基于地形信息的遥感生态指数在水土保持区域评估中的应用

科学评估区域水土流失状况是有效防治水土流失的重要基础和关键,然而因开发区面积较小,对基础数据的空间精度要求较高,故中国土壤流失方程较难在开发区尺度上运用。以遥感生态指数RSEI为基础,融入地形因子,构建了基于地形信息的遥感生态指数TRSEI,并以太湖西山岛为例,对比分析两种遥感生态指数在平原区和山区两种地貌类型区域的水土流失状况评估能力,以期为水土保持区域评估提供新思路。结果表明:融入地形因子后的TRSEI能够更清晰地还原出山区土壤侵蚀的形态特点,对于山脊、沟谷等水土流失易发区的纹理细节展现更加细致,更符合实际情况。

基于农业土地利用多目标协同优化的流域管理决策研究

流域多目标管理有助于合理开发流域资源,同时保障经济的可持续发展。本文从国内外入手系统梳理流域多目标管理研究现状,结合我国流域农业面源污染现状,分析我国流域农业面源污染多目标优化管理的研究实践。现有研究多集中于流域管理的某一方面问题,较少从“陆-水-经济”的角度进行综合管理。今后可开展多模型耦合的流域多目标管理决策研究,为解决我国流域农业土地利用与水资源保护的冲突提供支持。

退耕还林对皖西金寨县森林景观格局演变的影响

以1986,1996,2011年的TM影像为数据源,利用基于GIS和遥感技术的景观指数分析法研究皖西退耕还林重点地区———金寨县的森林景观格局演变特征及其内在驱动机制。结果表明,25a间,金寨县林地面积持续增加,耕地面积不断减少,其他景观类型面积的增减幅度不同。1986—1996年,斑块密度、分形维数、香农均匀度等指标发生负向变化,景观异质性速度加快,景观格局复杂化和破碎化形势严峻;1996—2011年,退耕还林工程实施后,各项指标发生正向变化,景观格局破碎化形势得到有效遏制,景观格局向规则化和均衡化转变,景观结构明显优化。自然地理环境和退耕还林工程的实施是该县森林景观格局演变特征形成的主要驱动力。

大气校正模型对阔叶林叶面积指数遥感估算的影响

【目的】为利用遥感技术定量提取区域尺度的阔叶林叶面积指数前的大气校正模型选择提供科学依据.【方法】分别利用6S模型、FLAASH模型和ATCOR2模型对Landsat 8 OLI影像进行了大气校正,分析了3种模型下的阔叶林叶面积指数(LAI)与多种植被指数(VI)相关性,建立了LAI-VI的线性和非线性的回归模型,最后通过验证数据组LAI预测值(Y)与LAI实测值(X)的均方根误差(RMSE)及线性相关性大小对阔叶林LAI遥感估算结果进行了精度对比.【结果和结论】ATCOR2模型不适于阔叶林LAI-VI的回归建模;除比值植被指数(RVI)外,FLAASH模型与6S模型下的阔叶林LAI与增强型植被指数(EVI)、修正土壤调节植被指数(MSAVI)有较好的相关性,其中FLAASH模型下的阔叶林LAI-MSAVI幂函数模型拟合优度最佳;FLAASH模型的阔叶林LAI估算精度优于6S模型;借助遥感技术定量提取植被生理参数时,应慎重选择适宜的大气校正模型.

基于BP神经网络与SVM模型的黄尾河径流预测比较分析

比较分析BP神经网络与SVM模型在径流预测应用中的性能特征。以降雨量为预报因子,采用BP人工神经网络模型和SVM模型对大别山黄尾河流域40 a时长的同期径流过程进行数值模拟,并对二者的预测性能进行比较与评价。结果表明,黄尾河流域BP模型模拟的总体相对误差为14.43%,合格率为77.5%,确定性系数为0.76,预报精度等级为乙级;SVM模拟的总体相对误差为12.41%,合格率、确定性系数及预报精度等级与BP模型相同。SVM模型模拟结果较BP模型而言更集中于较小的误差范围内。BP模型的累积误差>SVM模型,并且随着误差自由度的增大,这种差距有扩大的趋势,表明SVM模型的误差范围较小,误差间隔小于BP模型,模拟性能较BP模型更稳定。

大别山黄尾河流域径流演变特征分析

以大别山黄尾河流域长时间序列的径流资料为基础,利用累积距平法、Cramer突变检验法、小波分析法等揭示了径流的年际年内变化、周期性变化等特性。研究看出径流的多时间尺度结构明显,主要存在34~40年,11~34年和10年以下3类尺度的周期性变化规律,其中10年以下的小尺度周期变化显著,中心尺度在6年左右。径流年内分配不均匀,夏季径流量比例最大,几乎是全年径流量的一半,冬季最小,春季径流量大于秋季径流量。流域受自然、人为干扰等多种因素的综合影响,径流时空变化的随机性、非线性及非平稳性特征显著。

长三角地区典型树种杉木液流速率变化特征

2012年2月-2013年1月，利用热扩散技术和ECH2O系统对南京东善桥林场的杉木（ Cunninghamia lan-ceolata）树干液流速率及相关环境因子进行连续观测，研究分析了杉木液流速率的变化特征。结果显示：不同季节不同天气的杉木液流速率日变化表现出明显的昼夜变化规律，变化曲线表现为单峰曲线。夏季的液流速率最高，峰值为1？45～3？49 kg/h，其次是秋季（0？55～1？91 kg/h），春季的液流速率峰值为0？71～1？44 kg/h，冬季液流速率最低，峰值为0？30～0？85 kg/h。降雨雨量越大，雨后液流速率开始的时间越早，峰值越高，影响持续的时间越长。冬季，降雨开始后液流速率会迅速升高，雨后就会很快降低，而夏季，液流速率会在雨后的白天表现出明显升高，在次日之后会再次降低到原来水平。影响杉木液流速率的主导环境因子存在季节性差异，各相关性系数分别为：春季饱和水气压差（0？884），夏季空气相对湿度（-0？882），秋季饱和水气压差（0？798），冬季林外太阳辐射（0？621），土壤温度是影响杉木日均液流速率的重要环境因子。

基于叶面积指数的植被覆盖管理措施因子C的遥感定量估算

以植被结构因子——叶面积指数(LAI)取代长期以来用于水土保持定量评价的植被覆盖度,通过遥感技术反演植被结构因子LAI,构建研究区LAI与植被覆盖管理措施因子C量化耦合模型,并进行模型精度验证。结果表明:基于LAI模拟的土壤侵蚀模数为455.89t·km-2a-1,属于微度侵蚀,与径流小区野外观测结果一致。本文提出的LAI取代植被覆盖度作为水土保持定量估算与评价指标是可行的。

杉木幼树树干液流影响因子及其对杉木林蒸腾量的贡献

2012年9月至2013年8月,利用包裹式树干液流仪、插针式树干液流仪和小气象站对南京市东善桥林场的杉木幼树树干液流速率、杉木树干液流速率及环境因子进行了连续观测,研究了杉木幼树树干液流影响因子及其对杉木林蒸腾的贡献。结果表明:(1)杉木幼树液流速率的日变化具有季节差异性,均表现为单峰曲线并且日间液流速率大于夜间;(2)春、夏、秋、冬季液流速率峰值分别为:79.97,105.22,70.30,33.19g/h;(3)太阳辐射是影响杉木幼树树干液流速率的主导因子,其次是饱和水汽压差,日液流量与太阳辐射、空气温度、饱和水汽压差、各层次土壤温度呈极显著的正相关关系;(4)分别建立了液流速率、日液流量与环境因子的模型,可以较好地解释液流速率与日液流量的变化;(5)杉木幼树全年液流量对杉木林蒸腾量的贡献率为6.12%,夏季的贡献率最大。

基于Landsat 8 OLI多光谱影像数据和BP神经网络的叶面积指数反演

叶面积指数能反映出植被水平覆盖状况和垂直结构,以及枯枝落叶层厚薄和地下生物量多少,这正是植被影响土壤侵蚀的主要方面。及时、准确、有效地获取区域尺度植被LAI,对研究土壤侵蚀与植被的关系至关重要。本文作者以Landsat 8 OLI多光谱遥感影像和叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)实测数据为基础,构建了神经网络隐含层层数分别为1层和2层的神经网络模型,经对比分析,BP神经网络模型反演叶面积指数具有较高的反演精度,尤其是隐含层为2层时,平均相对误差(MAPE)是0.201 3、均方根误差(RMSE)是0.52、相关系数R是0.77,均优于非线性回归模型。基于隐含层为2层的BP神经网络模型反演生成了南京市LAI分布图,经分析,LAI分布情况与植被实际分布情况相符,模型的空间可靠性较高。

长三角区麻栎树干液流的季节变化特征

2012-05-2013-04,利用树干液流仪和小气象站对南京东善桥林场的麻栎（Quercus acutissima）树干液流速率及环境因子进行连续观测,研究分析麻栎树干液流的季节变化特征.结果表明：1）春、夏、秋季晴天与阴天的液流速率日变化表现出明显的昼夜变化规律,白天液流速率高于晚上,晴天液流速率高于阴天,而冬季则波动较大;2）春季液流速率平均峰值约为5.69 kg/h,夏、秋、冬季的平均峰值分别约为春季的1.58、1.08、0.012倍;3）春、夏、秋季液流速率峰值与太阳辐射峰值主要存在滞后效应,约1 ～2h,与空气温度、饱和水汽压差、土壤温度的峰值主要存在置前效应,约1 h;4）春、夏、秋季液流速率及日液流量与环境因子的相关系数较高,而冬季的相关系数则较低;5）春、夏、秋季液流速率及其日液流量与环境因子的回归模型决定系数均在0.8左右,而冬季的决定系数较低.

苏南丘陵区麻栎林冠层水文效应及其影响因素

为探讨苏南丘陵区麻栎林生态水文过程及其影响因素,采用定位观测的方法,于2012年4月至9月对麻栎林的降雨分配过程进行了监测研究。结果表明:研究期内,累计降雨量470.7 mm,平均场降雨量10.0 mm,小雨占据降雨事件的绝大部分,频率达到70.21%。穿透雨量、树干径流量、林冠截留量与降雨量呈极显著正相关关系。根据回归模型确定了林冠部分的持水能力和树干持水能力分别为0.87 mm和0.11 mm,形成树干径流的最小雨量为3.42 mm。林冠截留率与降雨量、降雨强度以及空气湿度有显著的负相关关系。小雨量级下,随月平均叶面积指数的增加各月林冠截留率增大。月平均林冠截留率与叶面积指数有极显著的线性关系。林冠平均截留率为20.48%。

长三角地区毛竹林冠截留的影响因素

为了探究毛竹林林冠截留与其影响因素之间的关系,于2012年4月至2013年3月,定位观测了毛竹林的林冠截留特征以及相关影响因子数据。结果表明,研究期内,长三角地区毛竹林的穿透雨率、树干茎流率和林冠截留率,分别占同期降雨总量的60.6%,6.7%和32.7%;林冠枝叶部分与树干部分的持水能力分别为0.82和0.1mm;引入叶面积指数作为林冠特征并与林冠截留进行分析,结果发现各月林冠截留总量随月平均叶面积指数的增加呈一定程度上增大的趋势,月平均林冠截留率随各月平均叶面积指数的增大而减小;各气象因子与毛竹林的林冠截留量的灰色关联度大小顺序为:降雨强度>降雨量>风速>空气温度>风向>空气湿度,各气象因子与毛竹林的林冠截留率的灰色关联度大小顺序依次为:空气温度>风向>降雨量>风速>降雨强度>空气湿度。

长三角地区杉木林降雨再分配特征

对长三角地区丰水季杉木Cunninghamia lanceolata林大气降雨量、穿透雨量以及树干径流量进行了定位观测,利用水量平衡方程计算得出林冠截留量。通过相关性分析筛选出影响降雨再分配的主要因子为降雨量和降雨强度,分别分析了降雨量与穿透雨、树干径流、林冠截留之间的关系,以及降雨强度与三者之间的关系。结果显示:2012年4月至9月长三角地区杉木林外降雨累计470.7 mm,研究区以小雨量、低强度的降雨事件为主,杉木林内累计穿透雨量344.1 mm,占降雨量的73.1%,树干径流总量10.3 mm,占降雨量的2.2%,林冠截留量达到116.3mm,占降雨量的24.7%。建立了降雨量、降雨强度与杉木林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量之间的回归模型,利用拟合出的方程,可得出杉木林形成穿透雨的最小雨量为0.9 mm,形成树干径流的最小雨量为4.1 mm。

淮河上游典型流域径流演变过程影响因素分析——以白莲崖流域为例

研究白莲崖流域径流变化特征及其与环境因子的关系,可为区域防洪减灾、工农业生产及水土资源的合理利用提供决策依据。利用Mann-Kendall检验、Yamamoto信噪比及交叉小波变换等方法对白莲崖流域1970—2009年径流变化特征及其与环境因子的关联性进行了分析。结果表明:径流年内分配不均,主要集中在6、7月份,在1983年和2004—2005年径流发生2次突变;径流存在0.5~3年的小周期变化现象;径流和降水在1986—1996年1~2年以及1998—2002年2.5~4年周期上具有强关联性,径流对降水响应较快,大多数高能量时频域中表现为同相位关系;径流和气温的相互影响主要集中在1988—2000年1~3.8年周期上,气温的相位优先于径流,径流对气温的响应具有时滞性;研究区内径流总体上呈减少趋势,主要下垫面因素为森林面积的增加和农田面积的减少。随着气候和下垫面状况的变化,白莲崖径流年际年内都发生了显著变化,与不同气候因子表现出不同关联特性。

近海区域化工类建设项目水土流失特点和水土保持方案关注要点

近年来,随着城市规模的不断扩大,开发曾经荒芜的滨海地区已成趋势,其中连云港东部沿海区域大部分滩涂已通过围海吹填等方式变为陆地,而化工企业正在不断向这块区域集中。随着建设项目的增加,扰动区域也不断扩大,造成的水土流失也相应增加,为了减少水土流失,需采取必要的防治措施。以盛虹集团(连云港)炼化一体化项目为例,阐述了沿海区域化工类项目建设过程中的水土流失特点,以及水土保持方案编制中需要关注的技术要点和解决方案。

1986-2013年南京市土地利用/覆被景观格局时空变化及驱动力因素分析

以南京市为研究对象,采用南京市1986年、1996年、2002年、2013年的四期土地利用/覆被数据,运用景观生态学原理,借助ArcGIS软件和Fragstats软件,从土地利用类型结构、变化速度、转化关系和景观格局等方面分析南京市近30年土地利用/覆被和景观格局的时空变化状况及其驱动因素。结果表明:(1)南京市近30a中土地利用/覆被发生了剧烈变化,耕地在整个研究区起到主导作用,其面积比例均在48%以上,但是其优势度逐渐降低,大量自然景观向人为景观转变是研究区土地利用变化最显著的特征;(2)整体景观类型变化速度都在增大,而草地和其他用地变化最为活跃,林地相对最稳定,土地利用结构处于快速调整阶段;(3)耕地的转出最大,主要转向为居民点及建设用地;(4)景观格局变化明显,破碎化程度越来越高,景观格局趋向复杂化,景观结构不稳定性增加;(5)人口增长、经济发展、区域政策和城市规划等共同推动了研究区景观格局的变化。该研究结果对于南京市的科学规划及可持续发展提供重要参考。

黄尾河流域土地利用变化对径流量影响的研究

本文利用GIS和遥感技术、气象学等理论对黄尾河流域径流变化的驱动机理进行了探讨。结果表明黄尾河流域土地利用的变迁方式以“林地—农田”相互转化为主,建设用地和水体占地面积过小,对流域水文过程的影响可忽略不计,林地面积的增加和农田面积的减少,会弱化降雨径流相关性,同时引起径流量的减少。

百山祖两种阔叶木本植物的光合蒸腾作用特性研究

利用Li-6400便携式光合测定仪分别对凤阳山—百山祖国家级自然保护区阔叶混交林中2种常见木本植物尖萼紫茎(Stewartia acutisepala)和小叶白辛树(Pterostyrax corymbosus)的光合蒸腾特性进行了研究,并应用相关性分析与逐步回归分析法就上述植物各生理生态因子对净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的影响进行了分析。结果表明:(1)尖萼紫茎的Pn主要影响因子是水分利用率(WUE)、太阳辐射(PYR),而小叶白辛树的主要影响因子则是胞间CO2摩尔分数(Ci),PYR,且在Pn日变化过程中,尖萼紫茎的值始终大于小叶白辛树,可以判断尖萼紫茎的光合作用比小叶白辛树要强;(2)影响尖萼紫茎Tr的主要因子是气孔导度(Gs)及光合有效辐射(PAR),影响小叶白辛树的主要因子则是Gs、空气相对湿度(RH),而据Tr日变化可发现尖萼紫茎的蒸腾作用强于小叶白辛树;(3)对2种植物WUE的分析可知,尖萼紫茎的碳水平衡性优于小叶白辛树。且总体而言,在该生境中,制约尖萼紫茎光合蒸腾作用的因子比小叶白辛树少。因此,尖萼紫茎对该生境适应性优于小叶白辛树,分布更为广泛。

凤阳山阔叶混交林主要树种光合蒸腾特性研究--基于灰色关联法

利用Li-6400便携式光合测定仪分别对雷公鹅耳枥(Viminea wall)、云锦杜鹃(Rhododendron fortunei)、木荷(Schima superba)、褐叶青冈(Cyclobalanopsis stewardiana)、温州冬青(Ilex wenchowensis)、水丝梨(Sycopsis)等树种的光合蒸腾特性进行了研究,并利用灰色关联法分析了上述植物各生理生态因子对净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的影响。结果表明:在Pn日变化中,仅温州冬青呈现双峰值,雷公鹅耳枥、云锦杜鹃和温州冬青利用弱光的能力较强,尤以云锦杜鹃最强;Tr日变化主要受气孔导度(Gs)和叶片水压亏缺(Dvp)两个因子影响,云锦杜鹃与木荷Tr日均值较小且Pn日均值较大,能更为有效地积累碳同化量;影响植物Pn的主要因子有Gs、水分利用效率(EWU)和光合有效辐射(RPA),而影响植物Tr的主要因子包括Gs与RPA;云锦杜鹃对生境的适应性与抗逆性相对较强,而水丝梨适应该地区环境的能力相对较弱。