基于RS与GIS的三工河流域生态景观格局分析

利用RS、GIS等手段 ,通过对TM影像的几何校正、配准处理 ,应用计算机分类和人工分类相结合的方法 ,编制生态景观类型图 ,并计算景观多样性、优势度、破碎度和均匀度等指数。对阜康地区三工河流域土地利用类型的生态景观格局初步分析表明 ,该流域是以草地为基质 ,依水分条件优劣发育而成的多种植被类型组合的山地—绿洲—荒漠 (MODS)复合景观结构。其景观破碎度较低 ,多样性较小 ,虽然整体构型较为规整 ,但由于人类活动对其影响的程度趋于增强 ,部分地区生态环境退化表现明显。     

灰色评估模型定量评价于田绿洲土壤盐渍化风险

针对土壤盐渍化这一干旱区重大生态环境问题,以新疆维吾尔自治区于田绿洲为研究靶区,在野外踏探、室内试验的基础上,将土壤电导率作为评价盐渍化风险生态终点,选择地面蒸散发、地表温度、地表反照率、地面高程、地下水埋深、地下水电导率、地上生物量、叶面积指数、归一化植被指数、表层土壤pH值、表层土壤含水率、土地利用/覆被类型、人口密度和人均耕地面积共14个评价指标作为主要盐渍化风险源,通过遥感与GIS技术获取这些评价因子空间数据集,同时进行数据标准化、叠加并生成相应的栅格图层集,采用Pearson相关性分析法确定评价因子风险权重,引入灰色系统分析法构建研究区盐渍化风险灰色评价模型,构建了土壤盐渍化风险评价模型,并对研究区的盐渍化风险进行定量评价与分析。结果表明:整个研究区盐渍化风险值介于0.053～0.747之间,平均值达到0.190。总体以一般风险为主,盐渍化高度风险占23.37%,虽然分布面积不大,但对绿洲北部区域的生态环境和农业生产影响深远。研究可为干旱区绿洲的土地资源管理、农田系统的合理布局及农业可持续发展中的风险决策提供数据基础与参考依据。     

和静草地覆盖度变化遥感监测及分析

选取2004年和2005年4-10月的MODIS 250 m×250 m 的遥感影像,在EOS/MODIS 资料接收处理系统、卫星遥感应用系统平台以及 MAPGIS6.5 的支持下,通过预处理、几何校正、归一化植被值指数(NDVI)提取以及最大值合成,主要对巴音郭楞蒙古自治州北部的和静县的植被盖度进行了计算,并按 NDVI 值的大小将地表植被分为3类:低植被覆盖,0.1～0.3;中植被覆盖,0.3～0.6;高植被覆盖,0.6～1.0.在C 环境下计算出了不同植被覆盖的面积,并结合2004年7月的实地的样方测量,在SPSS统计软件中将2004年的理论数据与实测数据进行了相关分析,结果表明:在选取的18块样地的54个样方中,在置信度为0.01的条件下,相关系数达到了0.695.说明在新疆利用MODIS数据进行大尺度的植被动态监测较为可行、可信.     

中国西北干旱区1981～2001年NDVI对气候变化的响应分析

气候变化在不同的区域有着不同的特征,对植被也带来不同的影响,对不同地区气候变化特征的认识及植被变化的相应分析,可使我们对全球变化对干旱区的影响有更深入的认识。本文通过定量分析西北干旱区1981~2001年NOAA/AVHRR数据和同期的气象资料,借助于遥感技术和数理统计知识,分析了1981~2001年我国西北干旱区NDVI变化及其与气候变化的关系。结果显示:1981-2001年间西北干旱区年际最大NDVI的变化与气候变化具有明显的相关性,尤其是对新疆的南、北疆来说,NDVI的变化受到年降水量、年均温和空气相对湿度的影响比较显著,NDVI与年降水量和相对湿度的相关程度要明显比与年均温的相关程度高。甘肃内蒙古的河西走廊和青海的柴达木地区NDVI没有明显的变化趋势,同时这两个地区也是年降水量变化最小的地区。从而得出一个结论:降水资源是我国西北干旱区植被生长和生态建设的最重要气象因子,只有充分、合理地利用"降水"这种天然水资源才能最终实现中国西北干旱区环境、社会与经济的可持续发展。     

新疆西天山≥10℃积温时空变化特征分析

热量是农作物生长发育极其重要的环境条件,直接影响农作物种植区域及生长发育的速度、成熟早晚、产量高低和质量优劣[1].≥10℃活动积温是热量资源的一项指标,与农作物生长发育关系最为密切,受其经、纬度、海拔高度和大地构造地貌单元的影响,≥10℃积温在新疆西天山有较明显的区域分布,因此,分析研究≥10℃积温的时空变化,不仅有助于进一步认识西天山热量分布和变动情况,而且对于作物及其品种的合理布局、气候资源的合理开发和利用等均有直接的实际意义.     

山地煤矿开采对土壤理化性质的影响

为研究山地煤矿开采对土壤理化性质的影响,进而为干旱半干旱地区的矿山生态修复工作提供理论依据,运用土壤学基本理论和方法,测定并计算了新疆西沟煤矿废弃矿山体和周边未受扰动山体土壤的机械组成、容重、孔隙度、含水量、pH值、有机质和养分等指标。方差分析结果表明:与对照山体相比,废弃矿山体土壤粘粒含量明显减少,尤其是表层(0-10cm)土体处;废弃矿山体坡顶和坡中土壤容重和孔隙度没有明显变化,而山体底部土壤容重明显降低,孔隙度明显增大;废弃矿山体0-20cm土层土壤容重和孔隙度无明显变化,而20-30cm土层土壤容重明显降低,孔隙度明显增大;废弃矿山体表层土壤含水量明显降低;废弃矿山体土壤均发生了不同程度的碱化;土壤有机质含量均不同程度地减少;0-30cm土层土壤全氮、全磷和全钾含量无明显变化。     

基于卷积网络的沙漠腹地绿洲植物群落自动分类方法

为解决沙漠腹地绿洲遥感图像植物群落背景较易混淆,仅用传统的基于像元光谱信息的图像处理方法未能充分利用其图像特征信息,使得提取效果不佳的问题,针对地物类内特征复杂、类间边界模糊的特点,以连续分布的区域为研究对象,提出了一种基于深度卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)的高分辨率遥感影像植物群落自动分类方法。切分无人机影像获得规则块图像,利用基于CNN的VGGNet和Res Net模型分别对块图像的特征进行抽象与学习,以自动获取更加深层抽象、更具代表性的图像块深层特征,从而实现对植物群落分布区域的提取,以原图像与结果图像叠加的形式输出植物群落自动分类结果。采用了不同梯度的样本数量作为训练样本,利用文中提出的方法分析了不同梯度的训练样本数量对自动分类结果的影响。实验结果表明,训练样本数量对分类精度具有明显的影响;提高其泛化能力后,Res Net50模型与VGG19模型的建模精度从86. 00%、83. 33%分别提升到92. 56%、90. 29%; Res Net50模型分类精度为83. 53%～91. 83%,而VGG19模型分类精度为80. 97%～89. 56%,与传统的监督分类方法比较,深度卷积网络明显提高了分类精度。分类结果表明,训练样本数量不低于200时,基于CNN的Res Net50模型表现出最佳的分类结果。     

基于相图法的新疆精河县大农业系统可持续性能值评价

为促进干旱区大农业系统的可持续发展,以新疆精河县为研究区,从能值角度出发,利用相图法分析了1990年、1999年和2007年研究区大农业系统的能值投入情况,评价了系统能值利用的可持续性。结果表明:精河县大农业系统的能值投入中可更新环境资源能值和经济社会反馈能值比例下降,从1990年的67%下降到1999年的61%再到2007年的48%;同时不可更新环境资源能值比例上升,三年比例依次为14%,24%和38%。虽然在所研究时段内系统的能值利用是可持续的,但其可持续性指标由1990年的Ⅱ级可持续性降到1999年和2007年的Ⅲ级可持续性,且2007年的可持续性指标下降到三年中的最低。因此,系统应当从当前的发展状况出发,沿可更新资源的敏感线上行发展,主要采取节约和保护不可更新资源和可更新资源有效替代的方法,直接或间接地降低对不可更新资源的利用比率,提高系统未来的可持续发展能力。     

克里雅河流域植被物候时空变化及影响因素

[目的] 探究克里雅河流域2000—2015年植被物候期时空变化规律,在气候变化背景下为该流域植被演变过程研究提供参考。[方法] 以MODIS MOD₀₉Q₁产品和当地气象站点数据为数据源,利用植被指数动态阈值法提取流域植被物候信息并进行空间趋势分析,以偏最小二乘回归方法分析克里雅河流域植被物候期与不同月份气象因子的相关性。[结果] ①研究期内植被生长期开始时间主要在第60—180 d之间,结束时间在第180—322 d之间,植被生长期长度在70~250 d之间。中游的人工绿洲植被生长期开始时间最早,结束时间最晚,植被生长时间最长。②2000—2015年克里雅河流域植被返青期整体呈提前趋势,变化速率均值为-1.3 d/10 a,植被枯黄期呈推迟趋势,生长期延长,其中以中游的变化趋势最为明显。③春季气温和降水量的升高促进植被返青期提前,秋季气温和降水量的升高会对植被枯黄期起到推迟作用。[结论] 克里雅河流域植被物候期在不同的海拔梯度上有明显的分布变化规律,中游人工绿洲植被的物候变化规律远异于自然植被物候变化规律,并且可能影响到了下游。     

气候与土地利用变化对于田绿洲农业耗水特征的影响

[目的]分析西北干旱区农业耗水的变化情况以及对其产生的影响,以期为于田绿洲未来发展提供指导。[方法]利用新疆维吾尔自治区于田县1980—2018年的气象数据及1990和2018年土地利用/覆盖数据,分析得出于田绿洲的耗水特征。[结果]①研究区的气候变化总体呈现出明显暖湿的趋势;土地利用/覆盖变化主要表现在绿洲耕地面积的增加,而水域面积则呈现减少趋势;②于田绿洲克里雅河径流量呈现显著上升趋势,年平均经流较之前增加了6.00×10~8 m~3,绿洲农业绿水耗水量也呈现增加趋势,较2000年增加了1.78×10~9 m~3。[结论]气温的增加造成绿洲作物蒸散增多,耕地面积的增加更是加剧了耗水情况,这使得于田绿洲的绿水耗水总量表现出逐年增加的趋势。