基于RS和GIS的敦煌市沙漠化动态监测

[目的]研究敦煌市沙漠化动态变化特征,为敦煌市沙漠化防治和文物保护工作提供理论依据。[方法]基于遥感和GIS技术,选取2004和2009年的TM和ETM遥感数据进行调查判读。[结果]敦煌市沙漠化土地面积为1.97×106 hm2,占土地总面积的73.8%;研究期内沙漠化土地总面积减少9 102.59hm2,年变化率-0.001%;极重度沙漠化向重度、中度和轻度沙漠化转变,沙漠化程度整体减轻。[结论]研究区植被盖度有所好转,沙漠化程度在减缓,但土地沙漠化趋势尚未根本改变,防沙治沙仍是敦煌市的长期任务。     

1964-2014年玛曲高原土地沙漠化驱动力定量分析

[目的]对玛曲高原土地沙漠化的驱动因子进行定量分析,为黄河上游地区沙化草地恢复及生态环境治理提供科学依据和理论基础.[方法]以多期玛曲高原遥感数据和近50 a气象及社会经济资料为数据源,采用主成分分析等方法开展研究.[结果] 1964-2014年,玛曲高原沙漠化土地的扩张是综合贡献率高达57.18％的自然因素和人为因素共同作用的结果.在不同时段,玛曲高原沙漠化土地扩张的驱动因素不同;1964-1980年,沙漠化土地的扩张以自然因素为基础,人为因素为主导,它们的贡献率分别为33.95％和47.66％;1981-1997年,玛曲高原沙漠化程度的加剧是受自然因素和人为因素共同作用,综合贡献率为42.75％;1998-2014年,玛曲高原沙漠化土地的逆转以人为因素为主导,其贡献率为44.97％.[结论]玛曲高原沙漠化土地的演化是在高寒脆弱不稳定的大自然背景下,人为因素尤其是人口数量和牲畜数量辗转变化的产物.人为因素在短期内对区域沙漠化的影响更为显著,甚至决定着沙漠化的演变方向.     

利用TM监测中国西部沙漠化进程

利用陕西省、甘肃省、宁夏回族自治区、青海省、新疆维吾尔自治区和内蒙古自治区西部1986年和2000年的TM数据,通过全数字化解释,得出了土地利用/覆盖在14a内的变化情况。研究工具采用了遥感图像处理软件和地理信息系统软件,通过图像的增强、假彩色合成、几何精纠正、镶嵌、分幅,以及图形数据库和属性数据库的建立,分县统计出了6省的TM目视解释结果。土地利用/覆盖采用了3级分类体系,第1级分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地6大类。2000年,这6省沙漠、沙地和沙漠化土地面积为85425467hm2,占该地区总面积的26%,大多数位于新疆、内蒙古西部、青海和甘肃,新疆最多,为52035232hm2,占全自治区总面积的32%。14a来,6省新增沙漠化土地面积1610062hm2,已沙漠化土地重新被利用面积为291776hm2,净增1318286hm2,占总面积的0.40%。6类土地类型中,草地沙漠化最严重,达到797081hm2,占到了新增沙漠化土地的50%。     

毛乌素沙地近30年沙漠化土地时空动态演变格局

应用1990—2017年7期遥感影像作为数据源,通过计算沙漠化指数和沙漠化重心迁移等指标,对毛乌素沙地近30年沙漠化时空动态演变格局进行了研究。结果表明:(1) 1990—2017年沙漠化程度处于逆转趋势,沙漠化土地面积共减少1 684.09 km~2,平均62.37 km~2/a的沙漠化土地得到有效的治理。(2)阶段性平均沙漠化指数1990—2000年(快速发展)为2.45,2000—2010年(快速逆转)为2.30;2010—2017年(稳定逆转)为2.01,沙漠化程度明显减轻。(3) 1990—2017年,极重度沙漠化土地重心向西迁移3.42 km;重度沙漠化土地重心向西北方向迁移8.80 km;中度沙漠化土地重心向西北偏移5.42 km;轻度沙漠化土地重心向东南方向延伸9.90 km。沙漠化土地重心由西向东依次为极重度沙漠化、重度沙漠化、中度沙漠化、轻度沙漠化,在沙漠化治理与防治过程中,应根据不同沙漠化土地类型而采取不同的治理对策,做到因地制宜,合理有效地改善沙区环境。     

基于GIS的河北省丰宁县土地沙化演变及驱动力分析

[目的]综合分析河北省丰宁县土壤沙化区沙化演变规律和驱动因子,为沙化土地治理及合理开发利用土地资源上提供技术依据。[方法]以遥感和GIS作为信息获取和分析工具,通过对河北省丰宁县2009,2014年2期土地沙化遥感影像解译,研究了该区土地沙化的时空演变规律,并对引起其演变的驱动因子进行了探讨。[结果]沙化土地在空间分布上具有明显的区域性,主要分布于中部以西地区,且沙化类型以固定沙地为主;近5a来,尽管中度沙化面积有所增加,但沙化土地面积总体呈减少趋势,轻度沙化减少了560.9hm2,重度沙化减少了1 872.6hm2,沙化土地总面积减少了809.2hm2;高原区较低山区易发生土地沙化,干旱区土壤沙化程度重于半干旱地区。[结论]以当地地貌环境条件为基础,合理开发利用土地资源,增加林地面积,可有效减弱土地沙化。     

土地沙漠化过程的土壤风蚀率指标——以青海共和盆地为例

由风蚀所导致的土壤物质再分配过程,决定了土地沙漠化的程度。根据半干旱干草原地区不同程度沙漠化土地土壤风蚀率的137Cs示踪结果,沙漠化各个阶段的土壤风蚀率指标为:潜在沙漠化土地以微弱堆积和微度风蚀为特征,风蚀率小于2000kg/(hm2·a);轻度沙漠化土地风蚀率介于2000～7000kg/(hm2·a)之间;中度沙漠化土地风蚀率大于7000kg/(hm2·a);重度沙漠化土地风蚀和堆积都很强烈,地表物质交换迅速,没有必要制定风蚀指标。     

沙化土地整治背景下的沙漠化监测预警

为保障中国粮食及生态安全,对沙化土地整治开发过程进行沙漠化监测预警尤为必要。该文以科尔沁左翼后旗为例,基于Landsat 8 OLI影像,利用决策树分类实现沙漠化监测,并将监测结果引入"压力-状态-响应"模型,综合沙漠化影响因素和人为响应措施,实现沙漠化预警,最后与各类土地整治项目标准进行比对分析,对研究区土地整治项目实施的效果进行评价。1)研究区沙漠化形势较为严峻,沙漠化面积占研究区总面积的88%,其中以轻度和重度沙漠化为主,两者占研究区总面积的61%,另外极重度沙漠化占6%,主要位于科左后旗西部;2)沙漠化预警警度分为重警、中警、轻警和无警,其中沙漠化中警面积最大,沙漠化重警与极重度沙漠化空间分布大致相同,但前者更趋向于研究区西北方向的牧区,沙漠化无警和轻警则主要位于科左后旗东部的农区;3)在土地整治项目中,高标准基本农田建设项目和农用地整治项目以沙漠化无警面积最大。宜农后备土地开发项目、土地复垦项目以沙漠化轻警和中警为主,而沙漠化重警则主要零星分布于农用地整治项目、宜农后备土地开发项目和饲草料基地建设项目中。总体来看,研究区在土地整治背景下,进一步沙漠化的风险不高,但局部沙漠化重警区须加以关注。研究结果可为研究区后续土地整治规划调整提供决策依据。     

黑河流域中下游地区土地沙漠化现状及其原因分析

利用最新的土地沙漠化遥感监测数据(2000年),研究分析了黑河流域中下游地区的土地沙漠化现状及土地沙漠化发展的原因,并提出了其土地沙漠化防治的具体对策和措施。结果表明,2000年黑河流域中下游地区共有沙漠化土地13508.4km2,土地沙漠化类型包括耕地、草场、砾质沙漠化以及沙丘活化4种,总面积占监测土地面积(114446km2)的11.8%,其中轻度沙漠化土地27.4km2,占沙漠化土地总面积的0.2%,中度沙漠化土地1321.4km2,占9.8%,重度沙漠化土地2274.3km2,占16.8%,严重沙漠化土地9885.3km2,占73.2%,区内土地沙漠化形势严峻,以严重沙漠化土地类型占优势,特别是在黑河流域下游地区。黑河流域中下游地区土地沙漠化的发生和发展是自然和人为因素共同作用的结果,其中人类对流域内水资源的不合理利用是其主要驱动力。     

塔里木河下游沙漠化土地时空变化遥感分析

为对应急输水工程实施前后塔里木河下游地区沙漠化土地的变化状况进行监测,选择研究区1999年TM、2002年ETM+和2004年ASTER遥感影像及基础地理数据,通过沙漠化土地分类体系划分、信息提取模型构建及动态变化类型建立等方法,对研究区沙漠化土地的时空变化趋势进行了定性定量分析。结果表明：应急输水工程实施后,研究区内非、轻沙漠化面积逐年增加,分别由1999年的14 768.33、153 261.03 hm2增加至2004年的19 994.23、159 953.76 hm2;中度沙漠化面积年均减少2 981.58 hm2;强度沙漠化面积仅增加1.07 hm2。研究期间,部分沙漠化土地发生了较为明显的逆转,土地持续退化局面有所遏制和缓解,但由于来水量有限及采用线性输水等原因,远离河道区域的生态环境依然恶劣,流域整体生态环境仍不容乐观。     

近20年来科尔沁南部沙地的动态变化

根据从1985年和2000年的TM影像上提取的土地沙漠化数据,运用ARC/INFO软件和Access统计软件,分析科尔沁南部沙地两个时段的沙漠化土地构成、空间分布及其在面积、程度和空间上的变化特点。主要结论如下:科尔沁南部沙地沙漠化土地面积大,占总面积的44%～50%;在沙漠化程度构成上,中度沙化土地面积最多、比例最大;受地貌和风向等因素的控制,沙漠化土地的空间分布特点具有一定的规律,西部是片状的重度和极重度类型;东部是东西向延伸、多类型复杂交错的分布区;北部是轻度和中度类型分布区。自1985年以来,沙漠化土地面积扩大,程度减轻。稳定以极重度和中度为主,发展以弱发展和中发展型为主,逆转以弱逆转为主。沙漠化程度转变的主要类型是潜在发展为轻度和中度沙化土地,重度和极重度逆转为中度沙化土地,这与人们对各种程度沙漠化土地的重视程度、投资治理重点的确定有很大关系。今后,应对沙化程度较轻的沙漠化土地和潜在沙漠化土地给予足够重视,避免沙漠化程度的加重和新的沙漠化土地的产生。     

沙化封禁区农田生态系统服务价值变化及其影响因素——以河西走廊8县市为例

[目的]对沙化封禁区农田生态系统服务进行研究,为干旱区生态安全和农户生计可持续发展提供支持。[方法]运用生态经济学方法和多元逐步回归模型,据此揭示河西走廊沙化封禁区所在8县市农田生态系统服务价值变化以及影响因素。[结果](1)沙化封禁区农田生态系统单位面积服务价值由19 966元/hm2增长到21 511元/hm2,增加了1 545元/hm2,年均增幅0.58%,原材料生产、废物处理、土壤形成和保护服务、食物生产是主要贡献类型;(2)农田生态系统总服务价值由29.40亿元增长到42.49亿元,增长了13.09亿元,年均增幅为2.88%,基本服务价值、社会保障服务价值大于水资源消耗服务价值和环境污染服务价值,但是水资源消耗和环境污染服务价值的增长速度明显加快;(3)8县市农田生态系统单位面积服务价值变化存在空间和类型差异,主要受农业生产总值、农民人均收入、化肥使用量、经济作物面积、粮食单产的影响。[结论]生态退化逆转对大部分县市的农田生态服务价值产生积极影响,但农田水资源消耗和环境污染效应不断增大,导致沙化土地逆转的脆弱性仍然较高。     

基于USLE模型的长株潭城市群生态绿心区水土流失研究

[目的]研究2018年长株潭(长沙市—株州市—湘潭市)城市群生态绿心区最佳植被覆盖和水土流失状况,为区域综合治理提供理论依据。[方法]运用GIS和RS技术,以长株潭区域降雨、土壤、地形、土地利用等数据为基础,采用归一化植被指数(NDVI)模型和USLE国际通用土壤流失方程为优选模型。[结果]长株潭绿心区总面积为52 287 hm~2,整体植被状况较好,高覆盖度(75%～100%)面积最大,占绿心区总面积一半以上,为26 598.40 hm~2;中低覆盖度(30%～40%)面积最小,占区域总面积的8.61%,为4 501.91 hm~2。长株潭城市群生态绿心区总侵蚀(不含微度)面积为3 654.24 hm~2,占总面积的6.99%。湘潭市侵蚀比重最高,为8.51%,长沙市次之,为6.67%,株洲市侵蚀总比例最小,为5.68%。工程建设用地在禁止开发区、限制开发区和控制建设区的侵蚀面积分别为963.92,310.74,735.11 hm~2。[结论]受人为因素、城市建设、产业分布等影响,长株潭城市群生态绿心区覆盖度空间呈现西部低,中东部高的格局,工程建设是造成绿心区土壤侵蚀的主要原因。     

柴达木盆地土地沙漠化现状分析与治理对策研究

基于柴达木盆地1959-2004年土地沙漠化的6次动态监测结果,对该区土地沙化现状进行了分析研究.分析结果表明,盆地沙化土地面积从1959年的5.80×106hm2增加到1994年的1.03×107hm2,年增长率为2.13%;随着林业生态工程的实施,1994年以后沙化面积呈现下降趋势,从1994年的1.03×107hm2减少到2004年的9.50×106hm2,年下降率为0.67%;分析结果同时表明,严重和中度沙化面积之和占整个盆地沙化面积的比例从1959年的89.6%上升到2004年的94.1%,占整个盆地土地面积的比例从1959年的23.2%上升到2004年的38.0%,说明局部地区沙化仍在加剧和扩展.进一步探究了造成柴达木盆地土地沙漠化现状的自然因素和主要人为因素,结合监测结果以及沙产业理论,提出了柴达木盆地土地沙漠化防治的具体措施和对策.     

基于改进三维生态足迹模型的张家口市生态可持续性评价

[目的]定量分析张家口市2003—2013年的生态可持续发展状态,并对未来生态可持续发展趋势进行预测,以期为张家口市生态系统结构优化及生态建设和管理提供决策依据。[方法]应用改进三维生态足迹模型,核算张家口市各土地利用类型的三维生态足迹,并运用GM(1,1)灰色预测模型预测其未来生态可持续变化趋势。[结果]2003—2013年张家口市人均生物承载力整体不断减少,人均生态足迹、人均生态赤字、人均生态足迹深度与人均生态足迹广度均呈整体增加趋势;化石燃料土地、建筑用地、水域、耕地、草地与林地的人均生态足迹均呈增加趋势;除草地和林地外,其他生物生产性土地人均生物承载力不断减少;建筑用地、耕地与林地表现为生态盈余,人均生态足迹深度处于自然原长;化石燃料土地、草地与水域呈生态赤字状态,草地与水域人均生态足迹深度不断增加;2014—2020年人均生态足迹将逐年增加,人均生物承载力将逐年减少,张家口市生态发展处于不可持续状态。[结论]未来应采取开发新型能源,发展生态农业、旅游业,增加生态用地面积等措施来缓解生态环境压力,提高区域可持续发展能力。     

基于遥感数据的陕西省荒漠化土地动态变化研究

采用1975年MSS数据,2000年TM数据,2007年TM数据为遥感信息源,通过建立科学的荒漠化分类体系与遥感解译标志,并结合地理信息系统方法,对陕西省荒漠化现状与1975—2007年近32a来的动态变化特征进行了研究。结果表明,截止2007年,陕西省荒漠化土地面积8.23×104 km2,占全省面积的40.15%。荒漠化类型多,包括沙质荒漠化、水蚀荒漠化与盐碱质荒漠化3类,以水蚀荒漠化为主,3种荒漠化类型分别占陕西省面积的7.48%,32.37%和0.3%;近32a来,荒漠化土地面积持续逆转,2000—2007年的逆转幅度大于1975—2000年。陕北长城沿线的沙质荒漠化与黄土高原的水蚀荒漠化出现明显逆转,陕南秦巴山地的水蚀荒漠化在总体逆转的同时,部分地区出现发展的态势。     

沙漠化逆转过程中毛乌素沙地土壤风蚀可蚀性影响因子的变化特征

[目的]揭示毛乌素沙地沙漠化逆转过程对土壤风蚀可蚀性的影响,为该区风蚀防治和生态重建提供科学参考。[方法]选取1986—2021年共8期遥感影像,以ENVI 5.3和ArcGIS 10.7为平台对毛乌素沙地不同时期土地沙漠化进行反演,同时构建研究区2021年沙漠化差值指数(DDI),并按照自然断裂法将毛乌素沙地土地分为非、轻度、中度、重度和极重度5种沙漠化类型代表沙漠化逆转的不同阶段。根据反演结果,应用空间代替时间的方法,对不同沙漠化类型土壤进行样品采集,并对土壤机械组成、土壤有机质含量、土壤结皮、植被因子等土壤风蚀可蚀性影响因子进行测试分析。[结果]毛乌素沙地1986—2021年沙漠化整体呈逆转趋势,沙漠化土地面积由1986年的47 877.81 km²缩减至2021年的45 914.06 km²,以56.11 km²/a的速率逆转。该区土地沙漠化可分为3个时期：1986—2001年为沙漠化发展期,土壤黏粒、粉粒百分含量、有机质含量呈降低趋势,土壤砂粒百分含量、结皮因子和植被因子值呈增加趋势;2001—2011年为沙漠...     

半岛丘陵区城市周边永久基本农田划定研究——以山东省海阳市为例

基本农田红线是土地利用总体规划"三线"划定的重中之重,城市周边永久基本农田的划定是基本农田红线划定工作中的难点。本研究以半岛丘陵区山东省海阳市为例,以"三线"协同划定的思想为切入点,采用生态优先、建设用地严格举证、优质耕地尽量划入永久基本农田和市场配置资源的思路,将生态安全网络构建、建设用地适宜性评价、耕地质量综合评价等多种方法有机结合,并对土地评价和立地分析(LESA)方法进行改进,通过Arcgis空间分析功能,综合划定海阳市城市周边永久基本农田。结果表明:1)生态安全网络中耕地面积为12.11 hm~2,优先建设区与重点建设区中已举证的耕地面积为154.99 hm~2,此部分耕地均不适宜划入永久基本农田。2)根据耕地综合质量分值将耕地划分为4个等级,其中,优先划入型和适宜划入型耕地,自然质量和立地条件均比较优越,可划定为永久基本农田,重点调控型和后备资源型耕地则不宜划入;其中优先划入型耕地面积为458.05 hm~2,将其中427.82 hm~2划入永久基本农田,适宜划入型耕地面积为771.83 hm~2,将其中500.67 hm~2划入永久基本农田。3)划定后城市周边永久基本农田面积1 305.22 hm~2,新划入永久基本农田的耕地面积为928.49 hm~2,占城市周边耕地总面积的60.26%,永久基本农田保护率提高了42.66%,永久基本农田中耕地的国家利用等平均值(9.04)高于全市耕地平均利用等别(9.56),且坡度均低于15°。4)城市周边生态安全用地、永久基本农田、建设用地空间布局更加优化,有利于城市的有序发展和土地的可持续利用。本研究采用基于改进的LESA评价方法,并综合考虑生态安全用地、永久基本农田和建设用地的空间布局,丰富了永久基本农田划定方法,达到了海阳市城市周边永久基本农田划定目标;同时研究结果具有较强的实用性,为海阳市永久基本农田的保护和土地利用总体规划"三线"划定工作提供了科学依据。     

基于灰色系统理论的挠力河流域净耕地面积预测

[目的] 研究如何精准提取净耕地利用信息,为农田管理与耕地科学利用提供理论支持。[方法] 基于灰色系统理论提出净耕地预测思路,以典型粮食产区挠力河流域为研究区,在土地利用变更调查数据支持下,运用净耕地系数、突变检测模型、灰色动态模型（GM）等数理模型,提取并验证净耕地（包括旱地和水田）利用信息。[结果] 挠力河流域土地利用斑块面积变化表现出显著的“灰色”特征,对20 hm²等额面积区间的非旱地和非水田斑块面积累加处理,可增强数据列的规律性特征;GM （1,1）灰色系统模型和多项式预测方法均可较为准确地提取非旱地和非水田面积信息。2018年,挠力河流域旱地和水田的净面积分别是1.06×10⁶ hm²和3.87×10⁵ hm²,对应的净系数为97.65%和98.07%。[结论] 耕地斑块面积变化具有灰色特征,可采用灰色系统理论进行净耕地面积预测。     

晋北沙漠化地区土壤风蚀动态及防治效果

[目的]对晋北沙漠化区土壤风蚀状况及空间差异进行研究,以期为区域土地退化和京津风沙源治理工程的效益评估提供科学依据。[方法]基于耕地和林草地不同地表类型的土壤风蚀模型,逐像元地计算2001—2014年晋北沙漠化地区土壤风蚀状况及空间差异。[结果](1)2001—2014年晋北沙漠化区的平均土壤风蚀模数达到4.67t/(hm~2·a),处于轻度风蚀状态。区域分布上,北部区域风蚀状况明显高于南部。(2)研究区2001,2005,2010和2014年的平均土壤风蚀模数分别为6.83,3.89,4.36和2.55t/(hm~2·a);土壤风蚀总量分别为2.09×10~7 t,1.19×10~7 t,1.31×10~7 t和7.65×106 t。(3)晋北沙漠化地区植被覆盖度提高和风力减弱是区域土壤风蚀强度削弱的主要原因。研究发现风力作用的减弱贡献率约为77.7%,而植被覆盖度的提高的贡献率为22.3%。[结论]晋北土壤风蚀状况空间差异较大,风速减弱是导致区域土壤风蚀削弱的主要原因。晋北沙漠化地区植被覆盖度尚未恢复到良好的状态,生态工程建设还需进一步实施,生态工程实施的成果需加强保护。