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。

黄土丘陵沟壑区坡度尺度效应空间分异分析

基于DEM提取的地形因子随分辨率变化问题(尺度效应)受到广泛关注,不同地貌类型区地形因子随分辨率变化规律存在差异,其差异的机理性原因还有待进一步探讨。本研究以黄土丘陵沟壑区五个副区为研究区,统计了不同地貌类型区坡度随分辨率变化规律,计算了高程变异函数,并引入独立结构变异函数模型(Independent Structures Model,ISM)拟合了高程表面不同空间频率层次,分析了地形空间频率层次在黄土丘陵沟壑区的空间分异规律,从而进一步分析坡度随分辨率变化规律与地形空间频率层次之间的关系。研究表明:平均坡度相近的地区坡度随分辨率变化规律并不相同,高频地形信息的存在与否及其所占比重,是决定一个地区坡度随分辨率变化衰减程度的重要因素,在坡度随分辨率变化衰减程度和坡度尺度变换研究及应用中应考虑研究区内地形空间频率组成情况,这对于丰富和完善数字地形分析理论体系具有重要意义。

区域土壤侵蚀遥感抽样调查方法

土壤侵蚀是全球性环境问题,土壤侵蚀调查是水土保持规划和生态文明建设的科学基础。为了完善土壤侵蚀抽样调查方法,快速、精准地估算土壤侵蚀实际速率,对基于高分辨率遥感影像进行目视解译,提取高精度土地利用和水土保持措施信息的方法进行了研究。基于现代地理信息科学,充分利用虚拟地球及其提供的公开高分辨率遥感数据资源,考虑土壤侵蚀及其治理的时空特征,采用分层不等概系统空间抽样方法布设抽样单元,通过对公开高分辨率遥感影像的目视解译,完成泛第三极地区土地利用和水保措施的遥感抽样调查。研究实现了2万个抽样调查单元的解译,提取了土地利用和水土保持措施信息;基于CSLE模型完成了典型抽样调查单元的土壤流失速率计算,并对解译结果进行了精度和实用性分析。结果表明:基于公开高分辨率遥感影像、利用分层不等概系统空间抽样方法,可快速提取土地利用和水土保持措施信息,完成区域土壤侵蚀抽样调查。

基于DEM分辨率的侵蚀学坡长尺度效应研究

将DEM分辨率对流域分布式侵蚀学坡长提取的影响分为数据平滑和采样间距两种组分作用形式,选取陕西省安塞县县南沟流域为研究区,探究两种分辨率组分对侵蚀学坡长提取的影响程度以及水平分辨率对侵蚀学坡长空间格局的影响。研究发现,DEM从2.5 m至100 m这一降分辨率过程中,坡长平均值呈现对数递增的趋势。对2.5 m至100 m分辨率DEM提取坡长进行不同分辨率组分作用研究发现,用不同分辨率DEM提取侵蚀学坡长时采样间距对坡长的影响作用均大于数据平滑的。对10 m至100 m水平分辨率DEM提取的坡长通过半变异函数分析其空间格局变化情况,结果表明:坡长变异函数采用球状模型拟合效果最佳,并且随着分辨率降低,坡长的空间结构总体变异和随机变异减小,空间相关性范围增大。

基于高分辨地形的黄土滑坡特征参数提取及其应用意义

黄土高原是地质灾害的易发区和频发区，传统的野外调查方法费时费力，且难以满足地质灾害精细化制图要求。而近些年来兴起的无人机（UAVs）摄影测量技术和SfM （Structure from Motion）三维建模技术已成为获取野外高分辨率地形数据的新技术。在无人机精度初步验证和野外调查的基础上，建立了11个黄土滑坡的三维数字模型，生成了高分辨率的数字正射影像（DOM）和数字高程模型（DEM）产品。在Agisoft PhotoScan、ArcGIS 10.2、Global Mapper 17、Origin Pro 9.0等平台下，完成了黄土滑坡特征参数提取和分析。研究结果表明：不同飞行高度下，无人机获取的DOM存在0.5 m左右的水平偏移，获取的DEM高程与飞行高度呈正相关，但剖面线趋势高度吻合，无人机DEM高程校准后的垂直精度可达±3 cm；与传统野外调查相比，无人机摄影测量技术和SfM建模技术能够快速、准确地获取黄土滑坡几何特征、地形特征、剖面结构等基本特征参数；低成本无人机系统在坡面尺度下非常适合黄土高原地区的滑坡调查与分析，这个新方法具有巨大的潜在应用价值。