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1990-2019年咸海水量平衡及其影响因素分析

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湖泊科学 2021年第4期33卷 1265-1275页

作者：昝婵娟黄粤李均力刘铁包安明邢伟刘志斌中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 新疆维吾尔自治区遥感与地理信息系统应用重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

咸海地处中亚,气候和人类的双重影响下湖面急剧萎缩引发区域生态危机,定量解析其水量平衡互动关系及影响因素对咸海地区水资源管理和生态保护有重要意义.基于19902019年密集时序Landsat影像、T/P卫星、Jason1/2测高卫星及咸海数字测深模... 详细信息

咸海地处中亚,气候和人类的双重影响下湖面急剧萎缩引发区域生态危机,定量解析其水量平衡互动关系及影响因素对咸海地区水资源管理和生态保护有重要意义.基于19902019年密集时序Landsat影像、T/P卫星、Jason1/2测高卫星及咸海数字测深模型(DBM),提取近30年咸海面积、水位变化信息,重建咸海水位面积库容曲线,探明咸海水量变化特征;建立水量平衡模型,定量分析研究区水量平衡要素变化及时空差异,探讨其互动关系与影响机制.结果表明:(1)19902019年间,咸海水量减少了2271.6×10^(8) m^(3)(约75.15%),年平均变化率达-78.3×10^(8) m^(3)/a;南咸海水量变化趋势与咸海整体基本一致,北咸海除1999年出现了极小值外,其余年份水量变化趋势均呈波动上升状态,至2019年水位已恢复至1984年水平.(2)1990s以来,南、北咸海水量平衡结构变化时空差异显著,阿姆河入湖径流量呈波动减少趋势,随着咸海持续退缩水体蒸发不断减小,区域水量支出收入比由1990年的2.46降低到2015年的0.87;近年来丰水年份南咸海地下水可由亏损转化为盈余状态,水域变化进入相对平缓的状态.北咸海入湖径流量波动增加,蒸散发随水域面积增加而增加,1990s初以来水量收入超过水量支出,区域地下水盈余,湖泊水位不断抬升.(3)湖区尺度上,入湖径流量和水域蒸发量是咸海水量变化的主导因素.流域尺度上,气候变化与人类活动共同影响咸海入湖水量,南咸海入湖水量与阿姆河上游来水、流域耕地面积显著相关,而北咸海入湖水量主要与锡尔河上游来水相关.

关键词：咸海水量水量平衡分析蒸散发内陆河流域

Sentinel-2和ICESat-2密集时序数据反演浅平型内陆湖泊水量变化

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测绘学报 2023年第12期52卷 2078-2088页

作者：吴浩儒李均力包安明张久丹马英莲中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 新疆遥感与地理信息系统应用重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆维吾尔自治区测绘科学研究院新疆乌鲁木齐830002

干旱区内陆尾闾湖泊由于湖盆地形浅平、岸线复杂等特点,采用传统的水位-面积关系法难以反演高精度的水量变化信息。本文提出了一种基于密集时序ICESat-2和Sentinel-2数据反演浅平型内陆湖泊湖盆地形和重建水量时序的方法。本文方法利用... 详细信息

干旱区内陆尾闾湖泊由于湖盆地形浅平、岸线复杂等特点,采用传统的水位-面积关系法难以反演高精度的水量变化信息。本文提出了一种基于密集时序ICESat-2和Sentinel-2数据反演浅平型内陆湖泊湖盆地形和重建水量时序的方法。本文方法利用浅平型湖泊季节性变化显著的特性,筛选和计算不同时期湖盆内非水面区域的所有ICESat-2激光光子点的高程信息,并根据水面等高的特性内插得到Sentinel-2不同时相水面线的高程信息,在此基础上通过这些加密的高程点构建高精度湖盆地形信息,并结合水面时序重建湖泊的水量变化。以新疆塔里木河尾闾台特玛湖为试验区,基于132期Sentinel-2卫星影像和28个时相的ICESat-2激光脉冲数据,重建了2016—2022年的湖泊水量时序。结果表明,本文方法获取的湖盆地形高程中误差为0.103 m,可为无资料浅平型湖泊水量信息的时序重建提供一种思路。

关键词：湖盆地形内陆湖水量时序重建 ICESat-2

1994-2018年新疆塔河干流农作物播种面积时空变化及影响因素分析

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农业工程学报 2019年第18期35卷 180-188页

作者：柯映明沈占锋李均力白洁邓刘洋许泽宇中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830000 中国科学院大学北京100049 新疆维吾尔自治区遥感与地理信息系统应用重点实验室乌鲁木齐830000

基于农作物物候信息和多季相遥感观测等相结合的方法,分析沙雅县1994—2018年的农作物播种面积变化的时空特征,并从水资源要素、耕地与胡杨林转化等分析播种面积变化的原因。研究结果表明:1)沙雅县农作物播种面积在1994—2018年呈现增... 详细信息

基于农作物物候信息和多季相遥感观测等相结合的方法,分析沙雅县1994—2018年的农作物播种面积变化的时空特征,并从水资源要素、耕地与胡杨林转化等分析播种面积变化的原因。研究结果表明:1)沙雅县农作物播种面积在1994—2018年呈现增长趋势,尤其在2006年以后加速增长;2)渭干河灌区的播种面积空间上呈现由内向外、由碎片化向集中连片化的趋势发展,而塔河干流区播种面积增加的区域沿着塔河两岸不停游移;3)渭干河灌区农作物播种面积的增加与渭干河上游的来水量变化呈现较强的相关性,而塔河干流区二者相关性较低;4)塔河干流的胡杨林区每年被耕地侵占的面积呈现增长趋势,尽管2006年以后胡杨林保护措施不断加强,然而林区的农作物播种面积在2008年以后呈现增速加快的趋势,出现了被侵占的胡杨林未能恢复、新的胡杨林又遭破坏的现象。

关键词：遥感监测农作物播种面积时空变化新疆沙雅

新疆县市“三生”功能时空变化及耦合协调性分析

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干旱区地理 2021年第6期44卷 1821-1835页

作者：牛雅萱吴世新郭晨宇庄庆威谢聪慧张子慧罗格平中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆维吾尔自治区遥感与地理信息系统应用重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

基于“生产-生活-生态”功能视角构建评价体系并引入耦合协调模型,探究新疆县市土地功能及功能间相互作用程度的时空演变规律,遴选影响区域发展的关键因子,为区域发展提供建议。研究结果表明:(1)新疆县市单元生产功能,生活功能,生态功... 详细信息

基于“生产-生活-生态”功能视角构建评价体系并引入耦合协调模型,探究新疆县市土地功能及功能间相互作用程度的时空演变规律,遴选影响区域发展的关键因子,为区域发展提供建议。研究结果表明:(1)新疆县市单元生产功能,生活功能,生态功能及“三生”功能综合评价的时空格局分布差异性显著,均呈现“北高南低”的空间分布特征,以天山北坡城市群为核心高值区。(2)新疆县市“三生”功能耦合协调性总体呈现“北高南低”空间分布态势,县市功能间的耦合协调关系逐步向好,为区域后续的发展奠定了良好基础。(3)主导产业的选择对于新疆县市功能发展至关重要,同时宏观政策调控有助于功能间的耦合协调性提升,推动县市功能协调有序发展。

关键词： “三生”功能耦合协调县市新疆

近60 a巴尔喀什湖水量平衡变化及其影响因素

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干旱区研究 2022年第2期39卷 400-409页

作者：王正黄粤刘铁钟瑞森昝婵娟王晓飞中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆维吾尔自治区遥感与地理信息系统应用重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

本文基于水文观测和遥感监测数据,获取近60 a巴尔喀什湖面积、水位变化信息,重建湖泊水量变化时间序列,探明巴尔喀什湖水量变化特征;依据湖泊水量收入(入湖径流、降水)支出(湖面蒸发)建立巴尔喀什湖水量平衡模型,分析巴尔喀什湖水量平... 详细信息

本文基于水文观测和遥感监测数据,获取近60 a巴尔喀什湖面积、水位变化信息,重建湖泊水量变化时间序列,探明巴尔喀什湖水量变化特征;依据湖泊水量收入(入湖径流、降水)支出(湖面蒸发)建立巴尔喀什湖水量平衡模型,分析巴尔喀什湖水量平衡要素变化特征,定量解析气候变化和人类活动对巴湖水量变化的影响。结果表明:(1)1961—2020年,巴尔喀什湖水量以1987年为拐点先急剧减少后波动增加;入湖径流变化与湖泊水量变化过程基本一致,年均入湖径流量约为14.04 km^(3)·a^(-1);湖区降水以0.28 mm·a~(-1)的速率波动增加;水体年均蒸发量约17.95km^(3)·a^(-1),其中,1987年最小为16.10 km^(3),2008年最高达20.30 km^(3)。(2)过去60 a年,地下水与湖泊互为补充,其中20世纪70年代和80年代地下水补给湖泊水量较多,补给量约为1.91 km^(3)。(3)在湖区尺度上,入湖流量与巴尔喀什湖水量显著相关,是影响湖泊水量变化的主导因素;在流域尺度上,气候波动对入湖流量长期变化的贡献率为71.67%,人类活动耗水的贡献率为28.33%;1970—1985年卡普恰盖水库蓄水及周边耕地扩张对入湖水量锐减的贡献率达47.47%,人类活动明显加剧了这一时期湖泊水位下降的进程。

关键词：巴尔喀什湖水量平衡析因分析法蒸发水量内陆河流域

基于光谱指数和偏最小二乘的棉花类胡萝卜素/叶绿素a比值估算

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作物学报 2020年第8期46卷 1266-1274页

作者：易秋香刘英常存钟瑞森中国科学院新疆生态与地理研究所/荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆维吾尔自治区遥感与地理信息系统应用重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

类胡萝卜素(Car)与叶绿素a含量比值(Car/Chla)的变化与植被生长发育变化、环境胁迫及叶片衰老特征等密切相关,可作为植被生理生态及物候的监测指标。不同植被类型和植被品种其色素变化随植被生长发育呈现出不同的变化特征。为了探究适... 详细信息

类胡萝卜素(Car)与叶绿素a含量比值(Car/Chla)的变化与植被生长发育变化、环境胁迫及叶片衰老特征等密切相关,可作为植被生理生态及物候的监测指标。不同植被类型和植被品种其色素变化随植被生长发育呈现出不同的变化特征。为了探究适用于干旱区棉花Car/Chla比值估算的光谱指数和估算方法,本研究通过2011年和2012年连续2年的大面积田间试验,获取了棉花不同生育期的叶片及冠层尺度光谱反射率及色素含量信息,对多种光谱指数及偏最小二乘回归(Partial Least Square Regression,PLSR)用于Car/Chla比值和Car估算进行了探讨。对比表明,基于光化学指数(PhotochemicalReflectanceIndex,PRI)的线性和一元二次模型对Car/Chla比值和Car的估算精度最高,由PRI-Car/Chla线性模型得到的叶片和冠层尺度的Car/Chla比值估算值与实测值之间的决定系数R2大于0.6,PRI-Car的R2大于0.36;基于PLSR模型得到的Car/Chla比值估算值与实测值之间的拟合关系略优于基于PRI的估算模型,由其得到的叶片及冠层尺度Car/Chla比值估算值与实测值之间的决定系数R2大于0.80,Car估算值与实测值之间R2大于0.73;不论基于PRI还是基于PLSR方法,对Car/Chla比值的估算精度均高于Car含量,该结论进一步证实了Car/Chla比值遥感监测的可行性,丰富了对棉花生长高温胁迫、养分胁迫等环境胁迫及病虫害等遥感监测的依据指标。

关键词：类胡萝卜素/叶绿素a比值类胡萝卜素光化学指数偏最小二乘回归棉花

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高山湖泊生态系统气候响应研究进展

干旱区地理 2023年第2期46卷 233-242页

作者：韩飞刘铁黄粤昝婵娟中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆维吾尔自治区遥感与地理信息系统应用重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

作为高山淡水生态系统主要载体,高山湖泊生态系统具有生态环境原始、环境承载力低、自净能力弱以及生物群落结构单一等特点,对于气候与环境变化响应敏感。围绕气候变化背景下高山湖泊生态系统结构与功能变化这一主线,系统分析了山区海... 详细信息

作为高山淡水生态系统主要载体,高山湖泊生态系统具有生态环境原始、环境承载力低、自净能力弱以及生物群落结构单一等特点,对于气候与环境变化响应敏感。围绕气候变化背景下高山湖泊生态系统结构与功能变化这一主线,系统分析了山区海拔依赖性增暖对高山湖泊热力特性、溶解氧分层以及生物过程的影响,阐述了辐射增强背景下高山水生生物适应对策及水下辐射特征变化,揭示山区降水变化对高山湖泊跨生态系统物质补贴及生物地球化学循环的影响机制。在今后研究中,需完善多气候因子变化下的湖泊生境综合响应实验,建立对高山湖泊生态系统全要素的系统监测与整合,以加强高山湖泊生态系统对气候变化的响应过程及适应机制的认知。

关键词：高山湖泊气候变暖辐射变化大气沉降生态响应

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咸海流域陆地水储量时空变化研究

干旱区地理 2021年第4期44卷 943-952页

作者：吕叶杨涵黄粤包安明昝婵娟李文静新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆维吾尔自治区遥感与地理信息系统应用重点实验室新疆乌鲁木齐830011

采用2002—2016年GRACE(Gravity recovery and climate experiment)重力卫星JPL-RL06M数据分析咸海流域陆地水储量变化(Terrestrial water storage change,TWSC)时空变化特征,并结合CRU TS4.03气象数据、GLDAS-Noah地表蒸散发数据和高精度土地利用数据探究气候变化与人类活动对陆地水储量的影响。结果表明:(1)2002—2016年咸海流域陆地水储量变化呈现-3.20 mm·a^(-1)下降趋势,春、夏季陆地水储量呈盈余态势,秋、冬季呈现亏损状态;水储量变化在空间上表现为中部和东部盈余,周边亏损的特征。(2)2002—2016年咸海流域降水量呈-1.14 mm·a^(-1)下降趋势,地表温度呈0.11℃·a^(-1)上升趋势;相比气温,水储量变化与降水量相关性更强。(3)2000—2015年,咸海流域耕地面积小幅增加1.65×10^(4) km^(2),水域面积减少;农作物耗水和灌溉需水的增加加剧了咸海流域水量支出,咸海流域蒸散发呈21.63×10^(8) m^(3)·a^(-1)增加态势,在空间上与陆地水储量变化的相关系数最高达0.74,是影响陆地水储量变化的主要因素之一。

关键词：咸海流域陆地水储量气候变化土地利用变化

林农间作模式下和田绿洲特色林果结构遥感信息提取

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农业工程学报 2022年第3期38卷 146-154页

作者：靳镜宇白洁包安明杨涵李均力韩宏伟新疆师范大学地理科学与旅游学院乌鲁木齐830054 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 新疆遥感与地理信息系统应用重点实验室乌鲁木齐830011 新疆林科院经济林研究所乌鲁木齐830000 新疆维吾尔自治区测绘成果中心乌鲁木齐830002

实时准确地获取林农间作模式下的果树结构信息对推进新疆特色林果业的提质增效,增加农民收入,稳定脱贫攻坚成果,实现乡村振兴具有重要意义。该研究以新疆和田绿洲林农间作区为研究对象,提出一种综合高分遥感数据的纹理和光谱特征以及中... 详细信息

实时准确地获取林农间作模式下的果树结构信息对推进新疆特色林果业的提质增效,增加农民收入,稳定脱贫攻坚成果,实现乡村振兴具有重要意义。该研究以新疆和田绿洲林农间作区为研究对象,提出一种综合高分遥感数据的纹理和光谱特征以及中分遥感数据的时序物候特征的果树提取方法。基于GF-2遥感数据利用面向对象方法提取高分辨率的林田地块空间信息;基于多时相Sentinel-2遥感数据构建植被归一化指数(Normalized Difference Vegetable Index,NDVI)时间序列产品,并依据果树物候特征建立决策树模型,提取间作核桃、纯核桃、枣树和葡萄4种类型;最后将多时相的分类结果与高分的林田地块叠加,获取和田绿洲特色林果作物分布信息。该方法对2020年和田绿洲核桃、枣树和葡萄提取结果的用户精度和总体分类精度均在90%以上,Kappa系数为94.95%,能够满足县市级尺度的林果遥感监测精度需求。基于遥感提取的和田绿洲主要林果作物面积为4.28×10^(5)hm^(2),以核桃(间作和纯核桃)为主,间作核桃面积占比63.80%,该方法可为林农间作立体种植模式下的果树类型和面积精确信息提取研究提供参考和借鉴。

关键词：多时相面向对象多尺度分割林农间作特色林果种植结构和田绿洲