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基于遥感技术的流域多尺度景观格局与水质关系研究

刘玉琦  
【摘要】:流域非点源污染是我国生态环境中最复杂且最具挑战性的问题。充分利用遥感技术多空间分辨率、多光谱分辨率、多时相等特点获取流域非均匀下垫面介质参数,结合定点观测与实验分析能够为流域非点源污染景观源汇格局优化配置提供定量分析理论与技术支持。本文以九龙江流域为研究区,在提取流域源汇景观类型信息基础上,计算反映景观形状、连通性、聚合度等特点的景观格局指数,利用Spearman秩分析方法构建了低冗余度的景观指数体系。提出了具有生态意义与多尺度适应性的基于最小水文响应单元的景观空间负荷对比指数(HRULCI)。最后,通过选择河岸带两侧不同距离的缓冲区与集水区作为相互补充的研究尺度,构建了不同时间、空间尺度下的景观格局指数与水质指标多元线性回归模型,定量化计算、分析了流域非点源污染源汇景观格局与水质指标的关系。本文的主要研究结论及其创新点包括:1、提出了HRULCI的概念及其计算方法。相比已有景观格局指数,HRULCI能够更有效地反映出不同流域非点源污染源汇类型区域对水质污染的作用差异。通过分析不同景观格局指数对多元线性回归模型的显著性响应,验证了HRULCI在流域非点源污染源汇景观格局与水质指标间关系研究中的重要意义。2、解析了流域非点源污染景观源汇格局与水文指标之间的尺度效应。构建了同一种水质指标在不同空间尺度下与不同景观格局指数之间的多元线性回归模型,定量分析了不同空间尺度下,不同景观格局指数水质效应的显著性程度。3、以酸碱度指标(pH)与溶解氧(DO)为例,通过分析模型的显著性变化趋势,提出了流域非点源污染源汇景观格局与此类水质指标关系研究的适宜尺度。4、通过高锰酸盐指数(CODMn)与景观格局指数的回归模型计算分析,论证了集水区是研究流域非点源污染源汇景观格局与水质指标关系的重要研究尺度。上述研究成果深化了对于多时空尺度下非点源污染源汇景观格局对水质指标的影响关系问题的认知,对流域非点源污染治理、源汇景观格局改善与空间结构优化具有重要的指导意义。


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