基于NDVI的喀斯特水资源遥感定量监测及分析——以贵州省为例

喀斯特是一类脆弱的生态环境,水资源是脆弱生态环境的重要组成部分,NDVI是流域赋水状况及空间分布的重要指标,因此,喀斯特水资源监测是研究脆弱生态环境的重要内容。在贵州省内选择20个流域作为研究样区,根据Landsat TM的植被光谱特征,利用遥感技术,提取LNDVI和ρNDVI;利用数学分析方法,建立喀斯特流域水资源监测模型。通过分析得出:①植被覆盖率是喀斯特流域赋水的重要指标;②利用地物表观反射率的归一化植被指数(ρNDVI)对喀斯特流域水资源进行监测,效果更好、精度更高;③建立了喀斯特水资源遥感监测模型。     

蚂蚁河流域水资源状况与综合管理研究

 水资源的非安全问题是21世纪人类面临的严重难题之一。结合蚂蚁河流域水土保持生态建设设计与监测,重新认知流域水资源的时空分布、供需矛盾、水质污染和水旱灾害等问题,分析流域非和谐、非健康、非安全方面存在的植被破坏、水土流失、超负荷用水、点面源污染及水环境保护和管理中存在的诸多弊端,以科学发展观为指导,以水资源安全与人水和谐为目标,进行流域的生态保护、生态自我修复、生态治理和生态监控等综合管理。     

新疆皮山县绿洲需水量变化与绿洲稳定性

[目的]探讨和评价新疆地区皮山县在水资源供需平衡状况和水资源约束条件下的绿洲稳定性,为该区域生态环境保护提供决策支持与科学依据。[方法]基于1998—2012年Landsat TM/ETM+遥感影像数据和基础地理数据,在RS技术的支持下对皮山县绿洲进行了土地利用信息提取,结合水文和气象数据(气温、降水数据)估算皮山县绿洲15a来的社会经济和自然生态系统综合需水量,并在此基础上进行分析。[结果]皮山县绿洲渠系利用系数低,耕地灌溉定额高,耕地耗水比例大,且社会经济耗水量不断增加。15a间皮山县绿洲需水量增加了2.73×108 m3,现状供给量存在很大的缺口。2010年缺水总量到达2.74×108m3,虽然2012年缺水有所缓解,但自然生态环境缺水量增加,占到水资源总缺水量的59.75%,供需表现出很大的不平衡性。[结论]从现有的绿洲面积看,水资源供给量存在较大的缺口,绿洲已处于极不稳定状态。     

基于农业种植结构的黑龙港地区水资源供需平衡分析

黑龙港地区是华北平原水资源最为缺乏的地区,同时又是重要的农业生产基地。该区地表水资源短缺且污染严重,农作物需水主要依赖降雨和开采地下水资源。分析了该区现行农业种植结构和水资源时空分布格局,研究了不同农作物对水资源的时空需求,并基于农业种植结构开展了区域水资源供需平衡状态评价。评价结果表明,研究区普遍存在水资源供需不平衡的问题,尤以黑龙港北半部地区最为突出,种植结构与水资源空间分布格局匹配程度很差,作物需水量大,水资源供给不足。针对这一突出问题,应调整农业种植结构,研发多源水资源综合开发技术,建立分时空供水机制。     

GIS支持下的区域水土资源优化配置研究

水土资源供需之间的矛盾日趋尖锐，而水资源作为土地农业利用的瓶颈因素，决定着区域的土地利用方向，因而有必要将水土资源结合起来进行优化配置研究。以河北省怀来县为例，应用GIS技术获取水土资源优化配置研究的基础资料；在对怀来县水土资源利用特点与存在问题分析的基础上，以区域生态环境建设和资源利用效益最佳为目标，选择粮食作物、 其它作物、林地、灌木林地、 疏林地、 其它林地、 低覆盖度草地、中覆盖度草地和高覆盖度草地9种土地利用类型作为决策变量，利用灰色线性规划模型，分别针对沙源地基本受到控制、沙源地受到控制和沙源地受到控制且作物类型结构较合理3种状态，在常规用水、单位面积节水10％和单位面积节水20％等3种假设条件下，对水土资源进行优化配置，获得水土资源优化利用方案；最后应用GIS空间分析与管理软件将土地利用优化方案落实到空间地块单元上。     

乌兰布和沙漠东北部绿洲灌区水资源供需平衡及其承载力研究

根据乌兰布和沙漠东北部绿洲灌区存在多水源状况以及水资源的可供给量与需求量均与引黄水量有关的特点,以引黄水量为因素划分了2010年规划水平年的高中低3个方案,对绿洲灌区的水资源供给与需求量进行了分析评价。并在此基础上通过3个方案的水资源承载力平衡指数及绿洲规模、人口及人均GDP承载力等分量指数的度测,综合阐述了绿洲灌区的水资源承载力。     

中国东北农业灌溉水资源保障及空间差异分析

区域农业灌溉水资源保障程度研究,对于促进农业水资源高效合理利用与提高农业生产能力有着重要意义。该文从供需两方面入手,把握影响灌溉可用水资源量与灌溉水资源需求量的主要因素,构建了农业灌溉水资源保障度分析模型。模型在中国东北农业灌溉水资源保障的实证研究中得到较好运用,计算结果显示,东北农业灌溉水资源保障度为95%,基本上能满足灌溉用水需求,但已迫近水资源供给紧张的边缘。同时,将地图分析与模型模拟结果相结合,揭示出东北农业灌溉水资源保障度呈显著的空间差异。     

高分遥感在黄河流域水土流失动态监测中的应用

[目的]总结和分析黄河流域水土流失动态监测项目所采用的遥感监测技术,为流域水土流失动态监测探索和推广一种崭新、高效的方法。[方法]基于资源3号高分辨率卫星影像,采用面向对象的影像分类方法对准格尔旗2014年的土地利用信息进行半自动分类,并构建植被覆盖度回归模型,对项目区植被覆盖度进行反演研究。[结果]面向对象的土地利用半自动分类结果和植被覆盖度回归模型反演结果,其野外验证精度达到90%以上,满足水土流失动态监测高解析度和高精确度基础数据获取的需求。[结论]面向对象的土地利用分类方法和植被覆盖度回归模型计算,能够有效避免传统人工目视解译导致的成果误差,节约人力成本和时间成本,提高数据获取的精度和效率。     

GIS/RS集成技术在叙利亚滨海土壤侵蚀评价和模拟研究上的应用

An integrated remote sensing(RS) and geographic informtion system(GIS) technique was employed to characterize the spatial distribution of the risk of soil erosion by water on Lakaia district ,Syria,The universal soil loss equation(USLE)was used to calculate the annual soil loss rates for Latakia soils ,Mainly,remote sensing data soil survey,land use inventory,elevation data and climatic atlases are used as resource data sets to generate USLE facto values ,The results revealed that integration of GIS/RS with USLE was a practical and effective approach for monitoring soil erosion over large areas.     

海河流域水资源演变与驱动机制

海河流域含京津冀及周边三省,是我国水资源短缺和用水矛盾最突出的地区。中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心团队围绕不断加剧的水资源短缺,研究了流域水资源演变的关键驱动机制:山区径流变化、农业需水和虚拟水外输,分析了流域水资源演变的主要原因,并对未来的可能调控提出了建议。研究首先选取海河流域的八大山区子流域,分析了20世纪60年代以来的径流变化,确认70年代开始山区来水逐渐减少,径流减少的关键时期是1978—1985年,推断农业用水增加是径流减少的核心驱动因素;其次,基于作物模型、作物系数法和遥感等手段,量化了海河平原农业用水的时空格局和区域水量平衡,通过对比农业耗水量、地下水水位变化和南水北调中线供水量,确立了山前平原区南水北调实施后为实现水量平衡需控制用水的进一步扩大、低平原区仍然亏缺的未来水资源态势;最后,通过粮食贸易的虚拟水分析,指出本地区外输虚拟水达90亿m~3,是造成水资源短缺的重要原因,减缓虚拟水外输或输入一定虚拟水是缓解区域水资源压力的可选方案。     

基于GIS的表征水分资源气候要素的推算及空间变化特征

为了揭示水分资源的空间变化特征,满足地质勘探、地质灾害预报、设施农牧业工程、工农业基地工程的建设以及开发利用降水资源各用户的需求,利用GIS工作平台,采用傅抱璞先生提出的半经验半理论气候资源回归模拟方法,将呼伦贝尔市水分资源推算到3”×3”小网格上,建立的41个表征水分资源空间分布模型,34个通过了极显著性检验,7个通过了显著性检验。有88％的模型回代检验和83％的模型模拟检验的平均相对误差均在-5％～5％之间,从而实现了水分资源快速、准确的查算。在此基础上分析了水分资源的空间变化规律,为该地区充分合理利用水分资源提供科学依据。     

黑河流域水资源供需平衡与配置研究

水资源合理配置是水资源高效利用的重要手段,同时是水资源可持续利用的核心问题。针对黑河流域水资源利用现状与存在的问题,运用系统分析理论与方法,对黑河流域水资源需求、供水能力、水资源配置与供需平衡进行了分析与讨论。结果表明:在50%保证率下,黑河流域2015年、2020年和2030年需水量分别为3.271×10⁹ m³,3.041×10⁹ m³和3.071×10⁹ m³,供水量分别为2.841×10⁹ m³,2.972×10⁹ m³和3.033×10⁹ m³,缺水量分别为4.30×10⁸ m³,0.69×10⁸ m³和0.38×10⁸ m³,缺水率分别为13.15%,2.27%和1.24%。针对流域水资源现状,应采取提高工业用水重复利用率、调整农业种植结构、大力发展高效节水技术等措施。继续加强流域水资源高效管理,改善流域生态环境,提高流域内水资源可持续利用能力。     

陕北延河流域基于GLP模型的流域水土资源综合配置

该文基于延河流域近50 a的水、土、气等因素的动态资料,在测评流域生态环境需水和社会经济用水的基础上,运用灰色线性规划（GLP）方法,构建水资源—土地资源耦合系统模型,探讨多目标情景下“面向生态的”水土资源综合配置方案。结果表明,随着供水能力的提高,流域林果产业前景广阔,城市化进程将不断加快。2020－2030年,预计流域在低配方案下有林地、灌丛林、园地的面积将分别由1 201.51、412.87 km2调整为1 434.67和589.24 km2,建设用地面积将由346.73 km2调整为575.38 km2。     

利用ASTER遥感资料提取南京城郊土地利用信息的研究

土地资源是社会经济发展最基本的物质基础,利用遥感技术可对土地资源进行分类调查。在对地观测方面,高光谱遥感与一般遥感影像相比,能提供更高质量的信息源。先进的空间热辐射反射计(ASTER)覆盖可见光、近红外、短波红外和热红外的14个波段,分辨率从15 m到90 m,对长江流域环境监测、地表覆盖变化、短期气候预测、自然灾害监测等,对于了解该区资源、生态与环境具有重要的意义。该文利用2001年ASTER数据对南京城郊地区进行了土地利用分类,首先采用多元统计方法提取分类特征波段。然后以非监督分类获得初始训练样本,对训练区进行多次像元提纯后,运用监督分类方法对南京城郊土地利用信息进行分类。研究表明,多种分类方法相结合可从ASTER影像更好地提取土地利用信息,达到较好得分类精度。     

基于评估模型的陕西省水资源气候影响分析

利用陕西省1961—2009年96个观测站的年降水、气温资料以及1997—2006年水利部公布的水资源资料,基于线性拟合、水资源丰枯评价指标、变差系数及产水模数等方法和指标,对陕西省近50 a来的水资源状况进行了气候影响分析。结果表明,基于降水、气温的水资源评估模型能够对陕西省水资源状况进行评估,且评估效果好于只考虑降水的评估模型。近50 a来陕西省气候趋于暖干,年平均气温自20世纪90年代升高,1996年前后发生突变;年降水自20世纪80年代中后期减少,1988年前后发生突变。受气温升高,降水减少影响,近50 a来陕西省水资源量呈减少趋势,1991年前后发生突变,水资源量显著减少。20世纪90年代之前,陕西省水资源量正常偏多,之后水资源正常偏枯,且年际变化显著,年水资源量不稳定。陕西省属于旱年缺水类型,天然供水量的减少增加了水资源利用率,水资源供需压力增大。     

宁夏水资源存在问题及对策研究

宁夏地处西北内陆干旱地区,水资源极为匮乏,人均可耗水量仅有89m³,属于重度缺水区[1].随着宁夏经济持续快速发展,水资源供需矛盾日渐突出.通过调查宁夏水资源的基本情况,对宁夏水资源开发、利用中存在的问题进行分析,探讨其问题的根源,按照充分合理利用宁夏现有水资源的宗旨,提出了宁夏今后在进行水资源利用、调度、分配和管理方面新的对策,以实现宁夏水资源的可持续利用.     

石河子垦区农业水资源供需平衡分析

石河子垦区属于内陆地区,水资源是垦区发展的基本条件.石河子垦区水资源总量偏少,仅相当于新疆人均占有量的1/2,水质较差.水资源的供需矛盾随着社会的发展逐渐加剧.分析了水资源的供需平衡状况,并针对垦区水资源开发利用中存在的问题提出相应对策,以求缓解供需矛盾,实现垦区水资源可持续利用.     

江苏省生物质能资源调查与评估方案设计

生物质能既是近期急需的补充能源,又是未来能源系统的基础。利用好生物质能既可以减少化石能源的使用,同时又有利于环境保护。该文以江苏省为例,制订了生物质能资源调查与评估方案和技术路线,提出了生物质资源调查采用面上资源普查、家庭能源消费抽样调查和主要生物质资源专项调查相结合的方法,制订了资源调查和农户抽样调查的具体方案,提出了生物质能源资源评价、供需平衡分析、资源预测、生物质资源利用现状分析的重点和方法,为省级生物质能资源调查与评估方案的制订提供了方法。     

微观尺度分析挠力河流域耕地利用水土资源匹配时空动态

该文基于供给与需求视角,构建了微观尺度下的水土资源匹配指数测算模型,在综合考虑区域气候和水资源变化、耕地利用结构调整、作物各生育期需水量差异等因素基础上,研究2000—2015年挠力河流域作物全生育期和各生育期耕地利用水土资源匹配的时空动态。结果表明:除作物生育前期需水量围绕2.92×10~9 m~3上下波动和作物生育后期耕地利用水资源有效供给量波动降低外,作物全生育期和各生育期需水量和水资源有效供给量均呈增长态势。作物全生育期耕地利用水土资源匹配程度总体较低,其指数主要分布在0.45以下,但呈现出升高趋势且差异化增强。作物各生育期耕地利用水土资源匹配指数变化复杂,以2010年为界,表现出明显的阶段性特征;作物需水量、水资源有效供给量和水土资源匹配指数均呈现出其高值区由流域中游东部向流域中游西部和流域下游转移并扩张的空间动态特征。研究可为挠力河流域耕地利用水土资源高效利用提供参考。     

2000-2020年玛纳斯河流域的作物种植结构与需水满足度

变化环境条件下干旱绿洲水土资源的高效利用一直广受关注。玛纳斯河流域分布着新疆最大、最典型的绿洲农耕区,其水土资源高效利用无疑应基于对种植结构和需水满足度（供水量/需水量）时空演变规律的了解。基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）平台并通过区域调查和调研,该研究利用面向对象的随机森林分类,建立流域地物遥感识别模型,分析当地2000-2020年种植结构的变化过程,探讨种植结构变化与膜下滴灌棉花水分供应状况和需水满足度间的关系。结果表明：基于GEE平台,融合简单非迭代聚类图像分割算法和随机森林分类算法可快速、准确识别流域地物,总体精度约90%;近20年,流域种植作物始终以棉花为主,占耕地总面积的80%以上,受益于膜下滴灌技术的节水、抑盐等功效,中、下游盐碱荒地不断被开垦为棉田,致使其面积以每年约101 km2的速度增长,但棉田面积增长与灌溉水资源供给的矛盾日益突出,棉花需水满足度显著下降,尤其是水资源相对匮乏的下游灌区及需水旺盛的夏灌期,2020年流域下游棉花夏灌期需水满足度已降至约46%,种植结构的调整和优化已势在必行。研究可为玛纳斯河流域水资源配置及农业种植结构优化提供科学依据。