素:入湖地表水量 > 蒸发量 > 出湖水量,湖水位最敏感的人文要素:灌溉定额 > 灌溉面积 > 工业产值 > 人口;（3）未来30 a的情景分析暗示:为了维持博斯腾湖水位优化生态环境,实现其周围区域社会经济的可持续发展,通过严格控制农业灌溉面积,普及节水技术,调整产业结构,有效利用水资源,调整社会经济用水与生态用水比例。     

我国土地资源的刑法保护刍议

近几十年来,塔里木河下游河道断流,地下水水位剧烈下降,天然植被衰退,为恢复和重建塔里木河下游严重受损的生态系统,从2001年到2006年,先后进行了8次生态应急输水.在实地考察和前人研究资料的基础上,对塔里木河下游生态输水的背景进行了介绍.分析了生态输水后地下水位恢复情况、地下水矿化度变化、植被对生态输水的响应以及生态输水对土地沙漠化情况的影响.结果认为,生态输水后塔里木河下游沿河道两岸一定范围内生态环境得到明显的改善,但仍存在一些问题,如目前生态输水主要建立在博斯腾湖和开都河高水位的基础上,如果遇枯水期则无法实现.若长期大量从博湖调水,必然导致博湖水环境的恶化.     

塔里木河下游生态输水的背景、效益和存在的问题

西北地区是我国水土流失最严重的一个地区,也是我国贫困人口的集中分布区.国家对西北地区水土流失治理安排了一系列工程项目,投入了大量的资金,促进了农村经济发展与农民脱贫致富.依据1986-2005期间的统计与调查资料,对该区水土保持投资来源、使用方向与效果,以及对农村经济发展的影响进行了初步分析.(1)该区水土保持投资总体呈上升趋势,政府对该区水土保持累计投资5.50×10.元,群众投劳折资1.09x1010元;(2)水土保持投资主要用于造林、种草与基本农田建设等,投入经济林建设资金由8.2%上升到20.1%,由粮食为主的单一结构转变为粮、果、林、草的多元结构.(3)新增水土保持措施累计增加农业产值达7.02×1010元,农民人均年纯收入也随之增长了1 894.2元.     

白洋淀水位变化及其对东亚飞蝗大发生的影响

根据近50年白洋淀最高水位、入淀水量、出淀水量和降水量等资料,分析了白洋淀水位变化呈现的特点及原因;并结合东亚飞蝗的生长发育特点,探讨了水位的年际、年内变化对东亚飞蝗大发生的影响.结果表明,近50年白洋淀最高水位呈波动中降低趋势,白洋淀逐月水位年内差异逐渐变小.原因主要为上游来水大量减少所致.白洋淀水位年际变化中,峰值回落阶段和波谷地段对应的年份易于东亚飞蝗大发生.5～10月白洋淀逐月水位偏低有利于东亚飞蝗大发生.这些结论为白洋淀水量调控和预防东亚飞蝗大发生提供依据.     

基于小波分析的伊塞克湖水位变化特征

根据伊塞克湖1950—2010年期间的年平均水位资料,采用趋势分析和小波分析,对伊塞克湖年平均水位变化时间序列进行研究,从而揭示伊塞克湖水位变化的总体趋势和周期性变化规律。结果表明:（1） 1950—2010年期间,伊塞克湖水位总体呈下降趋势,共下降1.27 m,1950—1997年水位持续下降,1998年开始转为上升。（2） 20世纪90年代之前,人类活动是引起湖泊水位下降的主要驱动因子;20世纪90年代后,在全球气候变化的作用下,该地区降水量的增加影响到径流量的增加,从而引起湖泊水位的缓慢上升。（3） 1950—2010年间的周期性分析结果显示,伊塞克湖年平均水位存在21 a的主周期,并且2010年以后的一段时间伊塞克湖水位处于偏高时期。     

滇中城市群土地利用转型及生态系统服务价值交叉敏感性分析

为探清滇中城市群土地利用转型对生态系统服务功能的影响,基于2000年、2010年、2020年3期Landsat TM/OLI遥感土地利用解译数据,运用土地利用动态变化模型、生态系统服务价值计算模型和土地利用转型生态贡献度研究了不同土地利用转型过程和生态系统服务价值的时空演变特征,并结合交叉敏感性系数模型定量评估了土地利用转型对生态系统服务价值的响应程度并划定敏感性分区。结果表明:(1)滇中城市群土地利用类型以林地、草地、耕地为主,建设用地持续扩张及耕地、水域、未利用地面积不断减少,草地和林地经历了“先减少后增加”的变化过程;(2)研究期间生态系统服务价值呈“先减少后增加”的趋势,地均生态系统服务价值高值区主要分布在滇池、抚仙湖和星云湖三大高原湖泊流域;(3)近20 a来,退耕还林、还草、还湖对生态系统服务功能改善的贡献度达49.10%,毁林开荒、围湖造田对林地、草地和水域的占用导致生态系统服务价值减少约2.65亿元;(4)耕地、林地、草地和水域向其他地类转型对生态服务价值的响应较为敏感,耕地、林地和草地与建设用地间转型的高生态敏感区集中在曲靖和楚雄,耕地与林地间转型的高生态敏感区分布较小,林地向草地和水域转型的低生态敏感区空间分布范围最广。综上,该区不同土地利用转型对生态系统服务功能影响显著。     

云南省高原湖泊流域土地利用与水环境变化异质性研究

以云南省9个高原湖泊为研究对象,采用高原湖泊水质与湖泊流域土地利用类型变化的面积数据构建了各土地利用类型对高原湖泊水质影响的关系模型,同时运用各高原湖泊流域土地利用强度与水质动态变化的时间序列数据构建了库兹涅兹曲线。研究结果表明,耕地、园地、湿地面积与湖泊含磷量存在一定负相关关系,林地、牧草地、建设用地面积与湖泊含磷量存在一定的正相关关系,牧草地、耕地、园地、湿地面积与湖泊含氮量存在一定负相关关系,建设用地面积与湖泊含氮量存在一定的正相关关系,园地和耕地面积与污染综合指数存在负相关关系,建设用地面积与污染综合指数存在负相关关系。滇池、泸沽湖处于流域协调区间,阳宗海、抚仙湖、星云湖、程海处于流域冲突区间,洱海、异龙湖处于冲突区间向协调区间转型过程之中。     

Québec Lake Survey: I. Statistical assessment of surface water quality

The Québec Lake Survey (QLS) was conducted as part of the Québec Spatial Lake Acidity monitoring network (RESSALQ). A total of 1253 lakes were visited at winter-time between 1986 and 1990, to quantify and to extrapolate the water quality status of a statistically representative set of lakes to the target lake population of five subregions. Water quality is strongly influenced by terrain characteristics. The airborne anthropogenic pollution also influences greatly the water chemistry of lakes in areas receiving high SO₄ depositions. Within the QLS study area, the Côte-Nord subregion is the most sensitive and the most affected by acidity. Yet, these acidic conditions can be mostly explained by the combination of an important organic acid contribution and the extreme sensitivity of the area. The Outaouais and Abitibi areas also present great proportions of acidic lakes. The acidity of these lakes originates mostly from anthropogenic sources.     

近40年来贵阳市“两湖一库”地区土地利用/覆被变化

在对"两湖一库"(红枫湖、百花湖和阿哈水库)地区1973,1993,2001和2010年的4期卫星遥感影像进行解译的基础上,利用RS和GIS技术,建立区域土地利用/覆被类型空间数据库,定量分析了研究区域近40a来土地利用/覆被时空变化特征及其生态环境效应。结果表明:(1)该地区土地利用/覆被类型以旱地、水田和林地为主。(2)与1973年相比,2010年荒草地急剧减少,只占区域面积的1.02%;建设用面积急剧增加,比1973年增加了207.93%;林地面积增加了13.51%;耕地面积(旱地、水田)减少了18.41%;水域面积增加42.06%。(3)耕地主要向林地和建设用地转移,荒草地主要向林地和水域转移,林地则主要向建设用地转移。