基于CSLE的汕头市土壤侵蚀定量分析研究

土壤侵蚀目前已成为全球范围内主要的环境和农业问题之一。为了摸清华南红壤区市级土壤侵蚀空间分布规律,选择广东省汕头市为研究区域,采用卫星遥感与地面监测相结合的研究方法,利用中国土壤流失方程（CSLE）开展了对2018年汕头全市的土壤侵蚀模数计算研究,并分析了研究区水土流失状况。研究结果表明：土壤侵蚀面积较大的是潮南区（8 832 km²）、朝阳区（8 103 km²）和濠江区（2 691 km²）,以自然侵蚀为主;土壤侵蚀面积较小的是龙湖区（1 259 km²）、澄海区（1 137 km²）、金平区（939 km²）和南澳县（766 km²）。生产建设侵蚀面积占比9 362%,主要集中在练江中下游、榕江下游和中心城区,坡地开发侵蚀面积占比491%,主要集中在潮阳区和潮南区。研究结果指出：降雨的时空分布不均为水土流失提供外营力条件;植被覆盖度降低是引发土壤侵蚀上升的重要因素;人类的生产建设开发项目活动加剧了水土流失的发生。研究成果对研究区...     

基于RUSLE与GIS的黄土高原水土流失评价研究——以宁夏中卫地区为例

基于遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,选取黄土高原西部宁夏中卫地区作为主要研究区,在综合考虑研究区的NDVI、地形、土壤类型、降雨量等数据资料的基础上,结合RUSLE模型定量评估研究区2016年的水土流失量和土壤侵蚀强度并进行空间分析。研究结果表明:研究区土壤侵蚀总面积约为9 759.61 km²,平均土壤侵蚀模数为1 290.18 t/km²·a,其中微度侵蚀、中度侵蚀和强度侵蚀占比分别为71.8%、16.0%和12.2%;侵蚀较为严重的地区主要分为三部分:南部丘陵沟壑地区、西北部与东北部的黄河流域附近,以及坡度大于10°的地区。     

内蒙古岱海流域生态保护红线划定研究

岱海流域出现了水资源短缺、湖面萎缩、生物多样性减少及生态功能退化等诸多生态环境问题,而划定生态保护红线是恢复流域生态系统,改善流域生态环境的重要举措。采用"三生用地"(即生活用地、生产用地、生态用地)分类法、最小累积阻力模型及生态环境评价法划定岱海流域各功能区生态保护红线,结果表明:岱海流域生态保护红线面积为504.63 km²,占流域总面积的25.63%,其中水源涵养红线区和水土保持红线区主要分布在目花河周边地区,面积分别为31.39、20.56 km²,管理措施以扩大林草覆盖面积、改善生态环境为主;生物多样性红线区分布在弓坝河、五号河两岸,面积为145.72 km²,以维护河岸生态系统、保护野生动植物和提供部分农产品为主;水土流失红线区位于流域南部和北部的山地、丘陵地带,面积为177.26 km²,以恢复林草植被为主;红线核心区,即自然保护区分布在现有湖泊及周边过渡区,面积为129.70 km²,以恢复自然植被、保护野生动植物为主要管理措施,禁止各种形式的开发活动,在其东部...     

基于Landsat的粤港澳大湾区水面率演变分析

适宜的城市水面率对改善城市地区生态质量和提高城市生活空间质量具有至关重要的作用。借助RS与GIS技术,以免费开放的光学遥感数据Landsat影像作为数据源,利用水体指数NDWI和植被指数NDVI构建自动水体判别模型,以此开展粤港澳大湾区核心城市近20年来水面率演变分析。结果分析表明,近20年来,粤港澳大湾区水域面积共减少了136 km²,水面率从4.48%减少到4.22%;粤港澳大湾区各城市中,水域面积减少最多的城市为江门市,水域面积减少44.20 km²,水面率从6.10%减少到5.62%,其次是佛山市,水域面积减少32.34 km²,水面率从13.17%减少到12.32%;澳门、香港、惠州、肇庆水域面积减少不超过10 km²;广州、深圳水域面积减少不超过20 km²。对粤港澳大湾区土地利用类型做转移矩阵分析,得出水域面积减少的主要原因是建筑用地的增加侵占了原有的水域范围。研究成果可为粤港澳大湾区城市群水资源合理利用和水生态建设工作提供理论和方法支持,同时对推进粤港澳大湾区生...     

基于USLE的北黄岭河小流域土壤侵蚀量估算

本文以岫岩县苏子沟镇北黄岭河小流域为例,应用美国农业部率先提出的USLE通用土壤流失方程,并结合遥感及地理信息技术,对该流域土壤侵蚀规模展开测算和估计。结果表明,北黄岭河小流域年土壤侵蚀总量平均为163589740t,总土壤侵蚀面积为461hm²,流域内年土壤侵蚀模数为900t/(km²·a),为轻度侵蚀;流域内土壤侵蚀表现出明显的空间差异性特征,且土壤侵蚀程度主要与土地利用类型及坡度有关。研究过程及结论可为类似流域土壤侵蚀量估算提供借鉴参考,并能为北黄岭河小流域水土保持和环境治理提供依据。     

基于多源遥感数据融合的土壤侵蚀强度分析

单一遥感数据源存在空间与时间分辨率相互制约的问题,基于多源遥感数据融合生成高时空分辨率影像,可提高土壤侵蚀动态变化监测时效和精度。研究分析了多种遥感融合方法,并将最优融合结果应用于江苏省徐州市贾汪区土壤侵蚀监测,结果表明：1)先进行全色与多光谱影像融合,再进行时空自适应融合的方法(STARFM＿NND)在目视评价、定量评估等方面表现最优;2)基于STARFM＿NND融合得到的土壤侵蚀面积监测结果与真实高分影像反演结果相比,精度优于97%;3)贾汪区2021年水土流失总面积71.65 km²,轻度、中度和强烈侵蚀面积分别为64.25 km²、6.35 km²和1.05 km²。研究提出的STARFM＿NND融合策略能够实现低成本、高精度的地物类型变化预测和土壤侵蚀监测,推动了遥感技术在水土保持方面的应用。     

土壤侵蚀时空分布规律及侵蚀热点分析——以陕西省王益区为例

为了评价王益区固沟保塬等水土保持措施实施后的土壤侵蚀变化状况,基于地理信息系统(GIS)技术和探索性空间数据分析(ESDA-GIS)方法,利用像元二分模型估算植被覆盖度,分析了2000年和2019年的土壤侵蚀强度分布规律,揭示了土壤侵蚀强度的空间聚集演化特征。结果表明:①王益区林草地面积大幅增加,高覆盖度(＞75%)面积增加了16.51 km²。②王益区土壤侵蚀状况明显好转。2000年和2019年土壤侵蚀面积分别高达全区面积的70.92%和55.84%;土壤侵蚀强度结构由中度侵蚀＞强烈侵蚀＞轻度侵蚀＞极强烈侵蚀转化为轻度侵蚀＞中度侵蚀＞强烈侵蚀＞极强烈侵蚀。③土壤侵蚀强度分布具有明显的空间聚集特征。全局Moran’ I指数在0.5左右,侵蚀热点区的分布由大片连续分布转化为局部集中的零散分布;侵蚀热点主要分布在(15°,25°]坡度区间,西南和东南部地区尤为明显。研究成果可为王益区水土保持规划、设计及治理提供数据支撑。     

挠力河流域耕地变化及其对流域植被及蒸散发特征的影响

挠力河流域地处三江平原腹地，是中国重要的粮食主产区。近年来，随着中国粮食安全和区域农业结构调整，在耕地扩张及种植结构等方面发生了重要的土地利用变化。因此，识别耕地变化及其生态效应对地区生态保护具有重要意义。研究分析了1980—2020年的土地利用变化，然后基于归一化植被指数(NDVI)和实际蒸散发数据，利用耕地变化生态影响指数估算其生态影响，利用蒸散发变化估算其耗水影响。研究发现：(1)40 a间流域耕地面积从7 273.22 km²显著增加至15 313.62 km²,增加了110.55%,主要来自于林地和湿地的开垦；(2)流域内近20 a发生了较为显著的水田和旱地的互转，在面积上旱改水大于水改旱；(3)2000—2020年流域的NDVI和蒸散发均呈现增加趋势，增幅分别为8.15%和18.58%,耕地区域NDVI的增加主要集中在作物生长季节，相反在非生长季对NDVI变化贡献低；(4)各类耕地变化对流域NDVI和年蒸散发的贡献率不尽相同，退耕还林对保护生态和减少耗水有贡献，湿地开垦虽然增加了生长季NDVI但也增加了流域耗水，水改旱有利于流域保...     

2000—2012年黄土高原植被覆盖的时空变化

归一化植被指数(NDVI)是综合表征植被覆盖状况的重要指标之一。采用2000—2012年黄土高原1 km×1 km分辨率的MODIS NDVI影像数据,分析了退耕还林(草)工程实施以来黄土高原各省(区)、典型流域和土壤侵蚀类型区植被覆盖的时空变化特征,揭示了黄土高原退耕还林(草)措施的生态成效。结果表明:2000—2012年黄土高原植被覆盖整体呈增大趋势,且在时间和空间上有所差异。从空间尺度上看,黄土高原植被覆盖呈整体改善、局部退化趋势,植被覆盖增加了9.81%,尤以黄土丘陵沟壑区陕西省榆林、延安地区最为显著;从时间尺度上看,年际、春、夏、秋季NDVI呈增大趋势,冬季NDVI呈减小趋势;按省(区)来看,陕西省增幅最大(为0.47%),青海省增幅最小(为0.16%),山西、宁夏、甘肃、内蒙古分别增长0.38%、0.33%、0.31%、0.23%;按黄河中游典型流域来看,延河流域增幅最大(为1.14%),无定河流域次之(为0.59%),渭河流域增幅最小(为0.43%);按黄土高原侵蚀类型分区来看,水力侵蚀区植被覆盖增长率较大,风力侵蚀区则较小。NDVI增加主要发生在春、夏两季。     

近20年黄河流域陆表水域面积时空变化特征研究

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大战略之一。开展陆表水域的动态变化监测,有助于掌握黄河流域水资源分布与变化状况,对于了解人类活动对水资源的影响,保障流域生态安全具有重要意义。本文基于Landsat数据提取2000—2019年黄河流域陆表水域分布,分析了黄河流域陆表水域面积的动态变化状况,结果表明:(1)流域陆表水域空间分布不均衡,上游陆表水域面积占流域陆表水域总面积的60.3%、中下游占39.7%,其中青海省和内蒙古自治区的陆表水域面积占比最高,分别占40.3%和17.0%;(2)近20年间,流域陆表水域面积总体呈增加趋势,增幅约为49.0%,其中上游地区对流域陆表水域总面积增加的贡献度最大,达到47.7%,中游地区贡献度次之,为42.7%,下游地区贡献度较小,只有9.6%;(3)从流域来看,渭河和汾河流域的陆表水域面积增加较为明显,2000—2019年期间,分别扩大了113.17 km²和55.75 km²,增幅约为139.9%和152.4%。     

三峡建库后长江中游江心洲滩面积调整特点

针对三峡工程运用后长江中游河道内江心洲的冲淤变形特点，基于Landsat影像和水沙与地形资料，分析了枝城至湖口河段内江心洲高滩和低滩出露面积的时空变化特点，总结了典型高低滩结构江心洲的冲淤变形模式。研究结果表明，2003-2019年长江中游江心洲低滩整体呈萎缩趋势，枯期总出露面积由305 km²减小至288 km²,荆江、城汉和汉湖河段内面积的变化率分别为-24%、+6%和-4%;相同时段内江心洲高滩面积变化相对较小，2013年前总出露面积的年平均变化量为+0.57 km²/a, 2013年后为-0.74 km²/a,荆江和汉湖河段内高滩淤积，城汉河段内冲刷。江心洲低滩为沙土缓坡，变形模式以垂向冲淤为主；高滩为黏土陡坡，滩缘在自身重力和坡脚冲刷作用下失稳崩塌。     

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。     

伊犁河流域陆表水域面积时空变化及驱动力分析

为探究伊犁河流域陆表水域面积时空变化及其驱动因素，为跨境水资源确权与分配提供依据，利用全球地表水数据集研究2001～2020年伊犁河流域陆表水域面积时空变化，并结合降水、温度和土地利用数据进行驱动力分析。结果表明：(1) 2001～2020年伊犁河流域陆表水域面积增加661 km²,主要增加在中国境外巴尔喀什湖南部和境内流域。(2) 20 a间大于1 km²的陆表水域增加41个，大于5 km²的陆表水域增加14个，巴尔喀什湖水体面积呈先增加后稳定的趋势，卡普恰盖水库水体面积呈下降趋势。(3)中国境内陆表水域面积受气候因素影响较小，土地利用类型变化是境内陆表水域面积变化主导因素；耕地面积变化是影响境外陆表水域面积变化的主导因素。研究成果可为伊犁河流域土地利用规划及流域水资源合理分配提供科学支撑。     

陕北无定河流域土壤侵蚀与植被覆盖和降雨关系研究

基于2000—2014年陕北无定河流域日降水、DEM、土壤类型、MODIS NDVI等数据,利用修正通用土壤流失方程(RUSLE)估算了流域土壤侵蚀情况,定量分析了植被覆盖和降雨在土壤侵蚀中的作用,结果表明:(1)无定河流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主,平均占流域面积的88.35%,各土壤侵蚀等级面积比例随等级的升高而降低。2000—2014年微度侵蚀面积比例为下降趋势,轻度及以上等级面积比例均为上升趋势。(2)不考虑降雨因子影响时,无定河流域仍以微度侵蚀为主,且为增加趋势,而其他土壤侵蚀等级均为下降趋势。不考虑植被覆盖因子时,流域土壤侵蚀与模型计算结果的变化趋势基本一致。(3)植被覆盖对土壤侵蚀面积比例和变化速率的贡献率分别为13.67%和24.55%,而降雨作用达到86.33%和75.44%,表明降雨是流域土壤侵蚀的主要动力和控制因子,降雨变化主导着流域土壤侵蚀变化过程。     

塔里木河流域天然林草保护与修复研究

开展塔里木河流域天然林草保护与修复研究,对于复苏河湖生态环境、保护生态安全屏障、实现流域社会经济发展、实施乡村振兴等国家重大战略有重要意义。基于塔里木河流域“九源一干”自然生态系统变化趋势与现状,从稳定流域自然生态系统规模和提升生态系统功能的角度出发,通过大量的天然林草面积和覆盖度变化数据对比分析,综合设定分区保护下的流域天然林草生态保护目标和保护修复面积,并确定其相应的生态保护需水量。结果表明：天然林草保护和修复面积为1.57万km²,其中,保护区面积1.40万km²,修复区面积0.17万km²;流域天然林草生态保护需水总量为60.36亿m³,其中,基本生态需水为51.32亿m³,生态修复水量为9.04亿m³,并提出了相应生态保护与修复措施、机制。研究成果可为塔里木河流域生态保护与修复提供参考。     

基于RUSLE模型的辽宁省土壤侵蚀定量研究

以降雨量、土壤、遥感影像及土壤侵蚀普查数据等为基础数据,运用GIS技术,结合修正的通用土壤流失方程(RUSLE)模型对辽宁省土壤侵蚀状况进行研究,分析了土壤侵蚀的空间分布特征以及与不同土地利用类型的关系。研究结果表明:2011年辽宁省土壤侵蚀面积为459.36万hm²,年均土壤流失量为1.64亿t,年平均侵蚀模数为3 637.8 t/(km²·a),属于中度侵蚀,土壤侵蚀面积呈现上升趋势;辽西低山丘陵区的土壤侵蚀最为严重,侵蚀面积为191.99万hm²,城市受人为不合理的生产活动影响严重,导致土壤侵蚀面积增加;林地依旧是辽宁省土壤侵蚀发生的最主要的土地类型,占侵蚀总面积的57.66%,占土地利用类型的38.20%。     

长白山北坡流域水资源涵养功能与矿泉水开发阈值研究

长白山北坡流域内矿泉水资源丰富,查明水源涵养量并制定开采阈值,有利于流域内矿泉水资源的合理利用。基于InVEST模型分析了水源涵养量和影响因素;结合Logistic模型与生态基流量理论计算和评价了矿泉水开发阈值。结果表明：研究区水源涵养总量由2000年的14.0×10⁸ m³增加到2020年的16.8×10⁸ m³,气候为水源涵养量的主要影响因素,控制了研究区88.2%的面积;植被覆盖度增加的区域表现为气候和土地利用共同促进水源涵养量的增长。推荐生态基流量为1.014～1.244 m³/s,河源区和河流中下游的推荐开采系数分别为0.36～0.46、0.4～0.5,目前开发程度远未达到阈值,可以继续进行开采。本文明确了水源涵养量与矿泉水的关系,广阔的森林面积涵养了大量水源,高水源涵养量可以保证矿泉水的水量和水质,适宜开发利用,且开发阈值的划定有利于矿泉水的可持续发展。研究成果对长白山区的生态保护和矿泉水开发利用具有一定的参考意义。     

阿克苏河流域自然植被时空变化及对生态输水的响应

为掌握干旱半干旱区自然植被的变化趋势及对生态输水过程的响应过程,结合新疆阿克苏河流域高分影像和生态输水监测数据,对流域自然植被的时空变化特征及对生态输水的响应进行了研究。结果表明：2015—2020年流域内自然植被逐步增加,胡杨林和灌木的面积分别增加237.65 km²和784.36 km²,逐年转移矩阵结果显示稳定胡杨林和灌木面积也逐步增加,自然植被生态系统存在稳定态势;2015—2020年4个自然植被重点区域的年植被指数增长明显,尤其是艾希曼湖区和第一师边缘区,增加0.12～0.15左右,生态输水效果初步显现。自然植被面积和植被指数的季节变化显示自然植被对生态输水响应的滞后时间为1个月左右,不同的自然植被对生态输水的响应存在年际、季节以及空间的差异,胡杨林对生态输水的响应明显,响应滞后时间也最短。研究结果对阿克苏河流域天然植被恢复、区域水资源调配、生态需水调度等具有重要的指导价值。     

基于CSLE模型的南、北盘江流域水土流失定量分析评价

水土流失定量评价可为防治水土流失灾害和开展生态环境建设提供科学依据。以多源遥感影像为信息源,基于ArcGIS平台的空间分析与数据管理等功能,获取南、北盘江流域土地利用、植被覆盖、地形坡度等数据,应用中国土壤流失方程(CSLE)计算土壤侵蚀模数,得到南、北盘江流域水土流失监测成果。结果表明,2021年南、北盘江流域水土流失面积共23 966.97 km²,以轻度侵蚀强度为主,流域东北部水土流失较西南部严重;水土流失主要发生在耕地、林地和草地,占总水土流失面积比例达90%以上,各等级园、林、草植被覆盖度均以轻度和中度侵蚀水土流失为主,整个区域水土流失主要发生在6～35°的坡度等级上。整体而言南、北盘江局部区域水土流失问题仍然突出,需以预防和治理相结合的手段改善该区域水土流失状况。     

基于CSLE的南雄市土壤侵蚀评价及主成分因子分析

采用中国土壤流失方程定量研究南雄市土壤侵蚀空间分布特征,并分析各侵蚀因子的贡献度。结果表明：南雄市土壤侵蚀面积为242.37 km²,占市域总面积的10.09%。侵蚀强度以轻度为主,占土壤侵蚀总面积的93.61%,主要分布于南雄盆地周边坡度较大的有林地或疏林地;中度及以上侵蚀面积占比较小,分布于受人为活动影响较大的人为扰动用地。7个土壤侵蚀因子可归为4个主成分,其对研究区土壤侵蚀的贡献度由高到低分别为：降雨侵蚀力因子(R)、坡度因子(S)、坡长因子(L)、工程措施因子(E)、植被覆盖与生物措施因子(B)、土壤可蚀性因子(K)和耕作措施因子(T)。