基于NDVI的流域产流产沙对LUCC响应的快速预测及其尺度效应

利用历史实测水文泥沙数据和不同空间和时间分辨率的遥感数据计算的归一化植被指数（NDVI），以小流域为基本单元，采用统计分析方法研究流域产流、产沙对土地利用/覆被变化（LUCC）的响应关系。选择黄土高原杏子河流域为研究区域，基于信息熵理论，研究不同时间尺度上NDVI和流域产流、产沙的关系和不同空间尺度NDVI对产流、产沙的影响，揭示LUCC对产流产沙的尺度效应特征，建立基于NDVI的流域侵蚀产沙快速预测方法并进行实例应用。本研究的创新是以NDVI客观快速表征土地利用/覆被（LUCC）进行流域侵蚀产沙响应分析，能够有效地克服以往先从遥感数据通过图像分类或人工解译获得土地利用/覆被做法主观性大、耗时长、精度低的不足。

在研究区域（黄土高原典型丘陵沟壑区延河流域）流域植被覆盖和水沙时空变化特征的基础上，探讨了不同空间分辨率遥感数据（TM和MODIS）NDVI的相关性，分析了MODIS NDVI与流域径流、产沙和土地利用之间的响应关系，建立了基于NDVI的多尺度流域产沙动态评估方法体系，从不同尺度研究了流域水土流失动态变化，分析了不同尺度和比例尺下流域水土流失评估的尺度效应。主要结果如下：.（1） TM NDVI和MODIS NDVI的对比分析表明二者的频率分布大体一致，存在强相关性；前者数值比后者偏大；不同空间分辨率NDVI的变化特征表明250m分辨率的MODIS NDVI数据可以较好地体现研究区植被的覆盖特征。.（2）2001~2010年流域植被覆盖状况明显改善，年径流深和年输沙模数均呈减小趋势；年径流深和年输沙模数与MODIS NDVI、年降雨量的多元线性回归方程以及与MODIS NDVI的指数回归方程通过F检验，后者比前者拟合效果更好。.（3）MODIS NDVI与土地利用结构特征指标之间具有较强相关性，因而可用于快速估算小流域的土地结构特征指标，进而应用于水土流失的快速评估方法；基于MODIS NDVI的小流域水土流失强度评估结果与第二次全国水土流失调查结果接近，验证了该方法的合理性。.（4）基于RUSLE模型计算了2001~2010年的流域的水土流失模数，发现10年间水土流失模数总体上呈减小趋势，水土流失强度的时空变化特征也显示大部分地区的水土流失强度向低一级转移。.（5）基于MODIS NDVI在大流域、小流域、地块三种不同尺度水土流失评估方法均显示延河流域近十年来水土流失强度呈减弱趋势，评估结果与水文站监测到的产沙数据一致。选择1:20万、1:5万和1:1万三种比例尺，以最小图斑为研究单元，利用水土流失快速评估法研究了延河流域中的纸坊沟小流域不同比例尺下水土流失评估的尺度效应，揭示了水土流失强度等级分布的均质性特征以及结果所含信息量大小随比例尺改变的变化规律，以及不同环境因子（如地形、植被、土壤等）的比例尺改变对流域水土流失评估产生的影响。