金沙江干热河谷典型水电开发对局地气候的影响

[目的]探究水电开发对局地气候的影响,是预防和减轻水电开发可能带来的负面效应,实现能源的可持续发展与环境保护的重要保障。[方法]选取金沙江中游的龙开口、观音岩及下游的溪洛渡、向家坝4个典型水电站,运用气候倾向率、M-K趋势检验和小波分析等方法,定量分析了中下游水电局地气温、降水在蓄水前后的月、季、年变化及在水电开发中的突变情况和周期性特征。[结果](1)蓄水后,水电站对河谷内最高温起抑制作用,最低温起抬升作用;夏季和秋季,下游水电站发挥了降温作用,月平均气温2,6,7,9,10,11月下降显著,而中游水电站调温作用不明显,仅7月平均气温略有下降。(2)蓄水后,各季节降水量均有增加,在4,8,9月增加显著,增幅为0.71~27.95 mm。(3)气温、降水与水电开发相关,中下游水电站的气温、降水在开发中和蓄水后发生不同时间的突变。(4)气温和降水在小波变化周期上呈现相似的特征,蓄水后,局地降水呈现出更显著的周期性,并且具有一定稳定性。[结论]不同时间尺度上,水电开发在不同河段上影响局地气温和降水的程度不同,受到地理位置、周边环境及蓄水时长的多重因素制约。

基于多源遥感影像的盐碱地治理效果

将Landsat-8 OLI影像与Sentinel-2号影像结合,利用光合有效辐射比率(FPAR),构建适用于MODIS植被总初级生产力(GPP)影像空间分辨率提高的逐层逐像元修正因子,实现内蒙古巴彦淖尔市赵贵圪旦组盐碱地农田改良前后的植被长势监测,同时结合不同深度土壤的含盐量数据,采用转移矩阵方法与热点分析方法分别分析了全局土壤含盐量变化与植被长势变化的局部差异。结果表明:(1)12—20号地块内土壤含盐量改良效果最明显,且研究区改良效果随土壤深度增加而逐渐降低。土壤深度0—20cm,盐土向中度盐土转入面积最大;土壤深度20—40cm,强度盐土向中度盐土转入面积最大;土壤深度40—60cm,强度盐土与盐土的转入面积大于转出面积,其他土壤的转入面积小于转出面积。(2)研究区内,GPP提升区域比降低区域面积约多60.36hm~2,占研究区面积的42.88%;同时,对改良前植被GPP低值区域提高效果更明显。(3)GPP提升区域中热点区域集中分布在12—17、25—27、34号地块内,该区域改良效果显著;GPP降低区域中冷点区域集中分布在6、12—14、22—23、27—28、30—31号地块内,该区域改良效果差。

国外土壤侵蚀模型发展概述

土壤侵蚀模型是预报水土流失、指导水土保持措施配置、优化水土资源利用的有效工具。根据土壤侵蚀模型发展过程的特征 ,从时间上划分了土壤侵蚀模型发展的 3个阶段 ,即通用土壤流失方程 (USLE)建立以前的时期、USLE的建立及发展的时期和土壤侵蚀模型百家争鸣时期。介绍了世界上一些基本的土壤侵蚀模型 。

土地利用/覆盖动态变化格局分析——以天水藉河流域为例

土地覆被变化是表明人类活动和生态环境之间相互作用的一个最敏感的因素之一。以天水藉河流域为研究区,基于多源遥感影像数据,提取研究区流域内土地利用/覆盖格局动态变化信息,并利用景观生态学中的景观指数定量的分析格局变化特征,同时对土地利用/覆盖格局变化的主要驱动力进行初步探讨,找出其与当地水土保持生态工程措施之间的关系。结果表明:基于多源遥感的土地利用变化监测所得土地利用变化规律与现实具有较大的符合度,研究区1992～2001年间水土保持措施基本上没有得到有力的加强,管理力度较弱,致使生态环境没有得到较好的改善,甚至遭到进一步破坏,林草覆盖率呈较大幅度的下降趋势。而由于国家政策引导,2001～2008年间当地居民水土保持意识的增强,天水藉河流域进行了大范围的水土保持生态工程建设,尤其是藉河示范项目开始实施,对生态环境的改善起到了不可估量的作用。

基于ArcGIS的数字河网模拟

本文主要应用ARCGIS8.3地理信息系统软件中的水文分析模块对DEM模型进行空间分析,从而生成壁山县水流方向图,集水能力图,流域河网图等图件,从而总结了根据流域的数字高程模型(DEM)自动提取河网水系的方法。该方法自动化程度高,在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值。

轨迹分析与元胞自动机在土地利用动态模拟中的应用

元胞自动机模型是一种时间、空间、状态都离散,空间上相互作用及时间上因果关系皆局部的网络动力学模型.在该类模型研究中,经常将其与其他类型模型相结合使用,以提高模拟有效性.轨迹分析是一种可用来分析时序动态变化的新方法.本文在总结、分析元胞自动机与轨迹分析模型各自特点的基础上,探讨了两者在土地利用动态变化研究中联合应用的可能性,为以后建立基于轨迹分析与元胞自动机的土地利用动态模型奠定理论基础.通过对天津滨海新区土地利用变化进行初步模拟,证实了该理论的可行性.

山地丘陵区土壤侵蚀动态监测技术

山地丘陵地区土壤侵蚀严重,需要采取有效的措施进行土壤监测;采用“3S”集成技术,建立山地丘陵区土壤侵蚀动态监测系统;利用RS和GPS技术进行数据采集与更新,以GIS为组织手段对空间数据进行动态的分析和处理,对土壤侵蚀严重及危险区进行预警;以重庆市土壤侵蚀动态监测为例,详细介绍了土壤侵蚀动态监测系统的属性与功能。

普光气田开发区土地利用/覆盖扰动监测

气田开发施工工程常常对植被造成破坏,改变土地利用现状,产生水土流失,因而加剧了项目区土壤侵蚀强度.以普光气田开发区为研究区,在3S技术支持下,运用空间分析方法,通过图层叠加、缓冲区分析与土地利用/覆盖变化轨迹提取,对气田开发区的生态系统破坏与恢复情况进行监测.结果表明:气田开发工程过程中会对植被和周围生态系统产生较大影响;工程前后土地利用变化主要体现在林地、耕地、草地和建设用地之间的转换上,其中气田开发区建设以占用耕地为主.但由于采取了相应的水土保持、生态恢复等措施,没有引发明显的水土流失和生态破坏,故工程中采取的措施有效,后期植被恢复较好.

基于“3S”技术的城市基础设施管理信息系统构建

针对城市基础设施管理的特点,论述了基于3S(GIS、RS、GPS)技术的城市基础设施管理信息系统的总体设计、体系结构等内容。针对目前研究存在的问题,研究3S技术在城市基础设施中各方面的应用方式,同时从理论上构建城市基础设施管理信息系统框架。

汶川地震灾区无人机遥感影像获取与可视化管理系统研究

介绍无人机遥感影像获取、纠正、配准及可视化管理的关键技术与系统研发。论文设计无人机影像获取及三维可视化管理系统的框架结构,包括航迹规划、无人机影像获取、影像预处理及三维可视化4个子系统;讨论了基于高分辨率遥感影像的无人机影像配准、无人机影像的空间索引管理、基于四叉树的影像金字塔及细节层次模型等关键技术。基于自主研发的虚拟地理环境数字地球平台(VGE-3DG lobeEarth),构建了汶川地震应急三维可视化遥感影像管理系统,在"5.12"汶川地震的救援与次生灾害应急中进行了实践应用。同时该系统可继续服务于汶川地震灾后重建的信息共享管理、发布以及空间决策支持。

京津冀城市群生态系统服务价值的时空动态演变

以京津冀城市群为研究区,基于土地利用现状数据及谢高地2008年修正的"中国生态系统单位面积生态服务价值当量",利用县域尺度的粮食单产对单位面积农田食物生产服务价值进行修正,随后基于格网分析方法改进了生态系统服务价值系数的3种时空调节因子,并利用等量分类与热点分析方法探讨了生态系统服务价值的空间异质性,在此基础上,将斑块密度与聚合度指数、动态度、变化轨迹分析等方法相结合,从全局与局部揭示生态系统服务价值从2005-2015年的空间动态演变特征。结果表明,(1)修正后的方法能够反映生态系统服务价值在格网尺度上的空间异质性。京津冀城市群北部、太行山及燕山等山林地区、环渤海湿地、白洋淀及衡水湖等内陆湖泊地区的生态服务价值等级以Ⅳ、Ⅴ类为主,是生态服务价值的热点区域;平原地区及张家口市等高原地区的生态服务价值等级以Ⅰ、Ⅱ类为主,是生态服务价值的冷点区域。(2)从2005-2010年,第Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ类的PD动态度均为正值(0.020、0042、0.029),AI动态度均为负值(-0.007、-0.046、-0.025),第Ⅲ、Ⅳ类的PD动态度为负值(-0.015、-0.014),AI动态度均为正值(0.027、0.022);从2010-2015年,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ类的PD、AI动态度(-0.002、-0.003、0.002、-0.002,0.001、0.002、-0.003、0.002)的正负性与前5年相反,且绝对值较小;Ⅳ类的两种指数动态度均为0。(3)生态服务价值的第Ⅰ、Ⅱ类的变化区域集中分布在平原与张家口市,第Ⅲ类的变化区域集中分布在平原与山地丘陵的交界处以及邯郸市;第Ⅲ、Ⅲ类的变化区域分别分布于山地丘陵的西部与承德市东部。

城市生态景观建设的指导原则和评价指标

在人口膨胀和快速城市化的全球化背景下,构建人与自然和谐的生态景观是城市景观规划和设计的基本美学观和价值观。缺乏统一的指导原则和评价标准使得城市生态景观建设出现了很多问题,也限制了生态景观的进一步推广和实践。基于文献调研和专家咨询的方式,归纳了城市生态景观的基本内涵和指导原则,并提出了针对性的评价指标。通过问卷调查的方式,获取了170余份有效问卷,据此分析公众对城市生态景观的理解和需求。可以依据该结果为城市生态景观的定量评价提供初步的权重值,为进一步完善生态景观建设的理论和方法提供了参考和依据。

环渤海地区景观格局动态变化轨迹分析

对变化轨迹的目标、特征等进行了总结、归纳,提出变化轨迹斑块的意义,通过轨迹斑块将复杂的时空动态现象用二维图谱表示出来。同时,基于变化轨迹方法,对环渤海地区土地覆盖时空动态变化进行分析,并选取占所有发生变化面积91.25%的30种主要的变化轨迹,生成变化轨迹空间分布图谱,并结合格局指数进行分析。结果表明,(1)"耕地"属于人类干扰最为剧烈的地类,其变化主要表现在耕地的流失上;(2)"耕地"向"人工表面"的转换是研究区最大的变化类型,其中2005-2010年变化面积远大于2000-2005年,占用耕地进行开发建设现象更加严重;(3)"海域"向"人工表面"的转换主要发生在2005-2010年间,主要由人工围填海造成;(4)湿地面积总体上变化不大,但其转入、转出比例均较大,证明湿地内部变化剧烈,湿地的破坏和人工湿地的补充同时进行;(5)研究区内主要变化轨迹类型大都来源于人类的开发利用活动,人类干扰起了至关重要的作用。研究结果为研究区景观格局提供了清晰的时空动态刻画与分析,为有关部门在土地合理利用、耕地和生态用地保护等方面提供了基础数据和理论支撑。

协同虚拟地理实验系统设计与初步试验

针对协同虚拟地理实验设计与实现中的问题,研究了网络技术和虚拟现实技术支持下的协同虚拟地理实验的理论原理与设计思路,提出了一种符合综合集成研讨厅体系以及空间认知和知识发现规律的协同虚拟地理实验框架和若干的实验关键技术。并以辽宁省浑河洪水演进模拟为案例搭建了协同虚拟地理实验环境,从实验可控度、实验尺度、协同性、成本和重用性角度对协同虚拟地理实验进行了评估,评估结果表明,协同虚拟地理实验能够弥补现场地理实验和物理模型实验的不足,为地理问题的决策提供有效的技术支持。

考虑滑坡敏感性的天津市蓟州区生态网络构建

随着城镇水平不断提高,人口数量不断增加,滑坡、崩塌等地质灾害频发,天津市蓟州区的景观孤岛化和破碎化现象日益严重,生物多样性减少,生态价值和生态服务功能降低。以天津市蓟州区为研究区,从自然资源、气候调节、水源涵养、生物多样性等方面考虑,选取生态源地;选取坡度、地形起伏度、坡向等滑坡孕灾环境因子,基于信息量模型,在定量分析滑坡与各孕灾环境因子关系的基础上通过地图代数计算滑坡敏感性指数,并用于修正由土地利用类型赋值得到的生态基本阻力面,基于最小费用模型提取研究区生态廊道,进而构建天津市蓟州区生态网络。研究结果表明:研究区内滑坡的空间分布主要受坡度、高程、地形起伏度以及岩土类型等因素的控制;经验证基于信息量模型计算得到的滑坡敏感性指数对研究区内的滑坡具有较强的诊断能力;基于最小费用模型,提取生态廊道23条,总长度约为129 km。通过对比分析,提取的生态廊道基本上避开了滑坡灾害的高敏感性区域,能够有效地将生态源地进行连接;生态廊道在蓟州区的空间分布存在显著的差异,主要分布在蓟州区的北部山区,生态廊道的密度较高,在蓟州区的中部和南部地区,生态廊道的分布非常稀疏。研究成果将为天津市蓟州区生态网络的优化、生态安全格局的构建提供科学依据。

格尔木长时间序列遥感生态指数变化监测

格尔木作为青藏高原重要的交通枢纽城市,其生态环境的可持续发展关系到该地区的经济繁荣与社会稳定。利用长时间序列的研究在节点选择方面缺少指向性,通常采用等间隔划分的方法来确定研究时间节点。基于此,通过Google Earth Engine(GEE)平台计算了格尔木近30年(1990—2019年)的遥感生态指数(RSEI),并使用非参数统计方法——Mann-Kendall突变检验,科学的确定研究的时间节点,再进一步分析格尔木生态环境时空变化并探讨其影响因素。研究表明:(1) RSEI可以有效地评价格尔木生态环境质量,30年间RSEI均值从0.38下降至0.33,生态环境整体呈退化趋势;(2)由突变检验确定1990、2001、2006、2015、2019年为研究的时间节点。各年份RSEI以较差为主,占总面积的45%以上,主要分布在柴达木盆地北部。RSEI等级变化以下降为主,2001年下降最为明显,2015年有所减缓;(3)受气候与人类活动不同程度的影响,格尔木RSEI变化趋势以下降为主,占区域总面积的89.73%,广泛分布在柴达木地区和唐古拉山地区,受气候因素影响较大;而变化趋势上升的仅占3.24%,主要分布在格尔木人类活动密集的市区、乡镇以及柴达木盆地成矿带,受人类活动影响较大。

拉西瓦水电站建设对区域景观格局与生境质量的影响

评价水电站建设对景观格局与生境质量的影响对改善当地生态环境质量、减少水土流失具有重要意义。以拉西瓦水电站周边区域为研究区,基于2000年、2005年、2010年、2015年土地利用和DEM等数据,利用移动窗口法分析水电站建设各时期景观格局指数的时空演变规律,结合InVEST模型研究生境质量的时空分布特征,探究水电站建设对周边区域景观格局与生境质量造成的影响。在此基础上,采用空间自相关方法分析生境质量的时空聚集模式,探讨高原地区水电站建设对周边区域生境质量时空聚集造成的影响。结果表明:(1)在2005—2010年水电站建设中期,景观格局指数空间分布发生明显变化,2000—2005年水电站建设前期与2010—2015年水电站建设后期几乎不变。(2)研究区的生境质量数值为0.3~0.7,在2005—2010年水电站建设中期,“中等”生境质量的面积占比由35.15%变成45.26%,“良好”生境质量的面积占比由48.23%变成40.28%。(3)2000年、2005年、2010年、2015年4期生境质量的Moran’s I均为正值,在空间上呈现非随机性,“高—高”空间聚集主要为河流与裸土地地区,“低—低”空间聚集为稀疏草地与建设用地地区,2005—2010年在水电站位置的西北区域,“不显著”空间聚集转为“低—低”空间聚集。

京津冀城市群城市化强度与生态韧性的耦合协调分析

探索市域尺度与格网尺度下城市化强度与生态韧性之间的作用机制,对提高生态韧性水平、提升城市发展质量、促进城市群可持续发展具有重要意义。以京津冀城市群为研究区,基于2000—2020年土地利用数据、人口密度数据和社会经济数据,尝试构建一套完整的城市化强度与生态韧性指标体系。利用景观安全度模型修正了“规模-密度-形态”生态韧性方法,以市域尺度与格网尺度对比分析为手段,结合耦合协调度模型与Tapio解耦模型,探究二者的时空分异格局及协同演化特征。结果表明:(1)不同尺度下,城市化强度和生态韧性在全局上变化趋势相反且错位关系明显,北京、天津城市化强度高而生态韧性较低;格网尺度下,城市化强度与生态韧性的分布形状存在差异:城市化强度多呈现中心-外围空间分布,生态韧性呈多样化、零散化特征。(2)不同尺度下,城市化强度与生态韧性的耦合协调度逐年增强,北京、天津最高,廊坊、石家庄、衡水、沧州次之,邯郸、邢台相对较低;格网尺度下,局部区域出现特殊现象:北京、天津中部出现初级协调、轻度失调;邯郸、邢台小部分区域达到良好协调。(3)城市化强度与生态韧性的脱钩关系处于良性发展状态,弱脱钩、扩张负脱钩呈上升变化,而强脱钩呈下降变化,表明城市化发展到一定水平,推动生态韧性正向发展,城市化强度与生态韧性达到可持续发展的协调状态。此次研究结果为城市化强度与生态韧性的耦合协调分析提供科学依据。

京津冀城市群NPP时空分布及其影响因素研究

城镇化水平不断提高使土地利用格局发生剧烈变化,对区域内NPP产生了一定影响。以京津冀城市群为例,结合2000—2015年MODIS NPP遥感影像数据、降水数据、气温数据和土地利用数据,分析了区域内NPP时空分布特征及驱动因素。研究结果表明:1)研究区内NPP具有较强地空间分异规律,整体上呈现东高西低,南高北低的趋势;2)区域内2000-2015年的NPP总量呈增加趋势,NPP与降水和气温的相关性不明显,以正相关性为主,负相关性为辅;3)京津冀城市群生态用地面积的变化将对NPP总量产生相应的变化,耕地变化对NPP总量的影响最大,其次是草地和林地变化,湿地由于其自身面积相对较小,其面积变化对NPP的影响量很小,但湿地面积变化在2005—2010年期间对NPP的贡献率最大。本研究可为综合理解影响NPP的驱动因素及其区域生态安全维持机制提供科学依据。

巩固璧山县水土保持成果途径初探

璧山县的水土保持经过十余年的治理,取得了较为显著的成绩,但在成果管护中存在机制不健全、农业生产结构不合理、科技含量不高、执法力度不够等问题。巩固该县的水土保持成果,应建立灵活多样的管护机制,加强水保工程后期管护,积极推进水保产业化、规模化建设,充分发挥当地资源优势,加大龙头企业建设力度,提高水土保持科技含量,建立与健全水保监测体系,做到预防为主,执法有据,监督得力,从而使璧山县水土保持工作走上可持续发展的道路。