1970s-2015年长春市城市扩张过程时空动态分析

本研究以长时间序列的Landsat MSS/TM/OLI遥感影像为基础数据源,采用面向对象的分类方法提取获得1970s-2015年长春市城市建设用地信息,通过构建年均扩展指数模型、凸壳边界、空间样带梯度区域和土地利用转移矩阵等方法来分析近40多年来长春市城市建设用地变化特征。结果表明:从城市扩张速度来看,1970s-2015年间,高速扩展单元数呈上升趋势,城市扩张速度加快;从城市扩张类型来看,在5个时段内长春市城市扩张类型分别为填充型、外延型、填充型、外延型、填充型;从城市扩张的方向特征来看,长春市总体为中心城区外扩模式;从土地利用类型转化来看,1970s-2015年长春市4种建设用地类型面积均为增长趋势,彼此之间存在着不同程度的转化。     

基于克里金插值的耕地表层土壤有机质空间预测

基于环境变量与耕地表层土壤有机质的相关分析,分别采用普通克里金(OK)、逐步回归克里金(SWRK)和地理加权回归克里金(GWRK),对吉林省扶余市耕地表层土壤有机质进行了空间预测。结果表明:扶余市耕地表层土壤有机质分布存在中等空间自相关性,受资源开发、耕作方式等随机因素影响较小;受曲率和植被长势影响大,受一阶微观地形、复合宏观地形及汇流和沉积物运移影响小;在海拔高、植被少且土壤水分不足的阳面通风山丘区含量低;空间分布以西南部为低值中心向四周升高,高值区出现在东部边界。GWRK中环境变量参与了局部回归,其模拟精度最高且揭示了更多空间变化细节。本研究的结果可为较大空间尺度的耕地表层土壤有机质空间变异与预测研究提供可靠的方法借鉴。     

基于RS与GIS的湿地保护有效性分析——以向海自然保护区为例

向海自然保护区是以保护丹顶鹤等珍稀水禽和蒙古黄榆为主的国家级湿地自然保护区,具有重要的国际地位与作用。但是,湿地资源的退化现状使得人们对于保护区的有效性产生了疑问。本研究借助RS与GIS技术,利用1954年、1986年和2004年的土地利用数据,对比分析了向海自然保护区建立前后、保护区内各功能区、保护区及其周边区域的湿地资源动态变化,另外,结合保护区野外调查资料,探讨了湿地生境退化对鹤类等珍稀水禽迁徙及繁殖数量变化的影响。结果表明:保护区建立后湿地损失速度有所减缓,但仍保持减少的趋势;核心区内湿地得到了较好的保护,对实验区与缓冲区的保护作用较弱;与其周边区域相比,保护区内湿地资源的时空动态变化显著;鹤类等珍稀水禽种群数量随着湿地面积的萎缩而迅速减少。区域气候环境变化是导致湿地退化的主要原因,人为活动干扰以及保护区自身建设与管理中存在的问题是影响保护区对湿地资源发挥有效保护作用的主导因素。     

1982-2010年松花江流域植被动态变化及其与气候因子的相关分析

利用1982-2010年GIMMS和MODIS两种遥感数据集的归一化植被指数（NDVI）数据,分析了松花江流域植被NDVI时空特征及其与气候因子的关系。结果表明,松花江流域植被覆盖存在着显著的空间差异,山区NDVI值明显高于中部平原区。过去29a间,松花江流域植被NDVI稳定性较强,总体上变化趋势不明显,但有明显的阶段性：1982-1990年植被NDVI持续增加;1991-1997年相对稳定,1997-2003年呈波动降低趋势,2003-2010年缓慢上升。基于像元的相关分析表明,松花江流域NDVI与气温和降水量间均具有很强的相关性（P〈0.01）,而且植被NDVI变化受气温影响程度强于降水,针叶林是松花江流域受气温影响最大的植被类型。     

松嫩平原玉米带农田土壤有机碳时空格局

该文基于吉林省第二次全国土壤普查省数据、县级土壤剖面资料和2003－2006年实测数据,估算了不同土壤类型农田表层土壤有机碳密度和储量,并对近25年来土壤有机碳时空变化特征及其原因进行分析。结果表明,总体上松嫩平原玉米带农田土壤有机碳密度和储量呈增加趋势。其中,碱土、暗棕壤、黑土和草甸土的土壤有机碳密度增幅分别达33%（4.16 kg/m2）,23.05%（3.79 kg/m2）、16.51%（3.74 kg/m2）和12.20%（3.77 kg/m2）;相反,黑钙土有机碳密度下降幅度达30.79%（2.18 kg/m2）。两时期土壤有机碳密度的空间分布格局基本一致,呈中部高、边缘低的趋势,但25年间土壤有机碳含量变化与1980年初始含量呈显著负相关（r＝-0.615**,P＜0.01）,且4.04 kg/m2是土壤有机碳上升或下降的临界值。根据West等提出的土壤碳汇潜力估算方法,如果保持1980年土地利用方式和传统的栽培耕作措施不变的情况下,松嫩平原玉米带农田土壤有机碳的碳汇潜力为0.33 Tg/a。     

松嫩平原西部土壤有机碳空间变异研究——以吉林省通榆县为例

结合统计方法、地统计学方法和GIS技术,以吉林省通榆县为例,分析其土壤有机碳的空间变异特征.结果表明:通榆县土壤有机碳含量普遍较低,平均值仅为0.76%,变幅0.13%～3.72%.利用局部Moran's I指数检验法得到土壤样点中存在的14个异常值及其位置,剔除异常值后的变异函数理论模型块金效应小、决定系数高,土壤有机碳含量具有较强的空间自相关性,结构性因素(气候、母质、地形、土壤类型等)对其空间变异的贡献较大.通榆县土壤有机碳含量自西向东逐渐增加,且呈近似南北向的条带状梯度变化,这与该区域地势西高东低的空间格局存在较强的相关性(r=-0.64).统计检验表明,通榆县内西部土壤有机碳含量明显低于东部.西部干旱少雨、土壤质地偏沙,且地势较高等环境因子是形成上述空间分布格局的主要原因.     

基于MODIS数据的松嫩草原产草量遥感估算模型与空间反演

根据NASA/MODIS遥感数据获得NDVI、RVI、MSAVI和EVI 4种植被指数,结合草原产草量地面实测数据,利用统计分析方法建立松嫩草原产草量遥感估算模型,并进行产草量空间反演和验证,为该区草原产草量合理估算和草原资源管理提供科学依据。相关分析结果表明,前期和同期的4种植被指数均与草原产草量显著相关,其中NDVI相关性最高,EVI相关性最低;松嫩草原产草量最优模拟模型为基于NDVI的S曲线模型,模拟精度达78%。利用该模型反演得到2009年松嫩草原平均鲜草单产为5 717 kg/hm2,折合干草单产1 687 kg/hm2,鲜草总产量为1 885万t,干草总产量为589万t。其中,黑龙江省部分的鲜草总产量为1 356万t,折合干草424万t;吉林省部分的鲜草和干草总产量分别为531万t和166万t。利用植被指数预报未来16 d草原产草量效果较好,其中基于NDVI的幂指数模型预报精度为74%。研究表明,基于植被指数进行松嫩草原产草量研究是可行的。     

1990-2015年乌苏里江流域土地覆被变化

[目的] 分析1990—2015年乌苏里江流域内中国和俄罗斯两国区域土地覆被变化特征和差异，为该流域内人地关系研究和土地资源管理提供科学参考。[方法] 以Landsat TM/OLI遥感影像为数据源，采用基于面向对象的遥感分类方法，提取乌苏里江流域1990年和2015年的土地覆被信息，分析乌苏里江流域土地覆被变化的主要特征。[结果] 1990—2015年的26 a间，乌苏里江流域内农田、湿地面积变化较为明显。农田呈扩张趋势，面积增加6 089.69 km²，增长率18.4%。其中，5 416.7 km²农田由湿地转化而来，农田扩张主要发生在中国境内区域。湿地、林地面积分别减少了5 683.51和844.09 km²，减少率分别为56.4%和3.51%。俄罗斯境内土地覆被变化作用强度较弱，各土地覆被类型间变化率均不超过2%。[结论] 气候、地形、农业宏观政策和农业生产方式等是推动乌苏里江流域土地覆被变化的影响因素；其中，农业生产方式的转变和规模的扩大是该流域土地覆被变化的最主要驱动力。     

利用地形和遥感数据预测土壤养分空间分布

在GIS支持下,选择地形因子和遥感植被指数,建立土壤养分空间分布预测模型,应用回归克里格（Kriging）方法,预测吉林省农安县土壤养分（有机质和全氮）的空间分布。结果表明,11个环境因子中,相对高程、坡度、地形起伏度、坡度变率、归一化植被指数（NDVI）与土壤有机质和全氮含量均具有显著的相关性。地面粗糙度和地形湿度指数与有机质具有显著相关性,而与全氮的相关性不显著。相对高程、坡度、地面粗糙度、河流动能指数以及NDVI在土壤养分的多元回归预测模型中贡献较大,是预测土壤养分空间分布的最优因子。有机质和全氮在研究区的空间分布格局呈现由东南向西北逐渐减少的趋势,这种分布格局受地形和植被的综合作用,同时与土壤类型密不可分。精度检验结果表明,回归克里格方法能够提高土壤养分空间分布预测精度,是一种有效的空间分布插值方法。     

基于AHP-SPCA熵权模型的松花江流域生态脆弱性时空演变及预测

[目的]科学评估松花江流域生态脆弱性动态变化和发展规律,为该区内的生态保护和修复提供科学依据。[方法]从自然和人文角度构建指标体系,运用AHP-SPCA熵权模型、最小相对信息熵以及地学信息图谱等方法,对2005—2020年松花江流域生态脆弱性进行动态评价及时空演变分析,并结合CA-Markov模型对2025年研究区的状况进行预测模拟。[结果](1)2005—2015年研究区生态脆弱性自东向西呈现逐渐降低的趋势,而在2020年,西部生态脆弱程度有所升高;2005—2020年研究区生态脆弱性综合指数的均值为3.006 8,整体处于中等脆弱状态;(2)研究期间,微度—潜在、微度—轻度、轻度—中度、中度—轻度图谱类型最为显著;(3)2020年预测值的kappa系数为0.81,表明CA-Markov模型适用于该模拟预测研究,2025年综合指数为3.265 9,整体脆弱程度呈上升趋势。[结论]松花江流域生态脆弱性呈上升趋势,面临着生态恶化的风险,需加强对生态环境的保护治理。