近20年塔里木河干流生态环境变化遥感监测分析

针对塔里木河流域综合治理后生态环境的变化状况及植被的恢复状况等热点问题,基于遥感时空变化分析方法从土地利用、地表水体和植被覆盖度的时空变化方面分析了近20年来塔里木河干流生态环境的变化状况。结果表明:(1)塔里木河干流土地利用受到人类活动的影响显著,自2000年以来,塔里木河干流耕地面积增加显著,净增2 229 km²,草地面积整体下降,萎缩3 157 km²;(2)综合治理以来,下游河段2009—2018时段水体出现频率明显高于2000—2008时段,水体出现频率提高约15%;(3)2000年以来,塔里木河流域的植被覆盖度持续增加,特别是下游河段植被覆盖度增加明显,覆盖度增加18%。但中、上游流域的植被覆盖度的增加趋势主要贡献来源于耕地,中上游地区耕地的增加仍会对塔里木河流域的生态保护和恢复造成一定的影响。     

基于遥感技术的高精度土地利用的时空变化分析研究

以北京市西北涵养区为研究对象,以高分辨率Rapid Eye遥感影像为数据源,采用面向对象分类技术,解译2010年和2018年土地利用信息,所构建的土地利用分类体系包括耕地、乔木、灌木、水体、建筑物、矿石堆、砂石坑等类型,在此基础上,分析土地利用变化,识别涵养区受损生态空间分布。研究结果表明,自2010年至2018年,西北涵养区生态环境明显改善,其中水体增加33.06 km~2,矿石堆及砂石坑面积均有所降低。矿石堆较2010年减少约33.3%,主要转为灌木及乔木;砂石坑面积较2010年减少25.9%,转化为灌木、乔木及水体。灌木林受人类活动和植被系统演化的影响,面积减少显著,其中灌木林转换为建筑区的面积约为106 km~2,灌木林转换为乔木林的面积为566 km~2。通过数据分析可知,北京市西北涵养区生态环境保护工作仍需进一步加强,生态保护补偿机制需进一步健全完善。     

新疆车尔臣河流域土地利用/覆被变化分析

以1990年、2000年与2010年车尔臣河流域Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据,采用GIS技术分析研究区20 a土地利用/覆被变化。结果表明,1990—2010年,研究区耕地、水域湿地和建设用地呈现增加趋势,分别增加152.69%、343.05%、34.09%,其他用地类型变化不大;新增耕地面积主要来自于3.9%的草地;新增水域湿地面积主要来自于2.63%的沙地和2.03%的草地。研究结果可为区域水土资源可持续利用及生态环境保护提供参考。     

永定河上游流域土地利用变化及生态环境效应研究

基于1980年、1990年、2000年及2010年4期土地利用数据,定量化计算永定河上游流域土地利用动态度、土地利用类型间的转移矩阵、生态环境质量指数等指标,对永定河上游流域的土地利用变化和生态环境效应进行了系统分析。结果表明:(1)过去30年期间,研究区土地利用类型的面积所占比例由大到小排列为耕地草地林地城乡、工矿、居民用地水域未利用土地;1980—1990年与1990—2000年,土地利用综合动态度分别为0.06%、0.19%,土地利用类型的转出率或转入率基本上均小于10%,土地利用变化较小;2000—2010年,土地利用综合动态度较大,达到了6%,土地利用类型的转出率或转入率均大于10%,土地利用变化较大。(2)2000—2010年间永定河上游流域生态环境质量指数从从0.4230上升到0.4290,生态环境质量略有好转;总体上维持着区域生态环境的动态稳定。该研究可为永定河上游流域土地利用格局优化及生态环境的改善提供技术支撑。     

1980 年以来黄河内蒙古段十大孔兑流域 土地利用变化时空特征

研究黄河内蒙古段十大孔兑(以下简称十大孔兑)流域土地利用变化,对于区域生态环境建设和水土保持效果评价有重要意义。根据1980年、1998年、2010年3期遥感影像解译的土地利用数据,采用土地利用动态变化和土地利用转移矩阵,系统分析了十大孔兑流域1980年以来的土地利用变化时空特征。结果表明:研究区以耕地、草地和未利用地为主要土地利用类型,1980年以来草地面积逐渐增加,未利用地面积逐渐减少,1998年-2010年较1980年-1998年的土地利用变化幅度和变化速度提高。1980年-1998年和1998年-2010年,土地利用转移方向主要是未利用地向低、中覆盖草地转化,低覆盖草地向中、高覆盖草地转化,中覆盖草地向高覆盖草地转化,该转化主要分布在流域的上中游,以流域东部和西部最明显。1980年-1998年间低覆盖草地向中、高覆盖草地转化比例较高,1998年-2010年间未利用地向低、中覆盖草地转化比例较高。分析认为,1980年以来十大孔兑流域城镇化水平提高,林草水保措施力度增强、成效显著,区域生态环境改善,特别是国家实施"退耕还林(草)"生态修复政策后,生态环境改善效果更为突出。     

近年来汉江上游土地利用类型变化分析

分析汉江上游近年来土地利用类型变化,可以揭示其生态环境的变化,为南水北调水源区各县的土地利用制定政策和生态环境保护提供参考依据。基于MODIS的MCD12Q1数据2001、2005、2009、2013年共4期遥感影像,从土地利用变化速率、类型转移、利用程度3个方面对汉江上游整个区域和各县区土地利用进行时空分析。结果表明,在汉江上游92 271.44 km~2的范围内,2001—2013年,林地面积增加了13 075.4 km~2,水域增加了183.66 km~2,草地减少了7 105.69 km~2,耕地减少了6 150.45 km~2,城市建设用地变化不显著。在这3个时期,面积增加最多的是林地。草地、耕地和水域主要转化为林地,另外草地和耕地之间还相互转移,城市建设用地主要转移为耕地。各县(区)林地面积均在增加。2001—2005年土地利用的变化量相对较大,表明该时期土地利用类型进行了较大幅度调整,2005—2013年变化量较小,表明该时期土地利用转移幅度相对较小。汉江上游区域近年来土地利用结构进行了较大调整,生态环境也在向好的方向发展,这是实施生态保护的积极效果。     

阿姆河流域耕地变化及水土匹配特征分析

基于中亚阿姆河流域4个分区1990—2015年间土地利用变化和水资源等数据,运用耕地变化速率、洛伦兹曲线和基尼系数法以及水土资源匹配系数对阿姆河流域耕地变化和水土匹配状况进行了综合分析。结果表明:1990—2015年阿姆河流域耕地以146.74 km²/a的速度在扩张,且各时期、各分区扩张的速度不同;在不考虑咸海来水不断减少、生态持续恶化的前提下,绿洲区匹配状况属比较公平和相对合理状况;阿姆河流域水土资源空间分布存在明显的错位现象;全流域生态用水被农业用水严重挤占,阿姆河流域灌溉面积、灌溉用水量成为影响咸海水量及面积变化的重要因素,是一种不可持续的用水方式。     

塔里木河干流土地利用/覆被变化研究

通过GIS技术,以及1990、2000年与2010年塔里木河干流Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据,分析了研究区近20 a土地利用/覆被变化。结果表明:1990—2010年,研究区主要土地利用类型为沙地、疏林地和低覆盖草地,占总面积的70%以上;研究期间,变化最显著的是耕地面积,年均变化率为9.03%。变化最不明显的是未利用地,年均变化率为-0.013%;新增耕地面积主要来自于9.09%的林地面积和14.80%的草地面积。新增水域面积则主要来自于的1.28%沙地;新增建设用地面积主要来自于0.89%的耕地面积。研究结果为塔里木河干流水土资源可持续利用及生态环境保护提供了一定的参考。     

新疆塔里木河下游绿色走廊土地覆被变化研究

研究土地利用(植被覆盖)时空变化对土地资源管理、生态环境治理及社会经济可持续发展具有重要意义。文章以塔里木河下游绿色走廊为研究区,基于近20年遥感影像解译数据及实地调查,根据土地利用转移矩阵及景观指数方法,对研究区林地(胡杨林)、灌木林地、草地、水域、未利用地面积与景观格局变化进行了分析。结果表明：流域生态治理工程实施后,下游未利用地(多为沙漠化土地或沙漠)减少,自然生态植被与水域面积明显增加。研究成果对持续推进流域综合治理具有指导作用。     

黑河中下游土地覆被变化与驱动力分析

黑河流域自2000年实施水资源统一调度以来,土地利用发生了显著变化。利用2000年、2011年两期TM和ETM+遥感影像,解译获取了干流中下游地区土地利用变化数据,并基于GIS空间分析与数理统计方法进行了定量分析。运用区域生态环境质量指数和区域土地利用变化类型生态贡献率,对研究时段内土地利用变化的生态环境效应进行了分析与评价。结果表明:(1)2000—2011年流域土地利用变化主要表现为耕地、建设用地、水体增加,未利用地减少;(2)中游地区土地利用变化主要发生在山丹县的马营河灌区和张掖绿洲的边缘区域,下游地区土地利用变化主要发生在沿河区域、额济纳核心绿洲区和古日乃地区的边缘区域;(3)中游地区2000年、2011年的区域生态环境质量指数分别为0.190 8、0.196 0,下游地区分别为0.047 8、0.055 6;(4)局部地区生态环境呈恶化趋势,其中草地退化及围水造田对区域土地利用/覆被变化产生的影响最为明显。     

塔里木河流域的绿洲迁移研究

绿洲是干旱区社会经济发展的根基,是干旱区生态保护的核心.理解和定量表征环境变化下绿洲的演化规律是沙漠治理和绿洲保护的关键科学问题.选用2002-2018年MODIS 土地分类数据集MCD12Q1,计算绿洲动态度、绿洲重心、不同土地类型的绿洲化贡献率、林草水域与社会经济用地的转化率四个指标,对塔里木河流域及其四大源流流域...     

土地利用变化影响的灞河流域潜在非点源污染风险时空变化特征

流域内土地利用方式改变引起非点源污染源的时空变化,已显著影响地表、地下水环境质量。以人类活动影响强烈的灞河流域为例,采用改进后的潜在非点源污染指数模型(PNPI),探讨近20年半干旱区城市型河流土地利用变化影响下的流域潜在非点源污染风险时空变化特征及其主导因素。结果表明:灞河流域主要土地利用方式为林地与耕地,共占流域面积的85%。1995-2015年间西安实施区域融合发展战略,河流下游平原区城镇用地扩张近4倍,侵占大量原有草地与耕地;基于Quantile分类法,将研究区潜在非点源污染风险值划分为极低、低、中等、高和极高等级,区域流域内潜在非点源污染风险呈现两极分化现象,即人类活动影响区的非点源污染风险增强,极高风险区迅速扩张,同时上游水源区的非点源污染风险降低;近期,西安市城镇化的快速推进是流域极高潜在非点源污染风险区域迅速扩张的主要原因。     

近30a来白洋淀土地利用变化规律及驱动力分析

分析土地利用变化规律对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。针对白洋淀的土地利用演变,为探究其变化趋势,以白洋淀湿地为例,采用30 a来8期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,结合遥感和地理信息系统方法,分析白洋淀湿地土地利用的时空变化特征和驱动力。结果表明:(1)1986—2018年,主导的土地利用类型是耕地和水域。耕地变化最为明显,减少了60.3%,水域变化次之,增加了24.1%。水生植物面积大致呈"增多—减少—增多"的趋势,居民地面积持续增加。(2)分析土地利用动态度得出,1986—2018年间水生植物和水域面积的单一动态度较大,综合动态度(L_C)从0.267%下降到0.117%,呈现缓慢下降趋势,说明白洋淀土地利用到后期的变化速度变慢,土地利用状态趋于稳定。(3)白洋淀土地利用类型变化的驱动因子为气候、人类活动和国家宏观政策。研究成果有利于区域进行土地利用决策,也可作为土地可持续利用和生态环境保护的科学依据。     

基于SWAT模型的诺敏河流域径流对土地利用/覆被变化的响应模拟研究

土地利用/覆被变化直接反映了人类活动的影响程度,对于流域水文循环过程影响显著。本文以诺敏河流域为研究区,基于1976和2000年两期土地利用数据,结合SWAT模型定量评价了径流对土地利用/覆被变化的响应。研究结果表明:SWAT模型可以较好地模拟诺敏河流域的月径流变化过程,在研究区具有一定的适用性;相对于1976年的土地利用条件,2000年土地利用变化主要表现为林地和草地面积减小,耕地面积增加。1976-2000年间诺敏河流域土地利用变化导致年均地表径流增加了17.78%,且空间差异显著,尤其是下游的莫力达瓦达斡尔族自治旗和阿荣旗等地地表径流增加趋势更为明显,增加幅度超过20 mm。模拟研究对于诺敏河流域合理规划土地利用格局具有重要意义。     

基于SWMM的城市洪涝风险管理研究

为了研究城市洪涝风险评估的问题,采用SWMM(Storm Water Management Model)模拟技术进行洪涝风险危险等级量化研究。以涂家营沟流域为例,基于SWMM模型模拟不同重现期降雨下的淹没情况,计算各子汇水区基于淹没深度、淹没面积、土地利用、人口密度和淹没道路等脆弱性参数建立的危险等级,确定洪灾危险区。结果表明:在20年一遇的情景下研究区溢流量为62 350 m~3,淹没面积为0.177 4 km~2,其原因是排水系统不达标且淤积严重;基于淹没深度和淹没面积的高洪灾风险区面积为0.049 km~2,基于土地利用的高洪灾风险区面积为0.516 km~2,基于人口密度和淹没道路的高洪灾风险区面积为0.041 km~2;该研究区内洪灾危险区由低级到高级的面积分别为1.83 km~2、1.00 km~2和1 950 m~2,高危险区主要集中在城市中心、居民区。淹没深度和淹没面积是确定洪涝灾害等级最敏感的参数,为洪涝风险评估提供依据。研究结果可为我国城市发展规划提供参考依据。     

重庆市主城区建设用地扩张特征分析及其预测

考虑到地块本身空间特征对城镇规划和扩张的影响,有必要耦合空间格局因子来研究建设用地的扩张过程。以重庆市主城区为研究区域,在甄别土地利用扩展特征的基础上,综合采用平均增长率法和基于地块空间属性的优势度评价法,预测了2020年的建设用地需求量和新增建设用地的空间分布。研究结果显示①2010-2016年,重庆市主城区建设用地从749.14 km²增加至905.06 km²,年平均增长率为3.35%;②2010-2016年,研究区内新增建设用地主要来源于耕地(53.25%)或林地(37.89%)的转化,同时更倾向分布于坡度低于12°、海拔低于400 m的区域,尤其是0~3°坡度区间(24.44%)和200~300 m高程区间(47.60%);③至2020年,研究区内建设用地面积将增长115.31 km²,其中56.24%来源于耕地的转化,47.45%位于200~300 m海拔区间,58.39%位于0~12°坡度区间,主要分布于沙坪坝区、九龙坡区和渝北区。     

基于SWAT和GIS的洱海流域土地利用变化对径流影响的研究

利用DEM、土地利用、土壤、气象等时空数据并结合GIS和RS技术,建立洱海流域SWAT模型,分析了2000年和2010年不同土地利用情景对径流的影响,其结果为洱海流域土地利用变化引起径流的变化率为2.46%。以《云南省土地利用总体规划大纲(2006—2020)》为依据,结合洱海流域土地利用分布的实际情况,设置3种土地利用情景,研究不同土地利用情景对径流的影响。结果表明情景1中,66.06 km²的耕地转林地和89.16 km²的耕地转草地,模拟的年均径流值增加75.73 mm;情景2中,100.13 km²的裸地和105.74 km²的草地转为耕地,年均径流增加39.89 mm;情景3中,138.72 km²的草地和292.86 km²林地转耕地,年均径流减少20.36 mm。模拟表明在坡度15°以上,洱海流域森林和草地面积的增加将会增加径流量;在坡度15°以下,耕地的增加会一定程度上减少径流量。研究成果为洱海流域水资源空间合理调配提供参考依据。     

结合G1法与变权理论的杞麓湖流域生态用地分析

杞麓湖流域作为典型高原湖泊流域之一,生态极易遭到破坏。选取高程、坡度、人口密度、道路缓冲区、居民点缓冲区、水域缓冲区来构建生态敏感性评价的指标体系,并结合G1法、变权栅格理论确定各指标权重,进行杞麓湖流域生态敏感性评价和流域生态用地分析。结果表明:①引入变权栅格理论可有效避免因子之间的相关干扰;②高、中、低度敏感区分别占流域总面积的3.66%、71.08%、22.83%,不敏感区占比为2.44%;③93.81%的林地、99.22%的水域以及79.52%的其他用地处在高度敏感区和中度敏感区,63.02%的建设用地和54.79%的耕地处在低度敏感区与不敏感区。开展流域内的生态用地分析,为推动可持续土地资源利用开发和生态环境保护提供了重要依据。