吉兰泰盐湖防护体系的防风阻沙效应

[目的] 定量描述防护体系防风阻沙能力及地表蚀积变化,揭示盐湖防护体系的防风阻沙作用规律,为吉兰泰盐湖防护体系防护效果评估提供数据支撑,为中国西北风沙区及荒漠盐湖沙害治理提供理论依据。[方法] 选择吉兰泰盐湖防护体系为研究对象,通过野外原位监测,对3,10月两场典型强风沙尘天气下不同下垫面0—30 cm高度内输沙以及逐月地表蚀积情况进行观测。[结果] ①2 m高度处风速由流动沙垄到盐湖湖心表现为衰减—急剧衰减—恢复阶段,到盐湖湖心时风速恢复至旷野风速。从白刺灌丛至盐碱滩地风速均较流动沙垄降低了70%～90%。②从白刺灌丛至盐湖湖心输沙量呈现为急剧降低—降低—缓慢增加的状态,整体较流动沙垄降低了83.89%～94.90%。③防护体系对两种主害风的防风阻沙效果明显,其风速及输沙量分别较流动沙垄降低了98.71%,91.79%,且西北风向下的防风阻沙效果优于西南风向。④6—9月白刺灌丛至盐湖湖心地表呈现为风积状态,且净蚀积强度较流动沙垄最高可降低157.04%。[结论] 虽然受季节和风向影响,但防护体系防风阻沙效果仍保持较好状态,它对风沙流的阻滞作用使地表由风蚀转为堆积,并使风速及输沙量均降低了90%以上,从而有效避免盐湖湖面积沙。     

吉兰泰盐湖防风固沙林体系土壤理化性状特征

以吉兰泰盐湖防风固沙林体系为对象,通过测定不同部位土壤理化性状,评估该防风固沙林体系防沙治沙效益,并可为干旱区植被恢复提供理论依据。结果表明:(1)吉兰泰盐湖防风固沙林带营建35年后,在林带拦截风蚀物质和植被改良共同作用下,原有流沙质地发生了明显改变。与流动沙垄相比,防护林带土壤细砂及粉粒含量显著增加,其增幅分别为30.55%,500.00%,粗砂含量与流动沙垄相比减少27.00%。(2)防护林带内土壤有机质、速效氮及全氮含量最高,分别是流动沙垄的252%,665%,1 466%;全磷各样地差异不明显,盐湖湖心土壤速效磷和速效钾含量最高,分别为流动沙垄的276%和202%;过渡带白刺灌丛样地土壤全钾含量最高,为流动沙垄的153%。总体上各养分含量与中砂、细砂、极细砂和粉粒呈现显著正相关关系。(3)土壤有机质、全氮和钾素能够综合反映防护林体系土壤质量改良效果,且防护林带土壤综合养分最高。在历经35年发展后,防护林带土壤速效氮、全氮和有机质含量分别增加204.20%,90.63%,94.11%,说明防风固沙林体系对土壤具有明显的改良作用。研究成果可为评价吉兰泰盐湖防风固沙林体系防护效益提供数据支撑。     

吉兰泰盐湖周边不同沙化程度植被群落与土壤养分特征研究

选取吉兰泰盐湖周边4种不同程度的沙化土壤,对其植被群落特征与土壤养分含量进行测定,分析不同沙化程度植被群落特征、土壤养分含量垂直分布特征以及植被群落与土壤养分含量之间的相关性。结果表明:(1)随着沙化程度的加剧,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数与Margalef丰富度指数均不断下降,植被群落结构趋于简单化;(2)随着沙化程度的加剧,土壤有机质与速效养分含量总体呈降低趋势;(3)土壤有机质、速效磷、速效钾均与Shannon-Wiener多样性指数呈显著正相关;碱解氮与Margalef丰富度指数呈显著正相关。对不同沙化程度植被群落特征和土壤养分的研究为吉兰泰盐湖区天然植被恢复与重建及盐湖保产、高产提供科学依据。     

平茬对吉兰泰盐湖花棒防护林植被特征和土壤理化性质的影响

为探究平茬措施对吉兰泰盐湖防护林植被和土壤的影响,以吉兰泰荒漠绿洲过渡带不同平茬年限(1,2,3年)的人工花棒林为研究对象,对比分析不同平茬年限的花棒林植被生长特征和土壤理化性质。结果表明:(1)平茬有利于花棒自我更新。平茬后花棒株高、基径随平茬年限增加而增大,新生枝数与之相反。(2)平茬增加林下草本生物量和草本植物多样性,不同平茬年限花棒林间植物生活型均以一年生植物和多年生植物为主。林下植被盖度、密度、株高、地上生物量、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Margalef丰富度指数均以平茬3年最高。(3)平茬初期的风蚀作用导致地表部分细颗粒被吹蚀,0—30 cm土层土壤机械组成均以细砂和中砂为主,其值为77.63%~88.02%。(4)平茬促进土壤水分蓄积,0—200 cm土层土壤含水量按平茬年限由大到小依次为3年>2年>1年>未平茬,但土壤水分稳定性变差。(5)平茬有利于土壤养分积累,花棒林下土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷以平茬后3年最高,较未平茬分别增加6.67%,12.90%,20.00%,115.51%,66.24%。研究结果表明适当平茬可以改善林间生境,但是在平茬初期,需要对地表进行覆盖,防止土壤水分蒸散。     

多源卫星生态环境遥感数据的融合方法比较

运用厦门本岛的SPOT-5全色波段数据和LANDSAT-7多光谱数据、德化地区的JERS-1雷达数据和LANDSAT-7多光谱数据，通过对两组多源遥感数据融合方一IHS变换和主成分分析(PCA)进行试验和比较分析。试验表明，PCA变换的结果保留更多ETM图像的色彩信息，但纹理细节被光滑，图像清晰度低于IHS变换的结果。而IHS变换则更好地保留SPOT图像的纹理信息，但色彩信息不如PCA方法来得丰富。在实际的遥感数据融合中，应根据不同的目的和需求，从具体领域出发，选择合适的融合方法，才能取得好的效果。     

地块尺度下基于多源卫星遥感数据的粮食作物识别

开展粮食作物监测对于国家粮食安全具有重要意义。在传统像元尺度下,利用单一遥感数据进行粮食作物监测,识别精度往往较低,提取的作物地块破碎,难以满足应用需求。为此,该研究以山东省青岛市黄岛区为研究区,提出了一套地块尺度下综合多源卫星遥感数据（包括高分辨率数据、多时相数据、高光谱数据）与土地利用调查矢量数据的粮食作物信息识别方法。首先,对高分辨率数据进行分割获取耕地地块矢量数据;其次,基于多源卫星遥感数据提取地块级时空谱特征;再次,利用样本数据计算特征类间可分性,并进行特征优选;最后,构建基于二次多项式支持向量机的主要粮食作物（春玉米）识别方法。结果表明：1）该研究所提的方法可以有效进行粮食作物信息识别,基于地块数统计的识别精度为89.7%;2）利用光谱特征、植被指数、纹理特征组合得到的识别结果精度最优,基于像元数统计的精度为97.1%,与传统方法相比提高了24.2个百分点,且提取的地块信息更完整。该研究成果可支持粮食作物种植用地的调查与监测,也可为耕地非粮化时空演变与分析提供新的思路。     

基于多源遥感数据的河西走廊覆膜农田时空演变分析

农田覆膜在中国西北干旱区广泛应用,具有显著的增温保墒和增产效果。大面积覆膜会影响到区域气候特征,其残膜污染影响生态系统健康。准确识别覆膜农田的时空分布特征,对于农业水资源管理和生态环境保护具有重要意义。为了准确量化河西走廊覆膜农田时空分布,该研究基于多源遥感数据,使用植被指数,提出了一种确定覆膜农田识别时间窗口的方法,在窗口内使用快速覆膜识别算法提取了河西走廊近10年覆膜农田区域,并分析了其时空演变规律。结果显示当地覆膜农田识别最佳时间窗口为4月上半月,其覆膜农田识别总体精度为80%。河西走廊多年平均覆膜农田面积为38.3×10⁴ hm²,其中55.6%位于黑河流域,疏勒河和石羊河流域各占20.9%和23.3%。由于节水灌溉面积增加同时灌溉用水量减少,对覆膜的需求降低,河西走廊覆膜区域近10年减少了32.4%。该研究可为中国西北干旱区农业资源调查提供参考。     

基于累积分布函数匹配的多源遥感土壤水分数据连续融合算法

数据融合是解决不同来源遥感数据无法直接对比分析这一瓶颈的有效方法。实时更新的SMOS土壤水分数据(soil moisture and ocean salinity)可开展实时干旱评价(2010年至今),但由于序列短无法开展频率及演变分析。CCI(climate change initiative)土壤水分数据是联合了多种主被动遥感数据合成的长序列数据产品(1979—2013年)。为提高不同来源遥感数据的融合精度,该研究基于累积分布匹配原理构建了多源遥感土壤水分连续融合算法,将SMOS和CCI融合成长序列、近实时的遥感土壤水分数据。经验证分析,累积概率曲线相关性中表征干旱的低值区纳什效率系数由0.52提高到0.99,且融合后土壤水分数据可以较准确地反映当地的干旱事件。该研究提出的多源遥感土壤水分连续融合算法显著提高了现有融合算法的融合精度。     

土壤水盐因子对盐湖防护林体系植被群落分布的影响

[目的]以内蒙古自治区吉兰泰盐湖防风固沙林体系为研究对象,探讨土壤水盐因子对盐湖防护林体系植被群落分布的影响,为该盐湖防护林抚育和管理提供理论依据.[方法]应用数量分类和排序方法,探讨土壤水盐因子对吉兰泰盐湖防护林体系植被群落分布特征的影响.[结果]双向指示种分析将防护林体系共8科16属16种植物划分为6群落类型,其中...     

基于机器学习融合多源遥感数据模拟SPEI监测山东干旱

以山东省为研究区,选择偏差校正随机森林BRF（Bias-corrected random forest）,支持向量回归SVR（Support vector regression）和Cubist模型三种机器学习方法融合多影响因子模拟3个月时间尺度的标准化降水蒸散指数SPEI-3,以期为精确监测山东地区干旱提供一种方法。将2001−2017年23个站点的SPEI-3值作为因变量,多源遥感数据包括降水量、地表温度、蒸散发、潜在蒸散发、归一化植被指数以及土壤湿度六类7个影响因子作为自变量,自变量和因变量构成数据集的80%作为训练集,20%作为测试集。根据BRF模型得到研究区各个站点的模拟值以及各影响因子的相对重要性,绘制SPEI-3的空间分布图,并进行验证。结果表明,综合因子比单一因子模拟效果好,BRF模型测试集中的模拟值和观测值的决定系数R2达到了0.856,均方根误差RMSE为0.359,BRF模型能较好模拟站点SPEI-3值。大部分站点模拟值与观测值反映的干旱趋势一致,反映站点不同程度旱情的月份个数基本相同。此外,BRF模型模拟的SPEI-3的空间分布与站点SPEI-3观测值表现的干旱程度基本一致,且SPEI-3空间分布站点之外栅格数据也可以较准确地反映旱情,说明根据BRF模型可在站点和空间尺度上较精确地监测山东地区干旱情况。     

定西半干旱地区生态环境的遥感动态监测分析

对定西地区的定西县、渭源县、陇西县和通渭县的生态环境进行监测。以 1990年和 2 0 0 0年 2期TM数字图像为主要信息源 ,进行屏幕目视解译 ,取得了初步的本底数据。建筑交通及矿区用地增长率为14 .97% ;农业用地增长率为 8.0 2 % ;林地增长率为 11.2 3% ;其它如河滩地、宜林草荒地则相应有所减少。定西地区经过 10 a的发展 ,土地利用和土地覆盖日趋合理 ,但还存在诸如土地利用率不高 ,农业用地比重过大 ,畜牧业用地比重太小 ,以及造林面积大 ,而存林面积小 ,树木成活率低 ,退耕还林还草力度不够等问题。通过对监测结果的分析 ,说明了遥感技术在定西这一特殊地区土地利用 /植被覆盖动态监测中已被有效地应用 ,同时有针对性的提出一些合理化建议 ,以期有利于项目区土地利用和植被覆盖的合理化     

区域蒸发量的遥感研究现状及发展趋势

遥感手段是解决区域蒸发量分布问题的重要方法。随着遥感和GIS技术的发展,定量遥感模型从大叶模型发展到两层、多层或多源模型,参数反演是其核心内涵,出现了比较系统的参数反演公式,但在参数反演时一般都需要风速、温度等参数,这些参数用遥感手段比较难以获得,这就限制了定量遥感模型的广泛应用,因此研究仅依靠遥感信息反演地表通量的定量模型是今后定量遥感模型的主要发展趋势。     

冬小麦冻害遥感监测

冻害是冬小麦常见自然灾害之一,进行遥感监测具有重要经济意义。过去对作物冻害的遥感监测研究不多。冻害不但与气温有关,也与生育期有关。该文以整个山东省为样区,收集了全省76个气象台站的由1995年3月1日至4月30日逐日最低气温、最低地面温度资料,及此期间气象卫星NOAA-AVHRR的所有晴空数据,共21个时相。根据植被指数NDVI突变的特征,并考虑到作物的生育期,提出了实用的遥感冻害监测方法。这一方法可以及时监测冻害的发生与范围     

抚仙湖流域土壤侵蚀遥感监测

为了有效保护抚仙湖流域生态环境安全,推进其可持续发展,对抚仙湖流域土壤侵蚀情况进行遥感监测研究。采用"3S"技术与野外实地调查相结合的方法,以云南省第一次全国地理国情普查成果为基础,基于通用水土流失方程(USLE)模型,估算抚仙湖流域1974—2014年的水土流失量,并探讨流域土壤侵蚀强度的时空分布及变化规律。研究发现:(1)抚仙湖流域土壤侵蚀强度在很大程度上受降雨量的影响;(2)土壤侵蚀量总体呈现出波动上升下降再上升的趋势。不同强度土壤侵蚀量的变化表明其水土流失经历了先加剧后缓解的变化过程,流域部分敏感区土壤侵蚀程度不断加剧;(3)流域水土流失的空间分布具有一致性,水土流失最严重的区域基本分布在抚仙湖的东西两岸以及南岸的部分区域。     

基于遥感数据的城市空间扩张研究

城市化是区域人口增长与社会经济发展的综合进程,其最为明显的特征是城市空间扩张。采用基于RULEGEN的决策树分类方法从Landsat ETM+影像中提取昆明市建设用地信息,应用皮尔逊卡方检验和香农熵模型计算城市空间扩张的自由度和蔓延度。结果显示,在近8a中,该市城市扩张呈现较高的自由性和蔓延性以及明显的各方位不均衡性;空间扩张的时段自由度和蔓延度均呈现不同程度的下降趋势,城市发展趋于紧凑化。     

应用NOAA图像进行大范围洪涝灾害遥感监测的研究

洪涝灾害的监测与评估是农情监测的主要任务之一。该文对应用气象卫星NOAA AVHRR图像进行大范围洪涝灾害的宏观和快速监测方法进行了初步研究,从典型地物的波谱特征出发,建立了洪涝水体的判别函数,及在此基础上的面积量算方法。并对1998年长江流域的特大洪涝灾害进行了监测试验,取得了较好的效果。该方法将逐步完善,并用于农情监测运行系统。     

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。     

基于多源遥感数据的奎屯市城市扩展分析

采用Landsat TM,ETM⁺和ALOS/AVNIR-2遥感影像,获取城市用地信息,并计算出城市扩展速度、扩展强度指数、紧凑度、分形维数及弹性系数,从而对奎屯市城市扩展变化进行综合分析。结果表明:奎屯市城市扩展明显、城市用地规模扩大,扩大的城市用地主要由草地和未利用地转移而来;城市扩展强度指数1989—2000年、2000—2010年间分别为9.69%和9.72%;城市空间格局由外延式逐渐向填充式转变;弹性系数低于1.12,人口增长速度高于城市扩展增长速度;紧凑度逐渐减少,分形维数逐渐增大,城市结构松散、形态不规则、复杂化。依据分析结果提出了发展边界区域,使城市和人口增长速度协调的建议。     

应用GIS实现水土流失定量遥感监测

首次报道了福建省南安市1991年以来应用RS和GIS技术,建立了以像元（30m×30m）为基础的空间数据模型,针对土壤流失量的定量遥感监测问题,完成了1988年和1996年的水土流失定量遥感监测。结果表明:全市水土流失面积减少20.63%,水土流失量下降了35.7%,河区悬移质输沙量减少了54.7%。同时也指出了水土流失的一些新变化,并对本方法的优缺点作了简单的评述。     

塔里木河下游生态应急输水植被恢复的遥感监测

利用遥感定量提取技术及植被盖度信息提取模型,通过输水前与输水后喀尔达依地区的两期TM遥感数据植被盖度的对比分析,监测塔河应急输水工程对下游绿色走廊生态环境恢复的效果。结果表明,输水后受水地区植被盖度有较好的恢复;该监测方法技术路线易于实现,且具有宏观、快速、准确的特点,有一定的推广应用价值。