基于遥感与GIS技术的黄河宁蒙河段洪泛湿地生态环境脆弱性定量评价

黄河上游是黄河四大洪泛湿地集中分布区之一,属于典型的生态环境脆弱地区,加上人为活动影响程度的不断加剧,洪泛湿地生态环境受到剧烈影响,迫切需要对该区湿地生态环境脆弱性进行全面评估。基于遥感与地理信息技术,选取30个洪泛湿地生态脆弱性指标,利用DPSIR模型和层次分析相结合的方法,对黄河上游洪泛湿地1986~2014年生态环境脆弱性变化进行定量评价。结果显示,1986~2014年黄河上游洪泛湿地生态环境脆弱性呈现先增加后降低的“凸”字形格局。从垂直于河流流向的横断面分布看,脆弱性呈现从河流中心向河流两翼逐渐降低的梯度分布特征;从研究河段上游到下游,洪泛湿地生态环境脆弱性变化具有显著空间异质性特征,其中下河沿、头道拐河段脆弱性变化幅度较小,青铜峡到三河湖口河段脆弱性变化幅度相对较显著。     

基于遥感与GIS技术的黄河宁蒙河段洪泛湿地生态环境脆弱性定量评价

黄河上游是黄河四大洪泛湿地集中分布区之一,属于典型的生态环境脆弱地区,加上人为活动影响程度的不断加剧,洪泛湿地生态环境受到剧烈影响,迫切需要对该区湿地生态环境脆弱性进行全面评估。基于遥感与地理信息技术,选取30个洪泛湿地生态脆弱性指标,利用DPSIR模型和层次分析相结合的方法,对黄河上游洪泛湿地1986～2014年生态环境脆弱性变化进行定量评价。结果显示,1986～2014年黄河上游洪泛湿地生态环境脆弱性呈现先增加后降低的"凸"字形格局。从垂直于河流流向的横断面分布看,脆弱性呈现从河流中心向河流两翼逐渐降低的梯度分布特征;从研究河段上游到下游,洪泛湿地生态环境脆弱性变化具有显著空间异质性特征,其中下河沿、头道拐河段脆弱性变化幅度较小,青铜峡到三河湖口河段脆弱性变化幅度相对较显著。     

基于面向对象分类方法的乌苏里江流域中俄跨境区域湿地景观动态研究

选取乌苏里江中下游干流50km缓冲区为研究区,以1989、2000和2013年的Landsat TM、OLI遥感影像为数据源,利用面向对象的分类方法获取湿地信息;在GIS技术支持下,选取斑块类别面积(CA)、面积所占比例(PLAND)、最大斑块面积指数(LPI)、平均斑块面积(AREA-MN)、斑块数(NP)、斑块密度(PD)等景观格局指数,分析了研究区1989~2013年湿地的景观格局动态特征。结果表明:面向对象的分类方法能够准确提取湿地信息,并且有效地避免"椒盐现象";1989~2013年,该区水田、水库/坑塘、运河/水渠、灌丛沼泽增加和河流、湖泊、草本沼泽、森林沼泽减少;大量草本沼泽转为水田为该区湿地变化主要特征;1989年湿地类型以草本沼泽为主,2013年水田的斑块面积略高于草本沼泽斑块面积;湿地景观变化区主要分布于中国一侧的挠力河流域和穆棱河流域;天然湿地景观破碎化程度逐年加深,人工湿地景观趋于聚集,人为干扰是导致湿地景观格局变化的主要动力;中俄两国境内湿地景观变化程度差异显著,中国境内大量天然湿地转为人工湿地;俄罗斯境内的湿地变化微小,天然湿地保存较好。农田垦殖是导致两国湿地景观破碎程度差异的主要原因。     

基于Landsat-TM影像的鄱阳湖典型湿地动态变化研究

利用分层分类法,通过对鄱阳湖典型湿地(蚌湖与赣江中支口三角洲)长序列秋季Landsat-TM影像进行解译分析,探讨了1991年~2008年间鄱阳湖典型湿地动态变化特征。结果表明分层分类方法能够有效地应用于Landsat-TM遥感影像的解译;从1991年到2008年蚌湖和赣江中支口三角洲湿地的植被面积分别增加18.56km2和6.01km2,其中赣江主支三角洲洲滩植被分布呈向湖体扩展态势。植被分布受水情影响比较大,蚌湖湿地的苔草面积与同时期水面积呈负相关性,而赣江主支三角洲湿地植被类型结构变化受水位影响也比较明显,苔草面积变化与秋季湖口水位表现为负相关,芦苇分布面积变化则与湖口水位变化趋势较为一致。     

昭平台水库上游区域降雨侵蚀力时空变化特征

昭平台水库是淮河上游一座重要的防洪工程,由于库区的水土流失造成的泥沙淤积严重,加强库区水土流失治理与监督监测尤为必要。而降雨侵蚀力的时空分布规律研究则是实现区域土壤侵蚀定量监测预报的重要基础。本文利用昭平台库区上游20年雨量站17年的资料对该区年降雨侵蚀力进行了分析研究,利用中汤代表站次降雨过程资料计算分析了区域降雨侵蚀力的年内分布特征。区内降雨侵蚀力年间变化规律同雨量变化总体趋势相同,并呈现4~5年的变化小周期,空间上从西南至东北逐渐减小,并形成一个高值区和一个低值区;年内R值集中分布于6~8月,占年R值75.4%,同月雨量的分布一样呈单峰型,最大值均出现于8月份。     

基于GIS和RS的湿地动态变化监测及驱动力分析——以黑河上游野牛沟河为例

以黑河上游野牛沟河为研究区,利用1987年、2006年两个时相的Landsat-5TM数据,结合植被类型图、SRTM高程数据、1∶5万地形图等数据,获取了该区13类地物类型。利用ENVI软件提取湿地类型转移矩阵,分析了自1987年以来黑河上游野牛沟湿地的动态变化过程及其驱动力。结果显示:该区湿地总面积从1987年的53000ha减少为2006年的51900ha,净减少量为1071.63ha,增减幅度较大。其中变化幅度最大的为沼泽湿地,减少1021.59ha,变化率为2.7%,其次为冰川湿地,减少50.04ha,变化率为0.67%。通过分析表明,在自然驱动力方面,气温升高和降水量减少使湿地面积趋于减少;人文驱动力方面,人口增长的压力与经济发展的需要,才是导致该区湿地减少的根本驱动力。     

基于面向对象—深度学习的闽东南低海拔海岸带地区湿地动态遥感分析

海岸带湿地具有重要的生态价值和经济开发价值,明确其时空变化特征与影响因素对于维持区域生态系统平衡和可持续发展具有重要意义。以Landsat TM/ETM+/OLI影像为基本数据源,综合利用面向对象与深度学习分类方法对1985~2015年闽东南低海拔海岸带地区的湿地信息进行提取,以揭示其时空演变特征与驱动力因素。结果表明：基于面向对象—深度学习分类方法对湿地进行信息提取,整体分类精度可达93%以上,分类结果整体性好;1985~2015年自然湿地面积呈减少趋势,人工湿地面积呈增加趋势,分别减少和增加250.31 km²和251.36 km²;湿地二级类型中,30 a间河口/浅海水域和淤泥质海滩面积减少最大,盐田/水产养殖场面积增加最大;1985~2015年湿地变化类型多样,且2000~2015年较1985~2000年湿地变化更为剧烈;湿地变化是人类活动和自然环境变化共同作用的结果,其中人类活动是影响湿地变化的主要原因。该方法及研究结果可为海岸带湿地监测与保护管理提供技术支持和决策参考。     

基于遥感监测的黄河三角洲湿地演变分析研究

为保护黄河三角洲湿地生态系统,掌握湿地变化趋势,以 1986—2018 年间 15 a 卫星遥感影像为数据源,通过 ERDAS 9.0 和 ArcGIS 10.3 平台开展黄河三角洲湿地遥感解译,建立土地利用转移矩阵,分析黄河三角洲湿地面积和分布格局及变化特征。结果显示：湿地是黄河三角洲主要生态系统类型,主要分布在沿海区域, 与 20 世纪 80 年代相比,黄河三角洲湿地面积整体下降,其中自然湿地萎缩严重,人工湿地增长迅速,湿地面积和结构均发生较显著变化,而区域土地资源开发是湿地结构变化的主要因素。研究成果表明：基于遥感解译,采用 ERDAS 9.0 和 ArcGIS 10.3 平台能快速获取较多湿地类型信息,提高提取精度,可为大范围土地利用分类研究提供方法参考。     

2001~2011年中国农田最大光能利用率参数时空变化特征

基于遥感数据的光能利用率模型被广泛应用于计算陆地生态系统的生产力,其结果对最大光能利用率(ε max)参数非常敏感。利用农业产量统计数据、MODIS遥感数据、气象观测数据和植被光合模型(VPM)推算2001~2011年全国各省逐年的农田平均ε max,并分析其时空变化特征及其影响因素。研究结果表明:2001~2011年全国31个省的农田ε max的变化范围为0.57~2.20 g C·MJ-1,呈现出东部和中部较高、西北和西南较低的分布特征。大部分省份农田ε max呈现上升趋势,但在2001~2007年存在年际波动,2008年后ε max呈相对稳定增长趋势。各省农田ε max的年际波动幅度呈现北高南低、东高西低的分布特征。大部分省份农田ε max的年际变化与单位耕地面积农用化肥施用量存在显著的正相关性(P<0.05);C4作物面积比例变化也是导致农田ε max变化的原因之一。在利用光能利用率模型计算农田生产力时,需要发展考虑ε max 时空变化的参数化方案。
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基于遥感与GIS技术的山西省生态脆弱性演变分析

山西省是中国最重要的生态脆弱区之一,科学评估生态脆弱性及其驱动因子是制定生态保护政策和改善生态环境的重要依据。然而,以往对于山西省生态脆弱性的研究往往基于行政单元,以栅格尺度对山西省生态脆弱性分异特征及驱动因子的工作鲜有开展。基于遥感与GIS技术,利用生态敏感性—生态恢复力—生态压力度模型,结合空间主成分分析法和地理加权回归模型研究山西省2000～2019年生态脆弱性的演变特征及其驱动因子。结果表明：山西省多年生态脆弱性以中度生态脆弱性为主,中部盆地和晋西黄土高原的生态脆弱性极差,“多字形”山脉等地生态脆弱性较好。从不同土地利用的生态脆弱性分布来看,草地、水域、耕地以中度生态脆弱性占主导,林地以轻度生态脆弱性为主,建设用地和未利用地则以重度生态脆弱区为主。整体来看,山西省多年生态脆弱性重心向南迁移。各因子对生态脆弱性的影响从大到小依次为：人口密度>GDP>生物丰度>植被覆盖度SHDI>坡向。根据生态脆弱性分布及变化特征,将山西省划分为生态核心保护区、生态综合监测区、生态优化关注区、生态恢复治理区、生态潜在治理区,并对生态脆弱性的优化提出相应策略。     

A remote sensing approach to determine environmental flows for wetlands of the Lower Darling River,New South Wales,Australia

A remote sensing approach was adopted to determine environmental flow requirements for wetlands in the Lower Darling River. The regulation of river flows by the Menindee Lakes Storage has altered the natural flow regime in the river and is likely to be affecting the health of both the river and its wetlands. Landsat Thematic Mapper (TM) images corresponding to four flood events (1989, 1990 and two in 1996) were analysed and a relationship between river flow heights and wetland inundation was established. Wetlands were classified according to broad commence-to-flow river discharges. The study concluded that 13 000 Ml d^-1 (megalitres per day) at Weir 32 would inundate approximately 50% of the wetlands along the Lower Darling River, this figure being 10 000 Ml d^-1 less than estimated in a previous study.     

Relating wetland inundation to river flow using Landsat TM data

Satellite imagery has been used in many studies that seek to relate river flow to floodplain inundation. However, on rivers with moderately to highly variable daily flows it is difficult to establish a reliable relationship between river stage and area of floodplain inundation. This is because the rapid downstream movement of the flood peak results in the area of maximum inundation at any time being spatially restricted. This study presents a method that accounts for rapid variation in daily discharge using before-flood and after-flood sequences of Landsat Thematic Mapper (TM) imagery in reference to a predefined wetland vector coverage. This procedure establishes a relationship between wetland inundation and river discharge. It also reduces errors of commission arising from: the retention of water on the floodplain from previous floods; the filling of wetlands from rainfall and other non-channel sources; and pixel mis-classification.     

黄河三角洲脆弱性评价系统的设计与实现

针对黄河三角洲环境恶化问题,设计一种脆弱性评价系统。构建适合黄河三角洲脆弱性评价的指标体系,利用专家积分法进行指标量化和数据整理,用层次分析法确定指标权重。在VS2005开发环境下,采用C#语言和ArcEngine组件设计并实现该评价系统。分析结果表明,系统的建设有利于脆弱性评价指标数据的集中管理,方便管理人员快速精确地进行信息查询和脆弱性评价分析。     

Seasonal water storage on the Amazon floodplain measured from satellites

The amount of water stored and moving through the Amazon floodplain is not known, yet is necessary for understanding the role of the wetland in the regional carbon balance and the sediment and nutrient exchanged with the main river channel. Here, we separate the Amazon floodplain into six 330 km × 330 km areas and use gravimetric and imaging satellite methods (i.e., GRACE, SRTM, GPCP and JERS-1) to estimate the amounts of water filling and draining from the mainstem Amazon floodplain. We show that the amount of water stored on and subsequently drained from the mainstem Amazon floodplain each year represents about 5% of the total volume of water discharged from the Amazon River into the Atlantic Ocean. Despite a five-fold increase in mainstem discharge from upstream to downstream, the floodplain water volume exchanged with the river only doubles (based on all six 330 km reach lengths). Rates of exchange along the 330 km reach lengths vary from 5500 m³/s during floodplain infilling to −7500 m³/s during drainage. The contribution to the floodplain from local upland runoff represents less than 20% of the floodplain water volume for any given time.     

Characterization of terrestrial water dynamics in the Congo Basin using GRACE and satellite radar altimetry

The Congo Basin is the world's third largest in size (~ 3.7 million km²), and second only to the Amazon River in discharge (~ 40,200 m³ s^− 1 annual average). However, the hydrological dynamics of seasonally flooded wetlands and floodplains remains poorly quantified. Here, we separate the Congo wetland into four 3° × 3° regions, and use remote sensing measurements (i.e., GRACE, satellite radar altimeter, GPCP, JERS-1, SRTM, and MODIS) to estimate the amounts of water filling and draining from the Congo wetland, and to determine the source of the water. We find that the amount of water annually filling and draining the Congo wetlands is 111 km³, which is about one-third the size of the water volumes found on the mainstem Amazon floodplain. Based on amplitude comparisons among the water volume changes and timing comparisons among their fluxes, we conclude that the local upland runoff is the main source of the Congo wetland water, not the fluvial process of river-floodplain water exchange as in the Amazon. Our hydraulic analysis using altimeter measurements also supports our conclusion by demonstrating that water surface elevations in the wetlands are consistently higher than the adjacent river water levels. Our research highlights differences in the hydrology and hydrodynamics between the Congo wetland and the mainstem Amazon floodplain.     

黄河下游河势遥感监测系统建设分析

为提高黄河下游河势遥感监测能力,提升河势遥感监测服务水平,深入探讨黄河下游河势遥感监测的现状和存在的问题,提出黄河下游河势遥感监测系统的建设目标及思路。通过充分整合卫星遥感、黄河水利对象等相关数据,最大程度地共享现有数据资料和软硬件资源,设计开发黄河下游河势遥感监测系统,包括卫星遥感数据传输通道建设、遥感数据处理软硬件和存储设施建设、河势信息解译和服务功能开发,以及河势信息数据库建设等。结果表明：黄河下游河势遥感监测系统的建设可强化黄河河势遥感监测的数据计算与存储服务能力,提升河势信息解译的自动化水平,实现河势遥感监测工作的数字化及河势信息服务的高效化,具有很好的推广应用前景。     

1980~2018朝鲜半岛西海岸滨海湿地演化分析

环黄海湿地是东亚—澳大利西亚水鸟迁徙廊道的重要组成部分,在全球生物多样性保护方面具有不可替代的作用。研究利用Landsat 系列遥感影像,集成面向对象和决策树分类方法对遥感影像进行解译,得到1980~2018年5个时期朝鲜半岛西海岸湿地分布数据集,对朝鲜半岛西海岸滨海湿地变化特征进行解析,并对比分析朝鲜和韩国不同体制和发展水平差异下的湿地演变驱动因素,以期为环黄海滨海湿地生态系统管理和可持续发展提供科学参考。研究结果表明：朝鲜半岛西海岸主要湿地类型为自然湿地,占研究区总面积的41.1%,以滩涂为主;近40 a间朝鲜半岛西海岸自然湿地面积呈减少趋势,损失1094.4 km²;人工湿地面积呈快速增加趋势,相对增加45.1%;受国家体制、政治、人口和经济等影响差异,朝鲜自然湿地多转化为耕地,而韩国自然湿地多转化为人工表面;人类活动对湿地的直接占用是该地区湿地损失最主要的因素,需加强管控和科学利用海岸带资源。