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近40年艾比湖湿地自然保护区生态干扰度时空动态及景观格局变化 被引量：54
1
作者 张月 张飞 +4 位作者 王娟 任岩 Abduwasit Ghulam Hsiang-te KUNG 陈芸 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第21期7082-7097,共16页
以新疆艾比湖湿地为研究区,利用1972、1998、2007年及2013年4个时期的Landsat遥感影像作为数据源,并结合湿地的土地覆被状况,参考《全国土地利用分类》建立艾比湖湿地生态干扰类型分类系统。借助生态干扰度指数、景观格局指数以及GIS空... 以新疆艾比湖湿地为研究区,利用1972、1998、2007年及2013年4个时期的Landsat遥感影像作为数据源,并结合湿地的土地覆被状况,参考《全国土地利用分类》建立艾比湖湿地生态干扰类型分类系统。借助生态干扰度指数、景观格局指数以及GIS空间分析方法,探讨艾比湖湿地的生态干扰度的时空动态及景观响应机制。结果表明:(1)1972—2013年,研究区的生态干扰度总体呈现较为稳定的趋势,但其空间分布发生变化。生态干扰度类型之间的转化速率有加快的趋势。(2)1972—2013年,边缘密度指数(ED),平均形状指数(MSI),面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)及景观分离度(DIVISION)4项景观格局指数大体呈上升的趋势,2013年区域的景观指数较为稳定。(3)景观格局指数与生态干扰程度有密切的一致性。生态干扰度与景观格局指数空间分布相关性大小依次为:边缘密度指数(ED)<景观丰度密度(PRD)<香农多样性指数(SHDI)<平均形状指数(MSI)<面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)<景观分离度(DIVISION)。客观系统的认识和评价艾比湖湿地的生态系统及环境,可为干旱区实现自然环境的保护,协调土地利用及环境保护之间的关系提供较为实用的参考。 展开更多
关键词 艾比湖湿地 生态干扰度 时空动态 景观格局
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艾比湖流域地表水水体悬浮物、总氮与总磷光谱诊断及空间分布特征 被引量：21
2
作者 张海威 张飞 +2 位作者 李哲 阿依努尔.玉山江 陈芸 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期1042-1050,共9页
水体悬浮物(SS)、总氮(TN)和总磷(TP)是衡量水质的一个重要指标。选择新疆艾比湖流域为靶区,基于2015年10月实测光谱数据,采用微分法和反射率变换法以及偏最小二乘法估算水体中的SS、TN和TP的质量浓度。结果表明,(1)水体悬浮物的自然对... 水体悬浮物(SS)、总氮(TN)和总磷(TP)是衡量水质的一个重要指标。选择新疆艾比湖流域为靶区,基于2015年10月实测光谱数据,采用微分法和反射率变换法以及偏最小二乘法估算水体中的SS、TN和TP的质量浓度。结果表明,(1)水体悬浮物的自然对数(ln SS)的显著性波段出现在350、410、520、570、655和940 nm处,基于偏最小二乘法的ln SS均方根一阶拟合效果最好,P<0.01水平下拟合系数r^2=0.3562。此外,ln SS与总氮、总磷存在显著性正相关,相关系数分别为0.506和0.505(P<0.01)。(2)水体TN的显著性波段出现在393~399 nm与674~678 nm范围内,水体TN的倒数一阶拟合效果最好,P<0.01水平下拟合系数r2=0.438 9;(3)水体TP的显著性波段出现在333、349、862、882和905 nm处,水体TP的倒数一阶拟合最优,P<0.01显著性水平下拟合系数r^2=0.634 8。从水体SS、TN和TP浓度的空间分布可知,水体SS、TN和TP含量高值点位于艾比湖的北岸,基于最优模型反演的SS、TN和TP的浓度整体偏高,且与原始数据的空间分布相差不明显。综上所述,利用光谱数据可以精准、快速的估算水体悬浮物、总氮和总磷,可为水质的评价提供科学依据,亦可为今后利用星载高光谱传感器对艾比湖流域水质参数进行大面积估算提供新思路。 展开更多
关键词 艾比湖流域 水体 总氮 总磷 光谱诊断
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平行因子法结合自组织映射神经网络的三维荧光特征及其与水质的关系 被引量：15
3
作者 王娟 张飞 +2 位作者 王小平 杨胜天 陈芸 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期349-359,共11页
利用三维荧光技术进行水质监测对干旱区绿洲河流水质的有效管理具有重要的意义。以三维荧光技术为手段,以艾比湖流域地表水为研究对象,结合平行因子(PARAFAC)法和自组织特征映射神经网络(SOM)方法,探讨了艾比湖流域地表水溶解性有机质... 利用三维荧光技术进行水质监测对干旱区绿洲河流水质的有效管理具有重要的意义。以三维荧光技术为手段,以艾比湖流域地表水为研究对象,结合平行因子(PARAFAC)法和自组织特征映射神经网络(SOM)方法,探讨了艾比湖流域地表水溶解性有机质的三维荧光特征及其与地表水水质指标之间的关系。通过PARAFAC法,有效提取了艾比湖流域地表水样中的4种荧光组分,C1荧光峰对应物质为紫外区类富里酸,C2荧光峰对应物质为类富里酸,C3包括2个峰C3(T1)和C3(T2),其中C3(T1)荧光峰对应物质为类蛋白,C3(T2)荧光峰对应物质为类腐殖酸,C4荧光峰对应物质为类腐殖质。经SOM训练,在不同聚类层中探讨水质参数分布情况,水质状况由差到好的顺序依次为博河上游、精河绿洲、乌苏周边农田、艾比湖周边。在艾比湖流域丰水期,酸碱度(pH)、电导率(EC)、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)和五日生化需氧量(BOD5)与水样的三维荧光峰具有较为显著的相关性,而总磷(TP)、总氮(TN)及氨氮(NH+3-N)与各荧光峰相关性较弱。分别建立pH、EC、DO、COD及BOD5与各荧光组分间的多元线性回归方程,求得相关系数R分别为0.579、0.632、0.502、0.762和0.785,可以在一定程度上利用各荧光组分模拟水质参数的变化情况。在利用PARAFAC探讨地表水荧光特征的基础上,SOM网络作为一种有效的水体荧光光谱分析工具,可为干旱区水质监测和河流水质污染治理提供科学依据。 展开更多
关键词 光谱学 水质监测 三维荧光 平行因子分析法 自组织映射神经网络 艾比湖流域
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新疆艾比湖主要入湖河流精河与博尔塔拉河三维荧光光谱特性及其与水质的关系 被引量：13
4
作者 张海威 张飞 +4 位作者 李哲 Abduwasit Ghulam Kung Hsiangte 任岩 陈芸 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1112-1120,共9页
以艾比湖主要入湖河流——精河与博尔塔拉河为研究对象,分别分析了精河与博尔塔拉河的水体溶解性有机质(DOM)的组成结构及水质参数与荧光指数的关系.利用平行因子分析法对三维荧光光谱(EEM)分析发现,精河与博尔塔拉河均含有C1(260/420 ... 以艾比湖主要入湖河流——精河与博尔塔拉河为研究对象,分别分析了精河与博尔塔拉河的水体溶解性有机质(DOM)的组成结构及水质参数与荧光指数的关系.利用平行因子分析法对三维荧光光谱(EEM)分析发现,精河与博尔塔拉河均含有C1(260/420 nm)腐殖酸等有机质、C2(240,240/490 nm)UVC类腐殖质、C3(220/280,300/450 nm)蛋白质类有机质和C4(260,270/530 nm)类腐殖质,且不同荧光组分结构具有一定差异性.为了进一步了解DOM组分特征,采用三维荧光区域积分法分析各区域标准体积百分比,结果表明精河与博尔塔拉河EEM的区域Ⅰ与区域Ⅱ蛋白质有机质含量最高,区域Ⅲ富里酸含量最低.相关性分析表明,主要入湖河流的水质参数与荧光指数中,自生源指数(BIX)与总氮(TN)浓度以及腐殖化指数(HIX)与铵态氮(NH_4^+-N)浓度的相关性较强,相关系数分别为0.831和0.684,且具有显著性;HIX与TN浓度的相关系数为0.604,达到显著性水平.进而对相关性较强的水质参数与荧光指数进行3次拟合,其中HIX与NH_4^+-N浓度的拟合效果最好,相关性系数为0.908,其次是BIX与TN浓度,相关性系数为0.844.总之,通过分析精河与博尔塔拉河三维荧光特征,以及探讨荧光指数与水质参数的关系,可为治理干旱区水环境问题提供理论依据和参考. 展开更多
关键词 水质 荧光光谱 荧光指数 艾比湖 入湖河流 精河 博尔塔拉河
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灌区灌溉用水时空优化配置方法 被引量：11
5
作者 彭世彰 王莹 +2 位作者 陈芸 高晓丽 张和喜 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第3期259-264,共6页
将传统的灌溉水量在作物间的优化分配模型和建立的渠系工作制度多目标优化模型与地理信息系统相集成,提出了基于空间决策支持系统的灌区灌溉用水优化配置的新方法.综合考虑了灌区内作物、土壤、气象站点、渠系布置的空间差异、年季间气... 将传统的灌溉水量在作物间的优化分配模型和建立的渠系工作制度多目标优化模型与地理信息系统相集成,提出了基于空间决策支持系统的灌区灌溉用水优化配置的新方法.综合考虑了灌区内作物、土壤、气象站点、渠系布置的空间差异、年季间气象以及作物不同生育阶段对应参数的时间差异.与传统优化方法相比,该方法可根据管理者对优化精度的要求,灵活选择优化尺度,同时,简化了求解时空优化配水问题的繁琐程度,结果表现形式更加丰富.在此基础上建立的空间决策支持系统界面友好,运行效率高,可移植性和通用性强.经实例验证,优化后的配水方案与原配水方案相比较,灌溉总用水量减少29.6%,产量增加24.3%,水分生产率提高0.5 kg/m3,灌溉净效益增加16.8%.优化后配水方案具有将有限的水资源向经济价值较高作物转移的趋势.该方法为灌区灌溉用水优化配置提供了新思路. 展开更多
关键词 灌溉用水 优化配置 时空差异 空间决策 灌区管理
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灌区灌溉用水量分布式优化模型及应用 被引量：2
6
作者 王莹 彭世彰 +3 位作者 陈芸 杨士红 高晓丽 杨鑫 《人民黄河》 CAS 北大核心 2015年第4期145-148,共4页
以传统灌区灌溉用水优化配置理论为基础,采用优化方法与GIS相结合的手段,建立灌区年灌溉用水量分布式优化模型。该模型以灌区为研究尺度,以栅格为优化单元,以每个栅格的年灌溉用水量为决策变量,并以澳大利亚马兰比季大型灌区作为验证实... 以传统灌区灌溉用水优化配置理论为基础,采用优化方法与GIS相结合的手段,建立灌区年灌溉用水量分布式优化模型。该模型以灌区为研究尺度,以栅格为优化单元,以每个栅格的年灌溉用水量为决策变量,并以澳大利亚马兰比季大型灌区作为验证实例。优化结果显示,灌区灌溉总用水量减少15 339万m3,产量增加8 423.8万kg,水分生产效率提高0.5 kg/m3,灌溉净效益增加18 530.2万澳元。优化后灌区灌溉用水配置方案更加合理,展示更加直观。该模型同样适用于国内大型灌区。 展开更多
关键词 灌溉用水量 时空分配 分布式优化模型 大型灌区
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水文地貌关系正确DEM的建立方法 被引量：41
7
作者 杨勤科 师维娟 +2 位作者 Tim R．McVicar Tom G．Van Niel Lingtao Li 《中国水土保持科学》 CSCD 2007年第4期1-6,21,共7页
水文地貌关系正确DEM(hydrologically correct DEMs,Hc-DEM),是指符合水文地貌学基本原理,正确反映水文要素(水流方向、水流路径、水系网络、流域界线等)与地貌特征发生和位置关系的DEM。区域尺度水文和土壤侵蚀等研究中,地形因子参数... 水文地貌关系正确DEM(hydrologically correct DEMs,Hc-DEM),是指符合水文地貌学基本原理,正确反映水文要素(水流方向、水流路径、水系网络、流域界线等)与地貌特征发生和位置关系的DEM。区域尺度水文和土壤侵蚀等研究中,地形因子参数只能利用DEM来提取,为了准确反映地面形态,有效提取地貌和水文特征因子,建立Hc-DEM是必需的。笔者对Hc-DEM的概念、建立方法进行了讨论和介绍;以黄土高原为例,提出了利用多种比例尺数字地形图和ANUDEM软件建立DEM的关键参数;通过与TIN方法建立的DEM的比较,对所建立的DEM进行了简要评价。研究表明,利用我国已有的数字地形图和ANUDEM软件,可以建立Hc-DEM,为流域水文和区域尺度水土流失定量分析模拟、区域尺度植被适宜性评价等研究提供更加直接的数据支持。 展开更多
关键词 数字高程模型 水文地貌 黄土高原
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基于信息含量分析法确定DEM分辨率的方法研究 被引量：38
8
作者 杨勤科 张彩霞 +2 位作者 李领涛 Tim R.Mc Vicar Tom G.Van Nie 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2006年第5期21-23,28,共4页
分辨率是基于地形测绘数据插值生成DEM的基本问题。利用合适的分辨率既可使生成的DEM如实反映和描述地面地形特征,又可避免引入新误差。基于地貌学原理,以读取基础数据所有信息和有效表达地貌特征为目标,利用多种栅格DEM的坡度均方差-... 分辨率是基于地形测绘数据插值生成DEM的基本问题。利用合适的分辨率既可使生成的DEM如实反映和描述地面地形特征,又可避免引入新误差。基于地貌学原理,以读取基础数据所有信息和有效表达地貌特征为目标,利用多种栅格DEM的坡度均方差-栅格尺寸关系曲线,结合对插值DEM上地貌特征的分析,可以客观地确定地形图插值生成DEM的合适栅格尺寸。系统介绍了这种方法的基本原理,并以黄土高原1∶25万地形图插值生成DEM为例,对该方法的应用进行了讨论。典型地区试验研究表明,黄土丘陵区1∶25万和1∶1万地形图(等高距分别为100 m和5 m)插值生成DEM,DEM的坡度均方差-栅格尺寸关系曲线拐点分别位于50 m和2.5 m处,因而分辨率分别为50 m和2.5 m。本研究可以为改进我国DEM质量提供支持。 展开更多
关键词 数字高程模型 分辨率 信息含量分析法 栅格尺寸
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ANUDEM和TIN两种建立DEM方法的对比研究 被引量：20
9
作者 杨勤科 Tim R.McVicar +2 位作者 Tom G.VanNiel 李领涛 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2006年第6期84-88,共5页
针对流域水文和土壤侵蚀定量模拟分析需要,对基于TIN和Hutchinson方法建立的DEM表现地形形态和起伏的能力进行了对比研究。结果表明,基于TIN建立的DEM始终存在一些平顶现象,一些较小的侵蚀沟被忽略,其上提取的河流不完全连续,多处出现... 针对流域水文和土壤侵蚀定量模拟分析需要,对基于TIN和Hutchinson方法建立的DEM表现地形形态和起伏的能力进行了对比研究。结果表明,基于TIN建立的DEM始终存在一些平顶现象,一些较小的侵蚀沟被忽略,其上提取的河流不完全连续,多处出现多重线条河流,因而不能如实地反映地形起伏的细部特征。而基于ANUDEM建立的DEM,其派生等高线的形状与输入等高线吻合较好,较好地表现了地形的形态和起伏,对地形和坡度的反映更加连续和光滑,其上提取的河流信息基本与地形图上的河流一致。 展开更多
关键词 黄土高原 数字高程模型(DEM) ANUDEM
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用ANUDEM建立水文地貌关系正确DEM的方法研究 被引量：13
10
作者 杨勤科 Tim R McVicar +2 位作者 Tom G VanNiel Mike Hutchinson 李领涛 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2006年第6期155-157,148,共4页
针对区域尺度的径流、水土流失定量评价和植被适宜性评价等研究工作需要,利用1∶25万数字地形图和ANUDEM软件,对黄土丘陵区中等分辨率水文地貌关系正确DEM建立方法进行了研究。结果表明该方法所建立的DEM,可以正确反映地貌梁、沟结构及... 针对区域尺度的径流、水土流失定量评价和植被适宜性评价等研究工作需要,利用1∶25万数字地形图和ANUDEM软件,对黄土丘陵区中等分辨率水文地貌关系正确DEM建立方法进行了研究。结果表明该方法所建立的DEM,可以正确反映地貌梁、沟结构及其与流水线网络的关系,对地形描述的能力优于TIN方法建立的DEM;利用ANUDEM和1∶25万地形图插值建立黄土丘陵区DEM的三个主要参数分别为分辨率50或100,计算迭代次数40,第二糙率系数0.8。 展开更多
关键词 黄土高原 数字高程模型 ANUDEM DEM分辨率
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