2025年 02期
蓝藻水华高精度遥感目视解译技术改进及业务化应用
穆昀昌;李俊生;赵焕;朱晓迪;张方方;王胜蕾;当前，基于卫星遥感的蓝藻水华自动化监测方法在应用中存在一定局限性，难以满足生态环境监管部门对业务化监测的需求。而最准确的蓝藻水华遥感监测方法仍依赖于有经验专家的目视解译，但缺乏经验的人员在解译过程中可能产生随机误差，难以支撑高精度的业务化应用。针对这些问题，讨论了基于目视解译的蓝藻水华提取影响因素，并构建了基于目视解译的蓝藻水华提取技术流程。该技术流程包括影像预处理、蓝藻水华提取和结果输出等环节，以实现高精度、规范化的蓝藻水华提取，且适用于多种多光谱卫星遥感数据。在此基础上，开发了基于目视解译的蓝藻水华提取辅助软件。该软件具备用户图形界面，支持多种卫星遥感影像数据，并提供多种格式的结果输出，可提高蓝藻水华目视解译效率，为基于卫星遥感的蓝藻水华业务化监测提供技术支撑。
面向内陆峡谷型水库的GACOS时序InSAR大气二次改正方法研究
刘浩锋;孟令奎;罗志;李靖霖;张镇;李涵曼;李林宜;张文;大气延迟是影响时序InSAR精度的主要误差源之一，常见的InSAR大气改正方法主要包括基于干涉图内部特性的自改正法和外部数据辅助改正法。为了进一步削弱大气延迟带来的影响，结合研究区域的地形特征，提出了一种面向内陆峡谷型水库的时序InSAR大气二次改正方法。该方法将回归模型和GACOS数据集结合实现了大气二次改正，发挥了二者在大气改正中的优势。以河口村水库为例，将大气二次改正结果与常规时序InSAR结果进行了对比，并采用地表形变实测数据验证。结果表明，相比常规方法，GACOS改正方法的精度提升5.576%,线性改正、指数改正及指数+GACOS改正方法的精度依次提升，其中线性+GACOS改正方法的精度提升22.538%,说明提出的大气二次改正方法能进一步提高时序InSAR形变结果的精度，为InSAR技术在内陆峡谷型水库地区的地表形变监测提供参考。
基于MODIS数据的太湖蓝藻水华监测方法比较与分析
王健;张逸飞;智力;王玉;蓝藻水华的暴发会对水体生态系统造成严重影响，不同的蓝藻水华监测方法得到的结果存在较大差异。以太湖为研究对象，利用MODIS影像产品和地表分类数据，提取了太湖水域范围，并分别采用波段比值、归一化植被指数、浮游藻类指数和支持向量机、随机森林等算法提取了2010—2022年太湖蓝藻的暴发区域。通过对比分析，评价了各种方法基于MODIS影像对太湖蓝藻水华空间和时间的监测效果及适用性。5种方法的结果表明：太湖蓝藻水华2010—2014年趋于稳定，2015年开始暴发，之后规模逐渐增大，并于2021年达到顶峰，然后在2022年突然大幅度下降；支持向量机算法监测结果的一致性最好，平均Kappa系数达到0.77,结果最准确和稳定；归一化植被指数监测结果的一致性较差，平均Kappa系数仅为0.61,结果存在较大不确定性。与太湖藻华产品对比后发现，各方法在准确性和稳定性上存在差异，支持向量机算法在监测中表现最佳应优先考虑使用。但单一方法都存在不足，需进一步优化和融合，找到最适合特定场景的解决方案。
黄河上游典型水源涵养流域径流演变及归因解析研究
王国庆;郑雨凝;刘希胜;孙高霞;李晨希;刘翠善;黄河流域水资源匮乏，黄河水源涵养区径流量受环境变化影响显著，科学厘清径流演变特征，定量解析径流变化原因，对黄河上游水源涵养和生态保护具有重要意义。以黄河上游大通河流域为研究对象，诊断其1961—2020年实测径流量的演变特征，并采用VIC模型定量分析径流变化原因。结果表明：(1)1961—2020年大通河享堂站实测径流量呈显著减少趋势，且在1990年发生突变；(2)1991—2020年实测年径流量较基准期1961—1990年的减少12%,其中4—10月份径流量减少27.7 mm,其他月份的增加4.4 mm;(3)VIC模型对大通河流域基准期天然径流量过程模拟效果较好，NSE效率系数为0.74,相对误差为0.46%;(4)气候变化使得1991—2020年径流量较基准期的增加21.8 mm,而人类活动使得径流量减少45.0 mm,其中水利工程建设及水量外调是享堂站径流量减少的重要原因。
河南省沿黄城市生态系统服务权衡/协同关系研究
盖莹莹;赵衡;王富强;张红璐;解析生态系统服务间权衡与协同的时空特征，是可持续生态系统服务管理的基础和前提。以河南省沿黄8个地市为研究区域，采用InVEST模型和市场价值法，评估了2011年和2021年碳储量、生境质量、产水量和食物供给4项生态系统服务，并利用Spearman相关系数分析了各项生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：(1)2011年与2021年生境质量、碳储量和食物供给服务的空间分布变化不大，生境质量和碳储量服务的高值区主要位于太行山地、豫西山地生态区以及黄河沿岸，低值区集中于各市辖区；食物供给服务高值区集中于平原区。(2)与2011年相比，2021年各项生态系统服务均有所变化，平均生境质量下降了0.011,碳储量减少了236.19万t,产水量增加了54.21亿m3,食物供给服务价值增加了1 218.82亿元。(3)从权衡关系看，碳储量、生境质量、产水量和食物供给4项生态服务两两之间均为显著相关关系，其中食物供给、生境质量和碳储量之间为互相增益的协同关系；产水量与生境质量、碳储量、食物供给服务表现为相关系数不稳定的协同关系。研究结果可为探讨快速城市化地区生态系统服务间的权衡协同关系及其优化提供参考依据。
南水北调工程河南省受水区生态安全评价
郭辉;吴思远;夏帆;为评价南水北调中线工程对当地生态环境的影响，在归纳总结生态安全研究发展历程和相关理论方法的基础上，选取南水北调中线工程穿过河南省的8个地市为研究区，采用“压力-状态-响应”模型(PSR)、熵权法、标准差椭圆模型等方法探究研究区2010、2015、2020年生态安全水平的时空演化特征。结果表明：2020年研究区生态安全综合指数较2010年的显著提高，平均值由2010年的0.37上升至2020年的0.56,区域生态安全状况逐渐好转；研究区生态安全状态整体有所提升，但区域发展存在差异；呈现出“总体上南北高中间低，局部城市各有突出”的生态安全格局；不同城市的生态安全影响因素不同，工业固体废弃物综合利用率、万元GDP能耗等对地区生态安全评价的影响较大，粮食单产等指标的影响较小；研究区生态安全分布格局呈“东北—西南”走向，工程建成后东北—西南的空间分布格局愈加明显，空间分布范围不断收敛。
考虑复杂下垫面的台风风场模型及其在巨灾风险管理中的应用
熊政辉;宫婷;方平治;台风巨灾模型对于台风巨灾风险管理具有重要作用，台风风场模型是其核心。利用Georgiou台风风场模型，融入西北太平洋最大风速半径和Holland参数B的最新研究成果，构建了适用于复杂下垫面条件的台风风场模型。根据所选择气象站提供的实测风速和来自台风最佳路径集的台风强度数据，结合现行建筑结构荷载规范中关于我国沿海区域和重点城市的基本风压分布，对该模型进行了验证。结果表明：该模型稳定且可靠。同时，由该模型得到的台风风场数据，可量化不同区域承灾体的损失概率，进一步可厘定不同保险费率。最后将该模型应用于台风巨灾风险管理中，并以广东省为例进行了不同区域保险费率的厘定，该厘定结果与实际情况相符，说明其可为巨灾风险管理、保险和再保险业务提供技术支持。
复合干热事件研究热点分析与展望
李颖;刘自颖;梁继颢;近年来，全球复合干热事件频发，对生态环境、人体健康、城市建设产生重大影响，分析当前复合干热事件的研究进展，对未来研究和应对复合干热事件产生的灾害性影响具有指导作用。以Web of Science和知网平台的相关论文为数据源，基于Citespace V的文献计量分析和阅读，归纳当前国内外复合干热事件研究的关注点和方法，分析复合干热事件研究中数据和方法存在的问题，探索未来复合干热事件研究的新思路。结果表明，欧美国家从事复合干热事件研究的综合影响力大，中国虽然发文量较大，但影响力有待提升。现有的复合干热事件研究主要聚焦对农业、林业、人居环境及人体健康的影响，以及事件发生机制和城市适应性策略等方面；而在定义和衡量复合干热事件、识别特征要素、分析驱动机理等方面存在问题。未来研究应当注意采用多源数据，将时间尺度精细化，通过实证研究改进极端事件的三维识别技术，以更好地提取特征变量。同时，要揭示驱动因子的作用机制，特别是因子之间的依赖性和相互作用。
基于SSPs情景的滦河流域水源涵养量研究
门宝辉;李国娇;刘灿均;滦河流域是京津冀地区重要的水源涵养区，研究变化环境下的水源涵养量对保障流域水安全具有重要意义。基于CMIP6中SSPs情景的人口和GDP数据，构建了耦合SD和FLUS模型预测2030年土地利用情况的SWAT模型，模拟预测并分析了3种SSP情景下的滦河流域年水源涵养量及其时空分布特征。结果表明：从时间维度来看，流域水源涵养量呈现出先减少后增加的趋势；从空间维度来看，流域东南的水源涵养量多于西北部的；3种SSP情景下的水源涵养量均比现状年多，其中SSP3的水源涵养量最多，为11.24亿m3;从影响因素来看，水源涵养量与降水量呈显著正相关，与蒸散发量呈负相关；流域水源涵养量主要来自草地、林地和耕地。
基于四元连续半偏减法集对势的区域水资源承载力评价与诊断
杨振龙;周戎星;吴啸骎;周铁军;梁建;为准确客观地评价区域水资源承载力等级、识别影响水资源承载力的脆弱性指标，基于四元减法集对势并结合偏联系数与联系分量迁移率原理，对差异度项进行合理分配，构建四元连续半偏减法集对势，并应用于江淮丘陵区水资源承载力评价和脆弱性指标诊断。结果表明：2011—2018年江淮丘陵区中合肥市水资源承载状态最差，常年处于3级水平，承载状态十分严峻；滁州、六安、安庆3市水资源承载力由3级逐步提升至2级，承载状态稳步提升；运用四元连续半偏减法集对势诊断得出人均水资源量、产水模数、植被覆盖率、人均GDP和生态用水率是影响江淮丘陵区水资源承载力的主要因素。结果可为水资源承载状态评价与脆弱性指标诊断提供新思路。