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北部湾典型入海流域植被CUE时空变化特征及驱动力因素分析
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作者 张亚丽 梁晓燕 +2 位作者 田义超 林俊良 王栋华 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2023年第8期1-6,共6页
植被碳利用效率(CUE)反映了植被生态系统在碳储存方面的效率,对于“双碳”政策背景下植被碳循环研究具有重要参考价值。本文基于MODIS数据、气象数据、DEM数据,采用趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法,对北部湾典型入海流域2001—202... 植被碳利用效率(CUE)反映了植被生态系统在碳储存方面的效率,对于“双碳”政策背景下植被碳循环研究具有重要参考价值。本文基于MODIS数据、气象数据、DEM数据,采用趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法,对北部湾典型入海流域2001—2020年植被CUE时空变化特征展开了研究。结果表明:①时间上,CUE年均值呈显著下降趋势(P<0.01),年际变化率均值为-0.003/a;年际CUE波动程度较小,整体上较为稳定。②空间上,北部湾典型入海流域CUE多年均值介于0.08~0.60之间,流域整体平均值为0.465。CUE年均值从高到低依次为,北仑河流域、钦江流域、江平江流域、防城江流域、茅岭江流流域、南流江流域、大风江流。③驱动力因素上,气温对北部湾典型入海流域植被CUE变化起主要控制作用,其次为高程和降水,土壤类型、坡度对植被CUE的驱动有限。 展开更多
关键词 植被碳利用效率 植被初级生产力 气候响应 驱动力因素
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北部湾南流江流域土地覆盖及生物多样性模拟 被引量:19
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作者 田义超 黄远林 +6 位作者 张强 陶进 张亚丽 周国清 韩鑫 杨永伟 林俊良 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1320-1334,共15页
以北部湾独流入海河流南流江流域为研究对象,基于研究区2000年和2015年遥感数据解译的土地利用数据以及社会经济等数据,采用CLUE-S模型对未来2030年生态保护情景、自然增长情景以及粮食安全情景的土地利用格局进行了模拟预测,在此基础... 以北部湾独流入海河流南流江流域为研究对象,基于研究区2000年和2015年遥感数据解译的土地利用数据以及社会经济等数据,采用CLUE-S模型对未来2030年生态保护情景、自然增长情景以及粮食安全情景的土地利用格局进行了模拟预测,在此基础上采用InVEST模型对流域过去和未来不同情景的生物多样性进行了评估,探讨了流域生物多样性的生境质量和生境退化程度.结果表明:2000-2015年南流江流域建设用地、园地、水域和未利用地呈现出增加趋势,其中建设用地的增幅最大,而耕地和林地减幅最大.流域土地系统中共存在着34种土地网络转移流关系,上游存在24种,中游20种,下游28种,耕地与建设用地、耕地与林地以及林地与园地之间的转换占到流域总土地利用变化的70.74%.CLUE-S模型模拟未来土地利用的Kappa系数达到0.86,表明模型模拟未来情景的土地利用精度满足要求.2000年、2015年、2030年生态保护情景、2030年自然增长情景以及2030年粮食安全情景流域生境质量总得分和平均得分分别为866630,900357,921055,876231,865370和0.7457,0.7747,0.7925,0.7539,0.7466.2030年3种情景的中上游和下游地区生物多样性都呈现出不同程度的改善趋势,而中游地区则表现出退化趋势. 展开更多
关键词 生物多样性 土地利用 CLUE-S模型 InVEST模型 情景模拟 南流江流域
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北部湾钦江流域土壤侵蚀及其硒元素流失评估 被引量:11
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作者 田义超 黄远林 +4 位作者 张强 陶进 张亚丽 谢小魁 王日明 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期257-273,共17页
以钦江流域2015年的气象数据、遥感数据及数字高程模型、土壤类型以及土壤质地等数据为基础,基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS空间分析技术,定量分析了广西北部湾钦江流域土壤侵蚀及其硒元素流失的空间分布特征.研究结果表明:(1... 以钦江流域2015年的气象数据、遥感数据及数字高程模型、土壤类型以及土壤质地等数据为基础,基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS空间分析技术,定量分析了广西北部湾钦江流域土壤侵蚀及其硒元素流失的空间分布特征.研究结果表明:(1)北部湾钦江流域2015年土壤侵蚀总量为381.64×104t/a,平均土壤侵蚀模数为14.79t/(hm^2·a),小于2010年钦江流域的土壤侵蚀模数,但远大于水利部规定的在南方红壤丘陵区土壤允许流失量;(2)流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主,侵蚀强度从流域上游到下游依次降低,0~240m之间的高程带以及>15°的坡度带是未来土壤侵蚀防治的重点区域;(3)山地地区的土壤侵蚀模数最高,达23.49t/(hm^2·a),高于流域平均土壤侵蚀模数约1.59倍,丘陵地区次之,而冲积平原最小;(4)流域土壤的硒含量介于0.38~0.72mg/kg之间,平均值0.49mg/kg,高于中国土壤硒元素背景值的1.69倍;(5)不同土地利用类型土壤硒含量随着土壤剖面深度的增加均呈现出减低趋势,硒的含量在不同土地利用类型中的排序为林地>园地>草地>水田>旱地,而在不同土壤类型中硒含量大小顺序则为:新积土>石灰岩土>潜育水稻土>淹育水稻土>赤红壤>潴育水稻土>砖红壤>滨海沙土>紫色土>咸酸水稻土.(6)流域土壤硒元素的流失总量为8987.05kg/a,平均流失模数为0.0344kg/(hm^2·a),其中流域中游的硒元素流失量最大.该项研究成果可为钦江市政府开发富硒农产品、发展富硒农业以及提升钦江流域土地利用的价值提供科学依据. 展开更多
关键词 土壤侵蚀 RUSLE模型 土壤硒元素流失 RS与GIS技术 北部湾钦江流域
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基于无人机影像的北部湾典型岛群红树林生态系统净初级生产力估算 被引量:10
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作者 田义超 黄远林 +6 位作者 陶进 张强 吴彬 张亚丽 黄鹄 梁铭忠 周国清 《热带地理》 CSCD 北大核心 2019年第4期583-596,共14页
提出以无人机季节航拍影像为数据源,采用ENVI5.3软件中的CART方法对广西北部湾的典型岛群红树林景观类型进行解译,借助于Python语言实现CASA模型并将其引入到对岛群红树林生态系统的研究中,得出了不同海岛和红树林生态系统净初级生产力(... 提出以无人机季节航拍影像为数据源,采用ENVI5.3软件中的CART方法对广西北部湾的典型岛群红树林景观类型进行解译,借助于Python语言实现CASA模型并将其引入到对岛群红树林生态系统的研究中,得出了不同海岛和红树林生态系统净初级生产力(NPP)的空间分布特征。结果表明:1)可见光波段差异性植被指数(VDVI)可以很好地区分海岛及红树林植被等典型地物,可应用在岛群红树林生态系统NPP的估算上;2)研究区NPP的总量为127.09 t-C/a, NPP的年均碳密度值介于0~1 437.12 g-C/m2,年均碳密度为399.85 g-C/m2o红树林生态系统的NPP值较高,而海岛生态系统的NPP值较低;3 )季节尺度上NPP碳密度的大小与年内太阳辐射有直接的关系,夏季的NPP碳密度最大,冬季最小;4)白骨壤的单位面积NPP最大,为1 123.09g-C/m2,而桐花树最小,为649.65 g-C/m2o红树林生态系统NPP平均碳密度低于实测样地和深圳福田红树林计算结果,这与不同红树林群落的植被光谱特征有关。 展开更多
关键词 无人机遥感 景观格局 CASA模型 净初级生产力 岛群红树林生态系统 广西北部湾
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北部湾典型海岛生态系统服务价值空间异质性对比研究 被引量:7
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作者 田义超 黄远林 +5 位作者 张强 陶进 张亚丽 黄鹄 梁铭忠 周国清 《海洋科学》 CAS 北大核心 2019年第2期60-68,共9页
基于北部湾海域典型海岛高分 1 号数据,借助于 CART 决策树方法,获取了广西北部湾两个典型海岛的景观格局数据,并采用生态系统服务价值计量模型、空间自相关模型及地统计学中的变异函数模型对其生态系统服务价值进行了空间异质性分析。... 基于北部湾海域典型海岛高分 1 号数据,借助于 CART 决策树方法,获取了广西北部湾两个典型海岛的景观格局数据,并采用生态系统服务价值计量模型、空间自相关模型及地统计学中的变异函数模型对其生态系统服务价值进行了空间异质性分析。结果表明:团和岛单位面积生态系统服务价值是七星岛的 1.08 倍,但其变异系数低于七星岛;七星岛由于其地质背景为泥沙岛,景观格局受到人类活动以及自然环境的强烈干扰,趋向于复杂化和破碎化;而团和岛由于所处的外部环境以及自身的地质特征,景观格局呈现出整体斑块化分布状态;团和岛的景观格局主要受到结构性因素的控制,而七星岛则以随机性因素控制为主,选用变程和 Moran’s 指数来表征其复杂化和破碎化,来决定其优先开发时序,可对前者进行适当开发,而对后者适当进行生态保护;对受到结构性因素影响的岛屿在进行开发时,时序的识别选用变程和 Moran’s 指数来表征,若变程和 Moran’s 指数越小,说明海岛整体的景观分布格局趋向于复杂化和破碎化,反之生态系统较好,可进行优先开发。同时本文构建了北部湾海岛生态系统异质性评估与自然资源管理框架,并提出了海岛管理的建议与对策。 展开更多
关键词 景观格局 生态系统服务 空间异质性 对比研究 广西北部湾典型海岛
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北部湾典型入海流域植被净初级生产力时空分布特征及其影响因素 被引量:14
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作者 田义超 杨棠 徐欣 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期938-948,共11页
北部湾入海流域处于典型河口-近海岸相互作用地带,是中国南亚热带地区典型的独流入海河流,对该地区的植被净初级生产力(NPP)进行定量化研究,可为中国南亚热带地区典型独流入海流域碳循环研究及其生态恢复提供科学依据。以北部湾典型入... 北部湾入海流域处于典型河口-近海岸相互作用地带,是中国南亚热带地区典型的独流入海河流,对该地区的植被净初级生产力(NPP)进行定量化研究,可为中国南亚热带地区典型独流入海流域碳循环研究及其生态恢复提供科学依据。以北部湾典型入海流域为研究对象,基于CASA模型并结合Theil-Sen趋势、Hurst指数、偏相关分析等数理统计方法,定量化分析了流域2000-2017年NPP的时空变化特征、未来趋势及其影响因素。结果表明,时间尺度上,流域多年月均NPP介于8.50-95.86 g·m^(−2)(以C计,下同)之间,呈倒“V”型结构;年际变化上,多年NPP总体呈现波动上升趋势,增速为8.83 g·m^(−2)·a^(−1),快于广西壮族自治区(增速为0.001 g·m^(−2)·a^(−1))。空间尺度上,典型入海流域NPP呈明显地域分异规律,NPP高值区主要位于西南部的十万大山南麓,低值区散布钦江河道附近、南流江流域的上游以及下游的西南部地区。流域NPP总体上以改善为主,NPP增加区域是减少区域的3.05倍。流域NPP的Hurst指数范围介于0.20973-1之间,总体上以持续序列为主,预示研究区NPP未来处于持续增加趋势。影响因素上,气温是影响NPP的主导因素,NPP与多年平均气温存在正相关关系,与降水存在负相关关系。NPP在不同覆被类型、海拔和坡度梯度上均呈现出显著的地域分异规律以及时空差异性特征。该研究表明北部湾入海典型流域NPP呈逐年增加趋势,气温是流域NPP的主导因素。 展开更多
关键词 净初级生产力 CASA模型 Theil-Sen趋势 Hurst指数 影响因素 北部湾入海典型流域
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1961—2017年广西北部湾海岸带太阳总辐射时空动态特征 被引量:8
7
作者 张亚丽 田义超 +2 位作者 林俊良 张强 陶进 《生态科学》 CSCD 2020年第4期145-155,共11页
太阳辐射是地球生命发生发展的决定因素之一,是大气运动唯一的能量来源。在全球气候变暖背景下,关注海岸带太阳辐射变化尤为必要。为了揭示广西北部湾海岸带太阳辐射的时空变化特征,基于北部湾海岸带临近区域的22个气象站1961—2017年... 太阳辐射是地球生命发生发展的决定因素之一,是大气运动唯一的能量来源。在全球气候变暖背景下,关注海岸带太阳辐射变化尤为必要。为了揭示广西北部湾海岸带太阳辐射的时空变化特征,基于北部湾海岸带临近区域的22个气象站1961—2017年逐日日照资料和南宁、北海站的太阳辐射资料,采用Angstrom模型对各气象站点的月太阳总辐射进行了估算。在此基础上借助于Mann-kendall检验、气候倾向率、趋势面分析法等数理统计方法对北部湾海岸带年内和年际太阳总辐射时空变化特征进行了分析。研究结果表明:在时间尺度上,研究区域年际太阳辐射总量变化呈现出"W"型特征,其波动幅度介于4002.5MJ·m^-2到5981.9 MJ·m^-2之间,呈显著上升趋势具体为91.7 MJ·m^–2·10a^–1。在空间分布上,北部湾海岸带太阳辐射资源空间差异较大,位于上思与防城港交界地区的太阳辐射最高,海岸东岸的北海市和合浦县次之,海岸西岸的钦江流域和茅岭江流域最小。突变分析上:春、夏、秋季的年均太阳总辐射在研究期均发生了突变,而冬季没有发生突变。丘陵地区和海岸西岸年均太阳辐射发生了突变,而海岸东岸没有发生突变。其中海岸西岸的东兴太阳辐射突变的时间最早,防城港突变的时间最晚。本文研究成果为太阳总辐射的定量化研究提供了方法学上的经验,并对该区太阳总辐射资源合理利用与管理具有较好的指导意义。 展开更多
关键词 太阳总辐射 北部湾海岸带 时空变化特征 MANN-KENDALL检验 气候倾向率 趋势面分析
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广西北部湾入海流域径流演变特征及其对气候变化和人类活动的响应 被引量:3
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作者 张亚丽 王栋华 +3 位作者 田义超 林俊良 陶进 张强 《广西科学》 CAS 北大核心 2022年第5期971-983,共13页
为探讨入海流域径流的演变特征,定量分析气候变化和人类活动对入海流域径流的影响,本文基于气象数据和径流数据,采用彭曼公式、滑动t检验、Hurst指数和小波分析等方法对比分析广西北部湾入海流域径流深的时空演变特征和未来趋势,并采用... 为探讨入海流域径流的演变特征,定量分析气候变化和人类活动对入海流域径流的影响,本文基于气象数据和径流数据,采用彭曼公式、滑动t检验、Hurst指数和小波分析等方法对比分析广西北部湾入海流域径流深的时空演变特征和未来趋势,并采用累积量斜率变化率比较法定量评估气候变化和人类活动对广西北部湾入海流域径流深变化的贡献率。结果表明:广西北部湾入海流域径流深空间分布格局分异较大,北仑河流域和防城江流域多年平均径流深较大,分别为2115.58 mm和2105.56 mm;径流深较小的是钦江流域和南流江流域,多年平均径流深分别为719.33 mm和744.50 mm。仅钦江流域径流深呈不显著上升趋势,其余流域均为下降趋势。广西北部湾入海流域各流域径流深的突变年份呈现一致性,均在1992年和2003年附近。在演变周期上,钦江流域、南流江流域、大风江流域、防城江流域、北仑河流域的历年年均径流深演化过程中存在2-6 a、7-15 a和16-24 a 3种时间尺度的周期变化规律,丰、枯交替变化比较明显;茅岭江流域径流深的周期震荡变化稍有不同,存在7-24 a和25 a以上两种时间尺度的周期变化规律。T2时期相对于T1时期,降水是广西北部湾入海径流变化的主导因素,人类活动次之,蒸散发对径流的影响极小;但随着时间推移,T3时期相对于T2时期,人类活动对径流的影响作用增强,蒸散发对径流的影响也相对增强。 展开更多
关键词 径流 入海流域 人类活动 气候变化 演变特征
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2000-2021年桂西南峰丛洼地流域植被净初级生产力演变特征及其归因
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作者 王栋华 田义超 +4 位作者 张强 张亚丽 林俊良 陶进 黄亮亮 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期336-348,共13页
监测植被净初级生产力的演变特征及其驱动力机制,对于深入了解陆地碳循环机制和促进生态环境可持续发展有着及其重要的作用。文章基于MOD17A3数据集植被净初级生产力(NPP)产品评估了2000−2021年桂西南典型喀斯特峰丛洼地流域植被净初级... 监测植被净初级生产力的演变特征及其驱动力机制,对于深入了解陆地碳循环机制和促进生态环境可持续发展有着及其重要的作用。文章基于MOD17A3数据集植被净初级生产力(NPP)产品评估了2000−2021年桂西南典型喀斯特峰丛洼地流域植被净初级生产力的时空演变,并借助Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验方法、Hurst指数以及地理探测器等,研究区域内植被净初级生产力的空间分布、未来趋势、可持续性及驱动机制。结果表明:(1)2000−2021年研究区植被NPP均值为945.23 gC∙m^(−2)∙a^(−1),呈现出上升趋势,增加速率为3.5596 gC∙m^(−2)∙a^(−1)。喀斯特区域(4.5148 gC∙m^(−2)∙a^(−1))>研究区域(3.5596 gC∙m^(−2)∙a^(−1))>非喀斯特区域(2.7219 gC∙m^(−2)∙a^(−1));(2)植被NPP高值区域在防城港市周边,值皆大于1200 gC∙m^(−2)∙a^(−1);低值区散布于水文线附近;(3)Sen变化趋势显示,研究区22年间植被NPP增加区域面积(77.98%)显著大于减少区域面积(22.02%)。Hurst指数显示,区域植被NPP介于0~1之间,平均值为0.65,呈现出向负偏态分布;(4)土地利用/覆被、植被覆盖度与高程因子是本研究区植被NPP的显著控制因子,其次为坡度及土壤类型。 展开更多
关键词 植被净初级生产力 MOD17A3 地理探测器 时空变化 桂西南峰丛洼地
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桂西南喀斯特峰丛洼地流域生境质量时空变化及驱动机制
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作者 张亚丽 黄柱军 +2 位作者 田义超 林俊良 陈亮 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期877-887,共11页
生境质量是区域生态系统生命有机体可持续发展的生存条件和基础,更是区域生态环境保护和土地利用规划政策制定的重要理论基础。桂西南峰丛洼地流域是珠江流域重要的生态屏障,也是我国重要的水源涵养区和生物多样性优先保护区。基于2000... 生境质量是区域生态系统生命有机体可持续发展的生存条件和基础,更是区域生态环境保护和土地利用规划政策制定的重要理论基础。桂西南峰丛洼地流域是珠江流域重要的生态屏障,也是我国重要的水源涵养区和生物多样性优先保护区。基于2000、2010和2020年土地利用及驱动力因子数据,利用CA-Markov模型模拟预测2030年自然发展情景、粮食安全情景和生态保护情景下的土地利用格局,并在此基础上,基于InVEST模型对研究区2000-2020及2030年不同情景下生境质量进行评估。结果表明:(1)2000、2010和2020年生境质量平均指数分别为0.776、0.785和0.793,生境质量水平整体较高。(2)2030年自然发展、粮食安全和生态保护情景下生境质量平均指数分别为0.798、0.779和0.807,生态保护情景下高生境质量区域面积增加最多,自然发展情景下次之,耕地保护情景下高生境质量区域面积占比则低于2010和2020年。(3)土地利用类型是桂西南峰丛洼地流域生境质量空间分异的主导因素,其后依次为NDVI、高程、坡度和石漠化程度,气候环境的综合解释力较小。为了改善喀斯特区域生态环境,应严格执行国土空间规划划定的各项保护边界,合理控制建设用地发展规模,优化生态补偿机制,落实退耕还林、退耕还草等生态修复政策。 展开更多
关键词 生境质量 时空变化 驱动机制 峰丛洼地
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北部湾茅岭江河口红树林湿地土壤有机碳空间分布特征
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作者 林俊良 田义超 +5 位作者 张亚丽 白小梅 张强 陶进 杨芸珍 杨永伟 《海洋环境科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期339-347,共9页
本研究以北部湾茅岭江河口无瓣海桑、桐花树、茳芏盐沼、光滩为研究对象,分析0~60 cm土壤有机碳垂直与水平分布特征,并探讨潮沟对土壤有机碳空间分布格局的影响。结果表明:0~60 cm土壤有机碳含量为6.12~51.06 g/kg[平均值为(28.41±... 本研究以北部湾茅岭江河口无瓣海桑、桐花树、茳芏盐沼、光滩为研究对象,分析0~60 cm土壤有机碳垂直与水平分布特征,并探讨潮沟对土壤有机碳空间分布格局的影响。结果表明:0~60 cm土壤有机碳含量为6.12~51.06 g/kg[平均值为(28.41±8.80)g/kg]。其中无瓣海桑土壤有机碳含量最高,含量为14.30~78.30 g/kg[平均值为(37.94±6.46)g/kg];桐花树次之;光滩最低,含量为3.50~36.10 g/kg[平均值为(9.42±3.64)g/kg]。垂直方向上各土层深度有机碳平均含量为无瓣海桑>桐花树>茳芏盐沼>光滩,无瓣海桑与桐花树有机碳含量最大值出现在40~60 cm,茳芏盐沼和光滩出现在0~10 cm。潮沟作为纵向与横向水文连通的载体,是影响红树林土壤有机碳分布的重要因子。从林内到林缘,无瓣海桑土壤有机碳含量整体呈现逐渐减少的特点。 展开更多
关键词 红树林湿地 土壤有机碳 空间分布 北部湾茅岭江河口
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基于二元逻辑斯蒂模型的桐梓河流域土地利用变化及模拟 被引量:7
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作者 田义超 黄远林 +5 位作者 白晓永 张强 陶进 张亚丽 谢小魁 王日明 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第6期50-62,共13页
为探明典型喀斯特流域土地利用时空变化过程,揭示流域土地利用变化主控因素,以桐梓河流域1980、1990、2000、2010、2015年五期的遥感影像解译数据以及研究区的自然社会经济等数据为基础,综合运用土地利用转移概率矩阵以及二元逻辑斯蒂... 为探明典型喀斯特流域土地利用时空变化过程,揭示流域土地利用变化主控因素,以桐梓河流域1980、1990、2000、2010、2015年五期的遥感影像解译数据以及研究区的自然社会经济等数据为基础,综合运用土地利用转移概率矩阵以及二元逻辑斯蒂回归模型对流域的土地利用格局进行了最佳模拟尺度选择,在此基础上构建了流域不同土地利用类型空间分布概率图。研究结果表明:桐梓河流域的景观类型异质性较强,土地利用类型在研究期间内转移过程比较复杂,各种土地类型流转中"转出与转入"现象普遍存在;桐梓河流域土地利用分析及其模拟的最佳空间模拟尺度为120 m×120 m;喀斯特流域林地与灌木林地的发生概率与降水量的大小并没有直接关系,降水量越大的地方流域林地分布概率不一定越高,其发生概率一般与气温正相关,温度越高,林地和灌木林地的出现概率越大;喀斯特流域草地的分布与岩性有极大的关系,草地发生概率一般出现在喀斯特地区以及降水量高的地区,而气温越高的地区草地出现的概率越低;从逐点对比的精度来看,建设用地的模拟准确率最高(89. 62%),水体次之(86. 15%),而草地的模拟准确率最低,仅为62. 68%。由此可见在对喀斯特流域土地利用时空数据变化及其驱动力识别时,二元逻辑斯蒂回归模型具有很好的模拟能力。 展开更多
关键词 土地利用 二元逻辑斯蒂 空间模拟 典型喀斯特 桐梓河流域
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无人机激光遥感实验平台设计与实现 被引量:3
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作者 田义超 张强 +3 位作者 陶进 张亚丽 杨永伟 林俊良 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第12期207-213,共7页
在分析遥感图像处理中无人机激光遥感实验课程教学存在理论公式学习枯燥、晦涩难懂,可视化内容难以实现等问题的基础上,利用Matlab GUI工具,结合遥感图像处理的教学大纲、教学内容以及考核方式,在北部湾大学已有仪器设备的基础上,设计... 在分析遥感图像处理中无人机激光遥感实验课程教学存在理论公式学习枯燥、晦涩难懂,可视化内容难以实现等问题的基础上,利用Matlab GUI工具,结合遥感图像处理的教学大纲、教学内容以及考核方式,在北部湾大学已有仪器设备的基础上,设计了基于模块化思想的无人机激光遥感实验平台。该实验平台内容涵盖了地面点云和非地面点云分割、数字高程模型提取、数字表面模型提取、冠层高度模型提取、单木分割、高度变量、强度变量以及郁闭度等模块。实践教学结果表明,该平台界面美观,操作简单,非测绘专业学生无须了解激光雷达点云数据处理的复杂原理,均可快速熟悉界面相关功能,能够很好地完成无人机激光遥感所涉及的实验内容。 展开更多
关键词 无人机遥感 激光点云 实验平台 教学改革
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基于机器学习算法的喀斯特峰丛洼地石漠化程度评估
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作者 张亚丽 田义超 王栋华 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2023年第5期51-61,共11页
喀斯特石漠化区域水土流失严重,生态环境脆弱。准确定量评估喀斯特区域石漠化程度,对水土流失防治和生态环境治理具有重要的意义。基于遥感数据、气象数据和野外调查等数据,结合特征选择方法和优化算法对支持向量机参数优化,采用最佳模... 喀斯特石漠化区域水土流失严重,生态环境脆弱。准确定量评估喀斯特区域石漠化程度,对水土流失防治和生态环境治理具有重要的意义。基于遥感数据、气象数据和野外调查等数据,结合特征选择方法和优化算法对支持向量机参数优化,采用最佳模型评估桂西南峰丛洼地流域的石漠化程度。结果表明:Boruta构建的特征集具有最佳的降维效果和最高的拟合精度,裸岩率和植被覆盖度在石漠化程度评估中贡献率较高,其次是坡度;优化算法可以有效辅助支持向量机的超参数调优,混合评估模型的总体精度均达到93%,Kappa系数均达到0.90。其中,萤火虫优化算法、粒子群和万有引力搜索优化的支持向量机模型具有较高的评估精度和运行效率,适合应用于大区域的石漠化程度评估;研究初期(2001—2010年)重度石漠化、极重度石漠化呈现出大面积连片分布,后期(2010—2020年)由于国家石漠化治理效果显著,极重度石漠化呈局部零星分布,该流域内石漠化呈改善的趋势。本研究有效地提高了石漠化程度分类准确性,为大范围的石漠化程度监测提供新的思路和方法。 展开更多
关键词 石漠化 支持向量机 优化算法 特征选择 机器学习 峰丛洼地
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机器学习算法的广西北部湾入海流域太阳总辐射估算
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作者 张亚丽 梁晓燕 +2 位作者 田义超 林俊良 李令垚 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2023年第10期169-182,共14页
太阳总辐射是地球的主要能源,是几乎所有水文和生物过程的基本驱动因素。精确估算太阳总辐射,对于监测地表辐射平衡、水文循环、植被光合作用等生态循环具有重要意义。鉴于此,该文运用粒子群优化算法优化BP神经网络、支持向量机(SVM)、... 太阳总辐射是地球的主要能源,是几乎所有水文和生物过程的基本驱动因素。精确估算太阳总辐射,对于监测地表辐射平衡、水文循环、植被光合作用等生态循环具有重要意义。鉴于此,该文运用粒子群优化算法优化BP神经网络、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、长短期记忆网络(LSTM)4种机器学习模型,采用平均偏差(MBE)、决定系数(R^(2))、平均绝对百分比误差(MAPE)进行模型精度对比,采用最优模型来估算2001—2020年广西北部湾入海流域的太阳总辐射。研究结果表明:①优化后LSTM模型测试集各站点MBE小于0.684 MJ·m^(-2)、R^(2)高于0.948,MAPE低于0.069,太阳总辐射拟合精度最优。②广西北部湾入海流域年均太阳总辐射以11.188 MJ·m^(-2)·a-1的变化速率呈现波动上升趋势,在空间上呈现上升趋势的面积占比为79.98%,减少区域的面积占比为20.02%。③流域内年均太阳总辐射为4714.70 MJ·m^(-2),呈由西向东递增特征,但在防城港地区形成低值涡。④未来太阳总辐射整体呈下降趋势,其中80.77%区域呈现降低趋势,仅19.23%的区域增加。基于地面气象站点观测数据和遥感数据,结合优化算法和机器学习模型可以高精度对大区域的太阳总辐射进行估算。 展开更多
关键词 太阳总辐射 机器学习算法 入海流域
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基于Landsat-8 TIRS的防城港核电站温排水分布规律研究
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作者 朱欧娜 田义超 《生态科学》 CSCD 2023年第5期25-30,共6页
利用夏季和冬季两幅Landsat-8 TIRS数据,通过辐射传输方程法对防城港核电站附近海域温度反演,结合潮汐数据分析防城港核电站温排水造成附近海域温度变化的影响规律。结果表明:冬季与夏季对低于4℃的温升变化范围影响不大,高于4℃的温升... 利用夏季和冬季两幅Landsat-8 TIRS数据,通过辐射传输方程法对防城港核电站附近海域温度反演,结合潮汐数据分析防城港核电站温排水造成附近海域温度变化的影响规律。结果表明:冬季与夏季对低于4℃的温升变化范围影响不大,高于4℃的温升变化范围影响显著;潮汐运动对温排水扩散方向有明显影响,潮涨时温排水向东北方向扩散,潮落时向西南方向扩散。探索核电站温排水的分布状况及分布规律,对保护海洋生态环境具有重要意义。 展开更多
关键词 温排水 海表温度 海洋环境 Landsat-8 TIRS 防城港核电站
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桂西南地区水源涵养物质量及其价值评估
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作者 李春燕 田义超 +1 位作者 彭倩蓉 陆大秦 《中国水土保持》 2023年第5期49-52,共4页
基于2000—2018年桂西南地区遥感影像等数据,采用InVEST模型定量评估水源涵养物质量,利用影子工程法计算水源涵养服务价值。结果表明:时间尺度上,研究区水源涵养物质量及其价值总体上均呈增加趋势;空间尺度上,水源涵养物质量及其价值分... 基于2000—2018年桂西南地区遥感影像等数据,采用InVEST模型定量评估水源涵养物质量,利用影子工程法计算水源涵养服务价值。结果表明:时间尺度上,研究区水源涵养物质量及其价值总体上均呈增加趋势;空间尺度上,水源涵养物质量及其价值分布存在一定差异,但大致均呈从南部向北部递减的趋势,大部分地区水源涵养价值呈增加趋势,只有百色市乐业县及沿海地区呈减少趋势;水源涵养价值与坡度、海拔均呈极显著负相关关系,也与地貌类型密切相关。 展开更多
关键词 水源涵养 价值评估 InVEST模型 影子工程法 桂西南地区
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基于生态系统服务价值的赤水河流域生态补偿标准核算 被引量:48
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作者 田义超 白晓永 +3 位作者 黄远林 张强 陶进 张亚丽 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期312-322,共11页
以赤水河流域2000、2010、2015年的气象数据、遥感数据、土壤类型、地质背景以及社会经济等数据为基础,采用固碳释氧模型、修正的通用土壤流失方程以及InVEST水源涵养模型定量评估了流域的生态系统服务价值总量,同时采用生态补偿计量模... 以赤水河流域2000、2010、2015年的气象数据、遥感数据、土壤类型、地质背景以及社会经济等数据为基础,采用固碳释氧模型、修正的通用土壤流失方程以及InVEST水源涵养模型定量评估了流域的生态系统服务价值总量,同时采用生态补偿计量模型计算了流域不同区域的生态补偿额度,确定了流域的补偿标准和生态补偿优先级别。结果表明:2000—2015年赤水河流域单位面积固碳释氧价值量、土壤保持价值量以及水源涵养价值量均呈先增加后减少倒“V”形结构。固碳释氧价值由2000年的4279.33元/(hm^2·a)上升到2010年的4520.16元/(hm^2·a),随后下降到2015年的4409.69元/(hm^2·a);土壤保持价值量由2000年的95.11元/(hm 2·a)上升到2010年的144.45元/(hm^2·a),之后下降到2015年的89.03元/(hm^2·a);水源涵养价值量由2000年的23938.13元/(hm^2·a)上升到2010年的35232.99元/(hm^2·a),之后下降到2015年的20167.41元/(hm^2·a)。喀斯特地区固碳释氧价值总量增加的速度是非喀斯特地区的4.35倍,喀斯特地区土壤保持价值量和水源涵养价值量的下降速度分别是非喀斯特地区的1.28倍和1.59倍。流域多年平均生态补偿价值为4626.29元/(hm^2·a),生态补偿价值总量为76.23亿元,流域下游补偿价值量最大,而上游地区补偿价值量较小。流域上游地区的喀斯特地区以及下游的原始森林地区属于典型的生态输出地区,应优先得到补偿,而经济发达的中游地区经济发展活跃,应率先进行生态支付,属于典型的生态消费区。本研究结果与以往的基于价值当量的生态补偿模型相比,在栅格像元尺度上量化了流域不同地区的生态补偿标准,可为长江上游赤水河流域生态补偿模式、运行机制以及补偿的标准提供科学依据。 展开更多
关键词 生态系统服务 RUSLE模型 固碳释氧模型 InVEST模型 生态补偿 赤水河流域
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峰丛洼地流域植被覆盖度时空演变及其归因 被引量:7
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作者 王栋华 田义超 +5 位作者 张亚丽 黄亮亮 张强 陶进 杨永伟 林俊良 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期4274-4284,共11页
采用像元二分模型估算2000~2020年桂西南峰丛洼地流域的植被覆盖度,并借助Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验方法以及Hurst指数等分析方法对研究区域内植被覆盖度的空间分布、未来趋势和可持续性进行深入解析,最后引入地理探... 采用像元二分模型估算2000~2020年桂西南峰丛洼地流域的植被覆盖度,并借助Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验方法以及Hurst指数等分析方法对研究区域内植被覆盖度的空间分布、未来趋势和可持续性进行深入解析,最后引入地理探测器对其驱动力因素进行定量化分析.结果表明:(1)年际变化上,流域21a间植被覆盖度呈递增趋势,增速为0.6754a-1.喀斯特区域增长速率(0.774a-1)>非喀斯特区域增长速率(0.5751a-1);(2)空间尺度上,研究区域植被覆盖度整体上呈现出“北高东低”的格局,其中82.68%的区域植被覆盖度显著增加,仅有0.61%区域表现为显著减少;(3)未来变化趋势上,区域植被覆盖度的Hurst指数介于0~1之间,平均值为0.8207,呈现出向右单峰偏斜,即研究区未来植被覆盖度呈现出持续改善的趋势;(4)驱动力机制上,土地利用/覆被(LULC)是整个研究区域植被覆盖度的主导因素;各驱动因子对植被覆盖度空间分布均表现出明显的交互作用,其中土地利用/覆被(LULC)与人口密度(pop)的交互作用最强. 展开更多
关键词 植被覆盖度 Theil-Sen趋势 HURST指数 地理探测器 桂西南峰丛洼地流域 空间分布
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基于蜂巢格网的北部湾典型海岛景观生态风险空间异质性研究 被引量:4
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作者 田义超 黄鹄 +7 位作者 张强 陶进 张亚丽 梁铭忠 周国清 韩鑫 林俊良 杨永伟 《海洋环境科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期527-534,541,共9页
基于北部湾典型海岛的景观格局指数数据,本文采用生态风险评价模型、空间自相关模型以及变异函数模型对不同海岛的生态风险进行了分析。结果发现:(1)七星岛生态风险的最佳拟合模型为高斯模型,其块金系数为0.06780,而团和岛为0.01225,表... 基于北部湾典型海岛的景观格局指数数据,本文采用生态风险评价模型、空间自相关模型以及变异函数模型对不同海岛的生态风险进行了分析。结果发现:(1)七星岛生态风险的最佳拟合模型为高斯模型,其块金系数为0.06780,而团和岛为0.01225,表明七星岛景观格局主要受随机性因素的影响,而团和岛则受结构性因素的影响;(2)对团和岛可以适度开发,而七星岛则要适当保护;(3)团和岛生态风险指数值在空间上呈现出"东南部高,西南部低"的分布格局,而七星岛的生态风险指数值则呈现出"西高东低,南高北低"的分布格局;(4)岩性在海岛景观格局的形成过程中起关键作用,基岩岛岩石坚硬,景观格局具有一定的稳定性,泥沙岛以冲积物为主,景观格局易受到自然及人为因素的干扰。本文提出以地统计学理论为基础的海岛生态风险评价方法,可为广西北部湾海岛自然资源管理提供理论和方法上的借鉴。 展开更多
关键词 蜂巢格网 景观格局 生态风险 地统计学 北部湾典型海岛
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