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本文应用多学科交叉理论知识,结合GIS和RS技术,以陕北黄土高原大理河流域为对象,研究了植被分布格局的分形维数与水土流失的关系。构建了基于NDVI植被指数的大理河流域植被格局布朗运动分形维数计算模型,阐明了大理河流域NDVI植被指数的空间分布特征,揭示了大理河流域不同空间尺度的植被格局FBM分形维数年际变化、空间分布、垂直分布特征及其变化规律,构建了基于灰色关联分析的大理河流域侵蚀产沙量模型,对比研究了植被格局FBM分形维数与NDVI植被指数在综合量化流域植被参数方面的优劣,分析了植被格局分形维数与土壤侵蚀强度之间的相关系,提出了大理河流域的水土保持重点治理小流域及其治理对策,并将植被格局FBM分形维数应用于西气东输二线工程水土保持动态监测。本论文取得的主要创新性成果如下:(1)阐明了大理河流域NDVI的时空变化特征。大理河流域的NDVI值为0.221;大理河流域从上游到下游NDVI值递增,分别为0.193、0.214和0.259,说明大理河流域上游的植被覆盖度较低,下游植被覆盖度相较高。大理河流域14个面积在179.4～392.5km2之间的小流域的NDVI值在0.155～0.268之间;大理河流域53个面积在21.9～208.9km2之间的小流域的NDVI值在0.133～0.287之间。各子流域的像元NDVI值在0.1～0.3之间的像元面积占流域总面积的比例在59～90%之间,所占比例相对比较固定。NDVI植被指数值的大小由大于0.3和小于0.1的像元数所占百分比的多少来决定的。NDVI植被指数随着小于0.1的像元所占比例的增加呈现递减趋势,NDVI植被指数随着大于0.3的像元所占百分比的增加而递增的趋势。(2)揭示了大理河流域植被格局FBM分形维数的时空变化规律。2006年大理河整个流域的植被格局FBM分形维数为2.817,大理河流域上游、中游和下游的植被格局FBM分形维数分别为2.810、2.814、2.816;植被格局FBM分形维数随着子流域面积尺度的增大而增大,当子流域的流域面积达到一定值后,植被格局FBM分形维数无限接近于整个流域的植被格局FBM分形维数,说明植被格局分形维数具有尺度效应。大理河流域1990～2006年期间植被格局FBM分形维数介于2.695～2.850之间,并对大理河各子流域时间、空间、垂直变化特征进行了研究。(3)不同NDVI值的像元数增大幅度随着流域面积的增大而减少,随着面积的增加,单位面积ND VI值的像元数在减少。单位面积上不同ND VI值的像元数与植被格局FBM分形维数之间表现递减的趋势,两者的相关系数为-0.663(p<0.01)。研究了大理河流域的植被覆盖特征和植被景观格局的时空变化特征,分析了近年来大理河流域植被动态变化规律。(4)植被分布格局(FBM)研究了植被格局FBM分形维数与海拔高程之间的关系,结果表明,植被格局FBM分形维数值随着海拔高度的增加呈现减小趋势,低海拔区域植被格局分形维数最大2.847,其次为中低海拔2.833、中高海拔2.826,而高海拔区域最小2.809。(5)植被格局FBM分形维数优于NDVI植被指数反映植被特征,可以更好反映植被覆盖与水土流失之间的关系。根据大理河曹坪站、青阳岔站和李家河站的38场汛期次暴雨洪水径流泥沙实测资料,以降雨侵蚀因子(即径流侵蚀功率)、地形地貌因子(即地貌特征FBM分形维数)、植被覆盖因子(NDVI植被指数)或植被格局因子(即植被格局分形维数)作为主要影响因子,采用数理统计法建立了大理河流域侵蚀产沙量多元线性回归模型,结果表明以植被格局FBM分形维数作为地表植被覆盖量化因子的流域侵蚀产沙量多元线性回归模型的模拟精度较高;灰色关联分析结果表明,与流域NDVI植被指数相比,植被格局 FBM分形维数更能全面准确地反映下垫面植被特征与流域水土流失之间的关系。(6)阐明了大理河流域及其各级子流域的土壤侵蚀强度和流域地形因子(包括沟壑密度、坡度和地形起伏度)的空间分布特征;采用偏相关分析法计算得到土壤侵蚀强度与植被格局FBM分形维数之间的相关系数为-0.712,两者呈负相关关系;利用灰色关联分析法计算得到坡度、沟壑密度、起伏度和植被格局FBM分形维数与土壤侵蚀强度之间的关联度分别为0.702、0.701、0.705和0.706。利用SPSS统计分析软件构建了以植被格局分形维数、坡度、沟壑密度、地形起伏度为参数的土壤侵蚀强度多元线性回归模型;采用聚类分析法将大理河流域的53个小流域划分为一般治理小流域和重点治理小流域2大类,并提出了大理河流域24个重点治理小流域的初步水土保持治理对策。(7)将植被分布格局FBM分形维数应用于西气东输二线的水土流失监测之中。以西气东输二线工程三个水土保持监测重点地段的遥感影像资料为基础信息源,计算得到管线工程施工工前、后三个水土保持监测重点地段的NDVI植被指数和植被格局FBM分形维数,并通过数据对比分析,阐明了水土保持监测重点地段管线施工前、后植被格局动态变化特征;在对比分析了卫星遥感影像和无人机高分航拍影像优缺点的基础上,以无人机高分航拍影像为基础信息源,计算得到西气东输二线工程典型弃渣场和管线作业带水土保持治理前、后的NDVI植被指数和植被格局FBM分形维数。