利用马尔柯夫过程预测锡林河流域草原退化格局的变化

以我国北方典型草原模式地段之一的锡林河流域草原为研究对象,根据研究区两个时期遥感影像解译的植被类型图衍生出草原植被退化图。在对草原退化图统一网格化后,计算各网格草原退化指数,并加以分级,确定不同草原退化等级之间转移概率,并应用马尔柯夫模型预测锡林河流域草原退化格局的演变趋势。结果表明:如果不采取防止草地退化的根本性措施,草原退化态势还将继续下去。以每个网格草原退化指数值为各网格草原退化状况划分依据,以3km×3km网格为统计单元,在流域总面积为10701km₂情况下,预测结果是:2005年,锡林河流域草原退化为3级的网格总面积是3776km₂,占流域总面积的35.29%;4、5级网格面积之和为5427km₂,达到流域总面积的50.71%。2025年,锡林河流域草原退化为3级的网格面积总和是3389km₂,占流域总面积的31.67%;4、5级网格面积之和为6406km₂,达到流域总面积的59.86%。     

2015—2021年四川盆地近地面O3时空演化及潜在源区分析

近地面O₃污染已经成为我国最严重的环境问题之一,特别是在地形相对闭塞的盆地区域更加突出,而盆地地形区域O₃的时空演化、潜在源区及驱动因素尚未被完全揭示.因此,以典型盆地地形区—四川盆地为研究区,基于长时间尺度(2015—2021年)的O₃浓度监测数据,采用后向轨迹、时空地理加权回归等模型探讨O₃的时空变化特征、传输路径、潜在源区以及驱动因素的空间分布特征.结果表明：(1)时间分布上,2015—2021年四川盆地O₃-8 h浓度第90百分位数为(143±7)μg/m³,夏季O₃-8 h浓度高于其他季节,O₃-8 h浓度存在明显的“周末效应”和昼夜差异.(2)空间格局上,四川盆地O₃-8 h浓度第90百分位数总体呈西高东低的分布特征,西部平原地带是核心污染区域.(3)2015—2021年影响成都市的气流轨迹中短距离输送轨迹占比为74.24%,长距离输送轨迹占比平均值为25.76%. 2015—2...     

安徽省岳西县来榜地区土地质量地球化学评价

以安徽省西南部岳西县来榜地区为研究区,按8个点/km~2的密度采集表层土壤样品,系统分析了该区土壤样品中Cd、Hg、As、Se等21项元素的含量及相关指标特征。采用土地利用现状图斑作为评价单元,参照土地质量地球化学评价规范对来榜地区土地质量进行地球化学评价。结果表明:来榜地区土地环境综合质量状况优质,达到一等环境质量的土地面积占研究区总面积的97.14%;土壤养分综合质量中等以上的土地面积占研究区总面积的88.05%。土地质量地球化学综合等级以二等土地为主,面积占研究区总面积的66.87%;其次为一等土地,面积占研究区总面积的18.57%。研究区土壤整体缺乏硒,但部分茶叶富硒。上述结论可为研究区土地质量生态管理、土地合理规划及利用提供参考。     

土地利用改造规划的多因子空间分析

以福清市土地利用分布为例 ,在完成土地利用状况和土地适宜性参评因子空间数据库基础上 ,集成土地适宜性综合指数模型和地块紧凑度模型 ,开发了基于地理信息系统的土地适宜性评价和土地利用控制决策支持系统。通过土地适宜性多因子空间分析 ,模拟大农业 (耕地、林地、园地 )各目标用地条件下各地块土地使用适宜度 ,并结合土地利用现状 ,得到单目标土地改造方案 ;再经模型优化和综合比较得出多目标土地利用改造规划可选方案。计算结果表明 ,福清市土地资源中开发改造为新耕地的潜力极有限 ,而用于开发改造新林地和园地的土地尚有226 80km₂ 和36 34km₂ ,为福清市土地利用改造规划和总体规划的制定和调整提供了定量依据。     

2000~2016年中国PM2.5时空格局

本文在检验PM_2.5遥感数据可靠性的基础上,使用标准偏差分析、Hurst指数、Theil-Sen median趋势分析与Mann-Kendall检验和局部空间自相关等方法,在像元尺度上研究了2000~2016年中国PM_2.5浓度的分布格局和演变过程.结果表明：①在空间分布上,PM_2.5的浓度东部高,多年平均值为30.21μg/m³,西部低,多年平均值为4.37μg/m³,东西两侧差异巨大.西部地区和东北地区PM_2.5的浓度整体呈现增长的态势,但西部地区变化较为平缓.PM_2.5污染严重的区域分布在人口多且密集,经济较为发达的区域,如华北平原,东北平原,长江中下游平原,四川盆地等地区.②在时间序列上,以2007年为界,PM_2.5的年变化趋势可分为两个阶段,从2000~2007期间我国的PM_2.5浓度总体呈现上升趋势,年均增长0.95μg/m³,2007~2016年PM_2.5浓度呈波动下降趋势,年均下降0.15 μg/m³;③稳定性：PM_2.5浓度的稳定性在空间上差异显著,整体呈现出西部较稳定、东部不稳定的分布状态.东部极不稳定区域主要分布在四川盆地,华北平原,东北平原中部,长江中下游平原;④持续性：中国PM_2.5持续性特征以弱反持续为主,主要分布在中国东部地区,预测未来PM_2.5的变化规律与目前相反.其次弱持续性分布的区域较广,主要分布在山地、高原及高寒地区,说明这一区域未来PM_2.5变化趋势与过去的变化趋势相同,但又具有复杂性和反复性.⑤人口暴露分析：分析不同PM_2.5浓度级别上的人口百分比,发现2016年中国有52%的人口生活在PM_2.5浓度年平均值为35 μg/m³以上的环境中,还有14.38%的人暴露在PM_2.5年均浓度值为60 μg/m³以上的环境中.     

东北地区农业源一次颗粒物排放清单研究

采用自下而上的清单编制方法,搜集各农业环节(秸秆燃烧、整地、收割、谷物处理、化肥施用、农机排放、风蚀)排放因子、作物面积和耕作方式等信息,编制了2010年东北地区县级尺度的农业一次颗粒物(PM₁₀和PM_2.5)排放清单,并分析了农业源颗粒物排放的时空分布特征.结果表明:1)2010年东北地区农业源一次颗粒物PM₁₀总排放量54.6万t,PM_2.5总排放量35.6万t;2)东北地区农业源一次颗粒物PM₁₀排放量最大的农业活动环节是秸秆燃烧,占农业源总排放量的比例为60%,秸秆燃烧排放PM_2.5占PM_2.5农业源排放量的87%,整地环节是一次颗粒物排放的第2大农业排放源,对农业源排放PM₁₀和PM_2.5总量的贡献率分别是27%和6%; 3)PM₁₀和PM_2.5的排放强度空间分布表明,东北地区农业源颗粒物排放区域集中在黑龙江省东北部和中部地区,吉林省中部和辽宁省中部地区; 4)PM₁₀和PM_2.5排放的时间变化特征显示,PM₁₀农业源排放年变化曲线中,5月份和9、10月份是农业源排放一次颗粒物PM₁₀较多的月份,PM_2.5排放集中在9、10月份;5)本研究估算的污染物排放清单的不确定性为184.3%.未来的工作将侧重于典型农业区本土排放因子测定,从而有效减小排放清单的不确定性.     

1996~2016年湖北省氨排放时空差异及影响因素

搜集10类氨（NH₃）的人为源活动水平数据,采用排放因子法,计算了1996~2016年湖北省NH₃排放量,利用GIS进行1km×1km的空间分配.分析了不同地理单元（西部山区城市、中部平原城市、东部特大城市和东部中小城市）的NH₃排放源结构和单位排放量的差异.结果表明,湖北省NH₃排放量由1996年的375.0kt增长至2016年的475.4kt,年均增长率为1.2%.西部山区城市NH₃排放增加最快,年均增长率为3.5%,高于全省平均水平.农业源是最主要贡献源,畜禽养殖和氮肥施用排放的NH₃分别占总排放量的71.6%和15.8%.除畜禽养殖和氮肥施用外,废弃物处理和生物质燃烧分别是东部特大城市和中部平原城市NH₃的重要排放源,分别占全省该类源NH₃排放总量的76.1%和41.5%.值得注意的是,东部特大城市的工业生产、人体排泄、机动车尾气排放和化石燃料燃烧等排放的NH₃占比均高于其它3种地理单元,需引起关注.     

大渡河上游干旱河谷区生态需水研究

为了预测南水北调西线一期工程实施对下游干旱河谷演变的影响,开展了对泸定县城以上大渡河流域干旱河谷区生态需水的研究,结果表明:①干旱河谷生态需水量为能够维系干旱河谷生态功能的基本环境目标、恢复干旱河谷生态景观的生态系统所需求的水量;②研究区干旱河谷总面积1185.00km₂,其中干暖河谷250.11km₂,干温河谷934.89km₂;③考虑输沙需水时,维持研究区干旱河谷的最小生态需水量为156.3×108m3,其中干暖河谷最小为58.8×108m3,干温河谷最小为97.4×108m3,不考虑输沙需水时,最小生态需水量仅为58.3×108m3;④河道外需水量占总生态需水量的5.7%;⑤考虑输沙需水时,研究区干旱河谷的最小生态需水量占总地表水量的68.84%,不考虑输沙需水时其只占总地表水量的25.68%,对生态脆弱区生态需水进行计算时需考虑输沙需水。     

基于线性混合效应模型的河北省PM2.5浓度时空变化模型研究

京津冀地区大气PM_2.5污染严重.为揭示区域PM_2.5时空分布规律,使用2013-2014年河北省地面站点PM_2.5监测数据、MODIS AOD（气溶胶光学厚度）遥感数据、地面气象站点数据和土地利用调查数据,基于线性混合效应模型（LME）,建立了ρ（PM_2.5）时空变化与AOD因子、气象因子、土地利用因子之间的关系模型.采用十折交叉验证法对模型精度进行检验,并利用计算得到的校正因子[全部实测的ρ（PM_2.5）年均值除以参与建模的所有实测ρ（PM_2.5）年均值]纠正因AOD非随机性缺值导致的抽样偏差.结果表明:①河北省区域模拟精度R2（决定系数）为0.85,经交叉验证后R2为0.77,RMSE（均方根误差）和RPE（相对预测误差）分别为18.28 μg/m3和28.68%.②ρ（PM_2.5）年均值模拟结果的校正因子范围为1.24~2.05,校正后的研究区ρ（PM_2.5）年均值为89.84 μg/m3,与实际监测数据相近.③ρ（PM_2.5）空间分布呈平原高、山区低,平原地区西南高、东北低的趋势.④ρ（PM_2.5）与AOD、温度、相对湿度呈正相关,与风速、大气能见度呈负相关.研究显示,线性混合效应模型能有效对ρ（PM_2.5）进行时空变化模拟,并实现对非地面监测地区ρ（PM_2.5）时空变化的预测,恰当的预测因子组合和模型校正有助于模型预测精度的提升.      

河套平原O3浓度时空分布、传输路径及潜在源贡献分析

基于2005—2020年OMI遥感卫星O₃柱浓度数据，结合河套平原23个国控点环境自动监测站大气污染物数据和全球资料同化系统（GDAS）气象资料，探讨河套平原O₃污染时空分布特征、气象因素、传输路径和潜在来源.结果表明：（1）2005—2020年河套平原O₃柱浓度年均值波动上升，年均增长率为2.95%，季节变化表现为春季>冬季>夏季>秋季；（2）空间分布方面：高值区主要分布在东北部地区，南部城市低于北部城市；（3）河套平原地区O₃浓度与气温、日照呈显著正相关，与气压呈显著负相关，而降水、相对湿度、风速对O₃浓度影响具有显著的区域性差异；（4）基于后向轨迹HYSPLIT模型对河套平原地区污染严重城市鄂尔多斯市进行分析，发现远距离气流传输主要来自西北方向，近距离气流传输主要来自西南方向；O₃主要潜在贡献源区存在一定的季节差异：春季主要来自陕西北部与包头市，夏季主要来自陕西北部与山西西部，秋季主要来自内蒙古西部与宁夏银川市、陕西北部，而冬季则主...     

丘陵山区耕作层覆土需求优先度评价研究——以福建省光泽县为例

论文基于GIS技术,采用层次分析法从土壤构型、交通便捷情况、地块立地条件和地块理化条件4个方面构建了丘陵山区耕地耕作层覆土需求优先度的评价指标体系,利用改进的特尔斐法确定其权重,建立了评价模型,并以福建省光泽县为例进行了评价。结果表明：① I级优先区面积占5.2%,该区54%的面积是质量较差的规划开发补充耕地,其余是质量较差而基础条件较好的现有低产水田,对其实施覆土工程成本较低、综合效益较高,属于优先覆土区;② II级优先区占49.1%,该区耕作层覆土效益仅次于I级区,属于备选覆土区;③ III级和IV级区占45.7%,暂可不安排覆土工程。评价结果较好地反映了光泽县的实际情况,将为该区移土培肥专项规划编制以及耕地保护工程实践提供科学依据。     

湖北省土地整治项目碳效应核算及其分析

论文通过构建土地整治项目碳效应分析框架,将土地整治碳效应分为短期碳效应及长期碳效应,其中短期碳效应分为工程施工碳效应及地类转换碳效应,长期碳效应分为农田生态系统固碳效应和农业耕作活动碳效应。以湖北省14个土地整治项目为例,采用碳排放系数法、生态系统类型法等进行整治项目碳效应核算,并计算土地整治项目实施后达到碳平衡所需的时间,对比分析处于不同地貌类型及工程类型区的土地整治项目碳效应及其构成的差异性。研究结果表明：工程施工是土地整治项目碳排放的主要来源,各项目碳排放总量为4 602.00~22 760.81 t,单位面积碳排放为5.18~19.62 t/hm²;地类转换既有碳汇效应,又有碳排放效应;土地整治后,各项目农田生态系统固碳能力增加了412.27~2 794.91 t/a;耕作活动碳排放也较整治前有所增加,增加强度从8.11 t/a至463.76 t/a不等。整治工作后各项目达到碳平衡的时间最少需要2.68 a,最多需要36.66 a。对比分析表明,地形地貌、工程类型虽不是土地整治各类碳效应产生的决定性因素,但却间接地在工程施工难易程度、排灌条件、耕地产能等多方面对土地整治项目区碳效应产生重大影响。     

PRA和GIS在小尺度土地利用变化研究中的应用

论文借助PRA,结合实地测量和GIS,以宁夏南部山区的上黄村为例对小尺度区域的土地利用变化进行了初步研究。重建和恢复了其25年来各时期的土地利用过程,绘制了上黄试区不同时期的土地利用空间变化图,并对其土地利用的数量及空间变化进行了分析。结果表明:在研究期内,从数量上看,耕地和林地变化最为显著,年变化率分别达到了8.0%和9.2%;从空间分布变化来看,主要表现为耕地向林地、草地及园地转变。     

基于PSR模型的土地生态系统健康时空变化分析——以北京市平谷区为例

论文基于“压力-状态-响应”模型（PSR）和“活力-组织-弹性-功能”理论,以网格作为评价单元,评价了平谷区土地生态系统健康状况,并利用Moran指数测度了全局和局部的空间分异情况。研究结果显示,平谷区土地生态系统健康状况总体较好且相对稳定,1993、2011年平原区健康状况平均值分别为0.53和0.51,而丘陵山区则为0.62和0.65,丘陵山区显著优于平原地区。健康状况空间集聚程度增强,1993—2011年间平原区和丘陵山区的Moran指数分别由0.49和0.41升为0.61和0.46,表明平原病态区域集聚程度增加,而丘陵山区生态环境得到改善。作为北京市的应急水源地和生态涵养区,当前平谷区土地生态系统管理应着眼于三个重点区域：维持四座楼自然保护区周边生态系统健康,加强生态廊道建设,避免产生保护区“孤岛效应”;对于丘陵山区土地生态系统健康状况趋坏的区域,应协调经济发展与生态建设,维护关键性生态用地;对于健康状况较差的中心区域,应限制建设用地拓展,推行生态型土地整治,缓解土地生态系统压力。     

河北省38°N生态样带生态系统服务功能时空变化

河北省38°N生态样带是一条由太行山区-山前平原区-低平原区-滨海平原区组成的典型生态样带。论文引进区域修正系数和环境成本系数对前人的生态系统服务功能价值评估模型进行改进,并对该生态样带土地利用变化驱动下的生态系统服务功能时空变化进行了研究。结果表明:1990-2008年,该生态样带的生态系统服务功能价值总量由334.83×10⁸元增至360.13×10⁸元,但食物生产功能价值持续减少,累计减少了4.67%。太行山区的生态系统服务功能单位面积价值为西高东低,主要由林地和草地提供;山前平原区和低平原区的生态系统服务功能单位面积价值较低且分布均匀,主要由农田提供;滨海平原区的生态系统服务功能单位面积价值东部明显高于中西部,主要由水体和湿地提供。     

中国农用地整理项目安排与耕地资源分布的协调性研究

农用地整理是当前中国土地整治的重点,增加有效耕地面积、提高耕地质量和规模化程度是农用地整理的主导方向与建设目标,相应要求农用地整理项目安排应与现状耕地的数量与质量之间存在协调关系。为了从空间和时间上分析这一协调性,根据2006-2012 年农用地整理项目数据,结合全国土地利用现状和农用地分等定级成果,通过建立县域尺度下一致性模型和重心模型,从全国和省级二个空间尺度,分析了农用地整理项目安排与耕地资源在时空分布上的协调性,得到以下结论:① 全国层面上,14.4%的耕地区域安排了52.2%的整理项目,项目安排与耕地资源分布的均衡性较差;② 省域层面上,多数省份整理项目安排与耕地资源的分布较为一致;③ 各等别耕地整理比例与其耕地面积比例较为一致,优等地和低等地的整理比例逐渐上升,高等地整理比例趋于下降,中等地整理比例基本稳定;④ 各等别耕地重心及整理重心按优等地、高等地、中等地、低等地由南向北分布,优等地和中等地的整理项目安排逐渐趋于均衡化,高等地整理开展偏于其耕地重心北侧,低等地整理分布较为不均。     

基于农业自然风险综合评价的高标准基本农田建设区划定方法研究

大规模建设高产稳产、旱涝保收的高标准基本农田是当前土地整治的重要任务,论文从分析区域防灾减灾能力入手,将农业生产自然风险综合评价引入高标准基本农田建设区划定,在识别区域主要风险类型的基础上,应用可变模糊集理论,借助GIS 方法,划分综合风险等级,根据风险强度和整治可行性划定高标准基本农田建设区。结合对关中地区的实例分析,研究表明：①使用可变模糊集理论,综合考虑各单因子风险差异,可减少风险定量化的模糊不确定性;②综合风险由致灾因子危险性和承灾体脆弱性共同决定,风险评价结果可为筛选高标准基本农田建设适宜区提供依据;③综合风险等级、集中连片程度和整治潜力共同确定土地整治时序,可为划定高标准基本农田建设区和确定整治规划提供参考。     

不同类型区农用地整治对农田生产能力的影响

以产能提高为核心的农用地整治已上升为国家层面的重要战略之一。通过建立农用地整治影响下的农田生产能力估算模型,定量评价湖北省内平原、丘陵及山地3种不同类型区农用地整治对农田生产能力的影响,结果表明:①农用地整治后,山地型整治区农田生产能力提高168.91%,丘陵型整治区提高57.78%,平原型整治区提高38.32%;②平原型整治区基础设施要素提高最大,为78.62%;丘陵型整治区水资源要素提高最大,为75%;山地型整治区基础设施要素提高最大,为199.12%;③总体上,基础设施要素对农田生产能力的贡献率都最大。建议国家农用地整治在政策上适当增加对山地型和丘陵型整治区的重视,项目区应合理配套农村居民点整治工程,并尽量避免生态损失。     

基于多规合一的基本农田划定研究——以江西省余江县为例

城市总体规划、土地利用总体规划、环境保护规划之间的矛盾极大地影响基本农田的稳定性和长久性,不利于粮食安全和经济发展。论文以江西省余江县为研究区,在协调各规划关系的基础上,将城市周边自然质量等高于研究区平均水平的耕地优先划入基本农田;其他耕地,选取农用地自然质量等、耕地到农村居民点的距离、耕地到城镇的距离、耕地到交通主干线的距离、空间连片性、田块规整度等6个评价指标构建耕地入选基本农田评价的指标体系,提出基本农田划定综合评价方法;根据土地利用总体规划下达的基本农田保护指标确定最终划入基本农田的面积。结果表明：城市周边划定基本农田面积为4 474.65 hm²,其他耕地中划定的基本农田面积为24 045.13 hm²,总计28 519.78 hm²,主要分布在余江县中部河谷平原区。通过与现行基本农田对比分析：保留地块综合最优,是区域基本农田划定的首选对象;调入地块不仅在质量状况、区位条件、空间形态上均较优,而且有利于优化城市空间格局;调出地块规整度较低、集中连片性较弱、污染或灾毁严重、与城市总体规划和土地利用总体规划共同建设用地重叠。研究划定的基本农田不仅有利于“多规合一”,而且为丰富基本农田划定研究提供思路借鉴。     

浙西低山丘陵区城镇用地扩展研究——以桐庐县为例

以1978-2002年6个时相Landsat影像为数据源,将谱间特征分析与监督分类相结合,提取了桐庐县城镇用地信息。在此基础上,结合土地利用数据,通过分析桐庐县城镇用地扩展的规模和强度、城镇空间格局及空间形态的变化,揭示了浙西低山丘陵区城镇用地扩展的特征,并从自然、经济、交通、社会等方面研究了城镇用地扩展的驱动力。研究表明:①城镇用地扩展呈现出明显的3个阶段:1980年代低速扩展,1990年代加速扩展,1999年后高速扩展,1999年是城镇由低速扩展进入高速扩展的转折点;②以中心城区为核心,富春江、分水江为发展轴线的“T”字形城镇空间格局日益明显;③城镇用地扩展以“轴线式”和“跳跃式”两种模式为主,城镇空间形态趋于复杂;④经济发展是城镇用地扩展的主要推动力,地形、交通等因素影响着城镇的空间布局和空间形态。