中国植物空间分异规律

以省级行政区为分析单元,借助ArcGIS空间分析功能对中国行政分区图、中国森林覆盖率图、中国植物区系图、中国植被分区图进行叠加分析。通过对同一植被分区下分析单元数据进行整合,给出全国不同植物区系、植被分区、森林覆盖率信息。采用二阶聚类综合判别法,提取中国植被分区总体信息,探求植被空间分异规律,发现一类、二类、三类植被的比例为30∶37∶23,反映出植被的区域分布特性较强;四类植被比例大致占10%,反映出大区域内部的局地小生境造成的植被分布的整体差异。另外,一类植被多分布在中高纬度地带,二类植被贯穿中国全纬度,三类植被多分布在低纬度地带。     

基于聚类分区和MO-LSSVR的高拱坝变形预测模型

为解决传统单测点监控模型未考虑多测点间的内在关联,难以反映高拱坝变形区域分布特征的问题,提出了基于聚类分区和多输出最小二乘支持向量回归机(MO-LSSVR)的高拱坝变形预测模型。模型基于测点之间的复合相似性指标,借助层次凝聚聚类(HAC)算法实现空间测点的聚类分区,再利用融合测点关联特性的MO-LSSVR对分区内多测点进行建模。工程实例验证表明,模型聚类分区结果与坝体变形空间分布特征较吻合,具有较高的准确性和稳健性,为从多测点关联维度预测坝体变形和监控大坝整体安全性态提供了一种新方法。     

2001～2020年嘉陵江流域植被覆盖度时空变化特征

植被覆盖度是反映一个地区生态系统健康程度的重要指标,掌握植被覆盖度变化特征有助于了解地区生态环境演变,对于指导地区可持续发展具有重要意义。基于MODIS-NDVI数据,应用像元二分模型进行植被覆盖度提取,采用一元线性回归分析、稳定性分析和GIS空间分析等方法分析了2001～2020年嘉陵江流域植被覆盖度时空变化特征。结果表明:(1) 2001～2020年嘉陵江流域的植被覆盖度总体上呈现上升趋势,植被覆盖率较好,位于0.70～0.81之间。(2)流域内38.05%的区域植被保持稳定不变,呈现改善状态的区域占44.69%,主要为东南部低海拔地区和陇南地区,呈现退化的区域占17.26%,主要为高海拔地区和城市周边区域。流域内植被稳定性大部分为弱变异,中等变异区与河流相关性较高,强变异区分布于城市地区和高山雪线附近。(3)在500～1 000 m海拔范围内,植被改善比例达到最大,在3 000～4 000 m海拔范围内,植被的退化比例最大。植被改善主要的坡度范围为0°～18°,但在0°～5°范围内植被退化的比例较大。随着坡度的不断升高,植被的退化比例逐渐升高,改善比例逐渐下降。植被覆盖度变化的坡向差异不大,各个坡向基本一致,以稳定和改善为主。(4)矿产开发、城市扩张、农业种植等人类活动是导致植被破坏的重要原因。研究表明,近20 a来嘉陵江流域生态环境逐渐向着良性的方向发展。研究成果可帮助相关部门构建嘉陵江流域生态保护屏障,为流域生态环境综合监测和治理提供科学依据。     

基于GIS的青海湖流域水生态功能分区

湖泊型水生态功能分区是以流域数字高程模型(DEM)为底图,通过水文分析划分出目标流域的自然水文单元和水系,借助流域综合调查资料确定水生态功能分区,也是地学分区面向生态环境领域的发展和应用。基于GIS技术,将研究区7大主要河流水系图、DEM、生态系统服务价值总量图、归一化植被指数(NDVI)图、土地利用类型图等进行统一处理为栅格单元相同的栅格图,使用GS+软件计算各指标要素的空间自相关距离,从而得到各因子之间的空间自相关距离,确定青海湖流域水生态功能一二级分区主导指标和影响指标,运用ArcGIS 10.0软件中的空间叠加法对选定的指标栅格图进行模糊叠加,修正分区边界,确定青海湖流域水生态功能一级分区为8个。以青海湖流域水生态功能一级分区图为底图,在一级分区的基础上确定青海湖流域水生态功能二级分区为27个。青海湖流域水生态功能一、二级分区有助于丰富青海湖流域分异规律研究,为青海湖国家公园的建设提供理论与方法指导。     

面向分布式水文模型的汉江流域空间离散化方法

深入分析了分布式与半分布式水文模型的空间离散化方法,结合多种方法的优点对汉江流域下垫面信息进行离散化处理,既综合了子流域和地貌单元反映地形特征的优势,又引入"马赛克地块"面积分布函数,简单有效反映了不同植被覆盖影响.同时,为每个计算单元都进行了含有拓扑信息的编码,高效组织了众多空间数据,便于计算机自动处理,缩短计算时间.为构建分布式水文模型时尽可能全面反映下垫面空间异质性同时又尽可能少的引入参数打下了坚实基础.     

中国洪灾风险区划研究

考虑气候、地貌和流域水系作为洪水发生的影响因素,分别选取特定频率下的三日降水量、中国气候分区图、坡度图、高程图和河湖缓冲区作为洪水发生的影响因子,并兼顾历史洪水频次数据,采用成因分析法和层次分析法确定各影响因子的权重,在ArcGIS环境下制作了特定频率下的中国洪水风险区划图。分别以人口和GDP作为社会经济指标,分析并制作了中国发生特定频率洪水时的受灾人口分布图和GDP损失分布图。区划图符合历史洪水资料的统计情况,客观反映了中国洪水风险区域的空间分布情况。     

郡阳湖泥沙淤积调查研究

一、鄱阳湖水系范围内的植被、土壤及水土流失概况鄱阳湖水系集水面积162,225平方公里,流域内具有代表性的植被类型是亚热带常绿阔叶林。竹林针阔叶混交林、常绿与落叶阔叶混交林、落叶阔叶林和山顶矮林。全省森林覆盖率达33.1％,高于全国平均水平。除森林外自然植被尚有荒山灌丛草坡,沙地植被及草甸植被,后两种类型主要分布于鄱阳湖滨湖地区。江西全省的土壤主要可分为:地带性土壤,非地带性土壤和水稻土三大类。在中亚热带生物气候条件的作用下,江西地带性土     

耦合信息量和Logistic回归模型的滑坡易发性评价

区域滑坡易发性预测能准确地反映出特定研究区内滑坡分布的空间概率特征。基于信息量和Logistic回归的耦合模型,对江西省崇义县滑坡易发性进行了预测,首先选取高程、坡度、坡体结构、平面曲率、剖面曲率、地形起伏度、距水系距离、岩性、归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI)等10个影响因子;之后利用各因子的信息量值来构建Logistic回归模型;最后以信息量模型和Logistic回归模型作为对比模型来探讨3种模型各自的滑坡易发性评价结果。结果表明:耦合模型具有最好的预测性能(AUC=80.4%),其余依次为Logistic回归模型(76.8%)和信息量模型(72.8%);各模型所预测的滑坡易发性分布规律具有一定的相似性,滑坡灾害多集中发生于海拔高程较低、接近水系、碳酸盐岩性地层构造、植被覆盖率低、建筑密集的区域。     

黑龙江口地区水文地质区划与分析

黑龙江的出海口位于尼古拉耶夫斯基县,有关该区域的水文地质的研究不是很多,同时尼古拉耶夫斯基县位于典型的寒区,冻土分布在水文地质区划也是一种重要的要素。本文对该区域的的地下水类型、地表水分布状况等水文地质特征进行了一个区划与分析。通过对俄方关于研究区的资料结合GIS类软件对研究区进行的水文分析,最终得出一个区划分析的结果。结果表明,研究区单因素区划图共3个,每个区划图有2个分区;双因素区划图共3个,每个区划图有4个分区;三因素耦合区划图共1个,每个区划图共9个分区。通过对该区域水文地质的区划分析,丰富了现有的文献,为当地的工程建设选址提供了可视的图表。     

我国江河源头区水生态保护战略

山区是大多数江河的源头和发源地,江河源头区的生态保护对于整个流域的水安全具有重要战略意义。根据DEM数字高程图,参照我国主要山脉分布,叠加我国水资源分区图和水土保持分区图,综合得到八大类江河源头区。分析各类江河源头区气候、降水量、主要植被类型、主要土壤类型等特点,提出我国江河源头区上蓄、限牧、调农和补偿的水生态保护战略,具体包括源头区水库拦蓄工程建设和源头区林草植被建设,加强海绵调蓄功能,在西北风沙区和青藏高原江河源头区的牧区草地实施封育、轮牧、严限载畜量、适当控制源头区牧业人口等措施,在我国农牧交错带区域实施产业结构调整、减粮增饲、生态种养等措施,在源头区推进水生态补偿政策实施。     

关中盆地植被覆盖动态及其对气候因子的响应

基于MODIS植被指数和气象数据,采用趋势分析和地统计分析方法对关中盆地植被覆盖时空分布特征进行分析;借助基于像元的空间分析方法揭示研究区植被覆盖对气候变化的响应。结果表明:从年际变化特征看,关中盆地植被覆盖呈波动性上升趋势,年均增长率为0.006 1 a^-1;从年内分布特征看,关中盆地植被覆盖年内波动明显,呈单峰型曲线;从空间分布特征看,关中盆地植被覆盖度呈现明显的空间异质性;从年尺度来看,关中盆地植被覆盖度与降雨量和温度均呈现不显著正相关;从月尺度来看,关中盆地植被覆盖度与当月降雨量和气温均呈现显著正相关,这说明水热因子的季节波动对研究区植被生长的影响更大。研究结果可为干旱半干旱地区生态建设和环境保护提供科学依据。     

赤水丹霞地貌区植被覆盖度时空变化分析

为掌握世界自然遗产地赤水丹霞植被覆盖的时空变化特征,选取1988,2003,2009,2011,2014年8~9月5个时期Landsat TM/OLI遥感影像,以像元二分模型估算提取植被覆盖度,结合海拔、坡度、坡向等地形因子和人类活动影响来探索赤水丹霞植被覆盖度时空变化规律。结果表明:26 a间,赤水丹霞植被覆盖度明显恢复和提高,不同等级的植被覆盖度有小幅度转移变化,海拔、坡度和坡向在不同程度上影响各等级植被覆盖度的时空分布,海拔1 600 m以下的低山、低中山趋向高植被覆盖度;植被覆盖度较高区域主要分布于坡度16°以上;阳坡、半阳坡获得的太阳辐射能较多,阳坡的植被覆盖度明显高于阴坡。人类活动对赤水丹霞植被覆盖变化的破坏和建设作用同时存在,缓冲区的旅游设施建设和城镇化发展导致遗产地植被覆盖度受到明显干扰,退耕造林、关停矿山等一系列遗产地保护措施促进了遗产地的植被覆盖度提高。研究成果可为赤水丹霞世界自然遗产地的生态环境保护和可持续发展提供一定的参考。     

Effects of Watershed Vegetation on Tributary Water Yields During the Wet Season in the Heishui Valley,China

The relationships between water yields of tributaries and coverage of different vegetation types in the corresponding sub-watersheds were investigated during the wet season in the Heishui River Valley, located in the upper portion of the Yangtze River in western China. Stable isotope analysis was used to calculate the relative contributions of the tributaries to water yield in the main stem of the Heishui River, while relative coverages of the different vegetation types were calculated from classified Landsat 7 TM satellite images of the study area. We found that all the sub-watersheds were dominated by two vegetation types (subalpine forest and alpine shrub-meadow) which influenced water yields in opposite ways. Lower subalpine forest coverage was significantly associated with higher tributary water yield, whereas lower alpine shrub-meadow coverage was associated with lower tributary water yield. Comparing our results to similar studies at different spatial scales, we found increasing uncertainty in the relationship between vegetation coverage (total and individual community types) and water yields as scale increased. Nevertheless, the quantitative relationships found in our study may prove useful at the appropriate scales by allowing policy makers and managers to use vegetation coverage as an indicator or index of water yield when attempting to manipulate the vegetation of watersheds to reduce the risk of flooding in this region.     

分形理论在达州市达川区滑坡灾害研究中的应用

分析诱发滑坡灾害的原因是一项较为复杂的过程。针对四川省达州市达川区各种自然因素开展研究,通过GIS软件的分析功能,得到研究区395个滑坡灾害点与各个影响因素的叠加图。利用分形分维理论中的盒维数法研究达川区滑坡灾害点空间分布的分形特征,并对统计结果进行分析。研究成果显示:达川区滑坡灾害点空间分布分维值为1. 011 9,相关系数为0. 956 4,具有较高的自相关性;按各自然因素分区统计,滑坡灾害点与深丘、低山地区,年均降水量介于1 050～1 250 mm以及植被覆盖度介于30%～60%之间的区域分形相关性都较强。因此,采用分维值划分滑坡灾害易发程度,可以更直观地描述各影响因子对滑坡灾害点影响程度并得到潜在灾害危险性分区示意图,可以为滑坡灾害的有效治理提供可视化数据支撑。     

岔巴沟流域植被变化特征及其对水沙的影响

基于30 m×30 m分辨率陆地卫星(Landsat)遥感数据分析1987—2018年岔巴沟流域植被覆盖度的时空演变特征并生成流域土壤面蚀等级图,分析其对流域产流产沙的影响。结果表明:岔巴沟流域植被覆盖度整体呈现快速增长趋势,从1987年的24.7%增加至2018年的53.1%;流域植被覆盖度构成发生很大转变,2002年以后中、高覆盖度区域比例大幅上升,增长主要集中在丘陵沟壑地区;随着植被覆盖度的增长,流域产流产沙呈现减少趋势,地表面蚀有所减少,植被对产沙影响大于对产流影响。     

黄河流域1982—2015年不同气候区植被时空变化特征及其影响因素

研究不同气候区植被覆盖的时空变化及气候因子与植被生长的关系,对生态环境建设与治理具有重要意义。基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g数据集,运用均值法、Sen+Mann-Kendall趋势分析、偏相关系数、多元线性回归模型+残差法等方法,分析了黄河流域不同气候区生长季植被时空变化特征及气候因子与人类活动对植被变化的影响。结果表明:①1982—2015年黄河流域及不同气候区归一化植被指数(NDVI)年际变化呈缓慢上升趋势,干旱区变化波动平稳,半湿润区变化较明显。②34 a来各气候区大部分地区植被呈显著增加,半干旱区所占面积比例最大,不显著减少主要分布在半湿润区西南部及南部。③各气候区降水、气温、日照时数对NDVI表现出正影响,且日照影响最大;在半干旱区降水对NDVI影响最大,在半湿润区影响最小,在半湿润区气温对NDVI影响最大,在干旱区影响最小。④34 a来,人类活动对各气候区植被的积极影响明显大于消极影响。     

Modeling and analysis of effects of precipitation and vegetation coverage on runoff and sediment yield in Jinsha River Basin

This paper focuses on the effects of precipitation and vegetation coverage on runoff and sediment yield in the Jinsha River Basin. Results of regression analysis were taken as input variables to investigate the applicability of the adaptive network-based fuzzy inference system (ANFIS) to simulating annual runoff and sediment yield. Correlation analysis indicates that runoff and sediment yield are positively correlated with the precipitation indices, while negatively correlated with the vegetation indices. Furthermore, the results of stepwise regression show that annual precipitation is the most important factor influencing the variation of runoff, followed by forest coverage, and their contributions to the variation of runoff are 69.8% and 17.3%, respectively. For sediment yield, rainfall erosivity is the most important factor, followed by forest coverage, and their contributions to the variation of sediment yield are 49.3% and 24.2%, respectively. The ANFIS model is of high precision in runoff forecasting, with a relative error of less than 5%, but of poor precision in sediment yield forecasting, indicating that precipitation and vegetation coverage can explain only part of the variation of sediment yield, and that other impact factors, such as human activities, should be sufficiently considered as well.     

陕西省不同地貌类型区植被覆盖度时空变化特征及其影响因素

为了评价“退耕还林(草)”等生态工程实施以来陕西省不同地貌类型区的植被覆盖变化,基于2000—2017年MODIS数据,采用像元二分模型估算了陕西省植被覆盖度,研究了不同地貌分区植被覆盖度时空变化及其影响因素。结果表明:①18 a来,陕西省植被覆盖度整体呈增加趋势,其中风沙过渡区、黄土高原区增加幅度较大,秦岭山地、汉江盆地与大巴山地增幅较小,关中平原则呈减少趋势。②全省38.88%的区域植被显著改善, 8.49%的区域植被显著退化,黄土高原区为主要改善区,关中平原区及其它地貌类型区的城市周围植被退化。③降水与气温对植被覆盖的影响存在空间差异,黄土高原区植被覆盖度与降水和气温分别以正相关和负相关为主,秦巴山地高海拔地区则均以负相关为主。④相对于地势低缓区域,地势高陡区域植被覆盖度更高,阴坡植被覆盖度较其它坡向高。研究结果将为陕西省生态环境保护分区实施提供科学依据。     

A Species-Specific and spatially-Explicit Model for Estimating Vegetation Water Requirements in Desert Riparian Forest Zones

Balancing human demands for water with environmental requirements to maintain functioning ecosystems requires the quantification of ecological water requirements. In arid regions, high spatial variability of vegetation cover and different water consumption of plant species make it different to estimate reasonable ecological water requirements. We developed a simple and practical approach that estimates the vegetation water requirements (VWRs) of desert riparian ecosystems. This model is species-specific and spatially-explicit; it considers the water consumption characteristics required by different species and highlights the impacts that high vegetation cover spatial variability has in arid regions on evapotranspiration. The model was parameterized based on the observation of the water consumption of two typical desert riparian species, Populus euphratica and Tamarix spp., in the lower basin of the Tarim River in northwestern China. Comparisons between the modeling results and measured data for two mature Populus and Tamarix stands indicate that the model is reasonable predictive. A case study in the lower basin of the Tarim River demonstrated the model’s practicality and transferability. This model could run based on near real-time or forest weather data and spatial vegetation patterns, and provides a continuous estimation of the temporal and spatial variations of the VWR. Particularly, this model forecasts VWRs under different vegetation spatial distribution and coverage scenarios, and evaluates the impacts and consequences of different management actions. This model can serve as a useful tool for management agencies interested in improving their decisions to allocate river water between human activities and natural ecosystems in arid regions.