淮南采煤沉陷区积水过程地下水作用机制

高潜水位采煤沉陷区容易积水,地下水在其中所起的作用相关研究不足。该文借助相关水文推理和数值模拟分析,对淮南典型孤立采煤沉陷区的地下水作用机制进行了辨析,取得的主要研究结论为:当地降水、蒸发水文条件是孤立沉陷区积水的控制性因素,一般年份下没有地下水的补给作用其积水面积比也能达到71%左右;由于淮北平原地势平缓,地下水径流微弱,水平衡定量分析表明典型沉陷区的地下水补给量仅占其积水来源百分之几的数量级;在一个水文年内,地下水与采煤沉陷区积水间的作用过程具有明显的阶段性特征,在汛期基本上表现为沉陷区积水向地下水的净渗漏,在非汛期基本上表现为地下水净补给。该文可为淮南矿区及中国华东类似采煤沉陷区的水资源利用研究提供一定的参考。     

基于微波遥感极化目标分解的土地覆盖/土地利用分类

为有效利用微波遥感影像进行土地覆盖/土地利用分类,该研究以内蒙古河套灌区解放闸灌域为研究区域,采用春耕后试验区Radarsat-2全极化数据,利用极化目标分解方法提取得到了散射熵、平均散射角、反熵、平均特征值、单次反射特征值相对差异度、二次反射特征值相对差异度。结合实地数据,分析了各参数对于耕地、裸地、含植被水体、建筑等类别的可分离性。根据分析结果选取平均散射角、平均特征值、单次反射特征值相对差异度为分类特征变量,通过最小距离法计算了决策边界,最后结合树分类器对试验区影像进行了分类。整体分类精度93.89%,分类Kappa系数为0.914。结果表明,利用平均散射角可有效区分表面散射与二次散射及体散射;平均特征值可有效区分含植被水体与建筑物;单次反射特征值相对差异度参数可有效区分耕地与裸地。利用极化目标分解方法结合决策树分类器可精确地进行土地覆盖/土地利用分类。     

高潜水位采煤沉陷区土地损毁程度评价

土地损毁程度评价是采煤沉陷区土地复垦方案编制和受损农民补偿标准制定的重要依据。该文以东滩煤矿为例,在系统梳理已有研究的基础上,构建评价指标体系,划分评价单元,采用基于模糊意见集中决策的序关系分析法(G1法)确定指标权重,针对高潜水位矿区的特点,将极限条件法和可拓评价方法相结合,对其2014—2018年开采造成的采煤沉陷区的土地损毁程度进行评价,结果表明:拟损毁的土地面积总共为1 675 hm~2,其中轻度损毁面积为968.2 hm~2,中度损毁面积为379.53 hm~2,重度损毁面积为327.27 hm~2。与简单的以积水状况确定损毁程度的经验方法比较表明,经验做法往往低估了高潜水位采煤沉陷区土地的损毁水平。该研究为东滩煤矿科学合理编制土地复垦方案、确定受损农民补偿标准提供了支持,为同类型的其他高潜水位采煤沉陷区土地损毁程度的评价提供了借鉴。     

江苏省水土流失重点防治区划分

水土流失重点防治区划分是提高水土流失防治成效的重要途径。在江苏省水土流失现状综合调查的基础上,采取定性和定量相结合的分析方法,利用ArcGIS等技术手段,科学合理地进行了新一轮江苏省水土流失重点防治区划分,获得了江苏省水土流失重点防治区划分成果图。分析结果表明,江苏省土流失重点防治区包括水土流失重点预防区和水土流失重点治理区,面积35 929km2,占江苏省总面积34.96%。其中水土流失重点预防区面积21 934km2,占江苏省总面积21.32%,水土流失重点治理区面积13995km2,占江苏省总面积13.64%。     

2011—2019年宁夏土壤侵蚀动态变化及分布特征

宁夏是黄河流域生态保护和高质量发展的先行区,掌握其土壤侵蚀动态变化对于黄河流域的生态修复具有重要意义。本研究根据宁夏水土保持公报数据,对2019年宁夏土壤侵蚀强度、面积和空间分布进行分析,并与2011年的侵蚀状况进行对比,获得宁夏土壤侵蚀的动态变化特征。结果表明:①2019年宁夏回族自治区的土壤侵蚀总面积为15888.51 km2,占全区土地总面积的23.93%,与2011年相比,侵蚀面积共减少了19.02%。②中卫市的土壤侵蚀面积较大,且侵蚀强度较高;与2011年相比,各市的土壤侵蚀总面积都有不同程度的减少,且侵蚀强度总体都有所下降。③土壤侵蚀主要集中分布在Ⅲ丘陵台地干旱草原风水蚀交错区和Ⅶ黄土丘陵沟壑水风蚀交错区。④不同土地利用类型下的土壤侵蚀面积和强度有一定差异,建设用地和交通运输用地的侵蚀强度较大。     

基于农用地分等的区域耕地整理规划

耕地整理类型区与整理区优先度划分是土地整理规划的基础。该文以北京大兴区为例,充分利用农用地分等成果,从耕地整理的基本目标出发,分析选取了土地整理类型区划分的因子,并运用模糊聚类方法划分整理类型区;提出了基于土地整理效益与评价单元对新增耕地和提高耕地综合生产能力的迫切性需求的双重目标的土地整理优先度评价指标体系和方法。结果表明,研究区内耕地最主要的限制性因素是土壤肥力偏低,亟需培肥地力的区域耕地面积为27 603.8 hm2,占总耕地面积的64.9%;其次是耕地地块的坡度、规模和景观指数等因素导致的耕地生产条件差,而需要实施整理工程的耕地占总耕地面积的17.86%;近期整理区分布与新增耕地相关的整理类型相一致,占区域总耕地面积的15.82%;中期整理区集中连片分布在该区的北部地区,占区域总耕地面积的46.18%;远期整理区在较长时间内以实施培肥地力工程为主,将来主要通过居民点和闲散用地整理增加耕地面积。研究结果可为区域土地整理规划编制和土地整理实践提供科学依据。     

基于改进N-FINDR算法的华北平原冬小麦面积提取

为了解决MODIS数据中普遍存在的混合像元问题,该文利用2008年和2009年多时相的MODIS13Q1影像,以经过优化的N-FINDR算法进行线性混合像元分解提取冬小麦种植面积,各省的误差均控制在正负4%左右。利用同期多时相的HJ-1星分类数据作为参考值,在试验区域选择14个均匀分布的样区验证混合像元分解结果。结果显示6个样区的相对误差在10%以内,其余8个样区的误差基本在15%左右。该研究可为冬小麦种植面积的监测提供参考。     

黄河三角洲新生湿地土地利用/土地覆被演化研究

根据1986年、1996年和2001年土地覆被数据,运用ARC/INFO软件,研究了近代黄河三角洲的土地覆被演化状况。结果表明:在各覆被类型中耕地面积最大,就耕地变动而言,1986～1996年间耕地的减少明显多于其开垦面积,而1996～2001年间两者面积相当,基本上维持了耕地的动态平衡;1986～1996年间盐生植被的顺向演替与逆向演替面积相当,海域造陆速度明显高于蚀退,而1996～2001年间,顺向演替的面积超过逆向演替,造陆速度明显减缓,蚀退面积超过造陆面积,呈现陆地萎缩的趋势;15年间建设用地迅速增加,1996～2001年间比1986～1996年间增长速度更快,使建设用地面积由1986年的第6位,上升为1996年的第3位,到2001年仅次于耕地处于第2位。     

赣榆县夹谷山坡面侵蚀产沙特征及其影响因素

选取江苏省连云港夹谷山径流小区作为研究区域,以花岗片麻岩砾质砂壤土作为试验土壤,分析了近20a来6种典型土地利用方式的侵蚀产沙特性,研究了坡面侵蚀产沙特征及其影响因素。结果表明:(1)不同土地利用方式的年侵蚀产沙量均随年降雨量的增大而增大,梯田水保效益显著;(2)不同土地利用方式的年产沙量具有显著差异性,对产沙量的影响大小依次为:顺坡耕作区标准小区经济林区牧草区乔木用材林区梯田小区。在不同土地利用方式下,防止土壤流失最有效的是梯田,与之相反,顺坡耕作区水土流失量最大。(3)在不同土地利用方式下,坡面侵蚀产沙量与降雨侵蚀力均表现为幂函数关系,相关性较强,达到了极显著水平。     

基于四象限模型煤粮复合区景观生态质量时空变化及影响因素

在煤粮复合区,煤炭开采通过影响区域的景观格局,不断地冲击着原有农业景观生态系统的功能和过程,对该区域的景观生态质量及其影响因素进行分析对于矿区生态治理具有重要的理论意义和实践价值。该研究以河南省辉县市赵固煤矿为例,以行政村为评价单元,采用四象限模型对研究区景观生态质量进行了综合评价。结果表明:1)受煤炭开采活动和土地生态整治的影响,2008—2016年,研究区耕地面积总体上呈现先减少后增加的变化趋势,耕地主要向建设用地和水域转移。建设用地呈现先增加后减少的变化趋势,建设用地主要向水域和耕地转移。2)研究区的景观稳定性指数呈现先减少后增加的变化趋势,而景观干扰性指数呈现先增加后减少的变化特征。3)研究区景观生态质量在时间尺度上呈现“良好—较差—较好”的变化特征。2008年,矿井建设及开采初期研究区景观生态质量整体上较好。随着开采活动增强,到2011年研究区景观干扰程度增加和稳定程度降低,造成区域景观生态质量下降。2014年后大规模土地复垦使研究区土地利用率增加,大面积沉陷水域改善了区域景观结构,景观系统稳定性增加。4)在空间尺度上,受开采活动和土地生态整治的影响,矿区采点附近村庄景观生态质量呈现先变差后好转的变化趋势,远离矿区开采点的村庄有略微变差的趋势。总体上,与2011年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积增加,质量为差的村庄数量和面积减少,但与2008年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积仍是减少,质量为差的区域的村庄数量和面积仍是增加,表明研究区景观生态质量虽有所改善,但仍未恢复到受扰动前的景观生态质量水平。     

基于NDVI加权指数的冬小麦种植面积遥感监测

该文针对农业信息服务中冬小麦种植面积调查业务的现状与需求,提出了一种基于NDVI（normal difference vegetation index）时间序列的冬小麦NDVI加权指数（WNDVI,weighted NDVI index）影像算法,可在训练样本、验证样本选择的基础上实现冬小麦面积的自动提取,并以河北省安平县及周边地区2013－2014年度冬小麦面积提取为例,采用GF-1/WFV（wide field view）数据进行了算法实现。算法的主要思路是在时序影像基础上,通过冬小麦NDVI加权指数影像的构建,扩大冬小麦地类与其他地类的差异,结合自适应的阈值获取方法,区分冬小麦地类,获取冬小麦作物面积。算法包括冬小麦时间序列影像的获取、基于网格的样本点设置、构建冬小麦 NDVI 加权指数影像、迭代确定冬小麦NDVI加权指数提取阈值、精度验证这5个部分。影像的获取根据冬小麦的生长时间确定,保证每月1景GF-1/WFV无云影像,并进行预处理及NDVI计算;同时将研究区划分为一定数量的网格,每个网格再等分为2×2个子网格,根据目视解译、专家知识、实地调查等方法,确定左上网格中心点及右下网格中心点的地物类型。统计该期所有左上网格点冬小麦及其他地物的NDVI均值,冬小麦NDVI大于其他地物的将该期影像的权值设置为1,否则设置为?1,将所有时相NDVI影像进行加权平均,即可获取冬小麦NDVI加权指数影像。获取冬小麦NDVI加权指数影像后,还需设置合适的阈值提取冬小麦。该文选用右下网格点目视解译分类结果作为阈值提取依据,具体方法是将冬小麦指数从小到大按照一定间隔划分,作为冬小麦 NDVI 加权指数提取阈值,将各阈值二值法运用,与右下网格点的冬小麦提取的目视解译结果对比,精度最高的就是最优冬小麦 NDVI 加权指数分割阈值。在所有网格中,以初始识别获取的冬小麦面积为准,等概率选择10个样方作为精度验证样方进行验证。精度验证结果表明分类总体精度达到94.4%,Kappa系数达0.88。该文通过构建冬小麦NDVI加权指数,将比较复杂的多个参数转换为一个参数,并且农学意义明确,相比传统的NDVI时序影像进行冬小麦面积的提取,具有自动化程度高、面积提取精度高、分类结果稳定的特点,已经在全国农作物面积遥感监测业务中进行了应用。     

长江上游流域生长季气象干旱分异特征

为揭示长江上游流域气象干旱发生与演变规律,基于气象站1961—2019年逐月气象数据,运用旋转正交分解(REOF)、集合经验模态分解(EEMD)及游程理论等方法研究了其生长季气象干旱变化特征。结果表明:长江上游可分为8个气象干旱亚区,其中Ⅴ区呈干旱趋势,Ⅰ区、Ⅲ区及Ⅶ区表现为变湿态势,其他各区表现为干湿交替态势; 干旱周期以年际为主,Ⅰ和Ⅲ区表现出较为明显的年代际周期特征,趋势贡献较高的为Ⅴ区及Ⅷ区,其余各区趋势的贡献均小于年代际贡献; Ⅱ区干旱时间最长,达到1.57月,Ⅶ区最小为1.41月,仅有Ⅶ区干旱时间呈显著下降趋势,各区干旱强度比较接近,差异不大,且未来变化趋势不明显,Ⅶ区干旱面积为各区最大,达到30.36%,Ⅵ区干旱面积最小为19.18%,整体而言,干旱发生最为集中的为Ⅶ区,其AD达到0.091,最为分散的是Ⅱ区,其AD达到0.194。综上,长江上游流域各分区生长季气象干旱特征各有不同,西北部地区干旱较东南部地区严重。     

西藏荒漠化动态变化研究

西藏是青藏高原主体,也是环境敏感和荒漠化比较严重的区域之一。掌握西藏荒漠化的动态变化对于该区荒漠化治理规划的制定和实现国土资源的可持续利用具有重要意义。利用西藏的两期荒漠化监测数据进行了对比分析研究。结果表明,与1999年相比,目前西藏荒漠化总体上呈恶化趋势,但局部得到逆转。1999年～2004年的5年间,西藏荒漠化面积增加6.47万hm^2;荒漠化程度有加重趋势,表现为轻度荒漠化、重度荒漠化和极重度荒漠化面积分别减少8.26%、1.78%和0.41%,中度荒漠化面积增加10.45%;荒漠化空间分布发生了一定的变化,干旱区荒漠化面积减少11.17万hm^2,而半干旱区和亚湿润干旱区的荒漠化呈一定的扩展趋势（未统计冻融荒漠化土地）,其中阿里、日喀则地区荒漠化面积扩大,其他区的荒漠化面积则有不同程度的减少。气候暖化和降水变化是西藏荒漠化变化的主要原因,但人为因素对西藏荒漠化的发展起了一定的促进和缓解的作用。     

基于地理加权回归模型的长江中游地区人均耕地面积变化影响因素分析

[目的]利用GWR模型揭示长江中游地区人均耕地面积变化影响因素的空间异质性,为今后管理该区域耕地资源提供科学依据。[方法]在总结该地区人均耕地面积现状的基础上,分析人均耕地的Moran’s I指数,利用相关年份数据分析了最小二乘法(OLS)和地理加权回归方法(GWR)的差异,采用GWR模型对该区域各市人均耕地面积的影响因素进行分析。[结果](1)城镇化率对人均耕地的影响由正相关向负相关变化,影响程度增强,系数值空间差异较大;(2)人口增长率与人均耕地大部分地区呈负相关,局部地区呈正相关,影响程度减小,空间差异较大;(3)第一产业总产值比重与人均耕地大部分地区呈正相关,局部呈负相关,影响程度下降,空间差异较大;(4)粮食单产与人均耕地由负相关向正相关变化,影响程度增强。[结论]GWR比OLS更能反映影响因素的空间异质性,成功揭示了各因素对人均耕地的影响程度和区域差异。     

基于小流域产流特征的磷流失关键源区识别

以密云区石匣小流域为研究区,根据不同降雨类型,采用超渗产流机制的径流曲线模型(SCS-CN)和蓄满产流机制的变源曲线模型(CN-VSA)进行产流特征分析,并利用磷指数模型识别不同产流机制下石匣小流域的磷流失关键源区。结果表明:1)中雨量、高雨强的降雨类型导致的超渗产流机制,使流域的东部、南部土壤较为湿润的区域以及流域的东北部和西部的易产流的耕地区域产流量较高,产流量介于15~30 mm,产流面积约占整个流域面积的14.2%;北部林地区域产流量较低,产流量低于15 mm,产流面积约占整个流域面积的85.8%;2)低雨量、低雨强的降雨类型导致的蓄满产流机制,使流域几乎所有区域不出现产流,产流量低于15 mm的区域面积占比达99.9%;高雨量、中雨强降雨类型导致的蓄满产流机制,使水库及流域水系周围产流量最高,产流量高于30 mm,其区域面积占14.6%、产流量介于15~30 mm之间的区域面积占17.7%、产流量低于15 mm的区域面积占67.7%;3)该研究区土壤侵蚀程度较弱,部分地区产流量较高,存在较高产流风险;4)超渗产流机制下,石匣小流域南部有磷流失风险,约占1.4%的面积;蓄满产流机制下,石匣小流域南部及北部有磷流失风险,约占2.3%的面积,蓄满产流机制下的磷流失风险较大。总体来说,石匣小流域磷流失风险较低,研究区域的南部靠近密云水库附近的区域为磷流失关键源区,需重点治理。     

基于GIS查询的生态重建模式构建及其成本效益分析——以贵州省猫跳河流域为例

我国西南喀斯特山区地形破碎,土层瘠薄,生态环境非常脆弱,通过社会投入对退化土地进行生态重建是实现生态、经济和社会可持续发展的必然途径。以贵州省猫跳河流域为案例区,以蓄水、治土、造林为核心,将生物、工程、技术措施相结合,在GIS技术支持下,通过对研究区土壤侵蚀状况及社会经济条件的查询,得到不同治理措施的面积及空间分布情况。各种治理措施面积为98 232 hm²,占研究区面积的31.52%。其中封禁治理占治理总面积的28.1%,荒山造林占治理总面积的16.4%,退耕还林还草占治理总面积的6.78%,6°～25°坡耕地治理占治理总面积的48.72%。在此基础上,分析了各种治理措施的成本和效益,探讨了重建模式的可行性,为指导当地生态重建和实现土地资源可持续利用提供科学依据。     

汇水面积阈值对土壤侵蚀定量评价的影响

土壤侵蚀预报模型是定量评价水土流失和评估水土保持措施效益的重要手段。通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation,USLE)和中国土壤流失方程(Chinese Soil Loss Equation,CSLE)被广泛应用于土壤侵蚀定量评价。这些模型中坡长的计算受汇水面积阈值的影响较大。为揭示汇水面积阈值对土壤侵蚀定量评价的影响,选取北方土石山区、西北黄土高原区、东北黑土区、南方红壤丘陵区、西南紫色土区、西南山地区和西南岩溶区210个流域面积在0.2~3.0km~2的小流域,以1∶10 000地形图10m分辨率DEM为数据源,分别计算了1 000,1 500,2 000,2 500,3 000,5 000,7 000,9 000,11 000,13 000,15 000m~2共11个汇水面积阈值下各小流域不同坡长、土壤侵蚀强度级别以及土壤侵蚀的面积比例,分析了它们对汇水面积阈值变化的敏感性。结果表明:平均坡长、土壤侵蚀面积和轻度以上各级别的侵蚀强度面积比例都随汇水面积阈值的增加先增加而后趋于稳定。微度侵蚀面积比例随汇水面积阈值的增加逐渐减小并趋于稳定。当汇水面积阈值由1 000m~2增加到15 000m~2时,北方土石山区、西北黄土高原区、东北黑土区、南方红壤丘陵区、西南紫色土区、西南山地区和西南岩溶区的平均坡长分别增至阈值为1 000m~2时的1.53,4.16,1.95,1.90,1.69,1.57,1.47倍;土壤侵蚀面积比例分别增至阈值为1 000m~2时的1.20,1.85,1.43,1.37,1.77,1.44,1.30倍。汇水面积阈值对各分区的影响程度存在差异。从平均坡长和土壤侵蚀面积来看,东北黑土区受汇水面积阈值的影响最大。研究结果不仅为精确评价土壤侵蚀提供了数据支撑,而且对水土保持综合防治措施的评价和优化具有指导意义。     

2000-2014年天山山区蒸散发时空动态特征

利用MODIS ET数据集中2000-2014年的地表实际蒸散发量产品,运用变异系数、Theil-Senmedian趋势分析与Mann-Kendall检验和Hurst指数法,探讨了中国天山山区蒸散发的空间格局、空间异质性和时间变化特征及未来趋势预测.研究表明:(1) 2000-2014年天山山区蒸散发量总体较高,蒸散发量大于400mm的区域占总面积的49.172％.受降水量控制,ET在空间上有西部大东部小、北部大南部小的特点;受土地覆盖的影响,ET的高值区(＞400 mm)主要为山区的林地和草地,而低值区(＜200 mm)主要为稀疏植被区,不同土地覆盖的ET大小为:农用地＞林地＞草地＞稀疏植被.(2)近15a全区蒸散发变异程度不明显,以相对较低的波动变化为主,面积比例为45.140％,其中高波动变化的区域是受土地覆盖演变的影响.(3) 15 a间全区年均蒸散发量大致分布在305～387mm,呈波动变化,总体有减小趋势,变化率为-2.911 6mm/a.基于像元尺度的分析也表明全区ET以减小的变化趋势为主,面积比例为83.022％.天山山区蒸散发量的减小趋势,是区域降水量减少所致.(4)全区ET的Hurst指数均值为0.747,Hurst指数大于0.5的范围所占比例为86.382％.未来全区蒸散发的变化趋势以持续性减小为主,面积比例为69.888％,其中15.589％区域的变化趋势无法确定.     

鞍山市矿业损毁地生态重建模式研究

鞍山市矿点较多,总计有452处,矿业损毁地面积达10 230.77 hm2,且具有水土流失强度大、恢复难度大等特点。通过选择代表性矿业损毁地进行定点试验,提出5种生态重建模式:一是点、线、面全方位保护生态林重建模式,适用于陡坡排岩场;二是石埂梯田全覆土生态林重建模式,适用于缓坡排岩场;三是林果草花鸟鱼生态旅游综合开发模式,适用于尾矿库的库面;四是经济林、生态林、牧草梯式立体开发模式,适用于尾矿库的坝面;五是多种养殖立体开发模式,适用于采场。结果表明:这几种生态重建模式的实施在该市产生了显著的生态、经济和社会效益,同时这些模式也可为其他地区矿业损毁地生态重建提供借鉴。     

未来气候变化情景下海南岛绿橙种植气候适宜性分析

基于海南岛主岛19个气象站点连续40a（1980-2019年）逐日气象数据及地形等要素，建立空间分析模型，综合确定海南岛绿橙种植气候适宜区指标。在气候适宜度模型基础上构建海南岛绿橙种植温度、日照、降水以及综合适宜度模型，采用地理信息系统（GIS）技术综合分析，利用自然点断法对绿橙种植气候适宜性进行精细化区划，并利用RCP4.5未来气候情景模式模拟数据探讨未来30a（2020-2049年）气候变化情景下海南岛绿橙种植适宜区变化趋势。结果表明：现阶段海南岛绿橙种植最适宜区主要分布于中部地区，面积0.87×10⁴km²，气候适宜度为0.9～1.0；适宜区主要分布于东部局部地区及中西部大部地区，面积1.83×10⁴km²，气候适宜度为0.7～0.9；次适宜区主要分布于西部沿海及中西部海拔较高地区，面积0.51×10⁴km²，气候适宜度为0.4～0.7；不适宜区主要分布于中部山区，面积0.17×10⁴km²，气候适宜度为0～0.4。未来气候变化情景下海南岛气温、降水分布呈较大变化，温度适宜区由四周向中部逐渐缩小，降水适宜区由东部逐渐迁移至中部地区。未来绿橙种植气候最适宜区主要分布于琼中、屯昌和保亭县大部分地区、万宁市西部及白沙县中东部等地。