基于Google Earth Engine的典型峰丛洼地石漠化时空演变与驱动因子分析——以西畴县为例

石漠化是岩溶地区阻碍经济可持续发展、影响生态环境的重大问题,随着近几十年石漠化治理的开展,石漠化扩张的趋势已经得到了极大遏制。以我国典型峰丛洼地地貌的云南省文山州西畴县为研究区,基于遥感云计算平台Google Earth Engine(GEE)以1990年、2000年、2010年、2020年四期Landsat遥感影像为数据源,利用转移矩阵分析西畴县近30年石漠化动态变化,并采用地理探测器分析了西畴县石漠化形成的驱动因子。主要结论如下:(1)30年间西畴县石漠化演变总体呈现先小幅减少,再扩张,然后大幅减少的趋势,从时间上来看1990—2000年,石漠化类型转变主要是轻度和潜在石漠化向无石漠化转移,2000—2010年石漠化类型转变主要是无石漠化向潜在和轻度石漠化转移,2010—2020年石漠化类型转变主要是潜在、轻度和中度石漠化向无石漠化转移; 从空间上来看,西畴县石漠化分布北重南轻,在石漠化治理成效上,整体都呈现好转,石漠化改善面积为850.183 km²,在莲花塘乡西北部、新马街乡的东北部、鸡街乡和西洒镇的交界处也存在零星恶化,恶化面积为51.715 km²。(2)1990—2020年30年间,西畴县石漠化治理取得了巨大成效,到2020年西畴县无石漠化土地面积已经达到940.854 km²,共有648.476 km²的石漠化土地转化成无石漠化土地;(3)地理探测器分析结果表明西畴县石漠化形成的主要驱动因子为坡度和GDP交互作用(q=0.645),人口密度和GDP交互作用(q=0.639)这两对组合。(4)通过编程在遥感计算云平台Google Earth Engine(GEE)上在线获取和处理遥感数据,可以较大限度地提高工作效率。利用云计算实现石漠化表征因子的提取,解决相关地学问题,可为后续相关研究提供强有力的技术支撑。     

铜仁市万山喀斯特地区石漠化演变及其对土地利用变化的响应

为了解万山典型喀斯特地区石漠化演变与土地利用变化的相关性,采用监督分类方法解译2000、2010年和2015年万山区土地利用现状图,与构建的岩性及同期石漠化叠加分析,探明每种岩性土地利用分布特征和每种土地利用类型石漠化发生百分比,以此揭示各土地利用类型对石漠化影响的程度。结果表明:从岩性空间上看,林地(有林地、灌木林地)在非碳酸盐岩组合上分布面积最广,其中林地面积最多为142.89 km~2,在灰岩与白云岩混分布最少,面积最少为13.37 km~2;2005—2010年的石漠化在灰岩与白云岩混上变化最大,变化速率为-1.87 km~2·a~(-1),其中,在灰岩与白云岩混上发育的轻度、中度石漠化比例最高,白云岩夹碎屑岩上发育的重度石漠化比例最高,整体上来说石漠化更容易在碳酸盐岩(灰岩与白云岩混、白云岩夹碎屑岩)上产生。根据典型石漠化的分级情况和各地类石漠化分布的占比得出,研究区发生石漠化的土地类型主要为旱地和林地(有林地、灌木林地),这两类土地类型对石漠化的贡献和响应最大,两地类石漠化发生比例最高分别为20.87%和4.32%,而旱地主要以发生轻度石漠化为主,且发生机率高达93.61%。研究结果为研究区内石漠化发生区域的定位和治理提供了科学参考。     

基于RS与GIS的岩溶区石漠化时空变化特征——以湖南省慈利县为例

以湖南省慈利县为研究区域,运用遥感与地理信息系统技术,通过1990年和2003年两期遥感影像数据的对比分析,研究了岩溶区土地石漠化时空变化特征。结果表明：慈利县岩溶区石漠化治理与破坏同时存在,但破坏强度大于治理效果,石漠化呈加剧趋势;轻度石漠化与中度石漠化区域的治理转化率较高,极重度石漠化区域的治理转化率最低;由石漠化改善为未石漠化的土地只占由未石漠化转化为石漠化土地的52.2%;石漠化发生区主要分布于边远乡镇区。岩溶区生态环境的建设重在预防,潜在的石漠化区域的保护应该予以重视,宜林荒山应成为今后治理的重点,边远山区生态环境改善的重点应该是改变农业产业结构和传统的耕作方式。     

近20年来海南岛西部沙漠化土地动态分析

在GIS技术支持下,利用1986年、1996年和2003年的3期TM数据,定量分析了海南岛西部的不同等级沙漠化土地动态变化过程及其面积与空间上的转换特点.结果表明:17a来各类沙漠化土地面积显著减少,极重度、重度、中度、轻度沙漠化土地的面积分别减少了58.34%,30.35%,25.88%,64.48%;各类沙漠化土地之间及其与其它土地类型相互之间的转化十分频繁,极重与重度沙漠化土地中分别有53.58%和41.34%的面积没有发生变化,而中度与轻度沙漠化土地分别仅有21.21%和12.02%面积没有发生变化;近17a来,研究区沙漠化土地动态变化主要是受人为活动干扰作用的结果.     

贵州省喀斯特石漠化与水土流失空间相关分析

喀斯特地区石漠化现象的产生与水土流失之间存在不可分割的关系。为进一步分析石漠化与水土流失之间的关系,以贵州省2010年的水土流失及石漠化解译数据为基础,运用地图代数原理,通过水土流失与石漠化转移矩阵的计算,从而得出不同水土流失等级的石漠化分布以及不同石漠化等级的水土流失分布情况。结果表明:贵州省石漠化主要发生在水土流失轻度侵蚀与中度侵蚀区,其发生率分别为24.31%,24.09%,而水土流失主要发生在轻度石漠化与潜在石漠化区,其发生率分别为35.70%,34.16%;水土流失或石漠化等级的变化并不一定呈现相应等级的石漠化或水土流失等级的变化,石漠化的发生与生态恢复存在滞后性。     

乌江下游德江县喀斯特石漠化及其防治

基于TM影像解释和实地考察,查清了德江县石漠化面积为70 693 hm2、占全县土地总面积的34.1%,划分了石漠化强度(中度以上的石漠化面积占全县总面积的16.6%),明确了德江县石漠化的空间分布格局;分析了德江石漠化的危害;从地形地貌、岩性、降水、耕种方式等方面探讨了石漠化的成因,最后提出了德江县石漠化综合防治对策。     

基于遥感和GIS的红水河流域水土流失动态监测

以Landsat-5 TM影像为主要数据源,结合高精度的土地利用数据和DEM高程,基于遥感和GIS技术,通过选取关键影响因子,对红水河干流区1990、2000和2010年的水土流失状况进行了时空动态监测分析。结果表明:红水河干流区水土流失主要以微度、轻度和中度水土流失为主,1990—2010年近30 a水土流失总体呈现好转趋势;在不同强度水土流失变化中,以中度水土流失转为轻度面积最大,1990—2000年和2000—2010年转化面积分别为3 497.65 km2和1 967.09 km2,1990—2000年水土流失向轻度、微度转化的地区主要集中在红水河干流区中段区域,但2000—2010年水土流失的变化区域与之明显不同,主要发生在红水河干流区的东段。总体看来,红水河干流区水土流失综合治理效果显著,生态环境逐渐转好。     

珠江流域土地石漠化和河流泥沙含量的动态变化

[目的] 研究珠江流域岩溶石漠化土地与河流泥沙含量动态变化及相互关系,以期科学评价珠江流域石漠化生态修复成效。[方法] 基于2018年发布的第3次石漠化监测成果数据《中国河流泥沙公报》数据,运用数理统计、图表功能和相关性分析,研究石漠化土地与河流泥沙含量动态变化关系。[结果] ①珠江流域石漠化土地面积占全国34.1%。21世纪以来,区域石漠化土地面积呈现持续减少,程度减轻,生态环境状况明显好转;②2001—2018年主要水文站年输沙量年际变动规律不明显,河流年输沙量、年平均含沙量、多年平均输沙模数总体呈现降低趋势。[结论] 珠江流域石漠化土地面积与河流泥沙含量间存在指数正相关性;河流输沙量、石漠化土地面积与植被综合盖度呈指数负相关关系,与耕地面积呈指数正相关关系。     

不同石漠化程度土地坡面产流特征分析

采用人工模拟降雨试验,研究了不同石漠化程度土地坡面产流特征。结果表明:中度和重度石漠化土地地表径流特征相似,但其与潜在、轻度和极重度石漠化土地差异明显。当雨强小于40 mm/h时,潜在石漠化土地难产生地表径流,当雨强达到55 mm/h,连续降雨34 min其开始产流;当雨强在51～60 mm/h之间时,其径流强度围绕3 mm/h小幅波动,当达到61 mm/h以上时,其径流强度随着降雨时间的延长而增大。轻度石漠化土地产流时间随着雨强的增大而变短,但其径流强度差异不大,介于2～5 mm/h之间。中度和重度石漠化土地地表径流呈现峰谷相间的特点。极重度石漠化土地裂隙、节理极为发育,洼地内多漏斗、落水洞,集流面积小,雨强增大后产生的径流变化幅度不明显。     

利用Landsat热红外遥感调查广西平果县石漠化现状和变化特征

喀斯特石漠化是我国西南地区严重的生态问题,通过对喀斯特地区岩石热特性的探究,提出基于热红外遥感的石漠化监测方法.以平果县为研究区,利用2006年Landsat 5和2014年Landsat 8热红外遥感影像计算亮温,参考高分影像建立典型样本区并分析样本区亮温,确定不同石漠化等级的亮温阈值,最后对全县石漠化进行等级划分,并分析平果县石漠化变化.平果县2014年石漠化分级结果显示:非石漠化占18.47％;潜在石漠化32.9％;轻度石漠化占24.8％;中度石漠化占18.94％;重度石漠化占4.89％.平果县2014年石漠化整体情况较2006年有所好转,局部区域石漠化有恶化的趋势.本研究通过确定适当的夏冬季亮温差阈值可以有效地对石漠化程度进行分级划分,该方法与已有方法相比,具有物理意义明确、方法简单有效、结果客观等优点,具有推广应用价值.     

云南红河州石漠化演变特征及影响因素分析

红河州是云南省石漠化较严重的州市之一,全州岩溶面积分布广泛,石漠化和生态环境问题突出。调查统计和遥感数据显示,红河州8个试点县市2005、2011、2016年土地石漠化面积分别为3 267.49、2 438.69、2 345.06 km~2,石漠化总体呈逆向演变趋势,岩溶生态环境持续好转,其中:2005—2011年石漠化面积显著减小,石漠化逆向演变特别明显;2011—2016年石漠化面积减少不明显,其中强度和极强度石漠化土地显著减少,轻度和中度石漠化土地却有所增加。特殊的生态环境地质背景和人类活动是影响石漠化发生和演变的主要因素,石漠化主要分布于泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系碳酸盐岩类地层出露区,岩性以灰岩、白云岩和灰岩与白云岩组合为主。自2008年开始,红河州主要石漠化分布的县市先后实施了国家第一期和第二期岩溶地区石漠化综合治理工程,工程治理是全区石漠化得以遏制和生态环境改善的重要原因。因此,在云南红河州继续推进国家第二期岩溶地区石漠化综合治理工程对于改善生态环境、加快生态文明建设、提高居民生活水平和促进当地社会经济可持续发展具有重要意义。     

基于RS和GIS的水土流失敏感性评价及动态监测

以Landsat-5TM影像为主要数据源,结合高精度的土地利用数据和DEM高程,基于遥感和GIS技术,通过选取关键影响因子,对红水河干流区1990年,2000年和2010年的水土流失敏感性进行了评价及其时空动态监测分析。结果表明:红水河干流区水土流失敏感性主要以轻度敏感和中度敏感为主,1990—2010年近30a来水土流失敏感性总体呈现好转趋势;在水土流失不同敏感性等级变化中,以水土流失中度敏感转为轻度敏感面积最大,1990—2000年和2000—2010年转化面积分别为2 736.24km2和2 462.09km2,1990—2000年水土流失敏感性向轻度敏感、不敏感转化的地区主要集中在红水河干流区中段区域,但2000—2010年水土流失敏感性等级的变化区域与之明显不同,主要发生在红水河干流区的东段。总体看来,在响应国家水土流失治理措施下,红水河干流区水土流失防治效果显著,生态环境逐渐转好。     

邵东县岩溶地区石漠化敏感性评价研究

以湖南省邵东县为研究区,应用GIS技术,进行了石漠化敏感性评价和空间分析等方面的研究,以期为岩溶地区石漠化防治提供科学依据。结果表明:研究区石漠化敏感区面积比较大,占土地总面积的73.55%,59.13%的面积处在中度敏感、高度敏感和极度敏感状态,极易发生石漠化;在石漠化敏感的区域,轻度敏感区域的面积所占比例最大,占敏感区总面积的40.87%;中度敏感区、高度敏感区和极度敏感区的面积分别占敏感区总面积的31.90%、23.75%和3.48%。     

基于MODIS NDVI的广西喀斯特石漠化演变特征

为了研究广西喀斯特石漠化演变特征,选择2000,2004,2008,2012年MODIS NDVI数据,结合研究区的土地利用数据和土壤数据,采用基于归一化植被指数(NDVI)的像元二分模型估算了研究区的植被覆盖度,根据石漠化与植被覆盖度的对应关系,反演了研究区不同时相的石漠化信息,分析了石漠化总体演变特征、演变轨迹,并探讨了石漠化演变与环境背景因素、气候因素、社会经济因素、石漠化治理政策因素的关系。结果表明:1)2000—2012年研究区石漠化面积总体呈先迅速减少后又略有回升的趋势,石漠化改善与恶化并存,石漠化演变动态度最快的为轻度石漠化,动态度为3.73%;2)13a间,石漠化演变轨迹为改善型的面积占喀斯特总面积的11.60%,反复型的占9.54%,恶化型的占3.69%,4个研究时段均为石漠化的面积仅占1.59%,改善面积大于恶化面积;3)石漠化演变过程受环境背景因素、气候因素、社会经济因素、石漠化治理政策因素的共同影响。     

粤北岩溶山区土地石漠化过程的植被特征与多样性初步研究

粤北岩溶山区是广东省石漠化土地面积最大、程度最严重的区域。为了确定石漠化对植被生产力和物种多样性的影响,选择英德市岩背镇等地为研究样地,系统地调查了不同石漠化程度的植被特征和物种多样性变化,结果表明：随着石漠化程度的加深,石灰岩植被的生境向旱生化和岩生化发展,植物群落结构越来越趋于简单。植被盖度从轻度石漠化土地94.65%,降低到极重度石漠化的12.14%以下;现存生物量同样随着石漠化过程显著降低。同时,石漠化造成物种的数量和分布发生变化,物种多样性显著降低,从轻度石漠化到极重度石漠化,丰富度指数从1.61降到0.36,除从中度到重度石漠化阶段,丰富度指数都呈显著性下降趋势;Shannon-Wiener指数从轻度到中度、极重度显著下降;而Simpson指数显著增加。植被退化是石漠化发展的重要原因和标志。     

喀斯特区土壤侵蚀与石漠化协同演变及交互关系

为探究喀斯特地区土壤侵蚀、石漠化协同演变规律、驱动因子及主要驱动因子下二者交互关系。采用优化后的RUSLE模型估算贵州省喀斯特地区2005—2015年土壤侵蚀,并利用贵州省全国石漠化普查数据库计算同期石漠化状况,运用地理探测器探究驱动因子以及主要驱动因子下二者交互关系。结果表明：2005—2015年贵州省喀斯特地区土壤侵蚀与石漠化均以中度及以下为主,其中土壤侵蚀中度及以下占比58%以上,而中度及以下石漠化占比达80%以上;时间上二者存在发生时间的异同性,但研究期间,二者均不同程度地趋于好转;中度及以下石漠化中土壤侵蚀发生率较大,中度以上中占比极少,其中无石漠化中土壤侵蚀发生率达70%以上;土壤侵蚀驱动因子解释力大小依次为土地利用>坡度>年降雨量>海拔>岩石裸露率>植被盖度>岩性>土层厚度,石漠化驱动因子解释力大小依次为岩石裸露率>土层厚度>年降雨量>海拔>岩性>土地利用>植被盖度>坡度。因子组合(交互)对土壤流失及石漠化的解释力均较单因子有所增强,其中土壤侵蚀的主导因子为土地利用,石漠化的主导因子为岩石...     

1985—2015年临朐县水土流失动态变化研究

根据临朐县1985—2015年4期次的水土流失调查数据,分析该县水土流失严重指数和水土流失面积消长率的动态变化趋势。结果表明:30年间水土流失严重指数由1985年的3.29(强度严重)降至2015年的1.65(轻度严重),降幅约为50%,水土流失严重程度有所减轻,但仍属于水土流失严重地区;年均水土流失面积消长率为1.30%,4个评价期年均水土流失消长率呈现"正—负—正"的变化态势,较低的消长率水平不能满足当前水土流失治理的迫切需求;历年水土流失减少面积主要集中在轻度—中度侵蚀区,占同期水土流失面积减少量的70%,2010—2015年的减少方向逐渐向中度—强烈侵蚀区转移,水土流失治理难度不断增大;1999—2010年水土流失治理步伐放缓,曾出现水土流失严重指数短期反弹、水土流失面积消长率呈负增长的现象,因此应对水土流失的长期性、反复性和顽固性给予足够重视。     

云南石漠化防治现状

云南石漠化面积288.20万hm2,占总土地面积1 877.40 hm2的15.35%,分布在11个州市的65个县(区或市),其中以昆明、昭通、曲靖、文山、红河、丽江、迪庆、临沧、保山、大理等岩溶区分布面积最大。按石漠化程度划分,云南省轻度石漠化面积为88.95万hm2,中度石漠化面积为136.49万hm2,强度石漠化面积为48.33万hm2,极强度石漠化面积为14.43万hm2。依据地形地貌、海拔及岩溶连片发育特征,云南省可分为4个主要岩溶区:①岩溶断陷盆地石漠化区;②岩溶峡谷石漠化区;③中高山石漠化区;④峰丛洼地石漠化区;根据岩溶分区,提出了植被恢复的措施。     

喀斯特山区土地利用演变与石漠化分布格局

喀斯特山区石漠化是制约区域社会、经济、生态发展的重要因素之一,人类活动是石漠化形成的主要因素,而土地利用是人类活动的基本载体,探究不同用地类型石漠化响应情况,对喀斯特山区石漠化治理及可持续化发展具有重要意义。基于三期土地利用和石漠化数据,辅以GIS空间分析技术和转移矩阵模型,对黔西南州2000年、2010年、2020年土地利用格局及石漠化景观的时空演变进行综合分析。结果显示:研究期间,黔西南州主要土地利用变化类型是草地转有林地和耕地,耕地转有林地和草地,灌木林地转草地和耕地,依次占全州国土面积的8.79%,5.82%,4.91%,4.08%,4.75%,3.85%。2000—2010年草地、灌木林地、耕地和有林地石漠化等级明显改善,改善面积依次为2 703.7 km²,1 347.8 km²,2 219.1 km²,2 532.8 km²; 2010—2020年草地、灌木林、耕地、有林地、裸地石漠化改善面积分别为557.14 km²,318.78 km²,819.35 km²,665.60 km²,244.48 km²。过去20年间,黔西南州石漠化状况持续恢复改善,但局部区域仍存在不稳定的恶化风险,此部分地区应作为黔西南州后期石漠化土地治理工作中的重点。对黔西南州长时间序列的石漠化演变情况进行研究,分析其在不同土地利用情况下的变化,可对研究区生态恢复以及土地利用规划提供决策依据。     

基于GIS的喀斯特高原山区石漠化景观格局变化分析

石漠化是广泛存在于中国西南地区的一种生态-地质灾害,目前已成为备受关注的研究热点和难点。为了解喀斯特高原山区石漠化景观的时空变化,以贵州省普定县南部的典型喀斯特高原山区后寨河流域为例,以3期遥感影像（1987年和1995年的TM影像与2004年的SPOT-5影像）作为数据源,借助于ArcGIS9.0等软件和数理统计分析方法,从石漠化强度分级的角度对近18 a来石漠化的动态变化进行了研究。结果表明：从整体上来看,整个流域的石漠化出现扩展的趋势,其中前期（1987－1995年）的扩展速度为6.55 hm2/a,后期（1995－2004年）的扩展速度为29.64 hm2/a,扩展速度呈现增加的趋势。其中,轻度石漠化的面积呈现出先减少后增加的趋势;而中度石漠化和强度石漠化的面积均呈现出逐渐增加的趋势。