闽江赣江上游流域长时间序列NPP变化分析

闽江和赣江上游流域是闽赣水系的主要水源涵养区,其生态环境好坏直接关系到区域水资源可持续利用;而植被净初级生产力(NPP)对生态变化具有重要指示作用,因此有必要分析流域长时间序列NPP变化趋势及原因。通过对闽江和赣江上游流域NPP自1990年以来6期数据的模拟计算,结合DEM和实地考察,发现:(1)两流域NPP总体上都经历了一个快速增长期,且增长最快阶段均为1995—2000年,既得益于当地良好的水热条件,也与政策驱动有关;(2)NPP增长较快地带主要位于对自然破坏相对较少的高海拔山区和欠发达偏远地区;(3)闽江上游流域各期NPP值均高于赣江上游流域,且全流域普遍增长趋势较赣江上游流域明显,得益于其更丰沛的降水和更少的植被破坏;(4)闽江上游流域NPP增长相对持续稳定,赣江上游流域则经历了两次波动,应与城镇化等经济开发有关。     

1985—2015年滦河下游典型区域土地覆盖/土地利用时空变化及其影响因素分析

为探究滦河下游典型区域土地覆盖/土地利用时空变化规律及其影响因素,利用1985—2015年每隔5年的遥感影像及其他辅助数据,采用监督分类的最大似然法提取不同时间段各土地类型,分析了滦河下游土地覆盖/土地利用的时空变化规律和影响因素。结果表明:1)耕地面积近30年呈高速率下降的趋势,但仍是滦河下游的主要土地覆盖类型。2)总体上,从1985—2015年林地与草地变化表现上升趋势,林地上升速率为15.78km2/5 a;草地上升速率为9.23 km2/5 a。3)耕地面积变化呈持续高速下降趋势,下降速率为103.8 km2/5 a。建筑用地呈上升趋势,2015年建筑用地面积为1985年的3倍多,其近30年来的整体增加速率为83.00km2/5 a;研究区水域面积呈波动下降的趋势,年变化率为-4.11km2/5 a。4)城镇扩张是影响滦河下游生态环境的主要因素。     

东北黑土区不同地形垄向坡度的相对水土保持效益研究

垄作是东北黑土区一种非常普遍而重要的耕作措施,具有一定的水土保持效益,但几乎没有学者对其进行研究。探讨黑土区不同地形垄作方向在空间上的分布规律及其具有的水土保持效益具有重要研究价值。以黑龙江省宾县为研究区,用分层抽样的方法提取168个野外调查单元并进行实地填图调查,根据坡度因子和垄向坡度计算公式,利用ArcMAP、SPSS和Excel等软件进行了室内数据分析统计,结果表明:平原区、丘陵区、山区的平均地面坡度分别为1.92°,6.20°,8.27°;平均垄向坡度分别为1.33°,4.52°,6.45°,分别为平均地面坡度的70%,73%,78%;垄作坡度引起的平均土壤流失相对量分别为地面坡度的55%,69%,67%,垄作的相对水土保持效益明显。在此基础上,对垄作现状的原因进行了分析,并提出一些改进措施。研究成果有助于了解东北黑土区不同地形耕地垄作方向的分布情况及其水土保持效益状况,对当地水土保持措施的布设也具有重要的指导意义。     

小型消费级无人机快速高精度估算地物高度

【目的】小型消费级无人机航拍数据量高分辨率遥感数据重要组成部分,可利用地物阴影快速提取地物高度,进而提取地物结构信息。【方法】研究选择地物种类丰富的农业区展开实验,根据无人机传感器是否拍摄到阴影的全部区域设置2种情景,计算地物高度,并与实际高度和无人机生成的传统测高方法得到的高度对比,来验证方法的可靠性。【结果】结果表明当无人机传感器能拍摄到地物阴影的全部区域时,基于阴影估算的地物高度与地物实际高度平均误差为0.88 m,平均相对误差为12.25%,而当无人机传感器只能拍摄到部分阴影区域时,估算地物高度与实际值的平均误差为0.79 m,平均相对误差为13.28%。上述结果表明该方法能够高精度计算地物高度,并且其精度超过无人机传统测高方法生成数字表面模型提取的地物高度。【结论】该研究提出的小型消费级无人机利用地物阴影计算高度方法能够应用于实际,并使得未布设控制点的无人机数据也可作为阴影测高法的数据来源,为遥感快速获取地物高度信息提供了一种新的思路。     

土壤有效含水量的经验估算模型——以黑土为例

土壤有效含水量(AWC)是评价土壤生产力的重要指标,在农业生产实践中具有重要意义,但不同土壤类型的AWC值在当前的土壤数据库中不可获得。笔者以高生产力土壤黑土为例,通过测定不同地形部位黑土的有效含水量,分析了有效含水量的空间分布特征,建立利用土壤理化性质估算黑土有效含水量的经验模型。结果表明：（1）研究区黑土AWC（体积）变化在10.62%~30.98%间,平均20.06%,坡中位置土壤剖面的AWC值显著低于其余剖面;（2）黑土AWC与土壤砂粒含量有负相关性,与土壤容重、土壤粉（砂）粒含量、黏粒含量以及土壤有机质含量间有正相关性,其中与土壤容重的相关性最为显著;（3）基于统计方法建立了利用常规土壤理化性质计算AWC的线性回归式和非线性回归式,对这2个回归式的检验结果表明,利用土壤理化性质估算的AWC与实测结果无显著差异。经验证,本研究构建的经验模型可用于黑土AWC值的估算,从而为其他土壤类型AWC值的研究提供了方法参考。     

BEPS模型在华北平原冬小麦估产中的应用

粮食是一切生产和生活的根本,准确地估计冬小麦的产量,对国家制定粮食政策至关重要。该文利用北部生态系统生产力模拟（BEPS,boreal ecosystem productivity simulator）模型能够模拟森林植被净第一性生产力的特点,分析了BEPS模型在冬小麦估产中的适用性和局限性。针对冬小麦和森林植被冠层的不同生长特点,假设冬小麦冠层具有水平均一、垂直分层的结构,利用辐射传输方程,将原BEPS模型中的两片大叶模型改造为多层-两片大叶模型;同时,利用前人提出的收获指数（HI,harvest index）的概念,将冬小麦的净第一性生产力转化为经济产量,从而实现利用遥感机理模型对冬小麦产量的估算。将改进后的模型用于华北平原冬小麦估产中,并利用国家级农业气象站点的实测产量资料对模拟结果进行验证,复相关系数达到0.817,说明改进后的BEPS模型可以用于华北平原冬小麦的估产研究。     

土壤侵蚀遥感监测方法及其思考

土壤侵蚀监测一直是遥感和地理信息系统应用的一个重要领域。纵观国内外土壤侵蚀遥感监测方法,概括起来有遥感影像目视解译监测法、遥感光谱分析监测法、人机交互式解译监测法、智能化土壤侵蚀监测法和模型参数化监测法5种。分析各种方法的优势及其在实际应用中所面临的困难,提出基于知识库与空间信息耦合的土壤侵蚀监测方法,以满足水土保持及其管理工作的需要。     

卫星数据与知识库耦合的土壤侵蚀监测方法研究

 以大兴安岭地区为研究区,应用"北京一号"卫星数据与同期TM数据进行交叉辐射定标,计算大兴安岭地区植被覆盖度,建立大兴安岭地区土壤侵蚀空间信息数据库。以修正后的通用土壤流失方程(RUSLE)为理论基础,结合地面调查,建立土壤侵蚀知识库,通过构建空间信息与知识库耦合的土壤侵蚀监测方法,对大兴安岭地区的土壤侵蚀强度进行分级。结果检验表明,该方法具有较高的可靠性,"北京一号"能够满足中等分辨率的土壤侵蚀动态监测要求,取得的"北京一号"卫星影像定标参数具有一定的参考价值。     

针对TM/ETM+遥感数据的地表温度反演与验证

利用2001、2004、2005年水体、裸地、农田、草地上红外辐射计的观测数据,结合大气下行辐射与比辐射率数据,通过多种方法分别获取了像元尺度的地表温度实测值,并对基于TM/E1M<' >数据的3种遥感反演算法得到的地表温度进行地面验证.结果表明:3种遥感反演算法得到北京地区地表温度的空间分布趋势一致.与地面实测数据相比,辐射传输方程算法的结果略高于地面实测值,单窗算法的结果与地面实测值一致性最好,而普适性单通道算法的结果明显低于地面实测值.从单窗算法反演的北京市地表温度分布图中可以看出,北京城市热岛效应显著,总体上城区地表温度高于郊区,水体温度最低,而且不同下垫面的地表温度差异明显.     

坡面流土壤分离速率与输沙率耦合关系研究

采用变坡实验水槽在较大流量(0.5～2.0 L/s)和坡度(8.7%～46.6%)范围内,系统研究了坡面薄层水流输沙率与土壤分离速率之间的耦合关系。结果表明:不同坡度与流量组合条件下,土壤分离能力、挟沙力与坡度和流量均呈良好的线性关系,土壤分离速率与输沙率之间也呈良好的线性相关关系,随着输沙率的增大土壤分离速率逐渐减小。研究证明:由Foster和Meyer提出的土壤分离速率与输沙率呈线性关系的假定是正确的,可作为描述土壤分离与径流输沙关系的控制方程,应用于土壤侵蚀过程模型的建立。