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。     

基于GIS和USLE的小流域土壤侵蚀定量评价

通过气象数据分析、实地调查、野外采样及室内分析、DEM计算、遥感解译等,建立了南水北调中线水源地丹江口水库区典型小流域地理数据库,确定了计算USLE因子指标的方法。在ArcGIS支持下,模拟了小流域土壤侵蚀强度的空间分布。将模拟结果分为微度、低度、中度、强度、剧烈侵蚀5级,建立土壤侵蚀与土地利用/土地覆盖类型及坡度之间的关系。结果表明：研究区年均土壤侵蚀量2414 t/hm2,远超该地区容许土壤流失量5 t/（hm2·a）。96%的侵蚀区及95%的土壤侵蚀总量位于<25°区域。就土地利用/土地覆盖类型而言,陡坡耕作区是主要的土壤流失区。研究结果为水源区的土壤侵蚀治理提供参考意见,同时为USLE在无土壤类型图地区的应用提供一种方法借鉴     

基于ETM影像的植被指数在土地利用中的特征——以雅安市雨城区为例

利用LandSAT7号卫星的ETM数据、土地利用现状数据，在GIS空间分析工具与ERDAS空间建模语言的支持下，提取ETM影像的RVI、NDVI和MSAVI等3类植被指数，在ArcGIS中应用样带统计分析工具，统计并分析3类植被指数在各土地利用类型中的分布与特征。结果表明：RVI与NDVI、MSAVI在各土地利用中的特征相似，都能较好的反映土地利用类型的覆盖程度，但各植被指数的表现形式有异，即RVI值高的，NDVI、MSAVI值较低，代表的植被覆盖度也较低，反之亦然；3类植被指数能较好的区分出农田用地、非植被覆盖区、植被覆盖区，而林地与灌木林、早地与园地则不易区分。     

喀斯特地貌区植被覆盖与地形因子的空间关系分析——以贵州普定县为例

以贵州省普定县为研究区,选取区内植被覆盖为研究对象,综合运用遥感和GIS技术,借助空间叠加分析,研究了区内植被覆盖度分别随地形因子变化的规律,再利用普定县土地利用现状图与植被覆盖分布图和各地形因子叠加综合并结合分布指数分析了地形因子与植被覆盖分布的格局。研究结果表明：（1）向阳坡向、低海拔地区以低植被覆盖度为主;高程1 400~1 600 m的地区,坡度在25°以上的地区,坡向上东北坡、北坡、西南坡、西北坡的地区,地表切割深度30~40 m上的地区为植被分布的优势地形位;（2）在优势地形位上各级植被覆盖的分布面积波动较大,这也体现了植被覆盖的分布格局与地形因子的空间关系具有较大的不确定性;（3）人为因素对植被发育、分布的影响较大,地形因素通过影响会限制人类活动,而间接影响或有利于植被的生长。研究结论有助于揭示普定县植被覆盖的空间分布和变化特征,对喀斯特区域生态环境的评价和改良具有重要的参考价值,同时也为喀斯特地区植被修复、保护和石漠化防治提供决策依据     

三峡水库156米蓄水位消落区植被恢复遥感动态监测研究

基于2007～2009年的Landsat5 TM、HJ 1A/1B CCD遥感数据,利用像元二分法对三峡水库156 m蓄水位消落区的植被覆盖度进行了计算,分析了消落区植被恢复的时空变化特征,探讨了植被恢复时空变化的影响因子。2007、2008、2009年3 a 156 m蓄水位消落区植被覆盖度分别为512%、515%、492%,其中支流消落区的植被覆盖度高于干流,这与地形条件有关,坡度的大小决定了消落区植被覆盖的空间差异。2008年与2007年消落区植被覆盖状况基本一致,而2009年的植被覆盖度低于之前两年,这与三峡大坝水位调度方案不同有关,退水较晚时,植被生长时间较短,其植被覆盖度较低。研究结果表明,在正常的调度、一定的地形条件下,淹没数月的消落区植被具有一定的自然萌生能力。     

基于面向对象的石漠化山区植被信息提取及分布特征研究

重庆东北部地区是重庆岩溶石漠化重点治理区,该区地形复杂,山高坡陡,植被退化现象严重。了解该地区的植被分布特征,对该区环境的改善和石漠化治理具有十分重要的现实意义。基于Landsat OLI等数据,运用面向对象分类方法对研究区植被信息进行提取,然后对分类后的数据进行统计、制图和分析,并在空间布局上进行总结和探讨,旨在了解该区域植被的空间分布特征和规律。结果表明：（1）在eCognition 9.0软件中进行多尺度分割,再结合地物类型特征使用隶属度函数法进行分类,该方法符合山地地物类型的分布规律和特点,分类精度达到81.35%;（2）研究区属典型的中山地区,海拔在500~1 500 m之间的地区约占64.49%,林地和耕地是该区域主要的地物类型,所占总面积为8 872.22 km2,占研究区总面积的96.50%,各地物类型分布受地形地势的影响较大;（3）综合研究区地形因子(高程和坡度)与植被分布的相关性可知,耕地和草灌主要分布在高程为200~1 500 m且坡度等级在2~4级（5°~35°）之间,该区域人类活动频繁,故受人类活动影响较大,植被覆盖度低,群落生长不稳定,容易受到干扰。针阔混交林主要分布在高程>500 m且坡度等级在2~4级（5°~35°）之间。马尾松林、阔叶林和柏木林主要分布在高程大于500 m且坡度等级在2~5级（5°~45°）之间。 关键词： 多尺度分割;面向对象分类;地形因子;植被空间分布     

基于MODIS像元尺度的三峡库区植被覆盖度变化的地形分布特征

区域植被覆盖变化监测是研究资源环境承载力的基础，其对区域可持续发展至关重要。基于MODIS NDVI数据，采用像元二分模型计算了2001~2018年三峡库区植被覆盖度，结合植被覆盖度变化类型提取模型及分布指数，揭示了库区植被覆盖度变化在不同地形因子上的分布特征。研究表明：（1）三峡库区植被以高和中高覆盖度为主，其分别占库区总面积的65.72%和28.61%。18年来，库区年均植被覆盖度增长率为0.14%；（2）库区植被稳定类型占总面积的79.50%，植被改善占16.71%，植被退化占3.79%。26个区（县）中，长寿区、江北区等7区的植被改善面积小于植被退化面积，存在生态退化风险；（3）高程小于500 m、坡度小于6°的区域植被退化优势显著；高程500~1 100 m的区域植被改善为主导类型；坡度6°~15°的区域无明显优势分布；高程大于1 100 m、坡度大于15°的区域植被稳定和植被改善类型为优势分布；（4）库区不同坡向上，平坡上的植被退化类型显著，当坡向由阴坡向阳坡转变（西坡→南坡，北坡→东坡）时，植被覆盖度变化优势分布类型由植被退化型转变为植被改善型。研究结果揭示了三峡库区植被覆盖的空间分布和变化特征，对库区生态环境评价和植被恢复及保护具有一定的借鉴意义。     

基于时序NDVI的湖北省植被覆盖动态变化监测分析

基于1998～2011年7、8月份SPOT VEGETATION NDVI数据,求取两月份NDVI平均值,构建14 a间的NDVI时序文件,通过对NDVI时序文件进行信息提取、分析,反映湖北省植被生长情况,从而监测、研究湖北省植被生长高峰期植被覆盖动态变化及趋势。具体为：利用植被覆盖分区法,将研究区分为弱植被覆盖区、稀疏植被覆盖区、低植被覆盖区、中植被覆盖区、高植被覆盖区和密集植被覆盖区等区域,监测各区域14 a间植被覆盖动态变化,结果表明,研究区整体上植被覆盖变化不大;利用Mann Kendall趋势分析法,对研究区植被覆盖变化趋势进行研究,结果表明绝大部分呈现无明显变化趋势,1655%的区域表现增加趋势,033%的区域表现减少趋势。通过以上分析结论可知,植被覆盖分区法和Mann Kendall趋势分析法的分析结果基本一致,表明两种方法能从植被覆盖状况和变化趋势角度动态反映植被的变化情况     

丹江口库区及上游生态系统土壤保持效益价值评估

以RUSLE为模型的基本框架,以GIS、RS软件为技术平台,利用GIS强大的空间数据组织分析运算能力,将项目规划区各土壤侵蚀影响因子的遥感数据与非遥感数据网格化,通过网格数据的空间分析和模型运算,实现生态系统土壤保持量的区域性宏观定位定量评价。估算结果表明:研究区土壤保持总量林地最高,草地次之,水域等其它类型土壤保持量都非常少,这与植被覆盖度和植被净第一性生产力的分布是一致的,说明高植被覆盖类型分布区的植被能有效防止和控制土壤流失。1987、2000和2008年不同土地利用/覆被类型土壤保持价值分别为355.21亿元3、41.37亿元和367.41亿元。其中林地和灌木林地生态系统的土壤保持价值占到近60%,草地生态系统占到近30%,林、灌、草共占到服务总价值的近90%,林、灌、草在土壤保持生态系统服务中具有决定性的作用。     

川中丘陵区植被遥感动态监测及其驱动力分析

川中丘陵区是长江上游重要的生态屏障,也是国家退耕还林还草和天然林资源保护工程重点实施区。近年来,由于气候变化与人类活动的影响,该区植被覆盖及生态发生了较大变化。利用该地区2000～2015年MODIS NDVI数据、气象和土地利用数据以及研究区统计数据,采用最大值合成法(MVC)、趋势分析法和相关系数法,分析了川中丘陵区经国家生态工程建设后的植被动态变化特征,并探讨了气候变化和人类活动对植被覆盖的影响。研究结果表明:近15年,川中丘陵区植被呈增加的趋势,增速为5. 84/10 a(P0. 01);31. 58%的区域植被NDVI显著增加,主要分布在嘉陵江中游和岷江中下游,2. 90%的区域植被NDVI显著减少,主要分布在城市中心及周边;研究区植被对降水的敏感性较气温更强,22. 08%的区域面积NDVI与降水是呈显著相关的,仅7. 69%区域面积NDVI与气温是显著的;森林、灌木和草地的NDVI增加明显,各自增加比例超过60%,而建设用地和湿地是NDVI减少最明显的土地利用类型;退耕还林还草和天然林资源保护工程的建设,对川中丘陵区植被覆盖的增长起到了积极作用。     

Land Degradation Evaluation in North Hebei Province Based on Remote Sensing and GIS

Land degradation is one of the serious environmental problems that can lead to poverty, and is especially prominent in eco-fragile areas in developing countries and increases the risk of environmental safety. North Hebei Province belongs to an ecologically fragile region in North China, which has great impact on the eco-safety of Beijing and Tianjin. Using Landsat TM data and GIS, this paper evaluates land degradation in North Hebei province of China from the the 1960＇s to 1987 and 2000. Land use/cover change pattern from 1987 to 2000, its regional difference and forest change characteristics will also be analyzed; soil erosion intensity and arable land suitability were also evaluated. Results revealed that land use/cover pattern in this study area did not change greatly from 1987 to 2000. The structure and function of regional land ecosystem was at a level of local improvement and integral deterioration. Land above medium soil erosion intensity reached 21 percent, which was also the area with a serious soil erosion and land degradation problem. Soil erosion and land degradation intensity of grassland was the biggest. For the present arable land, the proportion of high suitability was 13 percent.     

Land Degradation Evaluation in North Hebei Province Based on Remote Sensing and GIS

Abstract

Land degradation is one of the serious environmental problems that can lead to poverty, and is especially prominent in eco-fragile areas in developing countries and increases the risk of environmental safety. North Hebei Province belongs to an ecologically fragile region in North China, which has great impact on the eco-safety of Beijing and Tianjin. Using Landsat TM data and GIS, this paper evaluates land degradation in North Hebei province of China from the the 1960's to 1987 and 2000. Land use/cover change pattern from 1987 to 2000, its regional difference and forest change characteristics will also be analyzed; soil erosion intensity and arable land suitability were also evaluated. Results revealed that land use/cover pattern in this study area did not change greatly from 1987 to 2000. The structure and function of regional land ecosystem was at a level of local improvement and integral deterioration. Land above medium soil erosion intensity reached 21 percent, which was also the area with a serious soil erosion and land degradation problem. Soil erosion and land degradation intensity of grassland was the biggest. For the present arable land, the proportion of high suitability was 13 percent.     

替代能源措施对区域土地覆盖和土壤侵蚀的影响

以三峡地区的乐天溪流域为例，利用多时相Landsat TM/ETM影像、文献和野外调查资料研究了替代能源对流域土地利用和土壤侵蚀的影响。通过几年替代能源措施实施，乐天溪流域林草覆盖率由1997年的80.6%增加到2002年的83.2%；不仅林草覆盖率增长，而且质量也有较大提高，覆盖度较高的林地和灌丛面积增幅达18.1%和9.1%，相反疏林面积减少37.9%。强度、中度和轻度侵蚀面积分别减少了4.6 km2、26.4 km2和11.5 km2；流域的土壤侵蚀总量由507 259t减至371 592 t，减少26.8%；流域的平均侵蚀模数由1 241 t/km2减至909 t/km2。     

秭归县植被结构演变及土壤侵蚀评价

为详细了解水库建设期秭归县植被结构演变及土壤侵蚀风险情况,使用TM和SPOT等中高分辨率遥感数据获取的秭归县1992、2007年1〖DK〗∶50 000土地利用分类、植被覆盖度、土壤侵蚀风险及1999～2007年SPOT VEGETATION NDVI等。利用景观格局方法研究植被景观格局演变,分析植被结构与土壤侵蚀风险变化特点。结果表明：1992～2007年,植被景观格局更加破碎,斑块离散程度变大,多样性提高,乔、灌等仍是优势类型,受不同人类政策的影响,不同类型植被类型景观特征响应表现出差异性。植被覆盖度得到改善,其中秭归中南部植被水平密度结构得到明显改善,对降低土壤侵蚀风险起到了积极作用。水库周边地区作为人类活动扰动的集中区,水土保持任务依然艰巨。通过遥感和GIS手段分析区域土地景观格局演变及其生态环境效应,分析变化背后的驱动机制和限制因素,甄别人类活动影响力,为研究三峡人地关系和谐发展提供借鉴和参考     

基于时序植被指数的湖北省物候空间特征分析

湖北省地貌类型多样,植被类型丰富,也是农业大省,物候信息监测对于自然生态和农业生产具有重要意义。使用MODIS MOD13Q1 产品中的归一化植被指数数据集,运用时间序列谐波分析法重构 NDVI时序曲线,并结合土地覆被数据,采用物候特征动态阈值法获取湖北省植被物候空间分布特征,分析不同土地覆被类型的物候指标。结果表明：(1)湖北省西部山区、东南部和东北部丘陵地区,多为自然植被覆盖,且植被状况良好,NDVI最大值达到0.75以上,大部分区域NDVI最小值在0.6以上。中部江汉平原和农作物区域NDVI变化受农业耕种方式影响较大,与自然植被NDVI变化特征有所差异。(2)不同土地覆被类型物候特征各异。湖北省大部分区域的植被在2月到3月进入生长季,11月到12月结束生长,襄阳地区呈现相反的特征。耕地、裸地、水体等受人类影响较大的土地覆被类型生长季长度较短,开始时间较晚,结束较早。森林、草地、灌丛等自然植被生长季长度较长,开始较早、结束较晚。(3)物候参数由于地形地貌、地表覆被类型、人类和自然因素的影响具有显著的差异,对区域植被生态状况、不同土地覆被类型物候空间分布特点的分析,结果对于植被生态保护、植被分类、农业区划等都具有参考意义。     

Using multitemporal Landsat TM imagery to establish land use pressure induced trends in forest and woodland cover in sections of the Soutpansberg Mountains of Venda region, Limpopo Province, South Africa

Globally, tropical forests are being perturbed by human activity. Tropical vegetation constitutes some of the largest terrestrial carbon stocks against the build up of greenhouse gases. In this paper, a local-scale case study utilising remote sensing methodology in estimating forest loss is presented, for a section of tropical South Africa’s Soutpansberg Mountains where land use pressure threatens some of the last remaining indigenous forests. Landsat TM images from October 1990, August 2000 and September 2006 were used, together with municipality level demographic data. Hybrid image classification techniques distinguished forest cover on the images, which were classified into vegetation density categories. About 20% of forest and woodland cover was lost in the 16-year analysis period, mainly due to pine and eucalyptus plantation and residential housing expansions. The local-scale key drivers behind the deforestation are examined.     

三峡库区森林植被恢复与可持续经营研究

系统的野外调查数据和历史资料分析结果表明,三峡库区森林植被在空间上发展不均匀,无明显垂直分带,且分布分散,人为干扰严重。目前,在70多个植被类型中,森林类型占25个,江岸两侧海拔800 m以下地区森林已经很少。森林类型中,马尾松、柏木林的分布面积最大,并在许多疏林中成为主要树种,主要是飞播或人工种植。库区大于25°的坡耕地占耕地面积的17.5％。库区薪炭林仅能满足农村用能总需求量的10.78％。不合理的土地利用方式和对森林的不合理砍伐导致脆弱的土壤系统和森林生态系统的严重退化、生产力下降和严重的水土流失。库区土壤年侵蚀量达到2.9亿t。三峡工程建设和移民安置对库区森林生态系统的压力和影响将是长期的。调查结果同时表明,库区植物生物多样性丰富,植物种类在5 032种以上,而且乡土树种多。分析认为,只要抓住三峡工程建设的契机,紧密结合国家天然林保护和退耕还林工程建设,充分利用良好的生物学基础,科学地封山育林,分带逐步恢复,同时,因地制宜,退耕还林,发展森林能源,建设多目标复合和多种模式并存的林业经营体系,发展经济,就能从根本上改善森林经营环境,实现森林恢复,形成合理布局的水库森林防护系统,促进三峡库区生态环境建设和可持续发展。     

基于空间信息技术的巫山县土地利用时空变化分析

巫山县位于三峡库区腹心，又地处山区，县境虽然辽阔，但山多坝少，且农业人口比例很高，因此土地资源十分有限。近十几年来，三峡工程的兴建，导致移民搬迁、城镇迁建及伴随工程的基础设施的建设占用大量优质土地。迫于生计，部分农民不得不毁林开荒造田，坡耕在因此而增多，继而造成水土流失加剧，土壤日趋贫瘠，最终导致该县土地利用类型、数量、方式发生了急剧的变化。以空间信息技术为研究手段和技术支持，首先从理论角度探讨山区土地利用时空变化的研究方法；然后以典型山区县城－－巫山县为例，以该县1986－2000年的TM图像数据为主要研究基础，采用地理信息系统软件和计算机技术相结合的方式分析了这个山区县城15年土地利用变化的特点和规律，并结合当地的各种自然、人文和社会环境等驱动因子，进一步详细分析了各种主要土地利用类型的具体原因。旨在为当地政府或管理部门提供土地资源合理开发、利用和正确管理的理论依据和科学方法，同时也为山区土地利用时空变化研究提供方法借鉴。     

贵州喀斯特峰丛山体土壤水分布特征及其影响因素

喀斯特峰丛山体土壤水是喀斯特地区水文及生态环境的重要影响因素。研究喀斯特峰丛山体土壤水分布及其规律对贵州喀斯特地区控制水土流失、防治石漠化、恢复生态环境具有重要的理论和实际意义。选取贵州普定县岩溶区内典型的喀斯特峰丛山体,利用时域反射（TDR）测定山体不同位置在不同植被覆盖、地形、土壤特征及岩石分布下的土壤含水率,分析喀斯特峰丛山体土壤水的空间分布规律及其影响因素。结果表明：各种土地利用类型的山体土壤含水率总体由山体上部向下逐渐减小,土壤含水率随埋深加大显著增加,随坡度的增加而减小。总体上植被覆盖地带土壤含水率高于裸露土壤,相同条件下,林地、低矮灌丛、草地对土壤持水性的影响依次减小。岩石上覆土层较厚时,土壤含水率较高;土层浅薄时,土壤含水率偏低.     

GIS支持下土壤侵蚀潜在危险度的分级研究

根据土壤侵蚀特点，在IDRISI地理信息系统（GIS）支持下，研究设计了小流域空间与属性数据库的建设，在GIS系统支持下可有效地实现区域土壤侵蚀潜在危险的分级及其空间分析。首先，采用侵蚀预报的数学模型来估算土壤侵蚀星，用土壤详查资料编制土层厚度和土壤容重图，然后，由土壤年均侵蚀量，土层厚度和土壤容重得到土壤抗蚀年限图，按水利部标准将土壤侵蚀潜在危险度分为5级。最后，为表明某一地区或地类土壤侵蚀潜在危险的大小，还提出了土壤侵蚀潜在危险指数（SEPDI）。以三峡库区的王家桥小流域为例进行了研究，并且分析了其空间分布特点。