土地覆被及生态服务价值变化的多时间尺度模拟——以四川省渔子溪流域为例

根据渔子溪流域1986年和1994年的遥感影像土地覆被解译资料为基础,建立了模拟渔子溪流域生态环境变化的MarkovChain模型和Patch-dynamics模型,并以2002年遥感影像资料作为验证数据对模型进行了误差分析。以此为基础,分别以1年和8年的时间尺度对渔子溪流域土地覆被及其生态服务价值的变化进行了模拟,结果表明,时间尺度对模拟结果具有显著影响:在1年和8年的模拟尺度下,以MarkovChain模型得到的流域生态服务价值在1986￣2018年间变化的相对误差为20%;不同土地覆被类型在不同步长下模拟结果的相对误差不一样,表明不同土地覆被类型变化的特征时间尺度不一样,以Patch-dynamics模型的模拟结果为例,步长为1年比步长为8年的相对误差大的土地覆被类型为耕地(-8.2%/-5.6%)、有林地(-0.5%/-0.4%)、草地(0.7%/0.4%)和居民建设用地(-29.9%/-16.4%),它们的年际变化较大,其变化趋势不稳定,受到人为偶然因素的影响明显;而相对误差较小的土地覆被类型为灌木林(-1.5%/-1.7%)和永久冰雪覆盖(27.3%/41.9%),它们的变化趋势较为稳定,主要受比较稳定的自然因素的影响。研究还表明,采用MarkovChain模型的模拟结果与采用Patch-dynamics模型的模拟结果总体上是一致的,但后者的模拟结果更稳定、更可靠。

渔子溪流域水文过程影响因素的特征时间尺度分析

采用渔子溪流域三期遥感影像（1986、1994和2002年）获取该区域的土地利用／覆被资料，并结合实际调查数据、采用斑块驱动模型模拟得到该流域1986～2004年间逐年土地利用变化数据；然后根据该模拟数据以及渔子溪流域不同时间尺度的气象和径流资料，采用逐步线性回归和多元非线性回归方法，对渔子溪流域不同时间尺度下降雨-土地利用-径流系统及其内部各元素之间的关系进行了统计分析，结果表明：（1）不同时间尺度下径流量与降雨量的相关关系具有明显差别，土地利用变化对降雨-径流关系有重要影响，在年尺度上，降雨量对径流量的影响要大于气温对径流的影响，而在月尺度上则相反。（2）不同时间尺度下非线性回归的模拟误差要比线性模拟误差下降1．18％～23．8％，且不同影响因子在不同时间尺度上的非线性程度各不相同。