孙丹峰教授团队土地系统状态研究进展

文摘   2023-01-09 22:26   北京  

1

背景介绍

土地系统作为复杂开放的地表异构系统,传统多指标诊断评价无法认知地方-区域-全球耦合的自然和社会经济的界面过程,进而土地利用与管理的“病态”治理成为区域和全球可持续发展的约束之一。

在国家自然科学基金面上项目、青年科学基金项目等资助下,基于团队研发的地表光谱端元空间的标准体系和技术方法,开展了基础相空间和稳态替代理论的土地系统状态诊断和制图的研究。该研究有效揭示了土地系统地域历史、现状和预期的状态路径,为后续复杂系统嵌套空间重构提供基础内核,认知人地关系的不同时空效应,服务基于土地系统状态理论的适应性治理和预警决策。

2

主要内容

本研究进一步拓展完善土地系统S型二维状态空间(Sun et al, 2019),根据地表辐射和能量平衡原理,创新性地构建了植被生产速率指数。该指数利用MODIS白天地表温度年内时间序列数据,以全年无任何植被覆盖的地表温度曲线为参考,通过生长季节的冠层温度曲线与参考曲线的平均差值来量化表征植被的生产速率。再耦合标准地表端元空间内的土地覆被功能指数和土壤有机碳构建了地表光谱端元-温度空间内的土地系统状态的三维球杯突变模型。基于稳态转换理论,在三维空间内识别了稳定和不稳定的状态以及其演化路径,并量化了状态的韧性和突变阈值。该研究首次实现了突变理论三维数据模型的突破。

研究表明,构建的植被生产速率指数不仅可以有效表征植被生产速率,同时在土地系统状态的识别中可有效替代传统土壤类型变量并显著改善模型的精度;土壤有机碳作为土地系统基础相空间维度之一,避免了单纯覆盖类型对系统状态的误读,三维突变模型有效和规范地识别了地方尺度上植被-土壤在土地利用与管理驱动下的状态类型和演化路径,为当地土地利用管理和生态修复治理提供诊断和决策支撑

3

相关成果

1. Danfeng Sun, Ping Zhang, Qiangqiang Sun & Wanbei Jiang. A dryland cover state mapping using catastrophe model in a spectral endmember space of OLI: a case study in Minqin, China. International Journal of Remote Sensing. 2019. https://doi.org/10.1080/01431161.2019.1580795

2. Xin Jiao, Xin Lin, Wenkai Duan, Qiangqiang Sun, Yong Chen, Na Wen, Minxuan Sun, Ping Zhang, Yongxiang Zhang, Fei Lun, Danfeng Sun. Improved mapping and understanding of land system states for achieving land degradation neutrality using remote sensing surface endmembers - temperature space: a case-study in Minqin, China. Land Degradation & Development. 2023. https://doi.org/10.1002/ldr.4596

3. 孙丹峰,焦心,孙敏轩,孙强强,段文凯.植被生产速率的表征方法、装置以及存储介质[P]. 北京市:CN113643409B,2022-03-18.

4.  孙丹峰,焦心,孙强强,孙敏轩.土地系统状态的评估方法、装置以及存储介质[P]. 北京市:CN113469586B,2021-12-07.




文供稿焦   

本期编辑:冀正欣

统筹策划:孙丹峰



土地利用管理与国土空间规划
发布中国农业大学土地利用与管理研究中心相关科研成果与学术信息,传播土地科学相关研究进展。
 最新文章