基于LUCC追踪分析的生态系统服务价值时空变化研究

  目的  为了更好地揭示生态系统服务价值时空变化特征及趋势,加强对生态系统服务价值（ESV）空间变化描述。  方法  该研究以博斯腾湖流域为例,结合使用逐像元的追踪分析、趋势分析等方法,试探究土地利用/覆盖变化（LUCC）对生态系统服务价值的影响。  结果  （1）博斯腾湖流域主要的土地利用类型是荒漠,其次是草甸和裸地。研究期内,水田、荒漠、草甸、湿地、水域、旱地、建设用地面积增加;草原、灌木、裸地、针叶、阔叶、冰川积雪面积减少,2005—2010年综合土地利用动态度最大。（2）2000—2018年博斯腾湖流域未发生变化的土地即稳定型占流域总面积的60.43%,中等变化型、回归型和激烈变化型多分布于人类活动较强的绿洲地区。（3）2000—2018年博斯腾湖流域ESV总体上呈现波动增长趋势,流域ESV主要由草甸、水域和湿地构成,水域、旱地、草甸和草原是流域ESV变化的主要贡献因子和敏感因子,其中草原为负向贡献因子。（4）博斯腾湖流域ESV呈西北高、东南低,高值（博斯腾湖）点缀在低值区的空间分布特征。有明显增大与明显减少趋势的地区均分布于博斯腾湖周围湿地,流域北部大部分ESV呈轻度增加趋势,绿洲区轨迹等级和ESV变化趋势从城市至绿洲边缘呈:中等变化型（ESV轻度减少）— 渐变型（ESV轻度增加）— 中等变化型（ESV轻度减少）环状相间结构。  结论  该研究发现博斯腾湖流域南部土地利用轨迹等级、ESV变化趋势均高于北部的空间差异,并采用土地利用追踪分析与ESV趋势变化相结合的方式,揭示了绿洲城市的土地利用冲突现状及ESV时空变化,对博斯腾湖流域土地利用调控和生态环境保护提供参考。      

基于Landsat ETM+的内陆湖泊水体信息提取方法研究

【目的】针对已有水体信息提取方法无法准确识别干旱区湖泊水体和非水体边界信息的缺点,提出一种新的水体信息提取方法,以期高精度地提取水体信息。【方法】以我国最大的干旱区内陆淡水湖———博斯腾湖及其周边地区为研究对象,以研究区Landsat ETM+遥感影像图为主要数据源,以大量的湖岸线GPS定位数据为检验依据,提出了多波段DN值比较法(CBDN),并对比分析了CBDN与常用的单波段阀值法、NDWI、MNDWI、谱间关系法和NDWI3等方法的水体信息提取效果,对各种方法提取结果的精度进行评价。【结果】CBDN法不仅能准确地提取水体信息,而且该法提取的水体与非水体之间的边界线与实际湖岸线非常接近,水体与非水体信息提取的总体精度最高,为99.29%。【结论】CBDN方法优于其他已有的常用水体信息提取方法,该法操作过程较简单、快捷方便,有一定的推广价值。     

新疆焉耆盆地地表温度时空分布对LUCC的响应

为了辨析地表温度时空分布及其变化对土地利用/土地覆盖变化(land use/cover change,LUCC)的响应,以新疆焉耆盆地为研究区,将Landsat遥感影像数据、气象要素的观测数据和野外采样数据相结合,利用单窗算法和单通道算法反演研究区2000、2009、2011和2015年的地表温度,分析焉耆盆地地表温度时空分布特征,研究LUCC对地表温度的影响。结果表明:1)研究区温度时空分布图主要划分为低温区、中温区和高温区。从时空分布变化上来看,2000年高温区范围减少幅度最大、2009年次之、2015年最小;2009年低温区范围减少幅度最大、2000年次之、2015年最小;2)研究区地表温度的分布具有明显的空间差异性,高温区主要分布在沙漠区和山区与盆地之间的戈壁滩,具有明显的以博斯腾湖为中心的环状分布特点。低温区主要分布在水域、湿地和绿洲等区域;3)在2011年内不同时期不同LUCC的温度变化幅度不一,地表温度在不同下垫面上平均值大小不同,地表温度高低主要表现为沙漠盐碱地裸地小麦-玉米其他作物森林棉花芦苇湿地水域。由结果可知,焉耆盆地近十几年地表温度的时空变化与LUCC有着密切关系,农作物的结构、土地利用类型及其面积变化都会影响地表温度的时空分布。     

博斯腾湖流域积雪的时空变化特征及其与气候因子的关系

基于2001-2017年博斯腾湖流域MODIS积雪信息,探究不同海拔积雪分布及其与海拔高度、温度和降水的关系,可为新疆地区河流水资源分配利用提供数据支持,对我国气候和生态环境安全保障有重要作用。结果表明:(1)博斯腾湖流域2001-2017年的月平均积雪覆盖年内呈"V"型变化,其中春季和夏季呈减少趋势,7月的积雪覆盖率全年最低。(2)空间分布上,海拔1 500 m以下区域积雪日数为100 d以下;海拔1 500～4 000 m的区域积雪日数增加到200 d以上;海拔4 000 m以上积雪日数增加到360 d左右。(3)博斯腾湖流域年均积雪、海拔和地表温度(LST)之间的关系表明,积雪日数和DEM之间呈正相关关系,与地表温度呈负相关关系。(4)地表温度与积雪呈负相关关系,以春季的负相关性最强;降水与积雪呈正相关关系,以夏季的正相关性最强。(5)博斯腾湖流域积雪变化以降水为主驱动区域占总面积的24.86%,以LST为主驱动区域占总面积的2.08%,以LST和降水为共同强驱动区域占总面积的1.32%,以LST、降水为共同弱驱动区域占总面积的4.29%;非气候因子驱动区影响因素随着海拔的升高而增加。博斯腾湖流域积雪时空分布变异不仅是受气候变化的影响,还受海拔高度差异等因素的共同作用。     

2005-2017年焉耆盆地平原区地下水时空演变规律及其与土地利用的关系

[目的]分析2005-2017年焉耆盆地平原区土地利用变化与地下水总溶解固体物TDS之间的关系,为地下水可持续利用和生态环境发展提供依据。[方法]利用GIS软件对焉耆盆地平原区2005,2014,2017年的Landsat-TM/ETM和Landsat 8的CNLUCC数据进行重分类,将土地分为耕地、林地、草地、水域、城镇建设用地和未利用土地6大类;通过对232组地下水水样的采集和分析,借助地统计和叠加分析模块研究焉耆盆地的TDS时空分区特征。[结果]焉耆盆地平原区以耕地、水域和未利用土地为主,占总面积的60%以上;2014年耕地TDS均值的含量最高为708.6 mg/L,林地TDS均值的含量最低为680.4 mg/L;2017年城镇建设用地TDS均值的含量最高为521.6 mg/L,未利用土地TDS均值的含量最低为477.4 mg/L。[结论]2017年各土地利用类型的TDS均值含量都低于2014年,是源于水域面积增加导致地下水补给量增加、耕地扩张的速度减缓及地下水径流积极循环带的淡化作用。     

近22年叶尔羌河—喀什噶尔河三角洲绿洲土地利用结构变化及其驱因分析

为了探明叶尔羌河-喀什噶尔河三角洲绿洲土地利用结构变化规律及其归因,以研究区Landsat遥感分类数据、水文和气象数据、社会经济数据为主要数据源,综合运用动态度、时间序列追踪以及MK趋势检验等方法,探寻土地利用结构的变化过程和流向及其影响因素。结果表明,1)近22年,研究区土地利用类型变化显著,其中,城镇用地、植被和湿地面积分别增加240.09、3 908.22和539.73 km2;水域和未利用地面积分别减少464.60和4 223.44 km2;各土地利用类型后10年的变化速度均大于前10年的变化速度;2)土地利用类型随时间的变化轨迹结果显示,研究区66.22%的土地利用类型未发生变化,其中稳定性最强的是未利用地,然后依次为植被、城镇用地、水域和湿地;3)在22年内,研究区的气温呈上升趋势,并达到显著水平;相对湿度呈下降趋势,达显著水平;降水量呈波动式减少趋势,未达到显著水平;人口和GDP呈不断增长趋势,但不显著;气候的暖干化、人口及GDP的急剧增长在某种程度上导致研究区的城镇用地和植被面积的增加以及水域和未利用地面积的减少。     

2001—2014年博斯腾湖流域地表温度时空分异特征及归因

以3S技术为支持，在MODIS地表温度产品精度验证的基础上，采用空间分析、统计和趋势分析法，探讨了博斯腾湖流域2001—2014年不同土地利用类型下地表温度的差异性变化特征，辨析了地表温度的时空分异特征及归因。结果表明：(1) MODIS LST产品在博斯腾湖流域的精度（平均R²=0.96）总体上满足要求，可用于地表温度的时空分布研究。(2) 流域内平均地表温度的年际波动较大，以2002、2007年和2013年尤为突出，分别超出多年平均值0.45℃、0.59℃和0.29℃；年内地表温度呈单峰型分布，季节性变化明显，地表温度高值主要集中在3—8月，最高值出现在7月。(3) 地表温度空间格局呈东南高于西北的变化趋势，尤其在植被覆盖度低的区域地表温度较大；土地利用覆被类型影响着地表温度的时空分布状况，各种土地覆盖类型的年均地表温度排序依次为沙漠>裸土>旱地>稀疏草地>湖泊>草原>草本沼泽>草甸。(4) 博斯腾湖流域地表温度变化趋势呈严重减少、轻微减少、基本不变、轻微增加和显著增加的区域面积分别占5%、13%、39%、36%和7%，以基本不变和轻微增加为主。地表温度的时空变化不仅受大尺度气候变化的影响，还主要受土地类型性质等差异的影响，二者共同作用构成了不同地理区域及景观的温度场格局，绿色植被对区域地表温度的时空分布具有重要的调节作用。     

2000-2014年博斯腾湖流域NPP时空变化特征及影响因子分析

植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)是反映陆地生态系统对气候变化响应的重要指标.本研究利用2000-2014年MODIS的MOD17A3、MOD12Q1产品,采用GWR(地理加权回归分析方法)建模法反演的近地气温数据以及TRMM降水量数据,通过逐像元的斜率、偏相关和复相关分析,分析新疆博斯腾湖流域净初级生产力和降水、近地气温等气候要素的时空变化趋势,探讨NPP的时空格局及其影响因素.结果表明,1)各月气温地理加权回归模型(geographical weighted regression,GWR)的决定系数(R2)均高于0.85,估算得到的近地表气温与实测气温的验证结果R2均高于0.9,能满足本研究的精度需求.2)在研究时间内,博斯腾湖流域NPP的年均值在205.12～235.7g·(m2·a)-1波动,多年NPP平均值为221.52 9·(m2·a)-1,整体上NPP呈减少趋势.3)NPP变化斜率介于—18～26 g·(m2·a)-1,减少趋势主要分布在山区,占总面积的35.23％;增长趋势主要分布在平原绿洲区,占总面积的16.99％.4)博斯腾湖流域39.81％的植被NPP的变化受气候因素影响,山区和平原区都有分布;受非气候因素影响的区域占总面积的16.57％,主要分布在人类居住的平原绿洲区域,说明研究区NPP的时空变化是气候变化和人类活动的共同结果,但气候因素的影响较大.     

基于MOD16数据的焉耆盆地蒸散量变化研究

蒸散量是水资源转化中非常关键的变量,特别是对当前变化环境下干旱区作物耗水量的时空变化与预测具有重要的作用。基于2001—2019年MOD16数据产品,通过遥感反演蒸散量数据,对焉耆盆地实际蒸散量(AET)和潜在蒸散量(PET)的时空变化进行分析,结果表明:(1)MOD16蒸散产品和小型蒸发皿实测数据较为一致(R2=0.94),其精度可以用于分析和探究焉耆盆地蒸散量的时空分布特征。(2)多年平均AET与PET分别为128.7 mm和1381.5 mm,年际变化尺度上AET呈上升趋势,PET呈下降趋势。(3)多年平均AET与PET在空间分布上呈现出明显的差异特征且表现出相反的趋势,年际AET与PET线性倾斜率处于基本不变趋势。(4)AET与PET的变化趋势与焉耆盆地膜下滴灌技术的普及与气象要素(蒸发量、相对湿度、平均气温)的改变具有内在的联系。     

基于SWAT模型的开都河上游气候变化和人类活动对径流的影响

基于SWAT模型运用情景分析方法设置3类气候变化和土地利用情景,定量分析气候变化和人类活动对开都河上游径流量的影响.以决定系数R2、Nash-Sutcliffe效率系数NSE和偏差系数PBIAS作为模型的评价指标.结果表明,模型率定期R2、NSE和PBIAS分别为0.85、0.84和6.2％,验证期R2、NSE和PBI...