基于双年份三季相光谱混合分解的耕地变化遥感检测方法初步研究——以甘肃省民勤县为例

为切实保护耕地,基于遥感技术对不同耕地演化类型,包括不变耕地、新增耕地、撂荒耕地和退耕耕地进行识别和检测,以民勤县为例,采用2010和2015年2个年份的春、夏、初冬地物景观三季相特点的Landsat TM/OLI数据作为主要数据源。依据不同耕地演化类型的季相变异规律和内部要素特征选取具有物理意义的端元丰度值、丰度值差值建立2年份混合决策树划分不同耕地演化类型。同时对比分析在2010和2015年各自决策树土地利用/覆被分类结果后比较提取的耕地演化类型。结果表明:民勤县大部分耕地未发生变化,新增耕地在各个区域均有一定量的分布且主要分布在下游;退耕耕地大面积分布在坝区;撂荒耕地主要分布在沙漠绿洲过渡带。研究表明通过能够与地物先验知识关联的端元丰度值、特征端元丰度的差值建立决策树可以有效实现不同耕地演化类型的检测。误差矩阵精度评价结果显示,基于混合决策树耕地演化类型提取结果在总体精度上要高于分类后变化检测的结果。     

基于遥感光谱的干旱区土地退化评价体系构建

干旱区土地退化(荒漠化)作为全球面临生态环境挑战之一,对粮食安全、环境质量和区域自然资源管理至关重要。土地退化本质是人与自然因素协同作用下土地利用/覆被类型、数量、结构以及功能的改变而引起的生态服务价值降低,核心是土壤和植被的退化。一方面,人与自然共同作用下的土地利用覆被可以表征土地退化状态,另一方面植被-土壤生境时间序列相互作用过程进一步辅助土地退化过程诊断。因此,该文首先从覆被结构、退化类型和退化程度3个层次建立干旱区土地退化状态评价体系。其次,采用GF-1/WFV时间序列遥感影像,基于多端元光谱混合分解模型建立土地利用/覆被精细分类量化表征下垫面质量属性,并进一步利用植被-生境组分互动特征参数进行功能量化,综合评价民勤2015年退化类型和退化程度。最后,结合地面立地景观照片以及采样点实测数据,对土地退化状态评价结果进行绝对定标和交叉验证。结果表明:遥感评价识别土地退化类型和程度的能力分别为87.5%和78.7%。对于民勤旱地系统,沙化过程、沙-盐化过程是主要的土地退化过程,轻度沙化、中度沙化为主导退化程度。该方法为宽波段遥感国产高分1号卫星在旱地系统土地退化状态信息提取和深入应用提供科学依据和实证研究。     

川中丘陵区涪江流域土壤矿质氮空间分布特征

采用GPS、地统计及地理信息系统(GIS)相结合的技术和方法研究了川中丘陵区涪江流域土壤矿质氮含量的空间分布特征及其影响因素.结果表明,研究区内土壤硝态氮(NO-3-N)和铵态氮(N+4-N)含量分别为(79.21 ±24.34)mg·kg-1和(8.89±2.47)mg·kg-1,在不同土壤类型中,土壤硝态氮和铵态氮含量存在极显著差异(P＜0.01).土壤硝态氮含量以许家沟和中河沟区域为中心向北部和南部递增;土壤铵态氮含量以赵家湾、中河沟和任家沟为低值中心(<8.00 mg·kg-1)向两旁逐渐增加.从低海拔到高海拔土壤硝态氮含量呈先增加后降低的趋势,土壤铵态氮含量持续降低;在丘体下部和平坝土壤中硝态氮和铵态氮含量均高于其他3种地形土壤中其含量;土壤硝态氮在不同坡度中均值比较为缓坡地>坡地>陡坡地>平地,从平地到陡坡地土壤铵态氮含量呈显著降低趋势;土壤硝态氮含量在小麦与其他作物轮作方式中明显低于油菜与其他作物轮作方式中其含量,土壤铵态氮则相反.     

民勤1988～1997年间土地荒漠化社会经济驱动力分析

以甘肃民勤县为例，建立民勤5个区域1988～1997年三个时段的荒漠化指数和其变化率，采用相关分析、多元逐步回归分析方法，利用对应年份和各区域乡镇的标准化社会经济统计资料，建立民勤荒漠化的社会经济驱动力模型，对1988-1997年民勤区域荒漠化社会经济驱动力进行分析。民勤的牧业区和新开发的昌宁与环河灌区受人类影响小，其区域荒漠化指数大小主要取决于自然因素，但两区域荒漠化指数变化率分别与单位面积载羊量和人口密度变化率线性相关。对坝区、泉山区和湖区老灌区，区域荒漠化指数大小取决于区域的社会经济因素和自然因素的综合作用，社会经济结构已经影响了区域荒漠化指数的大小，各区域荒漠化指数变化率分别与单位面积的粮食播种面积、单位面积人均纯收入和单位面积的大牲畜变化率线性相关。     

长江三峡库区移民工程土地利用和景观格局变化遥感监测研究

自1997年中国三峡大坝成功截流以来，对库区土地利用和景观格局产生复杂影响。该文采用遥感技术和景观格局评价方法对奉节和巫山两个移民大县在1998年到2000年的土地利用变化进行监测研究。在大江截流后一年半时间内，该区域22.9%土地利用发生了变化，表明移民安置工作速度显著加快。新开发用地变化最为明显，增加4800.8 hm²，扩展626.6%。 而耕地面积则减少了18567.9 hm²，下降约27.6%。这些土地利用变化导致区域景观发生了变化。斑块密度增大了29.5%，连通度下降了13.9%，表明移民安置导致区域景观进一步破碎化。景观形状指数上升了17.7%，斑块形状进一步复杂和不规则。研究结果表明土地利用变化并未按照移民安置规划有序进行，应进一步控制新开发用地扩展速度和范围，对不适合农业用地的新开发用地及时进行退耕还林草工作。     

百花山山地土壤中有机质的垂直分布规律

本文测定了北京百花山山地典型土壤剖面各发生层的有机质含量、腐殖酸组分、可见光谱,利用相关分析方法计算了有机质与海拔高度之间的相关系数。结果表明:有机质与海拔高度的相关系数为0.94,,呈显著相关水平;各剖面土壤腐殖质分析结果表明,该山地土壤的HA/FA值、E4/E6值随着海拔高度的升高而呈现上升趋势。     

耕地生产力隐性退化遥感监测与影响因素分析

以江苏省永久耕地为例,基于2001—2019年中分辨率成像光谱仪(Moderate resolution imaging spectroradiometer, MODIS)遥感影像,开展耕地生产力隐性退化遥感监测和影响因素分析。BFAST(Breaks for additive seasonal and trend)算法用于建模历史时期耕地生产力变化的预期行为,并以此为基准判断监测时期耕地生产力是否存在隐性退化风险。基于地理探测器,从3个准则层的8项指标变量对耕地生产力隐性退化进行了主导影响因素探测和因子交互分析。研究结果表明：江苏省存在生产力隐性退化的耕地比例为21.9%,具有显著的空间差异。西北地区的徐州市、宿迁市的耕地生产力隐性退化比例最高,分别为47.2%和43.4%,且表现出聚集性。东南地区的苏州市、无锡市和南通市的耕地生产力隐性退化比例较低,均不足10%。因子探测分析表明外流人口数量、种植业从业人员数量和农业机械化总动力3项指标对江苏省耕地生产力隐性退化的解释力最强。多因子交互耦合后,人口因素与生产条件解释力增强最为显著。耕地生产力隐性退化的地域分异类型划分为生产条件约束型...     

基于能值分析的农业土地利用强度

随着城市扩张和人口的剧增，区域土地利用格局变化对农业系统产生影响，需要以一个共同基准对农业土地利用强度进行量化。该研究以北京远郊区县为例，将各种形式的社会经济数据用转换因子（能值转换率）转换到太阳能值，通过主成分分析（PCA）和聚类方法来识别研究区的农业土地利用强度的特征和分类。提取了4个农业投入强度分量和6个产出强度分量，并分别综合成投入强度指数和产出强度指数。通过K-means聚类将农业强度分成6类，其中低投入中产出、低投入低产出类型分别占研究区的34%和27%。研究结果表明，PCA为区域农业土地利用强度的总体评价提供了有效的指标，并且能值方法可以将分析数据统一到一个共同的标准，使得本研究的结果更具有可解释性。     

社会经济系统磷元素流通及其环境效应研究：以山东省栖霞市为例

为研究县级尺度的社会经济系统磷元素流通及其环境效应。以山东省栖霞市为例,基于物质流分析与灰水足迹的理论框架与方法,构建栖霞市社会经济系统磷元素流通模型,并探讨各个子系统的磷元素流动特征、利用效率、环境排放等内容。结果表明:栖霞市2018年外源总磷投入达到了11 304.24 t,其中农业种植子系统所占比例95.9%,栖霞市输出的农产品与畜禽产品所含磷元素总量仅占其磷元素投入总量的16.5%,而剩余部分磷元素主要积累在当地的农业系统土壤中;栖霞市社会经济系统的磷元素利用效率相对较低,且不同子系统之间存在明显的差异,其中农业种植子系统和畜禽养殖子系统的磷利用效率分别仅为22.4%和29.3%;栖霞市社会经济系统对当地造成了严重的水土环境风险,其中当地水体中的磷元素所造成的灰水足迹总量达到了1.1×10⁹ m³,而当地果园面临着严重的土壤污染风险。因此,有效地减少磷肥使用量、提高资源利用效率等方式,能够有效地改善当地磷元素管理能力,减少当地的环境风险,从而更好地实现区域可持续发展和生态文明建设。     

北京市大兴区土壤养分空间结构及影响因素分析

为了揭示土壤养分的空间分布特征和指导土壤培肥管理,以北京市大兴区为例,首先基于地统计学和GIS技术对大兴区土壤养分进行空间克里格插值和模糊隶属度函数模型标准化处理;其次利用主成分分析方法获取了大兴区土壤养分的空间结构,即全氮、碱解氮、有机质、有效磷和速效钾所占空间比例分别为0.32,0.25,0.23,0.03,0.17;最后对土壤养分空间结构的影响因素进行了系统分析。研究表明:大兴区土壤中氮含量最高,有机质含量较高,钾含量较低,磷含量极低,整体上大兴区土壤养分高值区主要分布在东北部,低值区主要分布在西南部和中部区域;主要与大兴区土壤类型、质地、农户土地利用方式和施肥结构等密切相关。