论灾害风险研究中的空间尺度耦合

作为人地关系中"地"对"人"负面作用的核心学科——灾害风险学存在着显著的地理空间尺度差异与尺度效应。本文提出灾害风险尺度耦合的概念与类型,从数据、方法和区划三个方面提出灾害风险研究中的空间降尺度和空间升尺度耦合思路,供同行学者参考。     

基于MODIS-OLI遥感数据融合技术的农田生产力估算

大范围、高精度的农田生产力遥感监测依赖于高时空分辨率的遥感数据,单纯依靠由单一类型传感器数据获取的高时相或者高空间分辨率的遥感数据都不能满足清晰掌握田块尺度上作物生长动态的需求。全球免费提供的空间分辨率250~1 000 m的MODIS数据和空间分辨率30 m的Landsat数据是植被动态监测普遍应用的数据源,针对应用MODIS数据估算的农田生产力空间分辨率较低而Landsat卫星重访周期长的局限性,研究基于空间分辨率30 m的Landsat 8 OLI数据与空间分辨率500 m的MODIS数据,应用时空数据融合技术,融合OLI数据的高清晰空间表达能力与时间间隔8 d的MODIS数据的植被生长时间序列过程的监测能力,获得空间分辨率30 m、时间步长8 d的时间序列数据,利用VPM （Vegetation Photosynthesis Model）模型以宁夏永宁县部分地区为试验区估算该区域的NPP。研究结果表明,融合后所得30 m分辨率的NPP具有良好的空间细节信息,提高了MODIS数据中混合像元上的估算精度,并保留了MODIS数据原始的时间过程信息,以30 m的空间分辨率刻画出作物的生长动态;较单独应用MODIS数据,使用融合数据估算的NPP可更有效检测出高标准农田建设对农田生产力的提升。     

基于多层感知器模型的MODIS地表温度降尺度研究

LST（land surface temperature,地表温度）是一个极为重要的自然地理参数,能够表征地球表层系统的多个自然地理过程,同时与人类生产生活密切关联.为解决LST获取中时空分辨率不能自动互补的问题,以北京市为研究案例区,构建MLP（multilayer perceptron,多层感知器）模型,对MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）1 km LST数据进行降尺度研究.结果表明:预测白天LST的MLP模型的训练、测试和整体决定系数分别为0.810、0.796和0.807,预测夜间LST的MLP模型的训练、测试和整体决定系数分别为0.702、0.705和0.701,预测残差值均服从正态分布,构建的模型可靠性较高.与回归模型和支撑向量机等模型相比,MLP模型具有拟合优度高、误差小等优点,此外,MLP模型测试数据集的拟合度也较高,说明模型的泛化推广能力较强.MLP模型的LST降尺度结果能够清晰地反映下垫面地表热环境的空间异质性和昼夜差异.平原地区的建设用地区为LST的高值区,山区远郊县为LST的低值区,白天LST显著高于夜间LST.将TM影像反演的LST的空间分辨率聚合到250 m,使之与MLP模型的LST降尺度结果的空间分辨率相同,并通过随机采50 000个样点比较TM影像反演的LST和MLP模型的LST降尺度结果.检验结果表明,尽管二者在具体数值上有些差异,但其空间结构高度相似,协方差为正,相关系数可达0.730,误差呈现正态分布.研究显示,人工神经网络模型在LST降尺度方面具有较大的应用前景.      

生态环境空间数据的多尺度集成方法

空间数据集成是解决异构网络环境信息系统间空间数据交换、传输和共享、数据互操作的有效方法。笔者在分析生态环境数据特征和生成机理以及集成原理基础上 ,提出了生态环境空间数据的空间多尺度集成方法 ,并构建了基于面向应用目标的生态环境空间数据集成系统框架和运行过程机制。 更多还原      

城市产业集中区环境性能评估体系的构建——基于北京市丰台区案例的探讨

城市产业集中区在推动城市产业发展和人口就业中发挥着重要作用,但其在发展过程中,对周边人口和环境带来的负面影响也越来越突出。鉴于现有研究对城市内部空间的环境效率研究不足,论文从环境性能的概念入手,结合产业集中区环境的复杂性、综合性特征,提出了包括社会经济贡献、环境负荷与环境风险3个维度的环境性能评估指标体系,并对污染源识别、空间单元选择等科学问题进行了探索。以北京市丰台区污染源普查数据、注册企业数据及风险源数据为数据基础,采取空间分析方法,定量评价其环境性能空间差异性。主要研究结果包括：提出了选取城市产业集中区环境性能评估空间单元的原则,并将丰台区划分为1 379个500 m×500 m格网单元,论证了环境性能评估的空间尺度效应,表明在更加精细的格网尺度上有利于探查局部空间分异格局;基于北京市丰台区案例,发现环境负荷高的地区主要集中在太平桥、方庄、西罗园、马家堡等东北部街道;环境性能低值区具有明显的中心城区指向、沿快速环路分布和批发市场指向等特征;根据评估结果建议从产业布局、定点管理、生态空间设置以及人口调控等方面为实施精细化的环境空间管控提供依据。     

天山山区TRMM降水数据的空间降尺度研究

山区降水是干旱区水资源的重要补给源,但由于山区地形复杂、监测困难造成资料缺乏,水文预报的误差较大。近年来,TRMM3B43降水数据得到了大量应用,但受其较低空间分辨率的影响,使得应用精度受到限制。论文以2001—2010年TRMM3B43数据为基础,结合提取的7个数字地形因子（经度、纬度、坡度、坡向、海拔、地形开阔度、地形起伏度）,构建了天山山区年、季的降水主成分-逐步回归降尺度模型。分析结果表明：主成分-逐步回归降尺度模型有效地将TRMM3B43数据的空间分辨率由0.25°×0.25°提高到1 km×1 km。通过站点实测降水数据对比验证,决定系数均在0.85以上,降尺度后的数据精度显著优于原始TRMM3B43数据。该方法对研究干旱区空间降水精细化具有一定参考意义。     

基于3S技术的景观格局指数空间尺度效应变化研究

本文在阐述景观格局指数空间尺度效应重要意义及3S技术特点的基础上,以四川省木里县梭罗沟金矿矿区为研究区,介绍了3S技术在不同空间尺度提取景观格局指数的技术要求、数据收集和工作流程,并对研究区不同空间尺度景观格局指数的提取结果进行了效应分析,将各景观格局指数随空间尺度表现出不同变化趋势划分为五种类型,确定了该研究区域景观格局分析的最适宜空间尺度为1.0 m~5.0 m。景观格局指数空间尺度效应分析研究,有利于揭示景观格局与尺度效应相互作用的机理,进而对景观格局的尺度推演的方向、过程进行模拟、预测、分析和评价等研究提供重要的科学参考,并对遥感数据和地理信息系统的正确使用具有重要的科学意义。     

城市环境风险评估的国内外研究进展及展望

本文回顾了国内外环境风险研究的发展历程,总结了相关理论、方法及不同发展阶段的实践成果和转型趋势;从城市环境风险的成因分析和类型划分、城市环境风险评估的尺度效应、城市环境风险综合评估的方法、城市环境风险管控对策等方面分析了城市环境风险评估的主要研究进展;指出未来应重点研究:环境风险发生的机理和时空格局、城市社会空间系统弹性、环境风险的尺度效应和精细化评估,以及大数据支持下多学科评估方法的综合应用。     

城市尺度高空间分辨率VOCs组分排放清单构建方法与应用

挥发性有机物(VOCs)是影响大气复合污染形成的关键前体物,来源众多且化学组成差异较大. 为满足城市尺度VOCs精准管控需求,本文基于“自下而上”的人为源活动水平数据与植被遥感资料,并与文献调研和实测VOCs源谱信息相耦合,采用排放因子法构建了城市尺度高空间分辨率VOCs组分清单的编制方法,并以河南省驻马店市为研究区域开展应用. 结果表明:①本文构建的清单编制方法能够获取城市尺度高空间分辨率的VOCs组分排放清单,根据现阶段可获取的活动水平分辨率,清单分辨率可在1 km×1 km及以上. ②驻马店市烯烃组分排放量最高,其次是烷烃和含氧VOCs (OVOCs),其中排放量较高的物种为异戊二烯、苯乙烯和乙酸乙酯等;对于臭氧生成潜势(OFP),烯烃和OVOCs是主要贡献者,OFP贡献较高的物种为异戊二烯、乙烯、乙醛和甲醛等;在空间分布上,研究区域VOCs排放空间分布呈明显差异,林地茂密、工业企业密集、人口和路网密度较大的区域VOCs排放量较高. ③将清单结果与受体模型解析结果对比发现,二者在主要源类的识别上基本一致,印证了所构建清单的可靠性. 对比PMF解析因子谱和清单参考源谱发现,清单参考源谱中燃烧源以及工艺过程和溶剂使用源适用性较好,移动源谱适用性较低. 研究显示,驻马店市VOCs总量及组分排放空间特征明显,高空间分辨率清单可为城市差异化管理提供基础.      

城市产业集中区环境性能评估体系的构建——基于北京市丰台区案例的探讨

城市产业集中区在推动城市产业发展和人口就业中发挥着重要作用,但其在发展过程中,对周边人口和环境带来的负面影响也越来越突出。鉴于现有研究对城市内部空间的环境效率研究不足,论文从环境性能的概念入手,结合产业集中区环境的复杂性、综合性特征,提出了包括社会经济贡献、环境负荷与环境风险3个维度的环境性能评估指标体系,并对污染源识别、空间单元选择等科学问题进行了探索。以北京市丰台区污染源普查数据、注册企业数据及风险源数据为数据基础,采取空间分析方法,定量评价其环境性能空间差异性。主要研究结果包括:提出了选取城市产业集中区环境性能评估空间单元的原则,并将丰台区划分为1 379个500 m×500 m格网单元,论证了环境性能评估的空间尺度效应,表明在更加精细的格网尺度上有利于探查局部空间分异格局;基于北京市丰台区案例,发现环境负荷高的地区主要集中在太平桥、方庄、西罗园、马家堡等东北部街道;环境性能低值区具有明显的中心城区指向、沿快速环路分布和批发市场指向等特征;根据评估结果建议从产业布局、定点管理、生态空间设置以及人口调控等方面为实施精细化的环境空间管控提供依据。     

装甲车辆环境适应性研究体系

为解决装甲车辆环境适应性相关研究所涉及的各领域之间有效沟通不足的问题,从环境、环境影响效果和装甲车辆抵抗环境作用能力三方面进行了归纳,对运用环境模拟以及环境适应性试验、仿真、评价和提高措施等研究领域关注的重点问题、现状和趋势进行了分析。形成了每部分各有侧重,同时又相互交叉与支持的装甲车辆环境适应性研究体系。对装甲车辆环境适应性相关研究进行归纳形成体系,便于不同领域之间加强沟通,有利于解决装甲车辆发展与运用过程中的问题。     

浅析科技创新和关键核心技术突破对装备环境适应性高质量发展的重要性

首先从自然环境试验与观测站网体系建设、环境适应性数据资源建设、环境适应性模拟加速试验设备开发、环境适应性量化评价等4个方面介绍了装备环境适应性关键核心技术.然后从建立健全基础研究机制和基础研究创新体系等方面阐述了科技创新与装备环境适应性高质量发展的关系.最后展望了装备环境适应性发展的方向.     

土地利用回归模型在大气污染时空分异研究中的应用

随着城市化、工业化、机动化进程的加快,大气污染已成为我国最严重的环境问题之一,对公众健康和生态环境造成了诸多负面影响.土地利用回归,即Land-use Regression(LUR)模型是目前模拟城市尺度大气污染时空分异的常用方法之一,其在欧洲和北美得到广泛的应用,而在国内,相关研究却不多.本文在整理国内外文献的基础上,从构建LUR模型的主要步骤入手,包括监测数据获取、模型自变量生成、模型构建、模型检验和回归映射等方面,对LUR模型在大气污染时空分异研究中的进展进行归纳总结,进而展望了未来的研究重点与方向,即突出时空分异、扩展模型变量类别和改进模型构建方法.本文旨在普及LUR模型在我国的应用,为人口暴露、流行病学研究和健康风险评价等提供方法论基础.     

美国生态毒理数据库(ECOTOX)对中国数据库构建的启示

生态毒性数据库对于环境保护科学研究特别是环境基准研究具有非常重要的作用.目前,尚缺乏能够支撑我国环境管理工作的基础毒性数据库和平台,已成为制约我国开展环境基准、生态风险评估、环境质量评价、污染治理、毒理学等方面研究的瓶颈之一,因此亟需建立具有中国本土生物的毒性数据库和平台.ECOTOX（Ecotoxicology Knowledgebase,美国生态毒理数据库）的技术和经验对中国同类数据库构建有重要的启示作用.该研究系统综述了ECOTOX构建的核心内容:文献收集条件、数据来源、数据采集过程和数据收集元素,并与国内目前的毒性数据库和与生态调查数据密切相关的数据库进行了对比研究.ECOTOX存在数据收集内容有待增加、数据库构建方法落后、非英文文献中的毒性数据收集较少、与生态毒理学相关研究链接不够紧密的问题,同时我国毒性数据库的实用性和可靠性也有待进一步提高.从开展环境基准、生态风险评估和毒理学深入研究的角度,提出构建中国生态毒性数据库的建议,如提供完整、有效和共享的生态毒性数据资源,形成毒理数据整编标准和规范,衔接国内现有数据库,采用大数据云计算技术,注重中国本土生物和新型污染物毒性数据收集等.      

地理信息系统技术及其在环境科学中的应用

论述了地理信息系统的组成,主要功能,分类等特性,重点介绍了ＧＩＳ数据库设计模型的演变及ＧＩＳ空间数据模型,阐述了ＧＩＳ在环境学科领域的应用现状,包括环境管理,环境影响评价,面源污染分析,水资源管理与分析,给排水管网设计和管理,近海水域管理和分析,环境监测,减灾防灾及紧急事故管理,生物多样性保护与可发展研究等,并介绍了ＧＩＳ在环境科学中的应用前景。     

旅游环境影响研究进展与启示

旅游环境影响是旅游环境和旅游影响研究中的重要内容,可为旅游区环境资源保护与管理提供基本依据,对生态旅游及可持续旅游的发展具有重要意义。为探讨旅游环境影响研究中存在的问题及发展方向,在参阅大量研究文献的基础上,从研究进程、研究内容、研究方法和研究结果等方面论述了国外旅游环境影响研究进展,对国内旅游环境影响研究按时间进展进行了评述。从旅游环境影响发展及研究现状来看,丰富和深化研究内容、扩展研究尺度、改进研究方法与技术,加强应用性研究等将是未来一定时期内旅游环境影响研究的主题;国内旅游环境影响研究应在借鉴国外先进研究方法与研究成果的基础上,结合国内实际,扩展研究领域,改进研究方法、加强实证研究和管理应用研究。     

基于准自然实验的生态转移支付政策环境效应评价

生态转移支付政策的完善是深化生态补偿制度改革的重要组成部分. 为解决生态转移支付政策尚未充分改善环境质量这一现实问题,基于地方政府环境治理决策机理提出相应假设,选取山西省96个县域的环境和社会经济相关数据,运用倾向得分匹配-双重差分法评估生态转移支付政策的环境效应. 结果表明:生态转移支付政策的实施总体上在1%的显著性水平下改善了国家重点生态功能区所在县域的环境质量,但随着时间的推移,其环境效应逐渐变差. 生态转移支付资金规模的扩大进一步改善了环境质量,每增加1 000元生态转移支付资金,环境质量就得到2.285个百分点的改善,且生态转移支付政策的环境效应呈现出功能区类型、民族聚集程度的差异化特征. 进一步研究发现,贫困程度是导致不同地区生态转移支付政策环境效应存在差异的重要因素. 基于此,建议坚持实施生态转移支付政策,逐步扩大生态转移支付规模,强化生态转移支付资金分配的导向性和差异性,完善生态转移支付政策的市场化,多元化投入机制和完善补偿资金考核机制等,从多角度完善生态转移支付政策.      

非洲爪蟾在生态毒理学研究中的应用(Ⅱ):甲状腺干扰作用评价

甲状腺干扰物是目前生态毒理学和环境毒理学研究的一个热点.本文介绍了非洲爪蟾作为评价甲状腺干扰作用的模型动物的理论基础,从变态速度/时间、甲状腺发育、甲状腺激素信号途径、促甲状腺激素表达等几个方面,综述了目前非洲爪蟾用于评价甲状腺干扰作用的方法学及其应用的进展,最后探讨了非洲爪蟾用于甲状腺干扰作用评价存在的问题和今后的发展趋势.     

浅谈区域开发环境影响评价存在的主要问题与对策

分析了目前区域开发环境影响评价（REA）还存在的主要问题：进行环境影响评价的开发区域少,且其环境评价介入时间晚;理论体系尚未建立;应用研究不足;公众参与力度不够;专业人才不足。提出了建立健全法律法规、加强科研力度、加大投资、加强国际交流与合作、强化公众参与力度、加大人才的培养与引进等建议。     

可靠性工程中自然环境条件量化分析数据库构想

在可靠性工程应用中,基于失效物理的分析过程需要引入自然环境数据进行仿真计算.首先对比分析了现有自然环境数据库,明确了新开发的数据库的需求与特点;然后提出了在自然环境条件量化分析数据库研发过程中的关键技术;最后,通过一个应用算例演示数据库的运行过程.该数据库目前已具备一定的通用分析能力和工程应用价值.