基于GIS的黄土高原小流域植被格局与地形关系研究——以固原上黄试区为例

以黄土高原上黄试区小流域为例,应用GIS空间分析技术和环境梯度分析方法,选取海拔、坡度、坡向、地形位4个地形因子,将植被景观分布图与各地形因子梯度图叠合,采用无量纲分布指数定量分析植被景观在各地形因子梯度上的分布特征,研究植被格局与地形之间的关系,为上黄试区的植被保护与恢复、生态管理与建设提供科学依据。结果表明：（1）上黄试区植被格局与地形之间关系密切,海拔对植被格局的影响最大,相关系数为-0.51;地形位和坡度次之,相关系数为-0.18和-0.13;坡向的作用最小,相关系数为-0.02。（2）植被景观在地形梯度上的分布格局呈现一定规律性,灌丛类主要在高海拔（1 678~1 822 m）、中等坡度（8°~25°）区间分布;天然草地主要在中等偏低海拔（1 582~1 678 m）、中等偏陡（15°~35°）区间分布;人工草地主要在中等偏高海拔（1 630~1 774 m）、陡坡（〉25°）区间分布;耕地和果园则主要在低海拔（〈1 630 m）、平缓坡（0~8°）区间分布。

黄土丘陵区土地利用变化的微地貌分异研究——以宁夏固原河川乡为例

以宁夏南部固原市河川乡为研究对象,利用DEM和数字地形分析方法,将微地貌类型划分为沟底地、台地、阳坡沟坡地、阴坡沟坡地、阳坡梁峁缓地、阳坡梁峁陡地、阴坡梁峁缓地和阴坡梁峁陡地,基于1982年、2002年、2008年、2015年土地利用图和微地貌类型图,从土地利用类型空间分布、土地利用转移方式和土地利用程度3个方面,分析土地利用变化的微地貌分异特征及规律。结果表明:河川乡微地貌类型对其土地利用变化有显著影响,各地类有各自稳定的优势分布区域,土地利用转移方式和数量、土地利用程度也都表现出明显的微地貌分异,且土地利用变化微地貌分异随时间变化的稳定性与人类活动影响程度有密切关系。土地利用变化的微地貌分异研究,弥补了单一地形因子在反映土地利用与地形关系上的局限性,为黄土丘陵区小尺度区域的土地利用与地形地貌关系问题的探讨提供了一定的借鉴,且研究结果可以为土地资源评价、规划以及水土保持提供科学依据。

基于最大似然法与矩法的黄土高原小流域土壤碳氮空间变异分析

以黄土高原寺底沟小流域为研究对象,根据不同土地利用方式采集46个样点的土壤样品,通过地统计方法对土壤有机碳和全氮的空间变异特征进行了分析。采用受限最大似然法(REML)和矩法(MOM)两种方法分别对变异函数进行了估计,通过交叉检验选择克里金预测效果较好的变异函数进行地统计插值。(1)与矩法(MOM)相比,在多数情况下受限最大似然法(REML)估计的变异函数进行克里金插值更加准确。(2)土层深度对土壤全氮空间变异影响较小,对土壤有机碳影响较大,表层土壤有机碳含量及变异程度明显高于下层土壤。(3)土地利用方式对土壤有机碳和全氮的空间分布有重要影响,灌木林和天然草地土壤有机碳和全氮水平最高,弃耕地其次,梯田、果园、人工草地最低,表明退耕还林对提高土壤碳氮水平有重要贡献。

黄土高原小流域生态系统健康评价指标体系研究

小流域是黄土高原地理环境与生态系统的基本单元,建立健康的小流域生态系统是该区可持续发展的基础。文章在深入理解小流域生态系统健康概念的基础上,阐述了黄土高原小流域生态系统健康评价体系构建思路与指标选取原则,并将评价体系分解为活力、组织结构、恢复力、生态系统服务功能和人类健康五个要素,建立了适于黄土高原小流域生态系统健康评价的指标体系,以期为黄土高原小流域生态系统健康建设与区域可持续发展提供科学依据。

陕西省人均生态足迹动态变化及驱动模型研究

以熊德龙等改进的生态足迹理论为基础,分析了陕西省1990—2007年人均生态足迹的动态变化,并利用主成分分析和多元性线性回归方法,分析了人均生态足迹驱动力并建立驱动模型。结果表明,陕西省人均生态足迹从1990年的0.818hm2上升到2007年的2.854hm2,人均生态承载力略有下降,说明陕西省始终处于生态赤字状态。2003年以后陕西省生产性生态足迹大于消费性生态足迹,区域生态资源呈输出状态,社会经济发展对能源产业依赖性更加明显。陕西省人均生态足迹动态变化是人口、经济、环境、技术、土地利用程度等多方面因素综合作用的结果,经济增长与重工业率提高是生态足迹动态变化的主要驱动因素。

黄土高原乡级尺度土地利用适宜性评价——以宁南山区河川乡为例

以宁南山区河川乡为例,开展黄土高原乡级尺度的土地利用适宜性研究。根据河川乡自然与社会经济的实际情况,从土地利用的地形、土壤养分、土壤侵蚀、水源条件等方面建立土地利用适宜性评价指标体系,采用层次分析法确定评价指标权重,将GIS空间分析方法与综合指数评价模型相结合,对河川乡土地的适宜性与适宜程度进行了定量评价。结果表明:河川乡土地可以划分为高度宜农地、中度宜农地、宜林地、宜林牧地和宜牧地,它们占总面积的比例分别为7.34%,13.49%,2.47%,41.37%,35.33%。评价结果可为河川乡土地利用格局的优化提供理论依据和数据基础。

城乡统筹视角下宿迁市土地集约利用评价

运用均方差决策分析法对宿迁土地集约利用水平进行评价。结果表明,宿迁市土地集约利用呈上升趋势,但集约利用程度较低;农用地集约利用程度高于建设用地集约利用程度,城乡统筹发展存在一定的差距。最后,提出完善城乡统筹、促进土地集约利用的建议。

GIS在中学地理教学中的应用模式与案例设计研究——以人教版高中地理必修二为例

研究GIS在中学地理教学中的应用,对于提高地理教学水平、在地理教学中贯穿GIS教育、乃至实现未来GIS技术普及均有重要意义。本文对地理信息技术在中学地理教学中的应用现状与不足做简要的分析,以人教版高一地理为例对GIS在中学地理教学中的应用模式、应用对象和案例设计进行探讨。

基于多重分形的黄土高原不同地貌类型区沟沿线起伏特征研究

黄土高原不同地貌类型区沟沿线地形起伏具有不同的特征,有必要从局部和整体两个视角对其进行量化分析。该文以沟沿线地形剖面为研究对象,采用多重分形方法对选取的黄土高原6个典型地貌样区沟沿线地形的起伏特征和变化趋势进行研究。结果表明,黄土高原6个典型地貌样区的沟沿线地形起伏在整个空间尺度均表现出标度不变性,呈现出完全不同的多重分形特征。进一步计算并对比6个样区的多重分形参数Δα和Δf(α),绥德样区的Δα(0.6479)最小、Δf(α)(0.4941)最大,表明绥德样区沟沿线全局地形起伏变化的奇异性最小,而局部地形以高值起伏为主;甘泉样区的Δα(0.8945)最大,其多重分形特征最强,沟沿线整体地形起伏变化的奇异性最大;淳化样区Δf(α)(-0.4881)最小,其沟沿线局部地形以低值起伏为主。多重分形谱参数可作为黄土高原不同地貌类型区沟沿线地形起伏变化特征描述和评价的综合定量指标,为分析黄土地貌地形变化特征提供了一种新途径。

利用空间特征的平原地区灌溉沟渠优化提取

针对异物同谱和植被覆盖影响沟渠提取效果的问题,提出一种基于无人机影像和空间特征对提取过程进行优化和补偿的灌溉沟渠提取方法。首先,采用尺度参数估计(Estimation of Scale Parameter,ESP)方法确定最优分割参数;其次,通过光谱均值及标准差构建特征空间,使用最近邻方法获得初始分类结果;最后,利用长宽比、相对边界指标、边界规整度、面积等空间几何和关系特征,对初始分类结果进行优化提取。试验发现,对于空间分辨率为0.07 m的平原灌区影像,最优分割参数为61,基于空间特征的优化提取方法将提取精度提高到92.3%,较优化前提高了7.6%。该方法能有效解决杂草及异物同谱所导致的沟渠缺失及部分断连问题,提高平原地区灌溉沟渠提取的精度。

黄土高原小流域尺度土地利用景观格局指数的粒度效应

以黄土高原上黄小流域1982--2008年的6期土地利用矢量图为基础，运用GIS和Fragstats软件计算并研究了黄土高原小流域尺度下景观格局指数随粒度增加的变化特征。结果表明，上黄小流域土地利用的大部分景观格局指数存在粒度效应。根据景观格局指数随粒度增加所表现的变化趋势可分为5大类型；就1：1万比例尺下的土地利用类型／景观图而言，其景观格局指数的适宜粒度范围为5～15m，其粒度效应主要受制图比例尺控制而与土地利用变化关系不大。

陕西省旬邑县耕地面积变化及驱动力分析

根据旬邑县1989-2009年统计资料,分析该县近二十年来耕地面积动态变化过程,并选取GDP、人口、城镇化水平等10个社会经济因子,采用单因子关联分析和多因子主成分分析法,研究社会经济发展对耕地面积变化的影响,并揭示了引起耕地数量变化的驱动机制,为生态脆弱区合理保护耕地资源提供参考。结果表明:1989-2009年旬邑县耕地面积总体上呈现下降趋势,经历了稳步减少(1989-2000年)、缓慢减少(2000-2003年)到平稳(2003-2009年)的发展阶段。主成分分析结果表明导致该县耕地面积变化的驱动因素为经济发展、人口增长和农业科技进步。

县域土地利用数量结构与功能特征关联方法探讨

基于土地利用数量结构与功能特征对应变换关系,选取相关定量指标,以安徽省含山县为例,探讨县域土地利用数量结构与功能特征关联分析方法。结果表明:定量分析具有可行性,操作性强,较为简便。一定程度上,多样性、均匀度景观生态综合功能指标与组合类型数呈同向关联,而优势度与其呈反向关联,经济密度、人口密度社会经济综合功能指标与土地利用程度、建设用地区位指数呈同向关联。

黄土高原六盘山生态经济圈功能区规划研究

六盘山区位于黄河中上游,是黄土高原西部天然生态屏障和水源涵养区,在中国生态环境建设中具有重要战略地位。本区土地资源丰富,生态环境洁净,旱作农业潜力大,草畜业兴旺。六盘山生态经济圈规划了4个功能区和7大特色农业基地产业,以六盘山国家自然保护区为中心,加大退耕造林种草与管护力度,到2015年基本修复六盘山区受损的森林生态系统和灌丛草原植被;以旱作农业技术体系为支撑,建立高效可持续发展的生态农业系统和绿色农牧产品基地,为经济社会发展和新农村建设提供良好的生态环境和农业基础。

县域农用地自然资源质量空间差异研究——以宿迁市宿城区为例

立足于县域尺度,以江苏省宿迁市宿城区为研究区,通过构建农用地自然质量合理的评价指标与权重,结合GIS技术,对其进行基于空间差异的综合评判研究。结果表明,宿城区农用地自然质量优劣差异较大,整体上呈现出东北差而西南优的空间特征。本研究具有定性、定量、定位以及可视化的特点,填补了该地区的研究空白,对该区农业宏观管理与微观控制具有重要的参考价值。

江苏南水北调供水区水质驱动因素分析

为确定影响江苏南水北调供水区水质的关键因素,开展江苏南水北调供水区的水质驱动力研究。立足江苏南水北调区域特点,针对水质污染治理成效,从经济社会发展水平、产业发展规模、水资源承载能力、典型污染物排放规模、水污染治理投资、生态环境政策6个方面选择驱动因素,建立24个自变量表征指标系。运用Step-Wise回归分析方法,得出水质驱动因素最优回归方程,结果表明:生活服务业用水量和COD区域排放量对水质影响最显著;在正向驱动因素中灌溉渠系水利用率及区域水污染治理投资对水质的影响最大。据此提出针对性水质改善对策建议,包括:分类量化污染排放当量及其长效管理责任,“倒逼”地方政府加大水污染治理投资;通过提高水价促进农业节水,减少农业污染物的携带性排放;优化水污染管制政策,严禁生活服务业污水直接排放;强化河道内源治理,控制淤积性污染扩散等。

宁南上黄村乡村土地景观格局优化与生态经济功能区研究

研究目的:以宁夏固原市上黄村不同时期土地利用现状图为基础,研究黄土高原乡村尺度上的土地利用变化与生态功能区规划。研究方法:RS/GIS技术与数理统计法。研究结果:近30年来上黄小流域土地利用发生了巨大的变化,主要表现为林草地面积大幅度增长,坡耕地面积减少和果园面积逐年扩大;上黄村可划分为生态环境保护区、旱作农业区和高效生态农业区三个功能区。研究结论:在研究土地利用变化的基础上,进行土地结构优化调整与生态功能区划,对黄土高原半干旱生态严重退化区的生态环境进行修复与可持续发展具有重要的理论和实践意义。

黄土地貌地形特征点格局研究

地形特征点广泛分布于地球表面,是反映地貌空间形态的重要点位。通过对不同地形特征点空间分布格局的研究,能够较好地探讨地形特征点群间的空间结构关系及其关联模式,并进一步映射地貌演变过程与发育机理。该文以黄土高原为研究区域,提取山顶点、鞍部点与径流节点作为地形特征点,运用点格局分析方法研究地形特征点间的空间结构特征。结果表明:1)地形特征点的空间分布规律与其地貌类型有显著相关性,而与其等级无明显相关;2)不同特征点存在较为固定的空间关联尺度,这种尺度对地貌类型不存在依赖性;3)在地貌演变的多个时期,不同特征点间的空间格局指标变化趋势具有相似性,而空间分布类型由于受地貌影响存在差异性。运用点格局研究中的相关方法,探索了地形特征点单点及多点间的格局特征,对地形特征结构及其模式研究具有参考意义。

基于无人机高精度DEM数据的梯田自动提取算法

提出一种基于无人机高精度DEM数据的梯田自动提取算法.首先,基于无人机航测技术获取1m分辨率的DEM数据,在此基础上计算地面坡度.此时,梯田田坎处于坡度的极大值区.其次,采用坡面流水模拟算法实现对该极值区的提取.最后,对提取结果进行掩膜滤波,消除非梯田区域,得到最终梯田提取结果.以陕西省长武县王东沟流域为实验样区,进行梯田提取实验,并将实验提取结果与梯田目视解译结果及光照晕渲模拟方法提取结果进行对比.结果显示,相比目视真值,该方法提取梯田的准确率为90.67%,具有较高的提取精度;相比光照晕渲模拟方法,该方法可提取出更为完整和连续的梯田结果.该梯田快速提取方法及结果可为水土保持、农业发展、生态环境治理等研究提供依据.

基于EEMD-瞬时频率变换的黄土高原典型地貌沟蚀活跃区识别研究

黄土沟谷是黄土高原物质和能量交换最频繁、形态和形状变化最剧烈的区域。黄土沟沿线作为沟蚀的重要地形特征线,是研究黄土沟蚀特征的重要切入点。该文以黄土峁区(窑家湾)、黄土梁区(安塞)和黄土塬区(长武)3个典型小流域为研究样区,以低空摄影测量生成的1 m分辨率DEM为实验数据,采用集合经验模态分解(EEMD)-瞬时频率变换方法分析各样区黄土沟沿线地形剖面的变化特征。结果表明,黄土高原不同地貌类型区沟沿线地形剖面变化特征差异明显,各样区的沟蚀活跃区多分布于沟头,沟蚀方式以沟头的溯源侵蚀最为活跃,反映了黄土高原地貌的发育进程和沟蚀活跃性,3个样区中黄土梁区(安塞)的沟蚀和沟谷发育最活跃,与实地调查结果一致。