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第十届中国水论坛

作者：潘云朱琳杜鹭飞许海丽刘畅首都师范大学资源环境与旅游学院城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京

本文采用WetSpass模型,估算2007年北京平原区降水入渗量.结果显示,2007年北京平原区降水入渗量为0～263.05mm,空间上呈现出东北、西南较高,西北-东南一带较低的趋势.结合GIS空间统计分析功能,高值分布在研究区东北一带,此处土壤质地为... 详细信息

本文采用WetSpass模型,估算2007年北京平原区降水入渗量.结果显示,2007年北京平原区降水入渗量为0～263.05mm,空间上呈现出东北、西南较高,西北-东南一带较低的趋势.结合GIS空间统计分析功能,高值分布在研究区东北一带,此处土壤质地为壤砂土,透水性较好,土地利用类型为河湖滩地;低值呈零星状分布在研究区中部至东南一带.整体来看,区内平均补给量为65.43mm,仅占全年降水量的12.23％.本文结合2007年研究区潜水监测井实测数据,利用地下水位动态法对模型估算结果进行验证,结果显示两组数据具有较好的线性关系,R2=0.963,说明WetSpass模型在本研究区有较好的适用性.

关键词：降水入渗量 WetSpass模型地下水位动态法

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MODIS温度变化率与AMSR-E土壤水分的关系的提出与降尺度算法推广

MODIS温度变化率与AMSR-E土壤水分的关系的提出与降尺度算法推广

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第三届微波遥感技术研讨会

作者：王安琪施建成宫辉力首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 中国科学院遥感应用研究所北京100101 中国科学院遥感应用研究所北京100101 首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048

土壤水分是控制陆地和大气间水热能量交换的一个关键参数，同时也是陆面生态系统水循环的重要组成部分。不同的遥感平台提供不同时间和空间尺度的土壤水分，并且具有独特的优势与不足。被动微波数据较热红外、主动雷达数据而言，更能精... 详细信息

土壤水分是控制陆地和大气间水热能量交换的一个关键参数，同时也是陆面生态系统水循环的重要组成部分。不同的遥感平台提供不同时间和空间尺度的土壤水分，并且具有独特的优势与不足。被动微波数据较热红外、主动雷达数据而言，更能精确的反演地表土壤水分。被动微波数据对土壤水分信息敏感，重返周期在1到3天，可以捕捉到土壤水分的时间变化信息，但是其空间分辨率较低(25km-40km)，一般适用于大尺度研究。星载可见光/热红外数据可以达到中等分辨率到高分辨率(100m-1km)，但是其可能受到天气条件限制，并且对土壤水分的敏感性不够理想。为了克服上述问题，目前一些研究将被动微波数据和光学数据结合，目的在于同时提高时间和空间分辨率，并且得到可靠的土壤水分，这些方法主要围绕着太阳同步卫星的瞬时地表温度和植被指数信息，并结合经验模型、物理模型展开，而温度变化信息则相对较少被使用。依据土壤热惯量理论，由于水的高比热容与高汽化热特性，在地表接收的净辐射通量相近的情况下，土壤水分较高区域的地表温度变化较慢，土壤水分较低区域的地表温度变化较快，因此本文提出了通过地表温度变化速率推测土壤水分的方法。作者通过对地表温度日变化的正弦曲线拟合，利用AQUA、TERRA两卫星MODIS传感器每日四次过境时获取的地表温度数据计算下午1：30时刻的地表温度瞬时变化速率。利用被动微波辐射计AMSR-E土壤水分和MODIS地表温度，植被指数产品，作者探讨了地表温度变化率和土壤水分的关系。选择美国中部平原地区作为研究区，借鉴地表温度Ts和归一化植被指数NDVI的特征空间理论，构造了温度变化率和土壤水分的三角形特征空间。随着地表温度变化率的增加，土壤水分的阈值缩窄，同时土壤水分的数值降低。由此提出了变温植被指数，并指出该指数与土壤水分呈稳定的幂指数函数关系，建立了土壤水分与温度变化率的经验定量模型。之后作者通过上述函数关系和高分辨率MODIS数据，实现了AMSR-E土壤水分数据的降尺度。使用SMEX02数据对通过模型计算得出的1km分辨率土壤水分数据进行了验证，验证结果表明，通过土壤水分-地表温度瞬时变化速率模型计算得出的1km分辨率土壤水分数据较为准确，可有效反映研究区内的土壤体积含水量状况。同时，作者还提出了利用多年度同一天地表温度数据叠加建模的方法，以解决数据缺失导致的模型精度下降问题。

关键词：被动微波土壤水分地表温度瞬时变化幂指数函数降尺度

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北京怀柔应急地下水源地降雨入渗补给时滞性分析

北京怀柔应急地下水源地降雨入渗补给时滞性分析

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中国地理学会2012年学术年会

作者：任永强宫辉力潘云首都师范大学资源环境与旅游学院城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地资源环境与地理信息系统北京市重点实验室三维信息获取与应用教育部重点实验室

降雨入渗补给是地下水的主要补给来源,研究降雨入渗补给不仅具有理论意义而且具有很重要的实用价值,尤其是在水资源评价方面。本文通过对交叉相关法(cross-correlation)的介绍,以北京怀柔应急备用地下水源地(地下水埋深大、包气带厚)附... 详细信息

降雨入渗补给是地下水的主要补给来源,研究降雨入渗补给不仅具有理论意义而且具有很重要的实用价值,尤其是在水资源评价方面。本文通过对交叉相关法(cross-correlation)的介绍,以北京怀柔应急备用地下水源地(地下水埋深大、包气带厚)附近的顺义河南村北河边观测井和顺义气象站点为例,详细阐述了地下水对降雨的响应过程,计算得出降雨入渗补给的时滞时间,这对水资源评价具有重要意义。

关键词：降雨入渗时滞应急水源地

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中国湖沼湿地生态系统服务功能价值评价

中国湖沼湿地生态系统服务功能价值评价

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第十届中国林业青年学术论坛

作者：张翼然周德民牛振国城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地首都师范大学北京 100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京 100048 城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地首都师范大学北京 100048 中国科学院东北地理与农业生态研究所沈阳长春 130012 中国科学院遥感应用研究所北京 100101

湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统,是自然界最富生物多样性的自然生态系统之一,湿地生态系统具有多种功能和价值,是人类重要的环境资本.湿地生态系统服务功能价值评估在对单个案例研究中有着广泛的应用,而将单块湿地的经济价值... 详细信息

湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统,是自然界最富生物多样性的自然生态系统之一,湿地生态系统具有多种功能和价值,是人类重要的环境资本.湿地生态系统服务功能价值评估在对单个案例研究中有着广泛的应用,而将单块湿地的经济价值扩展区域或者全国尺度,推绎出更大尺度的所有湿地的价值总量,则具有更重要的实际意义,目前的相关研究不多.本研究以中国科学院遥感所对2008年覆盖全国的1442景CEBRS遥感影像作为基础数据源,通过软件自动与人工目视解译相结合的方法解译得到的湿地制图结果,全国除了水稻田以外的湿地总面积为32.41万km2,其中湖泊、沼泽湿地作为主要湿地类型,面积为8.43万km2和11.34万km2,分别占到湿地总面积的26％和35％.研究参照Constanza等人提出的方法,对湿地生态系统服务功能价格根据其通过地区经济指数进行调整的基础上,计算出全国湖泊和沼泽两类主要湿地生态系统服务功能价值量,得出2008年湖沼湿地的服务价值总计2706.19×108美元,其中沼泽、湖泊湿地价值分别为1862.00×108美元和844.19×108美元.湖泊湿地价值量较高的省份为西藏、青海和江苏,价值量分别为235.17×108、140.59×108和92.65×108美元.沼泽湿地价值量较高的省份有内蒙古、黑龙江和青海,沼泽湿地价值量分别为603.32×108、473.32×108和252.37×108美元.在湖泊生态系统服务功能中水供给和水调节价值量占到较大比例,分别为总价值49.86％和35.72％;而在沼泽生态系统中价值量较高的服务功能为水供给和干扰调节,分别为总价值38.81％和36.97％.我国湖沼湿地生态系统服务功能价值量是自然草地价值量的1.8倍,近似于全国森林生态系统价值量.湿地生态系统在对区域生态支持系统中起到重要作用,当自然生态系统在未来面临更大的压力而变得稀缺时,如何根据生态系统服务价值量,权衡比较资源开发项目带来的收益与生态系统损失中起到重要作用.本研究为未来进一步结合湿地生态系统结构组分、服务功能进行价值测算,探索全国尺度湿地生态系统服务功能价值转换方法奠定基础、积累经验.

关键词：湖沼湿地生态系统服务功能价值

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比较几种地下水位空间插值方法在城市区域的应用

比较几种地下水位空间插值方法在城市区域的应用

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第九届中国水论坛

作者：潘云贺超朱琳刘晓萌首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室

本文利用北京市城区的68眼潜水观测井,对泛克里金、普通克里金、反距离加权、样条函数和趋势面插值方法的应用效果进行了比较。为了更好地反映不同插值方法在采样点以外区域的应用效果,原始观测序列被随机分成了两部分,一部分作为采样... 详细信息

本文利用北京市城区的68眼潜水观测井,对泛克里金、普通克里金、反距离加权、样条函数和趋势面插值方法的应用效果进行了比较。为了更好地反映不同插值方法在采样点以外区域的应用效果,原始观测序列被随机分成了两部分,一部分作为采样样本（51眼）,另一部分作为验证样本（17眼）。对采样样本和验证样本分别进行几种插值方法的比较。研究发现利用采样样本比验证样本更容易获得较好的验证结果,虽然泛克里金插值生成的地下水位栅格平滑性略差,但其对无观测点的位置的水位估算效果较好（R=0.88,RMSE=2.98m）。

关键词：地下水位空间插值采样样本验证样本北京市城区

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不同类型再生水对蔬菜种子萌发、幼苗生长及抗氧化系统的影响

不同类型再生水对蔬菜种子萌发、幼苗生长及抗氧化系统的影响

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全国水资源与水环境保护、生态修复技术交流研讨会

作者：郭逍宇熊薇王萱魏亚利王艳雪苗茜首都师范大学资源环境与旅游学院北京 100048 北京市城市环境过程与数字模拟重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地北京100048 三维信息获取与应用教育部重点实验室北京 100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 北京市第109中学北京100061

通过室内水培实验,以小白菜和油菜为供试材料,研究校园再生水、小区再生水和市政再生水三种不同类型的再生水对小白菜和油菜种子萌发、幼苗生长发育、活性氧清除系统及光合色素的影响.结果表明,不同类型的再生水相比较,小区再生水更有... 详细信息

通过室内水培实验,以小白菜和油菜为供试材料,研究校园再生水、小区再生水和市政再生水三种不同类型的再生水对小白菜和油菜种子萌发、幼苗生长发育、活性氧清除系统及光合色素的影响.结果表明,不同类型的再生水相比较,小区再生水更有利于蔬菜的种子萌发及幼苗的生长,其次为校园再生水,而市政再生水则对敏感物种表现出一定的抑制作用.从物种类型看,小白菜对再生水的敏感性高于油菜.具体表现为:除市政再生水对小白菜种子萌发无影响外,其余再生水对各蔬菜种子发芽率有明显的促进作用.不同类型再生水对各物种幼苗地上高度和叶面积均具有一定的促进作用,但对根系生长均表现出一定的抑制作用.叶片酶活性清除系统研究结果表明,除市政再生水对小白菜幼苗生长指示一定的生理胁迫外,其余再生水作用均可激活幼苗叶片体内的抗氧化因子,提高幼苗体内清除自由基的能力,降低膜质过氧化程度.光合色素的研究结果与活性氧清除系统结果相一致,即市政再生水作用使得小白菜叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素都显著低于对照,而类胡萝卜素则显著高于对照,而油菜则表现为不同类型再生水作用下油菜叶片叶绿素及类胡萝卜素含量显著升高或差异不显著.

关键词：蔬菜再生水灌溉种子萌发幼苗生长抗氧化系统

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蒸散发模拟的Valiantzas方法在中国的应用

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水科学进展 2011年第1期22卷 30-37页

作者：潘云宫辉力李小娟朱琳张静北京市城市环境过程与数字模拟重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048

根据一种简化的Penman模型,建立了一个无需风速的参考作物蒸散发模型(Penman-Valiantzas模型),在此基础上又结合Hargreaves辐射方程建立了无需风速和日照时数的Penman-Valiantzas-Hargreaves模型。利用世界粮食组织的CLIMWAT数据库中15... 详细信息

根据一种简化的Penman模型,建立了一个无需风速的参考作物蒸散发模型(Penman-Valiantzas模型),在此基础上又结合Hargreaves辐射方程建立了无需风速和日照时数的Penman-Valiantzas-Hargreaves模型。利用世界粮食组织的CLIMWAT数据库中156个气象站点多年月平均资料对此模型在中国的适用性进行了分析。通过与FAO Pen-man-Menteith标准参考作物蒸散发量比较发现,这两个模型的相关性分别为96.64%和93.44%,均方根误差分别为0.32 mm/d和0.43 mm/d,比目前广泛使用的Priestley-Taylor模型、Hargreaves模型都具有更高的模拟精度。此外,利用北京延庆站的长期气象观测资料对Penman-Valiantzas模型进一步验证,模拟结果与FAO Penman-Menteith估算值和蒸发皿观测值的相关性分别为97.84%、86.38%;在北京站的应用表明,Penman-Valiantzas-Hargreaves模型在日尺度模拟方面也具有较高精度。研究认为,Valiantzas方法适宜在中国使用,是风速、日照时数数据缺乏情况下参考作物蒸散发模拟的较好方法。

关键词：参考作物蒸散发 FAO Penman—Menteith模型 Hargreaves辐射方程气象风速

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近30年官厅水库流域景观结构的时空演变

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生态学杂志 2011年第10期30卷 2335-2342页

作者：武鹏飞宫辉力周德民城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 教育部三维信息获取与应用重点实验室北京100048 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

以官厅水库流域为研究区,以1978—2009年的6期Landsat系列遥感影像为基础数据解译景观分布图。利用经济学中的洛伦兹曲线及基尼系数对景观类型分布的均匀性及其动态进行分析,采用缓冲区分析方法对现有方法进行改进,使得洛伦兹曲线更加平... 详细信息

以官厅水库流域为研究区,以1978—2009年的6期Landsat系列遥感影像为基础数据解译景观分布图。利用经济学中的洛伦兹曲线及基尼系数对景观类型分布的均匀性及其动态进行分析,采用缓冲区分析方法对现有方法进行改进,使得洛伦兹曲线更加平滑,基尼系数更加准确。结果表明:各种景观类型分布的均匀性存在明显的时空差异,耕地始终是分布最均匀的景观类型,1978—1998年人工林地是分布最不均匀的景观类型,2004年以后天然草地成为分布最不均匀的景观类型;景观类型分布的均匀程度与该景观类型面积的大小存在负相关关系,其分布均匀性的变化与该景观类型面积的变化方式有关,局部变化还是全局变化会使该景观类型分布的均匀性向不同的方向发展;在近30年的时间里,自然景观全面退化,表现在面积减小和分布越来越不均匀,自然景观不断被人工景观取代。

关键词：景观结构洛伦兹曲线基尼系数缓冲区分析官厅水库

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叶冠尺度野鸭湖湿地植物群落含水量的高光谱估算模型

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生态学报 2011年第22期31卷 6645-6658页

作者：林川宫兆宁赵文吉首都师范大学资源环境与旅游学院三维信息获取与应用教育部重点实验室资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048

利用高光谱遥感技术定量估测野鸭湖湿地植被含水量,对于监测和诊断野鸭湖湿地植被的生理状况及生长趋势具有重要意义,也能够为高光谱遥感影像在野鸭湖湿地植被含水量诊断中的实际应用提供理论依据和技术支持。采用Field Spec 3野外高光... 详细信息

利用高光谱遥感技术定量估测野鸭湖湿地植被含水量,对于监测和诊断野鸭湖湿地植被的生理状况及生长趋势具有重要意义,也能够为高光谱遥感影像在野鸭湖湿地植被含水量诊断中的实际应用提供理论依据和技术支持。采用Field Spec 3野外高光谱辐射仪,获取了野鸭湖典型湿地植被冠层和叶片的光谱,并测定了对应的含水量。以上述实测数据为基础,首先以芦苇为例初步探明了不同含水量水平下典型湿地植被冠层和叶片光谱反射率的响应模式,然后采用相关性及单变量线性与非线性拟合分析技术,从冠层和叶片两种层次,对不同尺度下的含水量与"三边"参数及高光谱植被指数进行了分析拟合,并采用交叉检验中的3K-CV方法对估算模型进行了测试和检验,确立了不同尺度下野鸭湖湿地植被含水量的定量监测模型。结果表明:(1)随着含水量水平的增加,芦苇冠层与叶片光谱在可见光波段(350—760 nm)和红外波段(760—2500 nm)的反射率均呈逐渐降低趋势。(2)不同尺度含水量与选取的光谱特征参数整体上相关性较强,与"三边"参数基本上都呈极显著相关,相关系数最大达到0.906;与高光谱指数全部呈极显著相关,相关系数最小为0.455,最大达到0.919,并通过选取不同尺度上相关性最佳的光谱特征参数,分别基于"三边"参数和高光谱植被指数构建了不同尺度下的含水量估算模型。其中,冠层尺度下,黄边面积(SDy)与SRWI(Simple Ratio Water Index)的估算效果最好,估算模型分别为y=-9.462x2-2.671x+0.608和y=0.219e1.010x;叶片尺度下,红边面积(SDr)与WI(Water Index)的估算效果最好,估算模型分别为y=0.562x+0.376和y=2.028x2-0.476x-1.009。通过3K-CV的交叉验证,不同尺度下的含水量估算模型均取得了较为理想的预测精度,预测精度的最小值为94.92%,最大值为97.06%,表明估测模型具有较高的可靠性与普适性。(3)高光谱植被指数与含水量拟合方程的拟合度相对高于"三边"参数与之建立方程的拟合度,说明多波段组合的光谱特征参数更适合含水量的判别。

关键词：湿地植被植被含水量高光谱 “三边”参数植被指数北京野鸭湖湿地

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北京湿地景观格局演变特征与驱动机制分析

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地理学报 2011年第1期66卷 77-88页

作者：宫兆宁张翼然宫辉力赵文吉三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

在遥感和GIS技术的支持下,应用1984-2008年多时相长时间序列的TM遥感数据,选取斑块总面积、平均面积、分维度、多样性、优势度和聚集度等具有典型生态意义的景观格局指数,对北京湿地20多年的湿地景观格局演变特征进行分析,探索其演变机... 详细信息

在遥感和GIS技术的支持下,应用1984-2008年多时相长时间序列的TM遥感数据,选取斑块总面积、平均面积、分维度、多样性、优势度和聚集度等具有典型生态意义的景观格局指数,对北京湿地20多年的湿地景观格局演变特征进行分析,探索其演变机制。结果表明：北京湿地总面积在总体上呈先增加后急剧减少再小幅回升的趋势,1994年的湿地总面积仅为2004年的47.37%。北京湿地以人工湿地为主,其变化主导着湿地总面积的变化趋势。水库湖泊湿地类型面积占到33.50%~53.73%,其平均面积高于其他湿地类型。坑塘稻田类型的平均面积最小,其面积比例为16.46%~45.09%。河流湿地由于受到自然驱动因子作用较大,其分维度指数高于人工湿地类型;1992-2004年湿地景观多样性指数由1.11上升到1.34,表明此阶段各类型所占面积比例分布趋于均匀,而聚集度指数从65.59下降到58.41,表明景观连通性降低,破碎化程度加重。研究不同湿地类型空间质心变化表明：密云水库面积最大,导致水库湖泊类型质心位于密云县内;1984-1998年充足的降水使河流湿地质心整体向东北方向偏移了10.43km,1999-2006年,连续干旱和大量不合理的开采利用,河流湿地质心向西南部偏移了10.75km;由于受＂退稻还旱＂政策影响,使得北部地区的水稻种植面积减小,坑塘稻田湿地质心2006年以后向南偏移;市区北部兴建的奥林匹克森林公园,使2008年公园湿地质心向海淀区北部偏移。

关键词：北京湿地资源景观格局演变特征驱动机制

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