基于雷达数据的区域土壤盐渍化监测

以新疆渭库绿洲为研究区,对Radarsat-2全极化数据进行Freeman-Durden和H/α这2种目标极化分解处理,得到相应的特征参数,结合SVM-Wishart半监督分类方法对研究区土壤盐渍化信息进行提取,并利用目视判读和野外实地考察对分类结果进行分析验证。研究结果表明:①应用不同极化分解得到的特征参数进行影像类型识别和参数特征空间构建,不同参数信息识别度不同,且参数之间特征空间分布不同,其中H/α分解后特征参数构成的特征空间存在明显规律;②利用SVM-Wishart半监督分类方法对Freeman-Durden分解和H/α分解结果进行分类,Freeman-Durden分解后分类效果优于H/α分解分类效果,分类精度分别达88. 00%和78. 96%;③SVMWishart半监督分类优于传统的SVM分类效果,可以较好地提取研究区土壤盐渍化信息。SVM-Wishart半监督分类可对极化非相干分解后得到的特征参数进行较充分的挖掘,并使分类结果得到一定程度的提高,在区域土壤盐渍化信息提取中具有优势。     

博尔塔拉蒙古自治州植被覆盖度估算

针对传统植被覆盖度估算方法只能估算高密度覆盖的绿色光合植被的问题,该文提出了一种可进行绿色光合植被、非绿色光合植被和裸地覆盖度估算的方法,选取博尔塔拉蒙古自治州2010年和2016年的Landsat TM/OLI影像,通过构建NDVI-DFI特征空间提取端元特征值,运用像元三分模型估算,并与像元二分模型估算结果和实地采样估算结果对比。结果表明:像元三分模型估算与实际情况相符,且精度较好。2016年博州地区植被覆盖度较2010年增长显著,生态环境得到明显改善。像元三分模型能够较好地估算光合/非光合植被覆盖度,提高遥感获取植被信息的能力,为科学评估生态环境质量提供参考。     

干旱区湿地信息的指数提取方法

以和田绿洲湿地为研究靶区,针对干旱区特有的地貌、气候特点,利用热红外波段在解译水体、湿地信息方面具有独特的优势,提出了基于热红外特征的干旱区湿地指数AZWI( Arid Zone Wetlands Index),详细叙述了AZWI的计算方法及过程,在总结传统主流方法的基础上,分别采用非监督分类、监督分类、决策树法和AZ...     

土库曼斯坦穆尔加布——捷詹绿洲生态系统服务价值对土地利用变化的响应

土库曼斯坦蕴藏着丰富的矿产资源和油气资源,是连接我国和中东地区的能源枢纽,其战略意义十分突出。近年来土库曼斯坦因不合理的土地开发所造成的生态环境问题日益显现,不仅制约着当地的经济发展,同时也影响着我国西北部地区的生态环境演变。因而探究土库曼斯坦典型绿洲的土地利用变化及其生态系统服务价值的时空变化特征对于我国西北部地区环境策略的合理制定、提升我国在中亚地区生态环境保护和资源利用等研究领域的地位具有重要的现实意义。研究以土库曼斯坦境内的穆尔加布-捷詹绿洲为研究区,以1976-2011年的四期Landsat系列多光谱遥感影像为基础数据源,采用支持向量机分类方法(SVM)结合GIS空间分析技术对研究区近40 a间的土地利用和生态系统服务价值的时空变化进行了分析。结果表明:1976-2011年间,穆尔加布-捷詹绿洲土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈增大的趋势;研究期内生态系统服务价值总体呈上升趋势,从63.45×108元增加到69.89×108元,增加了6.44×108元;林地、耕地、水域的生态系统服务价值是生态系统服务的主体部分,占整个系统的82.46%以上;该绿洲生态经济的发展处于协调水平的边缘,需要加大对该地区生态环境的保护力度。     

艾比湖盐尘气溶胶光学特性卫星和地基遥感观测

自20世纪50年代艾比湖湖面面积急速退化造成大面积湖底裸露,裸露的干涸湖底成为丰富的粉尘和盐尘源,使得该地区面临严重的盐尘灾害威胁。为了研究艾比湖流域盐尘灾害对区域大气污染状况以及盐尘气溶胶光学性质,利用MODIS气溶胶产品数据获取2002年至今该地区尘暴总体演变态势;利用云–气溶胶偏振雷达(CALIOP)遥感数据以及Microtops II手持太阳光度计,对盐尘灾害高发时间段大气气溶胶总后向散射系数、退偏比、色比、气溶胶光学厚度(AOD)及Angstr?m波长指数(α)等参数进行特征分析,利用拉格朗日混合扩散模型(HYSPLIT)讨论盐尘污染的输送。实验结果表明:受大风天气和人类活动影响,春季是艾比湖流域盐尘灾害高发时段;盐尘灾害发生时,粉尘影响范围主要集中在近地面低空,对近尘源区的精河县、托托乡和乌苏市等地区造成较大影响;风速是影响局地气溶胶变化的主要因素,在局地尘源介入的影响下,距干涸湖底不同距离的地区气溶胶光学性质存在一定差异;盐尘主要在近尘源地区沉降,部分粉尘颗粒上升至高空大气,可对华北地区造成影响。地基和卫星遥感技术相结合,可实现区域气溶胶光学特性的准确估算,为认识盐尘灾害提供科学参考。     

干旱区大尺度土壤盐度信息环境建模——以新疆天山南北中低海拔冲积平原为例

区域空间信息有助于决策者针对特定潜在和既定的土壤盐渍化区域制定改良和优化政策,以避免灌区水土资源的不合理配置和干旱区土地生态系统持续性退化。然而现存区域尺度土壤盐度数据以矢量方式留存,多边形内部土壤属性无空间变异性,缺乏实时更新,对当下实际指导作用具有一定的局限性。随着人类活动的加剧,土壤及其结构性退化正加速危害土壤质量和健康。对此,急需更新或升级,用于刻画干旱区生态系统中土壤盐度数据,以辅助制定相关政策,减缓土壤盐渍化的危害。针对此问题,本文基于代表性等级的采样设计方法（Integrative Hierarchical Sampling Strategy, IHSS）,获取少量典型样点,结合土壤—环境推理模型（soil land inference model, SoLIM）,尝试推理区域尺度土壤盐分含量信息。研究以新疆天山南北中低海拔冲积平原为案例,仅以23个代表性样本,推理陆表（0~10 cm）土壤盐分含量,源自3个典型绿洲94个野外样本的验证数据显示,依据评判标准,预测结果与实际情况较为相符,与线性回归模型相比,具备处理土壤与环境变量之间非线性关系的SoLIM,推理精度更高。所以,研究认为模糊隶属度加权平均的方法（IHSS-SoLIM）可以通过较小的建模点得到更好的预测效果,可作为区域尺度土壤盐度推理的备选方案。     

中亚沙尘气溶胶时空分布特征及潜在扩散特性分析

中亚地处干旱和半干旱气候区,是全球沙尘气溶胶贡献度较大的区域。利用中分辨率成像光谱仪（Moderate-resolution Imaging Spectrometer, MODIS）和云—气溶胶偏振雷达（Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization, CALIOP）遥感数据,从宏观角度对2002-2015年中亚地区气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth, AOD）时空分布特征及沙尘气溶胶光学特性垂直分布特征进行分析,利用拉格朗日混合型的扩散模型（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory, HYSPLIT）讨论沙尘运输的季节性变化。结果表明：① 中亚AOD空间分布呈现显著的季节性差异,四季均值春（0.412）>夏（0.258）>冬（0.167）>秋（0.159）,14年间呈现增加趋势;② 中亚AOD高值区域主要集中于咸海地区和新疆的塔里木盆地,其中,咸海地区AOD年均值为0.278,年均增幅为3.175%,主要受咸海退化所导致的干涸湖底裸露面积加大的影响;塔克拉玛干沙漠地区AOD年均值为0.421,年均增幅0.062%,主要受温度和风速两方面的影响,不同季节下主导因素略有差异;③ 尘源区气溶胶主要集中在近地面0~2 km范围内,沙漠上空气溶胶退偏比范围（10%~45%）略大于咸海上空（15%~30%）;咸海地区色比值（0.3~0.8）小于沙漠地区（0.5~0.9）,且在0~2 km和4~6 km有两个高频色比值分别为0.5和0.3,说明相比沙尘气溶胶,咸海地区的盐尘气溶胶球形程度较高,颗粒更小,飘散高度更高;④ 咸海地区盐尘潜在扩散方向主要以东北,西南和南为主,向东北方向的扩散距离最远,影响范围可达俄罗斯中部地区,西南方向扩散路径高度和距离较近,主要影响乌兹别克斯坦和土库曼斯坦,但发生比例相对较高,塔克拉玛干沙漠地区起尘后大部分沙尘颗粒仍沉降在尘源区附近,向东部地区扩散的沙尘气溶胶,主要影响中国青海、甘肃、宁夏、陕西等地区。     

干旱区降雨、融雪混合补给下的径流模拟研究——以博尔塔拉河上游流域为例北大核心CSCD

降雨和高山融雪是博尔塔拉河河源区重要的产流方式,以博尔塔拉河上游流域为例,综合分析流域近50 a气温、降水和径流变化趋势,引入度日模型,探索干旱区降雨和融雪混合补给径流下SCS-CN模型应用方法。为提高模型模拟精度,采用国产"高分一号"卫星数据,结合RS/GIS平台,为SCS模型参数计算提供大尺度高精度基础数据。利用流域2013-2014年实测降水数据,开展径流模拟,结果表明:修正后降水量参数可满足模型降水量的边界条件;SCS模型模拟值与实测值参数率定期和检验期相对误差系数RE分别为7.3%、12.8%,表明该方法在博尔塔拉河上游具有适用性。     

策勒绿洲植被覆盖动态变化遥感研究

使用经严格配准的2个时相的TM和HRV图像数据为基础底料编制规一化植被指数图（NDVI），根据策勒绿洲特有的生态环境特征，研究植被指数灰度级与盖度级的对应函数关系，将其转换成植被盖度图。最终利用植被盖度图像所提供的各盖度级的数量和空间分配状况来评价图像所包括时段，即1990年至1998年期间植被环境质量的变化，为该区域生态环境综合治理提供新的研究方法。     

利用主成分分析法提取绿洲水体专题信息的研究

水资源对于以荒漠为背景的绿洲具有极其重要的作用,及时掌握绿洲水体的动态变化定量信息,对于合理调控绿洲区域生态环境,可持续发展区域经济活动具有重要意义。针对塔里木盆地南部特有的极端干旱地区,选择策勒绿洲为重点研究靶区,采用主成分分析方法,提取1990和1998年两幅卫星图像中水体专题信息。与以往方法相比,该方法不仅可有效避免常规分类法中存在的误差累积,结果出现较多伪变化信息的缺陷;亦可减小辐射差异对光谱比较法的极大限制,从而直接获得水体变化信息,实现过程简单、清楚,可操作性强。