Research activities on land-use/cover change in the past ten years in China using space technology

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅｃｅｎｔａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｐａｃｅｂａｓｅｄｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｒｏｕｇｈｔａｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋａｓｗｅｌｌａｓｆｏｒｍｕｌａｔｉｎｇｓｕｉｔａｂｌｅｐｏｌｉｃｙｆｏｒｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ,ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ,ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅａｌｔｉｍｅａｎｄｐｅｒｉｏｄｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｆａｌａｒｇｅａｒ…     

不同土地覆盖类型上植被生长的最适温度

生态过程模型已成为探测陆地植被对气候变化响应的重要手段之一,最适温度作为模型模拟过程中的一个重要参数,其准确性对模型模拟结果有重要影响。本研究以2001-2010年MODIS-NDVI、2001-2010年气象台站温度数据,以及2000年土地覆盖数据,结合前人研究的成果,将最适温度定义为适宜植物生长温度上下限之间所有月均温度的均值,并从植被类型角度出发,探讨不同植物生长的最适温度,以期为生态过程模型的改进提供参数优化方案。研究表明,不同植被类型植被生长的最适温度存在较大差异。常绿针叶林、常绿阔叶林、落叶针叶林、落叶阔叶林、混交林、灌丛、草地、农田和建设用地的最适温度,依次为22.4℃、23.4℃、14.1℃、19.5℃、20.7℃、22.6℃、15.4℃、24.8℃和25.6℃。     

彩色红外航空遥感技术在西藏农田非耕地系数测算中的应用研究与实践

西藏自治区的耕地多分布在藏东、藏南河谷地带,多数耕地地块破碎,形态各异,并且有大量的非耕地成分混杂其间,即使采用大比例尺图件,也难以测量准确的耕地面积。为准确查清耕地面积,在西藏土地资源调查工作中,独创地采用了彩色红外条带航空摄影,计算机图像处理系统求算彩色红外航空像片耕地样地中非耕地系数值和建立不同地貌、不同耕地类型非耕地系数检索表等系统的方法。该方法已在全藏调查工作中普遍推广,提高了调查精度,缩短了调查时间,大大减少了人力和经费投入。该项研究为我国山区耕地面积调查提供了有效的手段。     

中国土地覆盖时空变化未来情景分析

在对HLZ (Holdridge life zone) 分类系统与土地覆盖类型分类系统之间的差异性进行对比分析的基础上,根据土地覆盖类型与HLZ生态系统类型的最大对应概率,构建了基于栅格的土地覆盖边际转换模型。采用基于HadCM3 A1FI、A2a、B2a等三种未来气候变化情景数据模拟获得的中国HLZ生态系统时空变化的系列栅格数据,运行模型后获得相应时段中国未来土地覆盖时空变化情景系列数据。引入土地覆盖类型景观指数及平均中心系列模型和构造平均中心偏移距离及偏移方向的计算模型,对中国未来土地覆盖的景观指数变化及其平均中心的偏移距离、偏移方向及偏移趋势进行综合分析。基于HadCM3 A1FI、A2a、B2a三种情景模拟结果分析表明：在2000~2099年间耕地、草地、湿地、水域、冰川雪被等土地覆盖类型面积逐渐减少,林地、建设用地、荒漠等土地覆盖类型面积逐渐增加,沙漠面积有所减少。其中,林地增加速度最快 (平均每10年增加2.34%),裸露岩石减少速度最快 (平均每10年减少2.38%)。     

中国土地利用时空特征分析

在遥感技术与GIS技术的支持下，对中国近5年来土地利用的时间动态特征和空间动态特征进行了定量分析。具体表现为通过数学建模，利用土地利用动态度模型、土地利用程度模型、垦殖指数模型等对土地利用时空特征进行了分析。研究结果表明：5年间中国土地利用类型发生变化比较大的区域主要分布在东部和北部地区，特别是东北部地区土地利用类型变化比较剧烈，而西部变化相对缓慢；土地利用各类型中面积增加的有耕地、水域、建设用地和未利用地，而林地、草地面积减少；耕地增加的区域位于东北部地区，特别是黑龙江省耕地面积增加最多；林草地以及未利用地的面积变化主要发生在新疆、内蒙和黑龙江等地区，其它地区变化幅度相对较小。     

中国土地利用变化现代过程时空特征的研究──基于卫星遥感数据

为实现土地利用变化现代过程的卫星遥感研究,须建立时间序列完整的空间型遥感数据平台。在此基础上,通过建模分析,可以有效地研究土地利用变化的现代过程,其中包括土地利用变化的时间动态特征和空间动态特征。为探讨基于卫星遥感数据的中国土地利用变化现代过程研究的方法论,采用陆地卫星TM分层抽样方法,对全国土地利用类型区域组合、土地利用程度变化和土地利用动态度进行了分析。     

基于遥感与GIS的20世纪90年代中国城镇用地时空特征

文章利用20世纪90年代初期、中期和末期全国1:100000土地利用动态变化数据提取城镇用地动态变化数据,利用单元自动机和人工神经网络模型对全国城镇用地进行了区划.在此基础上,研究了90年代两个阶段中国城镇用地时空格局.研究表明:90年代前5年东部沿海地区受经济高速发展和开放政策的影响,城镇用地扩展迅速,中西部地区城镇用地扩展较慢;90年代后5年国家加大了耕地资源保护力度,在政府宏观调控政策和耕地资源保护条例的影响下,东部沿海地区城镇用地扩展大幅回落,中部地区城镇扩展也有较大幅度回落,西部地区随着经济发展加快,城镇用地扩展回落较小.     

城市不同下垫面的能量平衡及温度差异模拟

城市能量平衡是研究城市热岛效应的物理基础。利用北京市教学植物园2010年的实测数据,设置不同类型下垫面(植被覆盖类型:林地、草地和不透水层覆盖类型:道路、房屋),利用局地尺度城市气象参数化方案模拟并分析了相同气象条件和净辐射通量输入下,不同类型下垫面的显热、潜热通量及蒸散降温效应的差异。结果显示:(1)不同类型下垫面的各能量支出项有明显差异,植被覆盖区域和不透水层覆盖区域的波文比年均值分别为0.28和4.60,且在植被生长季差异较大;(2)城市扩展过程中道路、房屋替换林地、草地的过程,也是显热增加而潜热减少的过程。植被层向不透水层转换的过程中,显热通量年均增加32.74W/m²,潜热通量减少38.87W/m²,储热通量增加7.95W/m²;(3)理论上,植被蒸散的年降温效应使单位面积植被覆盖区域的气温比不透水层区域可低2.63℃。     

陕北地区退耕还林还草工程土壤保护效应的时空特征

This paper looks at the Green for Grain Project in northern Shaanxi Province.Based on remote sensing monitoring data,this study analyzes the locations of arable land in northern Shaanxi in the years 2000,2010 and 2013 as well as spatio-temporal changes over that period,and then incorporates data on the distribution of terraced fields to improve the input parameters of a RUSLE model and simulate and generate raster data on soil erosion for northern Shaanxi at different stages with a accuracy verification.Finally,combined with the dataset of farmland change,compared and analyzed the characteristics of soil erosion change in the converted farmland to forest(grassland)and the unconverted farmland in northern Shaanxi,so as to determine the project’s impact on soil erosion over time across the region.The results show that between 2000 and 2010,the soil erosion modulus of repurposed farmland in northern Shaanxi decreased 22.7 t/ha,equivalent to 47.08%of the soil erosion modulus of repurposed farmland in 2000.In the same period,the soil erosion modulus of non-repurposed farmland fell 10.99 t/ha,equivalent to 28.6%of the soil erosion modulus of non-repurposed farmland in 2000.The soil erosion modulus for all types of land in northern Shaanxi decreased by an average of 14.51 t/ha between 2000 and 2010,equivalent to 41.87%of the soil erosion modulus for the entire region in 2000.This suggests that the Green for Grain Project effectively reduced the soil erosion modulus,thus helping to protect the soil.In particular,arable land that was turned into forest and grassland reduced erosion most noticeably and contributed most to soil conservation.Nevertheless,in the period 2010 to 2013,which was a period of consolidation of the Green for Grain Project,the soil erosion modulus and change in volume of soil erosion in northern Shaanxi were significantly lower than in the previous decade.     

自然地理学创新发展与展望

自然地理学自中国科学院地理科学与资源研究所建立以来一直是立所的核心学科,长期以服务国家重大需求为使命,在综合自然地理、气候、地貌、水文、土壤地理、生物地理、化学地理等各学科领域取得一批重要科技成果和进展,奠定了自然地理各分支学科在国内外的优势,为国家科技创新、区域经济社会可持续发展做出了重要贡献。本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学的创新发展历程,总结了自然地理学取得的学术成就与标志性进展,并展望了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学未来发展,提出以陆地表层要素—过程交互作用机制,陆地表层格局动态研究,陆地表层系统过程的综合集成与模拟,陆地表层系统有序人类活动的可持续范式和调控机制为核心的发展战略。