汾渭平原PM2.5空间分布的地形效应

地形不仅通过制约人口和产业布局作用于污染物排放的空间分布,而且对PM_2.5的形成、传输、累积、扩散和沉降有深刻影响,是PM_2.5空间分布的重要影响因素,盆地地区表现尤为显著.本文基于栅格数据,利用均值变点法、回归分析、地理探测器和双变量空间自相关分析等方法,从自然和人为因素两方面选取指标,探讨汾渭平原PM_2.5浓度分布的地形效应及影响机制.结果表明：①汾渭平原地形起伏度总体呈中部低、四周高分布,与海拔分布基本一致.②PM_2.5分布格局与地形起伏度相反,总体呈中部高、四周低,且随地形起伏度的升高呈对数关系递减.③地理探测器分析结果显示,汾渭平原PM_2.5分布格局主要由人口、GDP和能源消费等人为因素决定,气象和植被等自然因素对PM_2.5分布也有一定的调节作用.④地形对人为和自然因素均有显著影响,随着地形起伏度的增加,人口、GDP和能源消费而呈幂函数关系递减,气温呈线性递减,降水量、相对湿度和风速呈线性递增,植被指数呈对数关系递增.     

山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明:井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔400 m、坡度15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔400 m、坡度15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km2,建设用地净增加352 km2,土地利用方式的改变主要发生在海拔800 m、坡度15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

黄河流域空气质量时空分布及影响因素分析

本文基于2015—2018年空气质量监测数据,研究了黄河流域空气质量的时空变化特征,量化分析了影响黄河流域空气质量空间分布的主要因素。结果表明:(1)2015—2018年,黄河流域空气质量总体趋于改善,除O3-8h外,PM2.5、PM10等污染物浓度均不同程度下降;(2)空气质量不达标天数未有明显减少,以O3-8h为首要污染物的持续时间明显延长,并且污染天数与PM2.5的差距逐渐缩小;(3)PM2.5、PM10浓度呈现东高西低的分布格局,O3-8h污染区域逐渐扩大并呈持续连片分布,热点城市主要分布在流域下游,冷点城市主要分布在流域上游;(4)平均气温、平均风速、人口密度和城镇居民人均可支配收入是影响PM2.5空间分布的主要因素;地形起伏度、降水量、平均气压和人口密度是影响PM10空间分布的主要因素,累积解释率为65.9%;平均气压、地形起伏度、日照时间和平均风速是影响O3-8h空间分布的主要因素。     

山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明：井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔>400 m、坡度>15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔<400 m、坡度<15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km²,建设用地净增加352 km²,土地利用方式的改变主要发生在海拔<800 m、坡度<15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

中国“三生空间”演变特征、生态环境效应及其影响因素

基于1990年、2000年、2010年和2018年土地利用现状遥感监测数据,利用转移矩阵对中国“生产—生活—生态”结构转型的时空演化特征进行研究,引入生态环境质量指数和土地利用转型的生态贡献率分析中国1990—2018年“三生空间”变化的生态环境效应,利用地理加权回归模型（GWR）对中国生态环境效应的主要影响因素及其作用效应的空间分异进行识别。结果表明:（1）研究期内中国生产、生活空间增加,生态空间减少,总体呈现“入不敷出”的态势。（2）中国1990—2018年生态环境质量的高值区以中国的南部和东北部为主,低值区主要分布在胡焕庸线西北部;其他生态空间和农业生产空间对草地和林地生态空间的挤占是导致研究期内生态环境质量恶化的重要原因。（3）坡度、年平均降水量、土地利用强度、海拔、地形起伏度、人口密度和年平均气温等是中国生态环境质量格局的主要影响因素,且各因素作用效应的空间差异明显。未来中国的政策制定和经济发展应考虑“三生空间”转型的生态环境效应及其主导影响因素,促进“三生空间”用地结构的合理分布,推进中国的生态文明建设。     

基于DEM的山地丘陵区土地利用/覆被研究——以青海湖流域为例

研究地形对土地利用空间分布格局的影响,对探讨不同地貌部位自然因素和人文因素在土地利用变化过程中的作用具有重要意义。论文以青海湖流域为例,对比各土地利用类型的投影面积与地表真实面积的差异,并从地形(高程、坡度、坡向)角度分析了流域内土地利用的空间分布格局。结果表明:流域投影面积与地表真实面积相差754.79 km²。耕地、居民地、水域、沙地主要分布在3 500 m以下,且坡度小于2°的平地上,耕地和居民地多分布在南坡和西南坡上;林地主要分布在3 500~4 000 m且坡度多在6~25°的缓地和斜坡上,各坡向分布较均匀;草地主要分布在4 500 m以下且坡度小于25°的坡地上;沼泽多分布在3 500~4 500 m且坡度小于25°的河源地区,多分布在北坡和东北坡上;其它用地主要分布在4 000~4 500 m的坡度较大的斜坡或陡坡上。随高度、坡度增加,土地利用程度综合指数呈下降趋势;土地利用综合指数在坡向上呈现:平地＞阳坡＞阴坡。说明地形在很大程度上影响着青海湖流域的土地利用分布,且这种影响比较符合当地的自然规律和社会经济规律。     

基于DEM数据的甘孜-玉树断裂东南段构造地貌研究

基于DEM数据,使用ArcGIS10.2软件提取了甘孜-玉树断裂东南段地区高程、地形起伏度、坡度、水系等地貌信息,结合地质资料,对其构造地貌特征进行初步研究探讨。研究表明,研究区地形起伏度在38~2088m之间、地形起伏度较大,地势总体上呈SW高、NE低的趋势;研究区总体坡度较大、地势较陡,断裂SW盘山体坡度值大于NE盘。甘孜-玉树断裂带活动影响下,断裂两盘地貌特征表现出明显的差异性。研究区内山体走向、河流流向与断裂走向一致,地貌形态受构造活动所控制。     

土地利用景观格局对城市扩张影响研究

我国处于快速城市化阶段,城市化过程所带来的问题十分突出。针对城市扩张问题,涌现出大量关于城市扩张影响因素以及城市扩张建模的研究。目前对城市扩张行为进行研究选取的影响因素主要可以分为两类:①空间可达性以及空间约束,包括水源、道路、城市中心等可达性,地形、保护用地等约束;②社会经济因素,包括人口增长、经济增长、政策等。该研究突破传统城市扩张影响因素研究范围,选择从城市土地利用景观格局特征来研究城市扩张,以北京市为例分析了按网格划分提取的多种景观格局指标与建设用地增长之间的相关性,并探讨了时间尺度对探测这种相关性的影响。从结果当中可以得到以下3个结论:城市景观格局特征对于非建设用地向建设用地转化在位置与数量上的影响机制有稳定性;时间尺度对于正确地表达它们之间的关系至关重要;由于不同时期城市化特征的差异,其关系不断发生变化。     

南四湖流域产水量空间格局与驱动因素分析

流域生态系统产水服务功能的空间化和定量化评估,对流域水资源管理、优化配置以及提高流域水生态保护效率具有重要意义。以山东省南四湖流域为研究对象,基于1990-2013年土地利用、降水、蒸散以及土壤属性等基础地理数据,以InVEST模型为基础,评估和模拟南四湖流域近25 a的产水量,并采用ArcGIS分析产水量的空间分布格局以及变化趋势,探讨了降水、地形等自然地理要素以及人口、土地利用和国内生产总值（GDP）等社会经济因素与产水量空间格局动态变化之间的关系,并在此基础上划分出南四湖流域生态系统产水功能区。研究结果表明：流域产水量在空间格局上呈现出由东向西递减的趋势,东部、东北部等山区、丘陵地区产水量高,西部平原地区产水相对较低;受自然地理要素影响,流域产水量空间分布与社会经济发展水平即GDP、人口密度的空间分布格局有较大差异。近25 a来,流域产水量呈现减少趋势,且产水量峰值区域由东北部向偏南地区转移,最低值区由西部向中部地区转移。降水、海拔和坡度等地理环境与产水量的空间变化呈显著正相关,其中降水量的相关程度最强;人口、GDP等社会经济数据与产水量变化也呈显著正相关,主要原因在于城市化的发展,城市建设用地等不透水层增加,促进了流域产水量。研究结果可以为流域水资源政策制定以及社会经济发展规划等宏观决策提供科学支撑。     

基于生态适宜度和三角模型的煤矿临时建设用地复垦决策研究

开展煤矿临时建设用地生态化复垦利用是响应生态文明建设战略、践行“生态型土地整治+”理念、优化布局国土三生空间的重要途径。论文以重庆市綦江区14个煤矿的临时性建设用地为研究对象,构建由自然因素、区位因素、人口因素等8个因素,坡度、距道路距离、土壤污染程度等20多个评价因子组成的适宜性评价指标体系,采用综合权重法（AHP层次分析法+熵权法）赋权,将生态位适宜度模型和三角模型引入煤矿临时建设用地生态化复垦利用决策分析中。结果表明： 1）各评价单元不同复垦利用方向的生态适宜度指数平均值均大于0.5,研究区整体条件较好,基本适宜于不同复垦方向利用,但部分地块生态位适宜度系数较低,需要采取工程或生物措施对生境条件加以改善和整治。2）单方向复垦利用分析中,农业用地复垦方向适宜度呈“倒金字塔形”分布,以Ⅰ级（最适宜）面积最大,占比44.94%;建设用地复垦方向和生态用地复垦方向适宜度呈“橄榄形”分布,以Ⅱ级（适宜）面积最大,分别占到76.54%和58.02%。综合复垦利用方向分析中,各复垦利用方向的评价单元个数和面积,均呈现出农业用地>生态用地>建设用地的状态,三者分别占总面积的46.29%、30.17%、23.54%。3）影响农业用地复垦利用方向的主要因素为土壤质地、公众复垦意愿和耕地比重,影响建设用地复垦利用方向的主要因素为地质灾害易发程度、公众意愿和非农产业发展潜力,影响生态用地复垦利用方向的主要因素则为林地比率、人均林地面积和土壤有机质含量。该研究可为煤矿临时建设用地复垦方向确定提供方法参考和决策依据。     

太湖流域城乡建设用地扩张的高程特征变化

文章以城乡建设用地扩张的高程变化为焦点,运用太湖流域1985、1995、2000 和2010 年4 期土地利用数据及90 m DEM数据,通过构建建设用地密度指数、增量比、扩张速度、扩张强度及建设用地高程指数等指标,探寻太湖流域城乡建设用地高程变化的空间分异特征及其演变规律,结果表明:建设用地流域整体扩张的热点从中等高程区向较高和较低高程区转移,且向较低高程区转移态势尤为凸显,流域空间分布上表现为流域东部下游平原河网及北部沿江的城镇密集区和南部苕溪上游山谷地带建设用地向较低高程区逐渐扩张的趋势,而在除苕溪外的流域其他上游山地丘陵区逐渐向较高高程区扩张;新区开发及新城建设推动着城乡建设用地快速扩张,适宜建设土地供给有限与土地财政驱动下用地需求旺盛之间的矛盾迫使建设用地扩张走向较低和较高高程区,尤其苏南城镇密集区向较低高程区转移趋势更显著;建设用地向低海拔地区扩张必然挤占自然蓄滞水空间,分割和阻塞自然行洪通道,且地势低洼处洪水易蓄难排,而高海拔地区扩张会加快汇流缩短下游洪峰时间,导致区域水文安全隐患和内涝事件频发.     

滇池流域土地资源适宜性评价

建设用地与农用地之间的矛盾是滇池流域土地利用的主要矛盾。针对这一矛盾,运用GIS和遥感(RS)技术、层次分析法(AHP)和专家咨询法,选取了土地利用类型、坡度、海拔、土壤类型等九个关键评价因子对滇池流域土地资源的适宜性进行综合评价。结果表明,滇池流域生态很适宜面积约294.0km2,仅占流域总面积的10.1%;生态较适宜面积约431.3km2,约占流域总面积的14.7%,生态较不适宜和不适宜面积约1654.4km2,约占流域总面积的56.7%,生态很不适宜面积约540.3km2,约占流域总面积的18.5%。在土地适宜性评价的基础上,对流域的人口承载力进行分析,提出了基于流域资源-生态-环境综合考虑下的最佳流域人口数量。     

京津冀PM2.5时空分布特征及其污染风险因素

为分析京津冀及其周边区域2013年典型污染事件中PM_2.5的时空分布特征及污染风险因素,根据国家城市环境空气质量实时发布数据和京津冀地区地理国情信息监测成果,采用空间数据挖掘方法对PM_2.5污染的热点区域进行了划分;并采用地理探测器定量分析了PM_2.5污染风险因子及其影响程度. 结果表明:在选取的京津冀6个城市中,在PM_2.5污染事件统计上存在保定—廊坊—北京—天津—承德—张家口的污染顺序. PM_2.5污染在空间上呈河南省(山东省)—河北省—北京市(天津市)一线的带状分布特征,在单次污染事件中,城市间的PM_2.5污染存在空间运移关系. 空间热点探测表明,京津冀及其周边区域主要分为5个热点聚集区,其中3个高值区分布在北京市、天津市、河北省和山东省的中部,面积分别为5.31×104、10.26×104、5.04×104 km2. 在8个污染风险因子中,污染企业总数(影响力为0.97,下同)、降水量(0.93)、地形坡度(0.89)对PM_2.5污染的影响显著高于其他风险因子;其他风险因子影响力排序依次为人口数量(0.60)、降水量大于0.1 mm的降水日数(0.57)、地表覆盖类型(0.52)、年均相对湿度(0.51)、年均风速(0.33),但风险因子间相比没有显著性差异. 研究显示,京津冀地区PM_2.5污染的主要因素是污染物排放,其次,气象要素中的年降水量和自然地理环境中的地形坡度也是影响PM_2.5污染特征的重要风险因子.      

生态退耕前后张家口市耕地变化及影响因素识别

耕地变化与相关土地政策密切相关,为揭示生态退耕政策实施前后,耕地变化特征及其影响因素的差异性,该研究以北方农牧交错区——张家口市为例,分析了生态退耕前后（1989—2000年和2000—2015年）耕地变化特征。在此基础上,应用多项Logistic回归模型研究了耕地变化的影响因素。研究结果表明：1）耕地面积由1989年的1 090 031.02 hm²减少到2015年的924 647.32 hm²,持续减少了15.17%,特别是生态退耕后,耕地减少速度加快;但耕地仍然集中分布在张北县、康保县、沽源县。2）生态退耕前后,耕地转出与转入并存。与生态退耕前相比,生态退耕后耕地转换变化总面积增加121 695.72 hm²,其中转出面积增加占88.72%;耕地主要转换去向由草地（17 063.59 hm²）、建设用地（9 007.00 hm²）、林地（8 932.72 hm²）和园地（5 981.19 hm²）,变为林地（51 902.41 hm²）、园地（40 311.23 hm²）、草地（32 292.66 hm²）和建设用地（23 152.11 hm²）。3）生态退耕前后,耕地转换变化的影响因素不同。退耕前,海拔和坡度分别是耕地转为园地、林地和转为草地、建设用地的主导因素;退耕后,耕地转化的影响因素多样化,海拔仍是耕地向园地转换的主导影响因素,人均GDP变化和到最近道路距离分别成为耕地转为林地、草地和转为建设用地的首要因素。基本农田保护区和自然保护区对耕地转为园地、林地和草地也起着重要作用。研究结果能为张家口市耕地保护、生态环境保护及经济社会协调发展提供科学依据。     

山地城市建设用地增长的坡度梯度效应——以贵阳市为例

山地城市快速扩张致使其建设用地爬坡现象日趋普遍,深入认识该现象将有助提高山区国土空间管控科学性。以中国西南典型山地城市贵阳为例,利用数字高程模型和2000—2020年五期建设用地数据,构建建设用地密度、建设用地爬坡热度等指标,基于网格单元和坡度区段单元开展统计分析,探究该市建设用地增长的坡度梯度效应。结果表明：（1）建设用地面积的增长总体伴随着建设用地平均坡度的趋陡,各相邻时段新增建设用地面积先增大后减小,但新增建设用地平均坡度却一直在变陡;（2）各时期建设用地的现状密度和新增密度均随坡度上升而减小,在坡度梯度上体现出强烈的“择平而建”效应;（3）建设用地密度对建设用地爬坡热度有显著线性影响,且该影响随着背景地面平均坡度上升而增强。研究认为,建设用地爬坡现象通常更多出现在建设用地加密时期,这有利于促进山地城市实现更为集约紧凑的空间增长。     

晋北地区1986~2010年土地利用/覆被变化的驱动力

为定量研究不同时期区域土地利用变化的不同驱动特征,以地处农牧交错带的晋北地区为例,采用非监督分类与人工目视解译相结合的方法,获取研究区1986~2010年间的土地利用/覆被变化（LUCC）状况,采用典范对应分析（CCA）方法定量分析了不同阶段LUCC的自然与人为驱动特征.结果表明：1）CCA在分析长时期序列LUCC驱动力上有较好的解释力,CCA排序可以很好地提取LUCC与自然、人为因素之间的关系,反映不同时期土地利用变化受到的驱动作用;2）研究区土地利用类型以耕地、草地、林地为主,土地利用变化类型以耕地与草地、林地与草地之间的互相转移为主;3）从不同时期LUCC的驱动因子来看,人口密度、人均国内生产总值（GDP）、降水、坡度和高程是研究区各时期LUCC的主要驱动力;研究区在1986~1995年间LUCC的主要驱动力来自于人口增长和经济发展的需求,而随着时间的推进,坡度和高程等地形因素的驱动作用也愈来愈重要;4）从不同地类变化的驱动因子来看,耕地、草地等地类向居民用地、工矿用地转移的主要驱动力是人口和经济的发展;而林地,草地等土地覆被类型之间的转移主要受到坡度,高程和降水等自然因素的驱动.     

基于地理探测器的广州市大气PM2.5浓度驱动因素分析

PM_2.5变化的驱动因素是大气PM_2.5研究的重要内容.为了揭示PM_2.5污染的特点及其驱动影响因子,以广州市为例,采用地理探测器方法探测自然因素（包括平均降水量、平均温度、平均气压、平均相对湿度、平均风速、植被指数）与社会经济因素（包括人口密度、国内生产总值、工业总产值、人均公园绿地面积、公交车辆数、电力消费量）对2015年广州市ρ（PM_2.5）变化的影响机制与差异.结果表明:①基于因子探测分析发现,对ρ（PM_2.5）变化影响最大的前三位驱动因素分别为植被指数、公交车辆数与电力消费量,对应的因子影响程度指标值分别为0.51、0.46、0.40.②基于生态探测分析发现,植被指数与其他自然因素（如平均温度、平均降水量、平均气压等）对ρ（PM_2.5）空间分布的影响均存在显著差异,与所有社会经济因素对ρ（PM_2.5）空间分布的影响均不存在显著差异;除植被指数外,公交车辆数与其他自然因素及社会经济因素对ρ（PM_2.5）空间分布的影响均存在显著差异.③基于交互探测分析发现,所有影响因素（包括自然因素与社会经济因素）对ρ（PM_2.5）变化的交互作用均大于单一影响因素的独自作用,其中平均降水量与平均气压交互作用后对ρ（PM_2.5）变化的影响最大.研究显示,自然因素（尤其是植被指数、平均降水量）及自然因素与人为活动（如交通出行、电力消费等）交互效应对广州市ρ（PM_2.5）的变化起决定性作用.      

基于陆海统筹视角的国土空间开发建设适宜性评价——以辽宁省为例

国土空间开发建设适宜性是优化国土空间开发格局、提升开发质量与效益的科学依据和基础保障,对实施区域协调发展战略具有重要意义。遵循城乡融合、陆海统筹原则,以东北地区唯一既沿海又沿边省份——辽宁省为例,从自然环境、经济社会、海洋功能三个维度构建适宜性评价指标体系,综合运用特尔斐法、木桶原理法则、线性加权求和法及多要素空间叠置分析等方法,对其国土空间开发建设适宜性进行评价与分析。结果表明：辽宁省国土空间开发建设适宜性空间分异明显,适宜建设区与基本适宜建设区呈明显的中心外围分布格局,沿沈大轴线、滨海轴线集聚分布;不适宜建设区以滨海线为轴带南北对称分布;基本不适宜建设区以沈大线为轴带东西对称分布。适宜、基本适宜、基本不适宜、不适宜建设区面积依次为15504.39 km²、22645.34 km²、66833.96 km²、68720.99 km²,分别占陆海国土的8.93%、13.04%、38.48%、39.56%。自然环境对区域国土空间开发建设具有基础性、决定性作用,不同等级、不同区域自然环境适宜性集聚与分散特性差异显著;经济社会对自然环境的适宜、基本适宜、基本不适宜建设区修正作用明显。海洋功能区的引入,极大拓展了辽宁省国土空间范围。但海洋功能适宜性空间分布极不均衡,由于海洋国土本身属性,其可供直接开发建设空间有限,而保护空间广阔,国土空间开发建设与生态环境保护之间的矛盾依然严峻。