基于线性光谱模型的城市不透水面遥感估算

城市不透水面是评估城市生态环境和社会经济的关键指示性因子,对于城市规划和资源管理有着重要意义。本研究以长春市为例,使用2014年Landsat 8影像,基于"植被-不透水面-土壤"理论模型,采用多端元优化的提取方法,依据研究区实际土地覆被特点,选取了高反照度、低反照度、植被、裸土、耕地等五个端元,利用线性光谱模型求算长春市不透水面,利用高分辨率遥感影像高分一号对估算结果进行验证,并对其空间分布格局进行分析。结果表明:基于几何顶点的端元提取方法得到的城市不透水面比例的RMSE为0.126,误差范围在-0.366—0.387,而基于多端元优化提取方法获取结果的RMSE为0.079,误差范围在-0.319—0.265,且超过80%样本的绝对误差小于0.1,精度有显著提升;长春市绕城高速范围内平均城市不透水面比例为47.4%,整体分布呈现"三角形"特征,南部不透水面分布面积明显高于北部区域。从城市外环到内部一环,城市不透水面比例有明显的递增趋势,三环内比例超过66.7%,不透水面分布密集。总体来说,在城市区域尺度上,采用多端元优化提取方法,利用中等空间分辨率多光谱遥感数据提取城市不透水面精度令人满意。     

城市生态空间冲突分析与系统优化方法

为适应国土空间整合理论方法的迫切需求,建立由冲突源、冲突区、冲突影响组成的城市生态空间冲突分析框架,其案例应用表明:城市生态空间的社会经济第一冲突源并不突出,政策驱动力构成首要冲突源;城市汇水区渗透性能下降,产流增加,汇流速度加快,形成上游高地型、中下游沿岸型、下游低洼型及沿山型等4种冲突类型,采用城市雨洪模型（SWMM）辨识出4种内涝区及分布类型;针对冲突源、空间优化核心和末端排水建立城市生态空间系统优化目标体系,重点提出“点线面”结合的空间优化核心路径。研究为国土空间整合提供理论与方法支撑,并涵盖国际雨洪管理演替过程,有助于对当前大规模土地开发转型及海绵城市建设理念的本土认识。     

森林植被对积雪分配及其消融影响研究综述

积雪和融雪作为对北方流域水文与生态具有贡献意义的两个地表过程,与森林植被有着十分紧密的联系。森林植被通过地表遮荫、林冠截留、改变风场格局等方式来改变林区地表积雪分配格局,同时可通过改变林区太阳辐射收支平衡、地表粗糙程度等影响地表融雪速率及其时空分异。在分析积、融雪变量与森林植被相互关系以及总结国内外研究现状的基础上,从林冠几何、林木空间分布、植被类型、森林经营活动等方面归纳了影响积雪分配及其消融速率的主要因素,概括了当前研究面临的主要问题,并提出未来研究的方向和重点。以期为今后林雪关系、雪水文过程研究提供有力参考。     

基于土地利用的厦门市生态水文调节服务评估

生态系统具有重要的水文调节服务,通过对降水截留、过滤、吸收等手段,能够起到削峰补枯、缓和地表径流、增加地下径流的作用.以厦门市为研究对象,采用SWAT（soil and water assessment tool）水文模型评估了2015年厦门市生态系统水文调节服务;以土地利用为驱动变量,对2010年厦门市生态水文调节服务进行了评估,分析近年来厦门市加快城市绿化和海绵城市建设背景下土地利用变化对厦门市生态水文调节服务的影响.结果表明:2015年厦门市生态水文调节量为5.43×108 m3,时空差异较为明显.从各辖区来看,位于北部山区的同安区调节量（2.91×108 m3）最高,单位面积生态水文调节量（44.61×104 m3/km2）亦最高;建成区内的湖里区调节量和单位面积调节量均最低.从年内分布来看,5—9月生态水文调节量占全年的84.96%,生态系统有效减缓了径流输出,起到削峰的作用;10—11月,生态系统通过拦蓄降水,将其转换为土壤水和地下径流,使得该时期的实际径流大于潜在径流,起到补充枯期径流的作用.在相同气象条件下,2010年和2015年厦门市生态水文调节能力的空间分布整体一致,相比于2010年,2015年厦门市生态水文调节能力有明显提高,各辖区调节量和单位面积调节量均有所增加.研究显示,厦门市生态水文调节服务受气象条件和土地利用的共同作用,降水量越大,生态水文调节量越大,并且北部高植被覆盖区的生态水文调节能力高于南部建成区.      

塔里木河干流生态闸洪水漫溢过程分布式水文模拟——以灿木里克生态闸为例

随着人类活动对塔里木河流域水-生态环境的干扰范围不断扩大,闸、堰及堤防等水利工程在流域水资源管理与调控中的作用也日益增强。生态放水是塔里木河特有的一种水资源调配和生态恢复手段,其运行机制需要以生态控制区域水资源运移及空间分布为依据。论文选取塔里木河中游灿木里克生态闸为研究区,利用区域气象、水文及高分辨率地形数据,实现了生态洪水漫溢过程的分布式水文模拟,并通过统计回归分析得到淹没时间与淹没面积、生态放水量与淹没面积之间的定量关系。结果表明,将GIS与现代水文学相结合,建立塔里木河干流小尺度分布式水文模型,模拟生态闸的洪水漫溢过程是可行的;模拟结果与实测淹没范围在空间分布和面积上都实现了较好的拟合,为合理调配生态区域内水资源及制定科学的生态闸运行机制提供了理论基础。     

森林植被影响径流形成机制研究进展

径流形成机制研究在水文学领域中具有十分重要的意义,且受到越来越广泛的重视。水文环境以及水文通量的空间异质性和时间变化性导致了水文过程的尺度依赖性和非线性特征,没有对水文过程较为清晰的认识,就不能将某一地区某一流域森林植被变化水文生态效应的研究结果简单地外推到其他地区和其他流域。开发基于物理过程分布式参数水文模型可以为认识森林植被变化的生态学后效和客观评价森林植被水文生态效益提供可行的工具。但是要实现这一目标,研究森林植被影响径流形成机制是问题的核心所在。另一方面,认识森林影响径流形成机制有助于研究水文学中的尺度问题。研究森林植被影响径流形成机制的主要方法包括水文测验、同位素示踪和动力水文学计算等,研究的空间尺度则为坡面与流域相接合。从已有的研究成果来看,森林植被影响径流形成机制可以概括为:①森林流域径流形成为变动源区产流机制;②森林流域径流形成主要受饱和地表径流、亚表层径流和地下径流的控制;③森林流域径流形成机制是相互作用和相互转化的;④优先流在森林流域径流形成中起到了至关重要的作用。     

基于GIS的城市最小生态用地空间分析模型研究——以深圳市为例

21世纪,全球范围内城市化已经成为人类社会发展的必然趋势,城市扩张不可避免地将大量的森林、农田、草地、湿地和水域等发挥着重要生态服务功能的生态用地转化为城市建设用地,对城市、区域乃至全球的生态系统造成较大的影响。在未来快速城市化过程中,保护必需的生态用地对于维持城市自身生态系统健康、改善城市居民生活质量和城市可持续发展有着重要意义。研究以中国经济特区深圳市为例,将景观生态概念模型与生态系统服务功能价值评估方法结合起来,在GIS技术的支持下,构建了城市最小生态用地空间分析模型,并分别按照保留城市面积30%、40%、50%和60%生态用地的4种情景,分析最小生态用地空间分布的合理性,结果表明论文所构建的最小生态用地模型能够很好地将城市当中具有重要生态系统服务功能的土地提取出来。     

大香格里拉地区植被空间分布的环境特征

以植被种类丰富的大香格里拉地区为研究区,利用气象站点数据、数字高程数据(DEM)以及该地区植被分布图,通过最大熵模型(Maxent)和ArcGIS软件的空间分析功能,研究该地区典型植被空间分布的环境特征,分析了大香格里拉地区植被分布的气候特征和地形特征,量化了植被空间分布的气候范围,并根据二者的关系特征,得到了植被与气候因子关系模型。同时,界定了不同植被分布的海拔、坡度、坡向范围。发现大香格里拉地区影响不同植被空间分布的气候因子不同,影响草甸分布的是多年平均最低气温和多年7月平均气温,影响针叶林分布的是多年平均最低气温和多年平均日照时数,影响灌丛分布的较分散。同时不同植被的海拔分布界限和坡度不同,坡向对植被分布的影响不明显。研究结果可为该地区植被保护和管理,以及植被的气候变化响应提供基础参考。     

广州市城市生态用地空间冲突与生态安全隐患情景分析

生态安全隐患区域的空间检测和获取对城市生态安全保护起到重要的作用。论文利用智能计算模型和空间分析技术,对广州市城市生态用地空间冲突与生态安全隐患进行了多情景模拟和分析。研究表明：① 空间冲突区域主要分布在城市边缘区。在城市生态用地占广州市总面积的15%、30%和50%情景下,分别占空间冲突总面积的95.40%、86.28%和77.45%,白云、花都、天河和番禺是空间冲突发生的主要区域。与之相反,城市核心区冲突区域面积所占比例逐渐增加。在50%情景时,空间冲突区域面积急剧增加,广州市城市生态用地控制指标面临着巨大的空间冲突压力。② 城市生态安全隐患区域主要分布在城市边缘区,在50%情景时,城市边缘区的隐患区域面积占隐患区域总面积的74.13%,白云区和花都区是生态安全隐患区域分布最集中的区域。而位于城市核心区的隐患区域,面临着更大的生态安全压力。研究结果可为城市生态安全的监控和预警提供参考,为城市生态保护提供可借鉴的方法和分析工具。     

生态保护地协同管控成效评估

分区分类管理是我国生态保护的重要管控制度,生态保护地是事关国家生态安全的关键区域,开展生态保护地保护成效评估及不同类型生态保护地之间的协同管控成效评估具有重要意义。以吉林省自然保护地和重点生态功能区等生态保护地（即禁止开发区和限制开发区）为研究对象,以重要生态空间、植被生态、水源涵养功能为主要内容,基于“禁止开发区—限制开发区—省域”的管控梯度差异,评估分析了生态保护地的协同管控成效。结果表明：（1）从重要生态空间协同管控成效来看,自然保护地的重要生态空间面积比例最高、人类活动干扰指数最低,这与生态保护管控严格程度呈现很好地正相关。但是1980—2015年间重要生态空间面积比例均有所减少,减少幅度与管控严格程度没有表现出正相关。（2）从植被生态协同管控成效来看,植被覆盖总体呈现出自东向西逐步降低的特点,与东部分布有重点生态功能区和森林类自然保护区、西部分布较多的湿地类自然保护地的空间特征一致。但是,由于湿地及水域类型自然保护地面积占比较高,且分布在吉林西部草原和平原区的面积比例较高,自然保护地的年际变化较大、且植被覆盖稳定度低于重点生态功能区。（3）从水源涵养功能协同管控成效来看,水源涵养能力呈现出东部和西部高、中部低的特点,与这两个区域主要分布有森林、草地和湿地等重要生态空间密切相关,也与分布着大面积的重点生态功能区和各类自然保护地密切相关。自然保护区的水源涵养能力最高,且年际变化最小、稳定性最高。