2000～2020年岷江上游植被NDVI时空变化及其地形响应

岷江上游地区承载着不可替代的资源支撑、生态服务与环境调节功能,是国家生态红线的水土流失敏感主控区域,也是国家生存与发展重要的自然基础。目前,该区域生态和经济社会过程在空间上的叠加,不仅影响到资源、环境与生态等功能的发挥,而且对岷江流域乃至长江上游的生态安全和区域的可持续发展均构成严重威胁。认识和理解岷江上游植被NDVI时空变化及其地形响应机制,分析植被变化最佳地形位,可以为该地区生态环境建设提供方向指引与科学参考。综合运用遥感与GIS技术对岷江上游植被NDVI时空变化进行分析,并通过空间叠加分析详细探讨了植被NDVI时空变化对海拔、坡度、坡向与地形起伏度等地形因子的响应,结合不同植被变化类型的分布指数进一步明确了不同地形因子背景下植被变化地域分异规律,得出了不同植被变化类型最佳地形位。结果表明：(1)2000～2020年间,岷江上游地区植被覆盖良好且格局稳定,主要沿河谷地带扩散状分布约有26.62%的区域植被显著增长,仅有1.21%的区域植被显著退化;(2)植被变化趋势类型在高程、坡度、坡向与地形起伏度等不同地形位下具有显著不同的分布格局,整体而言不同地形位下面积占比波动较小,分布指数...     

干旱内流区绿洲乡村聚落空间格局及影响因素分析——以塔里木河流域为例

把握干旱区绿洲群乡村聚落空间规律,揭示其驱动因素,以期为新疆乡村振兴战略实施中的聚落规划和管理提供依据。基于GIS空间分析技术、景观韵律指数及计量统计方法,研究塔里木河流域绿洲乡村聚落的空间格局及其影响机制,结果表明：(1）塔里木河流域绿洲乡村聚落规模差异悬殊、微小型聚落数量居多、整体呈小规模—低密度—多核破碎化分布;(2）流域上游至下游,乡村聚落密度、规模、形状、破碎化程度分异明显,空间上呈现逐次递减态势,且大小绿洲、兵地聚落差异明显;(3）聚落主要分布在海拔767~1 746 m、坡度0° ~ 4°、距河流2 km以内。交通、经济、政策、兵地体制等人文因素是推动聚落空间演变及发展的重要驱动因素,但在塔里木河流域复杂的地势地貌及河流典型的内陆性质影响下,聚落的格局发展演变受自然因素制约较强。     

岷江上游聚落分布规律及其生态特征——以四川理县为例

聚落是人类生存的重要空间形式，而聚落生态系统是人类生态系统的基本功能单位。山区聚落生态系统是山区人地关系的集中反映。岷江上游既是一个多民族聚居区，又是典型的生态环境脆弱区。岷江上游特殊的地理环境和生态条件 决定了聚落垂直分布的超常规性及其与自然垂直生态带的适应性。生态脆弱区聚落的发展受到耕地、能源和水资源的制约。聚落生态系统是区域生态系统的重要组成部分。聚落生态系统质量的提高既有赖于区域环境的改善，又可以为区域环境的改善创造条件。目前，由于人口的大量增加，人类活动的加剧，岷江上游聚落生态系统面临着更加严峻的生态和经济问题。要解决这些问题，除采取区域性的措施外（如停止对天然林的砍伐），还必须在聚落生态系统的水平上采取适当的对策。     

盘县农村居民点空间分布特征及其地形地貌影响因素分析

农村居民点空间分布及其影响因素的研究是乡村聚落地理的主要研究内容之一,也是GIS-RS应用的重要领域。运用核密度估计、变异系数(Cv)和景观格局指数,以盘县农村居民点为研究对象,研究其空间分布与景观格局特征,并侧重分析了地形地貌因素的影响。结果表明:(1)总体看,盘县农村居民点呈现出"中部、西北部密,南部、东北部疏"的分布格局,与研究区的平原、河谷和低-中海拔地区的分布相一致。(2)通过点模式分析(Point Pattern Analysis,PPA)发现,村级、乡镇级以及不同地形地貌分级3个尺度的农村居民点空间分布的Cv值都大于64%,均属于集聚型分布。(3)在各种地形地貌因素中,海拔、坡度和地形起伏度等是影响盘县农村居民点分布的关键因子;随着海拔的升高、坡度和地形起伏度的增加以及地貌的变化,农村居民点的集聚程度、用地面积、比重和不规则程度呈先增加后减少的趋势;75%以上的农村居民点分布在平均海拔、较小地形起伏度(50~100 m)、较低坡度(5°~15°)、南向坡向和小起伏山地区域。     

MTCLIM模型在岷江上游气候模拟中的应用

采用MTCLIM对岷江上游气候变量进行了模拟,由已知测站的数据作为输入,对整个岷江上游平均最高温度、平均最低温度、潜在蒸散发进行估计,模拟时段为1995年7月~9月。结果表明：此3种气象指标的最高值均出现在7月,7月份温度高,潜在蒸散量大,从7月到9月,各项指标指均递减,它们的空间分布基本是与地形变化一致的,但由于植被因素的作用,潜在蒸散量的表现略有不同。最后,选取岷江上游已有的五个气象测站1981~2000年的实测数据对模拟的结果进行验证,模拟结果基本符合,平均最高温与平均最低温拟合的相对误差较小,蒸散发的相对误差较大。以MTCLIM模型与GIS技术相结合,采用不同垂直递减率,运用Kriging方法,对气象因子的时间、空间分布的模拟,不仅可以了解温度、湿度等诸因子在岷江上游的空间分布情况,为更进一步的生态过程研究奠定基础;同时也可以为建立基于地形的分布式流域植被动态水文模型提供气象参数,以揭示不同森林植被类型与水文功能的耦合关系。     

延边地区渤海遗址分布与自然环境关系研究

本研究采用了空间分析法,对相关的不同数据层进行叠加分析,研究结果表明:延边地区渤海国遗址分布与自然环境有显著关系。在地形方面:300-400米为渤海国时期延边地区最佳居住高程,0-3°的坡度,遗址类型和数量最多。平地、南向、东南向、东向为渤海国时期最宜居坡向。在水文方面:渤海国遗址多沿河流分布。0-600米为渤海国聚落址距河流的最佳距离。     

基于GIS的岷江上游乡村聚落空间聚集特征分析——以茂县为例

将四川省茂县作为典型研究区,以其ETM影像及国家1〖DK1〗∶25万基础地理数据库为主要信息源,经图像识别与实地验证获得乡村聚落的空间信息,并运用GIS空间分析方法对岷江上游乡村聚落的空间聚集特征作了定量化分析。结果表明,研究区586%的乡村聚落在局部空间上相对集中,其余的则弥散分布;大部分聚落（约782%）分布在海拔1 500~2 700 m的中高山处,海拔1 200~2 200 m干旱河谷区聚集的聚落约552%,80%以上聚落的坡度大于15°;大多数聚落的水源和交通状况良好,水系和道路缓冲区较小半径内的聚落多沿道路聚集,而较远的则多沿水系聚集。分析还发现,少数乡村聚落的空间分布不宜于居民正常的生产生活,也不利于脆弱生态环境的保护,对此应进一步深入研究后探寻适当的对策对其进行重建或迁建。     

基于InVEST模型的太行山淇河流域土壤侵蚀特征研究

基于土地利用数据、数字高程模型数据(DEM)、土壤类型数据、降雨数据、植被覆盖指数(NDVI),结合地理信息系统(GIS)和遥感,计算降雨侵蚀力因子(R)、土壤可蚀性因子(K)、植被覆盖因子(C)、水土保护措施因子(P),借助InVEST模型对淇河流域2015年山地生态系统的土壤侵蚀进行研究。结果表明:(1)淇河流域微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积分别为932. 80、617. 13、282. 46、159. 58、141. 64和93. 84 km~2;土壤侵蚀总量为7 225 839. 54 t,平均土壤侵蚀模数为32. 45 t/(hm~2·a);(2)在各土地利用类型中,土壤侵蚀主要发生在林地、草地和耕地。草地和林地多分布在地形起伏度较大的高海拔区,潜在的土壤侵蚀量较大,土壤侵蚀强度也较大。虽然未利用地占流域总面积很小,但侵蚀模数最大;(3)淇河流域土壤侵蚀与坡度、海拔和地形起伏度等地形因子具有密切关系,土壤侵蚀模数随着海拔的升高先增大后降低,海拔在1 200 m处达到峰值,土壤侵蚀模数随着坡度和地形起伏度的增加而不断增大。坡度和起伏度越大,坡面土壤的不稳定性愈大,在外力作用下发生下移的可能性就愈大。海拔600～1 200 m、坡度大于15°、地形起伏度70～500 m的区域土壤侵蚀状况严重,是土壤侵蚀防治的重点区。土壤侵蚀是山地生态脆弱性响应的重要指标,山地流域的土壤侵蚀研究对评估区域生态环境质量有重要意义。     

青藏高原东缘典型流域生态系统#br# 服务的地形梯度效应#br# ——以岷江上游为例

山地生态系统受地形因素影响在垂向上呈现出明显的空间分异特征,厘清山地生态系统服务的空间分异特征是区域土地利用和生态系统管理的基础。以青藏高原东缘典型流域岷江上游为研究区,将2000、2005、2010年土地利用数据及DEM数据作为数据源,运用地形位指数、相对变化率和敏感性系数,研究土地利用变化下的生态系统服务价值的地形梯度效应。结果表明：（1）岷江上游土地利用类型以林地和草地为主,约占总面积的60%和30%;2000～2010年,1~4级地形位上除未利用地外的其他土地利用类型分布指数变化较为明显,林地和耕地不断降低,草地、水域和建设用地不断升高。（2 ）研究期内岷江上游生态系统服务价值总量和各类型生态系统服务的价值随地形位的升高均呈倒V形变化;2000～2010年,研究区1~12级地形位上生态系统服务价值呈增加趋势,13~20级地形位上呈减小 趋势。（3）2000～2010年,各地形位上生态系统服务价值变化趋势与研究区一致;除1级地形位上生态系统服务价值变化幅度略高于研究区外,2~20级地形位上的变化幅度与研究区基本一致。（4）研究 区各土地利用类型的单位面积生态系统服务价值敏感性系数均小于1,单位面积生态系统服务价值的变化缺乏弹性,研究结果可信;2000～2010年各地形位上水域、草地和荒漠敏感性系数不断上升,林地 和耕地敏感性系数不断下降。通过对土地利用变化驱动下的生态系统服务价值的地形梯度效应进行定量测度,明晰了生态系统服务价值随地形梯度变化所呈现的空间分异规律及其变化特征,为保护区域 生态系统,合理利用土地资源提供理论依据。 关键词： 土地利用;生态系统服务;地形位指数;地形梯度;岷江上游;青藏高原东缘     

青藏高原东缘典型流域生态系统服务的地形梯度效应——以岷江上游为例

山地生态系统受地形因素影响在垂向上呈现出明显的空间分异特征,厘清山地生态系统服务的空间分异特征是区域土地利用和生态系统管理的基础。以青藏高原东缘典型流域岷江上游为研究区,将2000、2005、2010年土地利用数据及DEM数据作为数据源,运用地形位指数、相对变化率和敏感性系数,研究土地利用变化下的生态系统服务价值的地形梯度效应。结果表明:(1)岷江上游土地利用类型以林地和草地为主,约占总面积的60%和30%;2000~2010年,1~4级地形位上除未利用地外的其他土地利用类型分布指数变化较为明显,林地和耕地不断降低,草地、水域和建设用地不断升高。(2)研究期内岷江上游生态系统服务价值总量和各类型生态系统服务的价值随地形位的升高均呈倒V形变化;2000~2010年,研究区1~12级地形位上生态系统服务价值呈增加趋势,13~20级地形位上呈减小趋势。(3)2000~2010年,各地形位上生态系统服务价值变化趋势与研究区一致;除1级地形位上生态系统服务价值变化幅度略高于研究区外,2~20级地形位上的变化幅度与研究区基本一致。(4)研究区各土地利用类型的单位面积生态系统服务价值敏感性系数均小于1,单位面积生态系统服务价值的变化缺乏弹性,研究结果可信;2000~2010年各地形位上水域、草地和荒漠敏感性系数不断上升,林地和耕地敏感性系数不断下降。通过对土地利用变化驱动下的生态系统服务价值的地形梯度效应进行定量测度,明晰了生态系统服务价值随地形梯度变化所呈现的空间分异规律及其变化特征,为保护区域生态系统,合理利用土地资源提供理论依据。     

气候变化下汉江上游林地植被生态需水量的时空演变

研究气候变化下林地植被生态需水量的时空变化,对于保护涵养水源的林地植被系统,合理规划管理流域水资源有着重要作用。以汉江上游流域11个气象站点1971~2010年的气象资料为依据,采用结合[1]土壤含水量与植物类型修正蒸散发量得到植被生态需水量的方式,从时空角度定量研究了在生长季4~10月份流域林地植被生态需水量及其趋势性变化,并且分析了生态需水量对各气象因子变化的敏感性程度。结果表明:汉江上游流域林地植被多年平均生长季生态需水量为6.915 8×109 m3,整体上呈现非显著性增加趋势,在空间分布上具有明显的地带性特征。生态需水量对不同气象因子有不同程度的敏感性:最高温度水汽压太阳辐射风速最低温度,生态需水量对各气象因子敏感程度的地带性分布特征还与各区域的纬度、海拔、植被类型和下垫面情况有关。     

长江水δ~(18)O和δD时空变化特征及其影响因素分析

稳定同位素示踪技术已成为研究河流的水文过程及其变化的重要手段,尤其在河网交错密集和水力关系复杂的长江流域。通过分析枯水期和丰水期长江水及大气降水中δ~(18)O和δD组成的变化,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果发现长江流域大气降水δ~(18)O组成表征出明显的空间分布差异特征,长江河源区降水δ~(18)O值最低,随着海拔高度降低降水中δ~(18)O值自长江上游向下游地区逐渐减小,这与流域的水汽来源及海拔高度密切有关;枯水期长江水δ~(18)O和δD值明显要高于丰水期,原因在于丰水期河水受到较弱的蒸发富集作用和大量降水补给影响;无论在丰水期还是枯水期长江水自上游到下游其同位素值呈逐渐增大的趋势,这主要受不同河段支流和湖泊等水体补给的影响。三峡大坝的蓄水和放水过程对河水同位素组成产生一定的影响,丰水期对相应河段河水同位素组成的影响不大,但在枯水期则影响较为明显,这将对充分认识长江流域大气降水-河水-湖水间水力联系与探讨其水资源合理利用提供科学依据。     

山区县域生态系统安全因子遥感和GIS分析--以重庆市忠县为例

数据的高效获取和信息的实时提取,长期以来一直是困扰区域生态安全研究领域和地学过程研究领域的瓶颈和难题。在对案例研究区——重庆忠县地区TM卫星遥感数据进行波谱信息特征分析的基础上,通过人机交互目视判读解译和模型模拟自动信息提取等多种有效技术和方法,实现用遥感影像数据对山区县域生态环境系统安全因子体系中的3个主要因子：土地覆被、水土流失强度、植被盖度等进行数据提取,并用GIS技术对这些指标因子数据进行空间分析。这在一定程度上解决了中尺度山区县域生态环境系统安全评价指标因子数据提取与地学分析的技术和方法难题。通过GIS空间分析,揭示出忠县部分生态安全因子的时空分异特征,为山区县域生态环境退化评价和生态恢复研究提供了一种新的方法尝试。     

气象因子与地理因子对长江三峡库区雾的影响

为研究长江三峡库区气象因子与地理因子对雾情(能见度)的影响程度,定量描述以厘定影响雾发生的主要气象因子和地理因子,为能见度监测预报提供科学依据。选用2011~2012年长江三峡航道湖北宜昌至重庆宜宾段29个人工观测雾情台站资料和12个能见度观测仪资料,首先采用判别分析法寻找不同月份对雾情等级影响较大的气象因子,进一步采用通径分析法对量化的雾情资料分析地形地貌及气象因子对其的直接、间接影响程度。结果表明:常规气象要素对判断站点中雾和大雾的符合率在50%以上。风速、温度和湿度是影响秋末和冬季雾情等级的最主要气象因子。气象要素中的1 000 hPa湿度对能见度值的直接作用最大,通径系数为-0.518 2,而地理要素中山体与河面的落差对雾的滋生有间接作用。     

武汉市一次污染过程的局地流场和边界层结构的数值模拟

利用2013年11月武汉市逐日空气质量资料、地面气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和L波段雷达探空资料,通过WRF模式模拟空气污染生消过程中的局地气象条件变化,探讨特殊地形条件下边界层结构变化和局地环流在污染物生消过程中的作用和影响。结果表明：（1）武汉地区当背景环流场强的时候,由地形引起的局地流场对污染物扩散的影响就弱,反之当背景环流场弱的时候, 地形对流场影响明显:夜间为山风,白天为谷风。夜间山风与偏西北气流及偏东气流在武汉及周边地区辐合,形成气流汇聚带,在武汉地区形成一个反复污染带,即由地形引起的局地流场对污染物扩散的贡献就大;（2）武汉地区发生空气污染时,地面湿度较高,边界层呈上干下湿状态,其特征为暖而干且有偏东小风,这导致污染物不断堆积和重污染过程的形成。     

快速城镇化地区生态用地演变及驱动力分析

基于高分辨率遥感影像、GIS和RS技术,利用转移矩阵、景观指数和地图叠加等方法系统分析了辛庄镇域生态用地演变的时空特征,并引入二项Logistic回归模型,选择到农村居民点的距离、到道路的距离、到河流水系的距离、到村镇中心的距离、人均GDP、人均工业总产值、人均农业总产值、人均收入、人口密度为驱动因子,对研究区主要类型生态用地变化的驱动力进行分析。结果表明:1991~2009年,辛庄镇生态用地空间结构和面积变化剧烈,总体上呈加速缩减趋势。其中,水田面积变化尤为明显,18a间累积减少1 806.61hm2;经济效益较高的水产养殖用地和园地规模有所增长,尤其是水产养殖用地,1991~2009年年均增长43.01hm2,长幅为93.26%。生态用地主要转移去向为水产养殖用地、居住用地和工业用地。生态用地总体上破碎化程度加剧,类型水平上,大体上呈现为破碎度加剧、景观形状日趋规则、优势度逐渐降低、聚集度日益增加的态势。各时段生态用地演变的主要驱动因子均为邻域因子,但随着时间的推移,社会经济因子对生态用地变化的解释效力逐渐增强。     

丹江口水库对汉江中下游径流特性的影响

随着汉江流域水资源开发利用程度的提高,汉江径流特性在一定程度上发生了变化,并在一定程度上影响了汉江生态系统的健康。为分析人类活动对汉江径流特性的影响,以白河、皇庄和仙桃3个水文站为研究对象,以丹江口水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用3站1955~2006年的日流量资料对比分析了研究时段内汉江中下游年、汛期、非汛期、月及日径流量的变化特性。结果表明：丹江口水库的运行对其下游的年径流特性无明显影响,而对汛期、非汛期、日径流量和径流年内分配有显著的影响,汛期径流量所占比例显著减少,非汛期径流量所占比例显著增加,径流量年内分配过程均匀化,中小量级日流量出现频次增加,大量级日流量出现频次减少,但影响随与水库的距离增加而减小。研究成果可为评价人类活动对汉江生态系统健康及稳定性提供参考.     

南淝河表层水中重金属空间分布、污染评价及来源

根据南淝河丰水期和枯水期水质的调查数据,采用单因子水质指数法和改进后的模糊综合评价法对水中重金属元素的污染进行了评价,确定了主要污染因子和优先控制断面,并利用主成分分析法对重金属污染进行了溯源分析。结果表明:Cr、Cu、Pb的含量平均值均为枯水期高于丰水期,而As、Cd的含量平均值均为枯水期低于丰水期。单因子水质指数法评价结果显示南淝河重金属污染的主要污染因子是Cd,丰水期和枯水期各采样点Cd的含量均达到地表水Ⅴ类水标准,最高值达到地表水Ⅴ类标准值的2.6倍。改进后模糊综合评价法评价结果显示南淝河水质丰水期基本属于地表水环境质量标准Ⅱ类水标准,潜山北路大桥断面污染最严重,属于优先控制断面,枯水期各断面水质均属于Ⅲ类水标准,整体上南淝河水质达到了水体功能区目标。主成分分析法结果显示,南淝河重金属污染的主要来源是流域内的农药化肥、机械制造和电镀行业的废水以及河道的行船。     

小型季节性河流生态补水需水量及调度方案研究

针对目前城市河流经常断流的突出问题, 以重庆主城典型重污染河流伏牛溪为例, 开展城市小型季节性河流生态补水自动调度方案的研究。通过分析伏牛溪年内径流特征, 确定了其补水时段为每年的11月~次年4月;通过计算伏牛溪生态环境需水量, 认为对于小型季节性河流的补水不应一味地追求常年丰沛、稳定的水量, 而应以重塑季节性河流天然健康的自然流态为目标, 从而提出了一种基于天然健康需水量的生态补水调度方案, 并制定了河源水库电动阀门及补水泵的运行控制策略等具体技术措施。结果表明, 采用该调度方案, 不仅能实现伏牛溪生态补水系统的自动化运行, 而且与现有补水系统运行方式相比, 可节能67.4%, 为补水系统的可持续运行创造了条件。