异龙湖沉水植物分布格局与水环境因子相关性研究

异龙湖为中国云南九大高原湖泊之一,是处于草型向藻型湖泊转化节点上的典型高原湖泊,因历史原因,异龙湖东西湖区水环境条件差异较大,可较好的代表云南高原草型及藻型湖泊类型,因此研究异龙湖的沉水植物时空分布与水环境因子关系,对于我国高原湖泊的保护具有重要意义,且自1980年以来异龙湖沉水植物相关研究成果较少,因此,本研究在异龙湖开展为期一周年的水环境因子及沉水植物调查,对沉水植物分布格局及其与水环境因子之间相互关系进行了研究,以期为异龙湖的沉水植物研究留下珍贵的历史资料,并探索异龙湖沉水植物分布格局及其影响因子,为沉水植物恢复提供数据及技术支撑.结果表明:东西湖区沉水植物的群落结构具有显著差异,西湖区小茨藻(Najas minor All.)、狸藻(Utricularia vulgaris L)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)等为优势种,东湖区篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus L)、狐尾藻(Myriophyllum verticilla-tum L)为优势种,且西湖区沉水植物的生物量及物种丰度显著高于东湖区.通过相关性分析看出水深、透明度、溶解氧是影响异龙湖沉水植物分布的主要环境因子,总氮、总磷、氨氮及pH是次要影响因子,异龙湖在现状条件下恢复沉水植物应针对不同湖区恢复采用不同的恢复策略,选择不同的沉水植物种类开展恢复工作.     

卫星遥感洞庭湖主汛期水体时空变化特征及影响因子分析

基于1989~2011年的长时间序列卫星遥感数据,利用综合水体信息提取方法提取了洞庭湖区6~9月主汛期的水体信息,通过较高分辨率卫星遥感数据验证,水体面积提取精度达到90%以上。洞庭湖年平均径流入湖量、NCEP再分析资料计算的湖体上空和流域累计月平均降水量分别与水体面积变化的关系进行分析,结果表明: 1989~2011年间洞庭湖水体面积最大值主要分布在7和8月,这两个月也是洞庭湖区域发生洪涝灾情的高风险期;洞庭湖水体面积与年平均径流入湖水量的相关系数为0.67(置信度为95%);2003年以前,洞庭湖主汛期间水体面积波动比较大,2003年三峡水库运行后,洞庭湖的面积波动有所减少;洞庭湖上空累计月平均降水量对于水体面积存在正相关性,相关系数为0.68(置信度为99%);2003年以前,洞庭湖流域累计月平均降水量和水体面积相关系数为0.50(置信度为90%),2003年三峡水库运行后,两者相关性有所减弱。     

洞庭湖湿地景观格局变化以及三峡工程蓄水对其影响

通过对近20 a遥感影像的解译分析,结果表明：洞庭湖湿地景观格局变化较为迅速,在几种湿地景观类型中,芦苇分布面积稳定增长,由475 km²增至751 km²,年均增加13.1 km²,湖草的分布面积比较稳定,而水面与泥滩的分布面积则大幅减少。湿地格局演变总体上呈现芦苇挤占湖草的分布空间、湖草挤占水面泥滩的态势。分析认为泥沙淤积和湖泊水情变化改变了洲滩的淹水历时,引起植被分布的变化,是影响洞庭湖湿地景观格局的主要因素。2000年后,随着泥沙淤积减缓,湖泊水情变化对湿地景观格局影响更为重要,其中三峡水库的运行使洞庭湖中、低位洲滩提前出露,淹水历时缩短,导致湖草的分布界线明显向下延伸     

洞庭湖区近30年土地利用/覆盖变化对湿地的影响分析

洞庭湖是我国面积仅次于鄱阳湖的第二大淡水湖。近些年来,洞庭湖区降水在减少,湘、资、沅、澧四水的来水量也在降低,尤其2011年春季以来,洞庭湖水域遭受了前所未有的持续干旱,洞庭湖地区的降水量累计比历年同期减少了50%至60%。本文基于1985年、2000年和2011年的遥感影像数据,运用RS、GIS等,系统分析了洞庭湖区近30年土地利用/覆盖的数量和空间格局动态变化。结果表明,过度围湖垦殖成为洞庭湖湖面萎缩的主要原因。湖区耕地总量持续增加,增幅达36.01%;湿地、林地、草地总量减少,其中湿地和草地面积有较大幅度的减少,分别为72.88%和62.98%。研究结果为区域土地利用规划管理及政策的制定提供科学依据,为洞庭湖区湿地的管理提供背景资料和依据。     

武汉市湖泊水域利用转变及其碳排放影响

考虑到湖泊水域面积与土地面积的相互变迁进程,以及土地利用变化已成为仅次于化石能源燃烧的第二大温室气体排放源的客观现实,首次尝试分析特定区域湖泊水域的变化以及间接产生的碳源碳汇影响。根据2005、2010和2015年遥感影像获取武汉市湖泊水域利用转变的数据,采用国际通用的土地碳排放测算模型,评估武汉市湖泊水域转变为4类用地产生的碳排放量及碳强度变化情况。研究显示:(1)2005～2015年武汉市湖泊水域面积整体减少超10 km~2,且2010年后呈现加速萎缩趋势, 2010～2015年的减少值约为2005～2010年减少值的2.04倍;(2)虽然部分耕地、林地和草地转化为湖泊导致湖泊水域的增加,但湖泊大面积转变为建设用地导致水域面积的显著较少;(3)从碳排放总量来看,变动面积区域内呈碳源区,后5年碳源值是前5年的1.45倍;前后5年湖泊水域变化的碳排放强度分别为0.03和0.04 t/km~2,碳排放强度明显增加。针对武汉市湖泊水域利用的现实状况,提出把"山水林田湖草"放到统一的管理机制中进行考虑、规范土地资源利用、限制建设用地过度扩张等措施。     

湖北省湖库洪水调蓄能力及其空间分异特征

湖泊是抵御湖区水系洪水灾害的天然屏障，而水库是现代防洪工程体系的重要组成部分，两者共同肩负着防洪减灾的重任。为探明湖北省湖库洪水调蓄能力，选取湖泊可调蓄水量、水库防洪库容作为评估指标，通过构建湖库洪水调蓄能力评估模型，分析全省湖库洪水调蓄能力及空间分异特征。结论如下：（1）湖北省湖泊、水库综合洪水调蓄量为416.02×108m3，其中湖泊可调蓄水量为79.69×108m3，水库防洪库容为336.33×108m3，分别占湖库洪水调蓄功能总量的19.16%和80.84%;（2）湖泊可调蓄水量较大的地区包括武汉、荆州、鄂州、黄石等地市以及鄂东丘陵、江汉平原，而单位面积湖泊调蓄洪水能力较强的地区为鄂州、黄石、咸宁、黄冈，其值分别为405.99×104、400.31×104、392.32×104和391.22×104m3/km2;（3）水库防洪库容较大的地区主要为鄂西山地的宜昌和十堰，分别为119.18×108m3和 103.03×108m3，占全省防洪库容总量的66.06%，而鄂州、天门和神农架水库防洪库容极小，不足全省水库总防洪库容的1%;（4）湖库综合调蓄能力空间分布特征与水库洪水调蓄能力空间分布相一致；从湖泊、水库洪水调蓄能力的构成来看，以湖泊防洪为主和以水库防洪为主的地市不相上下，水库在湖北省防洪体系中占绝对主体地位，同时湖泊也发挥着不可或缺的作用。针对湖泊萎缩、水库险病等突出问题，可以通过退田还湖、除险加固等工作提高湖库综合调洪能力。本研究可为湖北省湖库防洪建设提供科学指导。 关键词： 湖泊；水库；洪水调蓄功能；空间分异；湖北省     

基于时空数据融合的江汉平原水稻种植信息提取

及时、准确监测水稻种植面积,对区域粮食政策制定、粮食安全以及农业发展具有重要意义。然而我国南方地区水稻生长期内降水充沛的气候特点使得遥感影像"云污染"现象严重,为解决水稻种植信息遥感提取存在可用数据不足的问题,以江汉平原为例,利用时空数据融合模型(Spatial and Temporal Data Fusion Approach,STDFA)将Landsat 8 OLI与时序MODIS数据融合,重构出具有高时-空分辨率特征数据,然后采用面向对象的SVM分类方法对研究区内水稻种植信息进行提取,结果如下:融合后的红与近红外波段反射率与真实反射率的相关系数分别为0.84和0.81,研究区水稻提取精度为94.46%,Kappa系数为0.91。说明时空融合模型能够较好地重构出高时空分辨率数据,从而实现多云雨地区农作物种植信息遥感提取。     

基于时空融合NDVI及物候特征的江汉平原水稻种植区提取研究

江汉平原是中国重要的商品粮基地,高精度的水稻种植面积的获取对国家的农业发展与规划具有重要意义。但是我国南方区域云雨天气较多,光学遥感影像缺失严重,同时受卫星重访周期的影响,可用数据较少,进而影响水稻种植面积提取的精度。为解决高时空分辨率影像缺失问题,基于ESTARFM (enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model)模型开展Landsat 8 OLI与MODIS数据的融合研究,获取具有高时空分辨率的Landsat NDVI时序数据。利用时序数据分析水稻的物候特征并结合关键物候期参数,采用多种机器学习方法对水稻种植区域进行提取。结果表明:利用该种方法能较好地提取研究区水稻种植的面积,并且在采用SVM方法分类时效果最好,水稻种植区域提取的总体分类精度为93.31%,Kappa系数为0.920 2。该研究为多云雨地区农作物种植信息提取提供了一种有效的方法。     

江苏省湖泊遥感监测及10年动态变化分析

以多时相Landsat TM/ETM+影像和HJ CCD影像为数据源,提取江苏省2000、2005及2010年湖泊,分析江苏省湖泊10年的水域面积变化及驱动力。研究结果显示,江苏省湖泊三期水域面积分别为5 90223、5 89191和5 88319 km2,全省湖泊面积整体相对稳定,但单个湖泊变化差异较大,变化最明显的是洪泽湖和白马湖。洪泽湖及白马湖10年的动态变化表明,洪泽湖变化主要位于西南方向,白马湖变化明显的是西南与东北方向。进一步从人为和自然因素对其变化驱动力进行分析,结果表明,10年间洪泽湖和白马湖周边区域气温升高、降水量及入湖水量的减少是造成水面减小的重要自然因素;洪泽湖10年间面积加权的平均拼块分形维数（AWMPFD）变化不大,2000、2005及2010年分别为1161 0、1162 1和1159 0,处于相对稳定状态;白马湖10年间AWMPFD持续下降,从2000年的1274 5到2005年的1239 6,再到2010年的1211 3。因此,人为活动影响及湖周土地利用方式的变化是湖泊水域面积萎缩的重要人为因素     

基于加权叠加模型的高原湖泊流域重要生态用地识别——以星云湖流域为例

生态用地在维持区域生态平衡和保障区域生态安全具有重要意义。以云南星云湖流域为研究区,运用层次分析法和GIS技术,从水土保持、地质灾害规避与防护、生物多样性保护和水资源安全4个方面,构建了流域重要生态用地识别指标及其识别方法,并识别出流域重要生态用地空间分布。结果表明:(1)加权叠加模型更适用于高原湖泊流域重要生态用地识别;(2)根据生态用地重要性分为核心型、辅助型、过渡型和非重要生态用地,面积分别为75.98 km~2、105.05 km~2、89.47 km~2和65.11 km~2,分别占流域生态用地总面积的22.64%、31.30%、26.66%和19.40%。识别结果能较好地反映重要生态用地维护流域的生态安全。以星云湖流域作为高原湖泊流域的典型,为高原湖泊生态保护提供科学方向,以期协调流域经济发展与生态保护的矛盾,促进可持续发展。     

1990~2015年青海省湖泊时空变化及其对气候变化的响应分析

湖泊作为陆地水圈重要组成部分，是揭示全球气候变化与区域响应的重要信息载体。利用遥感技术获取青海省1990~2015年湖泊时空变化特征，并结合近25 a青海省气温和降雨量的时空变化特征以探究湖泊对气候的响应。结果表明:近25 a，青海省湖泊面积从12 757 km2增加到15 167 km2，湖泊数量由241个增加到286个。不同区域湖泊时空变化存在差异，主要包括3个区域：东部地区（Ⅰ）、西北地区（Ⅱ）和西南地区（Ⅲ）。其中，降雨量的增加促进了Ⅰ区域湖泊面积和数量的增加，湖泊面积由7 173 km2增加到8 474 km2，湖泊数量增加19个。Ⅱ区域湖泊面积由1 369 km2增加到1 542 km2，湖泊数量增加7个。该区域主要地形为柴达木盆地，是我国干旱区之一，干燥少雨，湖泊面积较少且变化剧烈。其湖泊扩张主要是因为降雨量增加，而较强的蒸散发极易导致湖泊萎缩。Ⅲ区域湖泊面积由4 215 km2增加到5 152 km2，湖泊数量增加19个。湖泊扩张的主要原因为降雨量的增加和蒸发的减少。研究为青海省湖泊科学利用与水资源合理配置提供了基础数据。 关键词： 青海省；湖泊；时空变化；气候变化响应     

基于实测数据与遥感影像的鄱阳湖水体光学分类

鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,受季风气候影响其水体空间动态变化大,且广阔的水域内部差异也较大,因此湖泊水体光学分类对反演湖泊水质参数及监测湖泊水质有着重要意义。以鄱阳湖为研究区,根据实测的反射光谱数据形态特征将鄱阳湖的水体分为4类:特别浑浊、中等浑浊、轻度浑浊和清水区,并分别对每一类结果进行分析。考虑到实测光谱数据局限于湖区某些离散点的情况,不足以观测整个鄱阳湖区域内所有不同水体类型的空间分布和动态变化,从而将该方法利用于遥感影像以便观测整个湖区水体类型。在Landsat OLI遥感影像上任意选取采样点,根据其波谱形态建立基于斜率的分类算法,并应用决策树模型把鄱阳湖水体分为5类:特别浑浊、中等浑浊、轻度浑浊、清水区和特别清澈,影像的分类结果图与实地考察的情况相一致。把模型应用于其他时期的遥感影像进行鄱阳湖水体分类,对比影像的分类结果图表明:2002、2005和2009年鄱阳湖区分别出现3种、4种和4种不同的水体类型,且水体浑浊范围呈现出动态变化。研究表明水体光学类型分类可以更好的监测湖泊水质的时空变异性。     

武汉湖泊富营养化遥感调查与评价

利用武汉东湖各子湖多年可靠的地面监测资料和1999年9月Landsat-7的TM各波段的卫星遥感数据,建立了各子湖的营养状态指数与TMb5图像上的灰度值之间的线性关系模型,并运用该模型对武汉各湖泊进行富营养化评价。同时基于地面监测资料,用日本学者相崎守弘提出的修正富营养化指数法对武汉主要湖泊的富营养化程度进行评价。两种方法评价结果都显示,武汉大多数湖泊呈富营养化状态,一些湖泊已接近甚至达到极富营养化。在用两种方法同时评价的十个湖泊中,有四个湖泊的评价结果完全一致,其余的六个湖泊富营养化程度只相差一个级别。两种方法评价结果存在差异,可能有以下三个原因;（1）遥感方法反映了是图像所在时段的某一个区域上的平均值,营养化指数法反映的是若干个采样站的年平均值;（2）TM图像的获取时间比地面监测的时间晚;（3）遥感影像可能受到云、泥沙等悬浮物、高等水生植物以及湖泊水深等的影响。遥感评价结果与地面监测结果基本一致,利用遥感进行湖泊水体富营养化监测价是可行的,有效的,利用该方法可进行大范围的湖泊富营养化调查评价。     

基于RS/GIS的四湖地区湖泊水域百年变迁研究

四湖地区是长江中游江汉平原的重要湖泊分布区,在历史时期湖泊分布广阔,是著名的云梦泽的主体。由于江湖关系演变和人类活动的影响,湖泊面积变化迅速,尤以20世纪为甚。在野外调查和历史文献分析的基础上,利用不同时期的水利图、地形图、遥感影像图作为基本信息源,在GIS技术支持下,提取湖泊面积信息,对四湖地区近百年湖泊水域变化进行了研究。结果显示,从20世纪20年代开始湖泊面积和个数呈先增加后减少的趋势,50年代处于鼎盛时期,50年代初期到70年代初期迅速减少,70年代至2000年减幅明显减缓。这种动态变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,人类活动的作用更为突出。针对湖泊水域日益减少的现状,应加强对湖泊资源的保护力度,并在此基础上进行合理开发和利用。     

东洞庭湖水面面积变化监测及其与水位的关系

开展东洞庭湖水面面积长时间变化监测研究对于湖区洪涝旱灾监测、灾害评估等具有重要意义。采用2000~2017年的经过辐射一致性校正的Landsat Collection 1遥感数据集,在ENVI遥感数据处理平台下采用4种常见的水体提取方法（单波段阈值、多波段谱间关系、水体指数、支持向量机）开展了水面面积遥感提取方法比较及东洞庭湖区长时间序列水面面积提取,以此数据为基础开展了东洞庭湖区近18年来湖区水面面积年内和年际变化研究,并探讨了水面面积与城陵矶水文站水位之间的相关关系。结果显示：Landsat Collection 1遥感数据集具有较高的空间和时间分辨率,可以满足东洞庭区长时间序列水面面积提取,且水面面积提取精度较好;采用支持向量机方法提取的湖区多年水面面积平均值为569.9 km2,丰水期水面范围波动较大,而枯水期变化较小;湖区水面面积变化与城陵矶水位变化存在紧密相关关系,不管线性模型还是多项式模型均能准确地描述两者变化关系,受湖区地形分布特征影响,水面面积与水位之间的关系在丰水期较紧密,而枯水期两者之间的相关关系明显降低。     

江苏天目湖表层沉积物中多环芳烃污染特征与来源

区别于长江三角洲地区众多的大型天然浅水湖泊,江苏天目湖是一个较深的水库型湖泊,也是重要的城乡生活及工农业水源地之一。为了解天目湖表层沉积物中多环芳烃（PAHs）污染状况, 2006年在天目湖全湖采集7个点位的表层沉积物样品,利用GC/MS分析了16种优控PAHs。结果表明：天目湖表层沉积物中16种优控PAHs总量介于28750~71393 ng/g（干重）,平均值为45852 ng/g;在空间分布上,北部受污染程度高于南部,主要是北部旅游业快速发展导致污染物排放的影响;沉积物中总有机碳含量与PAHs总量呈显著相关;利用特征化合物指数对PAHs的来源进行判别,指示天目湖表层沉积物中PAHs的主要来源是木材、煤的不完全燃烧。与不同地区水体沉积物PAHs含量对比表明,天目湖PAHs污染处于一个低至中等程度。基于沉积物中多环芳烃的环境质量标准,仅有1个样点芴浓度超过风险效应低值,但远小于毒性风险效应中值,因此沉积物中多环芳烃的生态风险较小。然而天目湖表层沉积物中的PAHs的污染程度已超过南水北调东线所经过的南四湖,而且天目湖湖水较深,湖水交换周期比较长,其PAHs污染应引起重视,需制定切实措施保护江苏“最后一泓净水”。     

1989~2015年武汉市城市格局时空演变分析

城市格局时空演变以土地利用变化为承载,为城市用地调控、空间发展政策的制定提供依据。以武汉市主城为实证区,采用1989、1999、2008和2015年4期Landsat遥感影像为数据源,综合空间信息技术、用地扩张量化分析方法研究城市土地利用转换关系,测度建设用地扩张强度、弹性与方向,揭示城市格局时空演变过程。结果表明：1989~2015年间,武汉市主城区土地利用变化以建设用地扩张、未利用地和耕地减少为主,经济增长与建设用地扩张关联度高;主城区建设用地在1999年之后扩张速度明显加快,总体扩张强度逐步加强。建设用地扩张呈现时空不平稳状态,扩张主要集中在以汉阳、青山为代表的城郊过渡带区域,以及硚口、武昌等老城区的更新改造区域,1989~2008年间扩张方向以偏西向为主,2008~2015年间扩张方向以东南向为主,反映城市区域发展阶段的差异和空间开发政策变动的影响。     

川东平行岭谷区土地利用变化时空分异特征

川东平行岭谷地区生态地位十分重要,研究其土地利用变化及其影响因素具有重要的意义。利用1986、2000和2007年的Landsat TM影像,辅以10 m分辨率的SPOT影像和野外调查,结合土地利用程度、土地利用效应指数探讨了平行岭谷地区土地利用/土地覆被的空间格局和变化轨迹及其相应的生态效应。结果表明,研究区土地利用格局受地形空间分异明显控制;1986~2007年,土地利用变化总体特征是建设用地、水体增加,耕地减少,耕地 耕地 建设用地变化迹线占1986~2007年建设用地变化量的6647%,建设用地的增加主要以2000年后的耕地转入为主;邻近主城所在地的岭谷条带土地利用程度指数增加快于相隔较远的其它各区;总的说来,土地利用效应的增加和强化大于恢复和减少。研究区土地利用变化的因素可归纳为主城区的通道效应、岭谷区交通线的节点效应和河流廊道引起的土地利用变化。进一步的研究应揭示平行岭谷地区通道驱动效应和低山阻隔效应综合作用下土地利用演变过程和景观生态多样性的维持机制,模拟通道驱动效应与生态安全双重约束下的土地利用优化格局