九龙江流域非点源污染景观源汇格局及其尺度依赖性研究

九龙江流域是关系到厦门、漳州、龙岩三地市超过500万人的饮用和工农业用水源地，非点源污染是影响其水环境的主要因素。研究九龙江流域非点源污染景观源汇格局及尺度依赖性对于保护和管理流域生态环境，保障水质安全具有重要的理论意义和现实意义。本研究拟选择典型景观单元、五川小流域、仙都小流域、全流域作为不同空间尺度研究对象，开展长时间序列的实验观测和遥感信息反演，并结合历史数据构建流域时空多要素遥感数据库及断面水文水质数据库；耦合非点源污染模型与遥感反演参数、模型，通过遥感－SWAT耦合模型计算、识别非点源污染景观源汇格局；揭示不同时间序列多尺度景观源汇格局的演变特征，综合分析非点源污染负荷与景观源汇格局变化的关系及对尺度变化的敏感性，阐明不同景观源汇格局对尺度变化的效应；建立环境异常识别体系，为流域生态管理与建设提供科技支撑。此典型示范研究也能为我国其他流域相关研究提供重要理论基础和科学依据。

九龙江流域是关系到我国海峡西岸经济区中的福建省厦门、漳州、龙岩三个重要的地市超过500万人的饮用和工农业用水源地，非点源污染是影响其水环境的主要因素。该研究选择九龙江全流域、子流域、小流域汇水区三种不同空间尺度地理单元为研究对象，主要研究工作和成果包括：（1）面向流域非均匀下垫面时空变化与非点源污染输出负荷之间的关系研究，提出了基于长时间序列的站点监测数据、遥感数据、定点观测与模型计算数据的多维时空数据集成方法，结合历史数据构建了九龙江流域多时空要素的遥感数据及断面水文水质数据库体系；（2）针对遥感数据对流域非均匀下垫面非点源污染景观源汇格局要素分析多时空尺度的特征与优势，提出了流域非点源污染源汇景观格局界定方案，将流域景观分为不透水面和透水面2类景观类型和农业用地（水田）、农业用地（旱地）林地、草地（包括湿地）、水体、城镇建设用地等14种景观类型；（3）面向流域非点源污染景观源汇格局分析，提出了基于局部端元光谱表征的地表水体遥感自适应提取，像元级、亚像元级不透水面遥感解析，基于决策树的精细要素遥感信息提取等新技术和方法；（4）揭示了九龙江流域上世纪80年代末、90年代末、2009年、2013年等不同时间序列多尺度景观源汇格局的演变特征，以流域不透水面这一典型流域非点源污染 “源”景观空间格局为例，分析结果显示2000–2010年间九龙江流域内不透水面覆盖面积增长了33.38%；（5）分析了流域、子流域、小流域汇水区三种不同空间尺度地理单元非点源污染景观源汇格局确定对不同空间尺度遥感数据类型变化的依赖性。研究形成的水环境异常识别体系成果对流域水质污染物产生、输运过程认知与有效防治措施制定具有重要科学意义，可为九龙江流域和我国其他流域非点源污染研究、生态管理与建设提供参考。通过三年的研究，圆满完成了面向九龙江流域非点源污染景观源汇格局分析的时空多要素遥感数据库及断面水文水质支撑数据库体系构建，基于多尺度遥感信息提取、模型计算的流域非点源污染景观源汇格局解析，长时间系列演变特征分析及其尺度依赖性分析等研究任务；自主研发了基于局部端元光谱表征的地表水体遥感自适应提取等多个格局要素信息提取方法与算法；发表学术论文12篇，其中SCI检索3篇,EI检索2篇，学报级论文7篇，合作完成英文专著《Remote Sensing and Modeling》撰写（即将由国际著名的Sprin