再分析资料与经验关系计算的新疆地区大气水汽含量比较分析

美国国家环境预报中心(NCEP)的全球再分析资料,在很多气候模拟和预测研究中都被作为区域气候模式的驱动场和初始场资料,并用来检验模拟结果。通过对NCEP再分析资料的多年平均大气水汽含量和季节平均大气水汽含量插值到经验公式所计算的多年平均大气水汽含量和平均大气水汽含量,分析和比较了两者之间的差异。从结果可以看到,利用NCEP再分析资料计算的大气水汽含量值在春、夏、秋三个季节普遍低于经验公式计算值,只有在冬季再分析资料值才高于经验公式值。在多年平均大气水汽含量方面,也表现出NCEP再分析资料值低于经验公式值。在与降水比较方面,降水量的空间分布与大气水汽含量有很多不同,即降水量的大值区与水汽含量的小值区对应。但从发生突变的时间来看,二者突变点出现时间相对一致。     

基于DEM的水系对城市化空间格局机制研究——以兰州-西宁区域为例

利用兰州-西宁区域的DEM数据,采用ArcGIS9.3技术,通过水文分析、三维仿真模拟、格网法等空间分析方法和分形模型研究,结果表明河流对兰州-西宁区域城市化空间格局形成的自然机制,包括：地势高低决定了人口城市化空间聚集的方向性;水系的空间形态奠定了城市点-轴分布格局;水系分维和城市体系分形具有相似性,并且水系的分维数...     

DEM内插算法对区域坡长提取的影响分析——以陕北黄土丘陵区为例

利用陕北黄土丘陵区10m分辨率的高程数据,在Visual Studio平台下,实现双线性内插、反距离加权内插以及移动曲面拟合这三种DEM内插算法,进而对不同的内插DEM采用多流向算法实现坡长提取,最后对不同内插DEM提取的坡长进行空间结构分析、坡长精度分析、栅格坡长值的空间统计分析以及不同分辨率下(10m,25m,50m)不同内插算法坡长提取的比较分析。分析结果表明:(1)移动曲面拟合内插DEM生成的栅格坡长表面可正确表达各层级径流线信息,并具有与原始DEM以及坡度图相同的空间结构特征即表面的光滑连续特性,且其坡长提取精度最高,是适用于陕北黄土丘陵区域坡长提取的DEM内插算法;(2)空间统计分析表明,在实验区域内,不同内插算法在坡长值较小区域有显著性差异;(3)不同分辨率比较分析表明,在陕北黄土丘陵区域,不同分辨率对不同内插DEM坡长提取无显著性影响,且验证了分辨率越低坡长提取值越大的规律。     

室内模拟塑料大棚黄瓜白粉病流行预测模型的建立

在室内人工气候箱内,通过人工接种和模拟高温高湿环境的方法研究了黄瓜白粉病的发生和流行趋势,采用SAS统计软件对试验数据进行相关和回归分析,建立了黄瓜白粉病始病期与流行程度的预测模型。始病期预测模型的RMSE值在2以下,流行程度预测模型的RMSE值在6以下,表明模型可对塑料大棚黄瓜白粉病始病期和流行程度进行定量预测。     

甘肃省近30年平均降水空间模拟方法的研究

生态环境治理以及全球变化研究的需要强化了部分自然地理要素空间模拟研究的重要性。区域多年平均降水量是影响农业生产的主要气象因子,是合理规划种植制度的重要指标。降水资源的研究是有限的降水资源合理利用和配置的依据。本研究利用ArcMap地理信息系统,对国际主要的4种插值算法(距离权重法、趋势面法、样条函数法、普通Kriging法)进行分析,建立甘肃降水空间数据库,计算并比较分析了甘肃近30年平均降水量的时空变化。对各方法进行比较研究,然后根据插值精度选择其中精度最高的一种进行甘肃近30年的降水模拟。研究结果表明:在平均降水量模拟的4种算法中,普通Kriging的计算精度最高。利用最优的插值方法的栅格降水空间数据库,建立的多年平均降水资源信息系统,可快速计算研究区内任一地域单元中降水的总量及其空间变化,对降水资源模拟、工程规划、发展战略及决策管理,均具有重要的意义。     

用经验径流系数推算全球径流深度分布场

通过回顾110 a的全球径流量估算历史,以中国为样本区域,通过求算样本区域的径流系数,利用最小二乘法回归得出了径流系数经验公式。基于径流系数经验公式和高分辨率降水深度图,利用地理信息系统绘制了全球水资源的高分辨率空间分布场,计算得出全球（不含南极洲）径流量为47 884 km^3,平均径流深度为359 mm;内流区径流量为1 663 km^3,平均径流深度为58.4 mm。将31个内流区径流量的计算结果与有关文献进行比较,发现下垫面蒸发和人类利用耗散对地下径流及地下水增量变化在水资源核算中的重要性,计算得出的内流区径流量与实际值较为接近。     

东北黑土区土壤侵蚀模拟中的地形因子尺度分析

地形因子是土壤流失方程中坡度坡长两因子的乘积,用来表示土壤侵蚀中的地形效应,与研究区域的地形地貌特点密切相关。本文以黑龙江省克东县丰收小流域为例,利用1:5万和1:10万地形图建立数字高程模型(DEM),探讨了不同DEM分辨率和地形图比例尺变化所产生的地形因子的尺度效应。认为东北黑土区利用1:5万地形图计算地形因子时,20m格网大小是较理想的DEM分辨率;另外,在利用较小比例尺地形图建立的DEM计算地形因子时,汇水单元的划分不宜过细。     

基于高光谱数据的土壤电导率估算模型——以河套灌区沙壕渠灌域沙壤土为例

文中采用FieldSpec3便携式地物光谱仪,基于在内蒙古河套灌区沙壕渠灌域获取的含盐土壤高光谱反射率数据构建了两种土壤电导率的估算模型。第一种模型利用全波段(350nm-2500nm)光谱反射率数据作为自变量,采用偏最小二乘回归法拟合回归系数,第二种模型选取光谱吸收特征指数作为预测因子,采用稳健回归法构建估算模型。通过与人工测量值相比,两个模型模拟结果的相对误差平均值在2%以内,相对误差的绝对值在17%以内,模拟值与实测值相关系数在0.97以上,表明构建的模型可以用于该区域土壤电导率的估算。     

基于WorldView-3遥感影像与机载LiDAR的单木树高提取

基于WorldView-3影像与机载LiDAR数据,结合地面每木定位调查,采用冠层高度模型法提取天山云杉单木树高,比较分析不同数据源提取单木树高的精度,为山地天然林单木高度提取提供方法依据。以新疆农业大学实习林场天山云杉为研究对象,实测单木树高,并用RTK每木定位。以WorldView-3遥感影像、LiDAR点云为数据源,分别通过立体像对与布料模拟滤波分类的方法提取LiDAR与WorldView-3两种数字表面模型(DSM),以LiDAR点云生成的数字高程模型(DEM)为基础,解算两种数据的冠层高度模型(CHM)获取单木高度。基于LiDAR与WorldView-3数据的天山云杉单木识别率较高,平均识别率为96.3%和93.7%,平均漏检率为3.7%和6.3%;利用LiDAR提取树高的精度较高,平均精度为90.50%,而采用WorldView-3提取树高的精度略低于前者,平均精度为83.28%。通过对机载激光雷达点云数据进行布料模拟滤波分类,能够获得高精度的DEM数据,通过二者叠加运算是一种提取单木树高可行的方法;基于WorldView-3影像进行立体像对可以获得精度较高的DSM,在拥有...     

祖厉河流域1:50 000与1:250 000比例尺DEM信息容量的比较

以甘肃省祖厉河流域为实验样区,以1:50 000 DEM为基准,运用比较分析与数理统计的方法,研究该区域 1:250 000 DEM描述地表形态的精度特征.基本技术平台为ArcGIS 8.3软件.研究结果表明,利用1:250 000 DEM所提取的流域各级河网、地面坡度、地面坡向3种因子与基于1:50 000 DEM 所提取的各因子相比较,均存在不同程度的信息损失,1:50 000 DEM能较好地模拟真实的地面信息.研究成果为半干旱区集水农业工程的规划和水土保持等应用标准的制定提供了理论依据.     

川西高原酿酒葡萄气候区划研究

以川西高原及周边地区73个气象站点1982-2011年30 a的逐日气象数据和川西高原90 m DEM数据为基础,选用生长季活动积温为酿酒葡萄气候区划的热量指标,干燥度为水分指标,采用多元逐步回归法分别建立了生长季活动积温和干燥度与地理、地形因子的关系模型,再结合残差内插法得到了空间化的气象数据模拟值,绘制了川西地区酿酒葡萄适宜栽培区分布图。研究结果显示,川西高原葡萄适宜栽培区分布在白水江河谷,岷江河谷,麻尔柯河及梭磨河河谷,多柯河河谷及大金川河谷,大金川及其支流河谷,雅砻江及其支流鲜水河河谷,水洛河河谷,金沙江及其支流硕曲、定曲河谷及大渡河河谷部分地区,与川西高原干旱河谷的分布一致;本区西南部酿酒葡萄适宜栽培区在海拔3 000 m以下,东北部大致在海拔1 300～2 500 m之间,东南部一般在1 700～2 800 m之间,不同区域、不同熟性葡萄适宜栽培的海拔范围有较大差异。将葡萄栽培区分布与区划结果对比发现,现有的葡萄实际栽培区全部分布在区划图中的葡萄适宜栽培区内,此区划方法适用于川西高原地区。     

6700～5800 yr BP期间石羊河流域的水量平衡

根据石羊河流域终端地区具有14C测年的湖岸地貌、沉积证据恢复了古湖泊面积,运用水热平衡模型计算了石羊河流域6700~5800 yr BP期间的古降水量。主要结论如下:古湖泊面积在1∶5万DEM图上得出为581km2;通过对全新世以来的七级岸堤所匡算的湖面面积做线性回归,得出自然状态下现代的湖泊面积约为126km2;对于现代流域温度和流域降水量,分别采用了分布式温度模型和分布式降水量模型得出,结果为6℃/a和213mm/a;利用水热平衡模型恢复的古降水量为293mm/a,比现在降水量高37%。     

流域拓扑结构分析与计算机实现

运用图论中节点连接表法描述各水源之间的逻辑联系关系,探索了分析流域拓扑结构的基本思想;以深度优先遍历的递归理论为基础,采用可视化编程技术,用计算机模拟了与研究对象(某水库或某流域)有水力联系的水源工程逻辑结构图,并以渭河流域西部水源工程为研究对象进行了实现。结果表明,建立流域概化图是研究问题的基础,邻接表逻辑结构定义影响计算机搜索的速度,采用合理的程序组件有利于计算机实现。该方法为流域水资源优化调度系统的智能化研究奠定了基础,为实现渭河流域水资源的优化调度解决了关键技术问题。     

近50年新疆冬季热量资源时空变化

利用新疆101个气象站1961—2010年的逐日平均气温和逐年极端最低气温资料,使用线性趋势和Mann-Kendall法对最冷月1月平均气温、年极端最低气温、冬季负积温和越冬期日数等冬季热量要素变化趋势、突变特征进行分析,采用混合插值法,在ArcGIS平台上完成基于数字高程模型(DEM)数据的各热量要素多年平均值和突变前后变化量的空间分布式模拟。结果表明：(1) 新疆1月平均气温、年极端最低气温总体呈现“南疆高,北疆低;平原和盆地高,山区低”的特点,冬季负积温和越冬期日数总体呈现“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的分布格局。(2) 在全球变暖背景下,1961—2010年新疆冬季热量资源呈明显的增多趋势,并且1月平均气温和年极端最低气温分别于19 79年和1980年发生了突变性的升高,冬季负积温和越冬期日数分别于1986年和1998年发生了突变性的减少。突变年前后,1月平均气温和年极端最低气温上升幅度的空间分布总体呈“从东南至西北递增”的格局,冬季负积温减少幅度的空间分布呈“由南向北递增”的特点,越冬期日数减少幅度的空间分布呈“南疆大,北疆小;盆地大,天山和阿勒泰山区小”的格局。     

天水种植业结构优化配置研究

分析天水农业种植现状及气候变化特征,建立农作物种植结构优化模型,设计建立农作物种植结构调整方案。依据调整方案,在粮食作物中,渭北区、关山区马铃薯种植比例提高较大,较规划前分别提高了15.6%和40.7%,河谷区提高8.7%;经济作物中,渭北区中药材增幅较大,为45.7%,河谷区、关山区油料作物增幅较大,河谷区冬油菜增加47.5%,关山区胡麻增加22.7%;其它作物中,辣椒干在渭北区增幅较大,为28.6%,蔬菜、瓜果在河谷区增幅较大,分别为61%和28.6%;林果类中,渭北区桃、杏增幅较大,为24.1%和33.3%,河谷区葡萄增幅40%,关山区杏增加12.5%。主要作物总产值将在现状基础上增加10%。     

利用ASTER数据估算肃南山地植被结构特征参数

利用ASTER数据估算了2000年8月26日祁连山区一子流域-肃南山地的植被结构特征参数,包括地表覆被类型LULC以及植被覆盖度fc、叶面积指数LAI、植被高度hc,匹配DEM定量分析了植被分布与高程、坡向的关系,简要分析了其影响因素。研究表明:(1)ASTER遥感数据在祁连山区有较好的适用性,所选参数能较好地从水平和垂直三维空间精细反映该地的植被分布及结构特性;(2)肃南山地的植被重心位于区域西南部沟谷地带,且植被生长类型、结构和地形密切相关,特别是表征植被水平密度的植被覆盖度fc和高程关系明显,指示出植被发育最好的地带位于海拔3300～3500m,fc与坡向也有相关关系,坡向NW325°至NE40°的范围内植被长势最好;(3)水-热-地形三者综合驱动植被空间结构。     

西藏拉萨河谷拉鲁湿地生态系统健康评价

基于湿地生态系统健康理论和压力-状态-响应模型,以拉萨河谷高寒湿地-拉鲁湿地生态系统为研究对象,构建了高寒湿地生态系统健康评价指标体系,并确定了具体的评价指标、评价标准、指标权重、评价等级和评价方法,对拉萨河谷高寒湿地生态系统健康状况进行了评价。研究结果表明:1995～2004年间拉鲁湿地生态系统健康程度处于快速下降状态,2005～2010年间拉鲁湿地生态系统健康程度呈波动趋势,生态系统处于临界健康状态,生态系统受到人为影响比较大,结构发生明显变化,系统活力减弱,人为破坏、资源不合理开发等对生态压力较大,生物多样性及生态系统结构处于不稳定状态,生态系统服务功能减弱。     

基于GIS的秦巴山区土壤侵蚀空间特征分析——以陕西省宁强县为例

为了给秦巴山区宁强县的水土保持与土壤侵蚀防治提供科学依据,本研究利用遥感影像解译和GIS技术,得到研究区土地利用现状、植被覆盖和数字高程模型(DEM)等数据,并利用USLE模型计算研究区的土壤侵蚀模数。结果表明,研究区的土壤侵蚀面积轻度占47.015%,中度占33.36%,强度占12.53%。土壤侵蚀严重的地区主要分布在研究区的东北部,并且也是灌溉水田、水浇地、旱地和菜地分布的区域;本研究还运用GIS和遥感技术,选用通用土壤流失方程(USLE)成功估算了宁强县的侵蚀模数及各种侵蚀等级面积,研究结果与二调结果相符合。     

基于地形校正后Landsat 8的土壤重金属反演研究

为快速地了解玛纳斯流域土壤中重金属的污染状况和潜在生态风险，在Landsat 8 OLI的基础上引入DEM数据进行地形校正，同时对地形校正后的反射率进行倒数、导数和对数等数学变换，从每种变换中筛选出与土壤各重金属相关性最高的波段构建土壤各重金属PLSR预测模型，并对研究区土壤重金属分布情况进行探索，并利用生态风险评价方法对研究区进行预警。结果表明：在Landsat 8的基础上，引入DEM数据对反射率进行地形校正，以B1波段反射率和重金属Cu为例，经过地形校正后的反射率值与实测土壤表层Cu含量的R²从0.46提高至0.52，表明地形校正后的表观反射率能够更好地反映土壤重金属状况；利用土壤各重金属的最佳预测模型分别反演相应的土壤重金属含量，并引入土壤重金属生态风险指数用于评价研究区的土壤重金属生态风险，研究表明土壤重金属风险等级总体上呈现从西南方向至东北方向逐渐减弱的趋势，其生态风险排序为恢复区(C区)＞退化区(B区)＞湖泊入湖口(A区)；为了验证基于遥感的土壤重金属生态风险预警的预测精度，将研究区土壤重金属含量实测数据也通过重金属生态风险指数进行计算，两者结果较为一致，表明可以用遥感的手段来反演该研究区的重金属分布情况，同时研究区土壤重金属污染总体上处于轻警以上级别，生态服务功能已开始退化，应该加强对该地区的重金属污染进行治理。     

基于Sentinel-2影像的河套灌区作物种植结构提取

作物识别是提取作物种植结构的基础,利用遥感技术对作物进行监测识别,对优化生产布局、调整农业生产模式有着重要意义。文中选取河套灌区杭锦后旗为研究区域,基于2019年覆盖生长周期的Sentinel-2号卫星影像数据,构建NDVI时间序列数据集,利用Savitzky-Golay(S-G)滤波对NDVI时间序列数据集进行平滑,分析不同作物不同发育期的光谱曲线特征,计算各主要作物识别关键期的光谱阈值,构建基于决策树分层分类的农作物种植面积提取模型,并用验证样本对分类结果进行精度验证。结果表明:利用整个生育期内的NDVI最大合成影像确定植被地表覆盖,NDVI曲线变化区别林地与耕地,逐层提取地物,简便易行;采用S-G滤波重构高质量的NDVI时间序列曲线,研究证明重构后曲线更加平滑符合作物生长趋势;基于Sentinel-2号遥感数据和整个生育期NDVI时序数据,构建分层分类决策树模型,作物分类总体精度达92.1%,Kapppa系数精度达0.857。本研究采用的方法满足遥感观测应用化需求,也为县级区域农作物分类提供重要参考价值。