山区农村居民点时空格局演变特征及蚁群仿真优化——以重庆澄江镇为例

山地农村居民点系统因受自然因素及人类活动等多重扰动而处于深刻转型中,探索山区农村居民点时空格局特征及其优化策略,对于优化山区国土空间格局、推进山区国土空间综合治理与乡村振兴具有重要意义。基于构建理论框架,集成运用景观格局指数法、栅格权重叠加评价法、改进蚁群算法（ACO）等,以重庆澄江镇为例,探索山区农村居民点时空格局演变特征及优化过程,提出优化调控策略。结果表明：（1）研究区农村居民点空间格局演变特征呈现集中、靠拢的演化发展趋势,总体呈现匀质、线状、向心、院落四种分布形态;同时高程、坡度、水域、城镇、道路、基础设施等自然—经济社会因素均对山区农村居民点时空格局演化产生重要影响。（2）改进蚁群算法优化后,研究区农村居民点斑块面积（CA）减少10.07%,居民点斑块数量（NP）和密度（PD）分别减少83.12%和81.16%,平均斑块面积（MPS）增加了4.3倍,平均最近邻体距离（MENN）增加了42.82%。优化后69.1%的农村居民点斑块都集中在适宜区和较适宜区内,且重点向交通便利、公共设施完善、生产便利和中心村庄集中。优化后的农村居民点空间格局更加紧凑有序,土地集约节约效率更高。（3）基于仿真优化结果,综合考虑村庄振兴“产业—人口—土地”互动耦合机制,提出城郊融合、产业集聚、景村融合、搬迁撤并四类农村居民点格局优化方案,助推山区乡村振兴。（4）优化结果同时表明改进的蚁群算法非常适用于复杂环境条件下的较小尺度要素空间布局优化,能够为山区国土空间规划编制提供技术支撑。     

中国高等级旅游景区资源多尺度时空差异及其影响因素

以中国337个地级以上城市内的5A和4A级景区为研究对象,通过构建总体分异指数（GDI）并采用探索性空间数据分析（ESDA）等方法,从省级、城市群、城市等不同空间尺度,对2001—2019年中国高等级旅游景区资源时空演化特征进行综合分析。结果表明：（1）4A级景区主导了中国高等级旅游景区数量与增长率的变化趋势,2015年之后增长速度进入相对平缓状态;（2）时序上,中部和东北地区的各省份高等级旅游景区数量较少,但增长率较高,而西部省份则均相对较高,东部省份则是数量最多但增长率最低,到2017年西部超过东部,数量最多;城市规模与高等级旅游景区数量呈正比,与增长率呈反比;（3）空间上,中国高等级旅游景区分布密集程度逐年升高,呈现出主要依托东部沿海地区与中部地区城市群集聚分布的特征,且空间热点、次热点地区占主导地位,形成了“两点集聚—多极多区—集群集聚”的空间演化格局;（4）GDI指数随着研究尺度的缩小而增大,空间尺度越小,高等级旅游景区资源的差异越大;（5）中国高等级旅游景区空间分布主要受社会、经济、资源等因素相互作用的影响,其中人口规模、旅游经济、人文资源是共同的最为关键的因子。研究结果可为优化中国景区资源空间布局以及旅游业高质量及区域协调发展提供一定参考。     

农村居民点多维形态空间格局与耦合类型

农村居民点空间形态的系统认识与分类研究是乡村整治和科学实施乡村振兴的重要基础。以北京市平谷区为研究区域,从规模、结构和功能三个维度构建农村居民点形态识别指标,使用多因素综合评价法得到275个行政村的规模强度、结构合理度和功能协调度,借助ArcGIS和GeoDa依次对三者进行空间关联分析,进而基于三维特征划分出8种农村居民点耦合类型。结果表明：（1）平谷区农村居民点规模强度、结构合理度和功能协调度在空间上均存在空间集聚的正相关性,空间分布分别呈现“递进式”“圈层式”和“镶嵌式”格局。（2）平谷区农村居民点多维形态的地域差异性显著,全区62.8%的村庄表现为低强度,51.3%的村庄表现为结构不合理,61.4%的村庄表现为功能不协调。（3）平谷区以T1-S1-F2型（高强度—合理—不协调型）和T1-S2-F2型（高强度—不合理—不协调型）的农村居民点为主,两者共占农村居民点总量的60.1%,前者主要分布在距离城区较近的乡镇,后者主要分布在距离城区较远的北部、西南部和东部的山地丘陵区。（4）规模强度高、结构不合理、功能不协调的农村居民点类型是平谷区乡村协同发展的主要障碍,政策制度、技术工程、产业扶持等差别化治理模式是推进农村居民点可持续性利用和乡村振兴的关键。     

全球人口与粮食的空间错位演变及影响因素分析

基于重心模型和空间错位指数方法,系统分析了1990—2017年全球人口与粮食的时空格局、空间错位特征及影响因素等。结果表明：（1）近30年来,全球人口与粮食均呈增长态势,两者的时序变化特征存在明显差异,全球人均粮食产量的区域差异特征显著,多数国家的“人粮关系”矛盾突出。（2）在全球尺度,人口与粮食重心存在显著的空间错位特征,两者在空间分布上呈现反向错位发展的态势。（3）在国家尺度,人口与粮食的空间错位格局呈现由南至北依次为“正错位区—负错位区—正错位区”。负向高错位区稳定在印度、日本等国家,正向高错位区稳定在美国、加拿大等国家。（4）全球各大洲人口与粮食的空间错位格局基本稳定,空间错位指数发生转向的国家分布在亚洲、欧洲、南美洲和非洲。（5）自然环境、国际环境、农业发展、社会环境等多种因素综合作用致使人口规模和粮食产量在空间分布上存在区域差异,促成全球人口与粮食的空间错位格局。政策启示：中国有必要加快农业供给侧结构性改革,增强农业竞争力和粮食自给率,合理统筹配置两种资源和处理两个市场之间的关系,建立规避世界粮食贸易波动和不确定性风险的应对策略,构建中国农业生态安全和粮食安全的保障体系。     

利用OMI数据对我国西部城市NO_2柱浓度的时空分布特征研究——以天水市为例

城市大气污染的有效控制得益于对气候条件、污染物来源和汇的不同时空分布特征的掌握。利用卫星OMI传感器,反演了2007—2015年9年来对流层NO_2的数据产品,研究了天水市对流层NO_2柱浓度的时空分布特征及其管控策略。结果表明:(1)天水市对流层NO_2柱浓度在空间上呈现明显的东高西低空间分布格局,具有从东部向西部扩展并逐渐降低的空间动态变化特征;(2)天水市对流层NO_2柱浓度在时间分布上,9年时间里呈现小幅上升趋势,且春夏高秋冬低,与我国东部地区季节规律相反,月均值变化呈倒U型;(3)天水市对流层NO_2柱浓度时空分布格局与当地地理条件、污染物来源和汇以及上风向污染的输送有关;(4)与我国东部城市比较,天水市对流层NO_2柱浓度普遍较低,但9年来县(区)域的变化率较大(10%~14%)以及市域年度变化率较高。未雨绸缪制定环境管理策略,以避免大气环境污染的发生和加剧。     

吉林省限制开发区域资源环境承载力综合评价

综合运用P-S-R模型、熵权TOPSIS模型与障碍度模型等方法,以吉林省限制开发区域为研究对象,分析了2008—2016年吉林省限制开发区域资源环境承载力时空格局特征及其影响因素。结果表明：（1）研究期内吉林省限制开发区域资源环境承载力呈不断下降态势,资源环境承载力状况不尽理想;相反,吉林省限制开发区域资源环境承载力变异系数却逐步提升,区域差异逐渐扩大。（2）吉林省限制开发区域资源环境承载力空间上总体呈现出自西向东不断升高的特点。其中,压力指数空间上呈现中部高、东西两翼低的格局;状态指数则呈现中部低、东西两端高的空间格局;而响应指数东西空间分异特征显著,东部明显高于中、西部地区。（3）农村居民人均纯收入、人均粮食产量、人口密度、工业废水中COD去除率、森林覆盖率、城镇化率是阻碍吉林省限制开发区域资源环境承载力水平提升的关键因素。     

朱溪流域植被覆盖的时空变化及地形分异特征

分析2003~2011年朱溪流域植被覆盖的时空分布状况及其变化的地形响应特征,为该地区进一步治理水土流失和生态恢复工程提供决策支持。基于RS和GIS技术,采用像元二分法模型计算植被覆盖度,通过植被重心模型、地形响应指数表征其植被覆盖的时空变化规律。(1)朱溪流域植被覆盖度整体呈上升趋势,Ⅳ、Ⅴ类的植被覆盖面积比率已达到区域的62.28%;格局动态上,Ⅰ、Ⅱ类重心向东北方向移动,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类重心向西南方向移动,表现为流域植被中、西部改善,东部零散退化的空间格局;(2)在海拔0~300m、坡度小于5°和大于35°区域各等级植被覆盖面积变化最显著,治理措施有效到位,而海拔450~500m处I类植被覆盖面积增加,应引起相关注意。8年间该流域植被覆盖有明显改善,各等级植被覆盖变化在不同地形条件下差异明显。     

基于GEE的中国南海水质反演与富营养化评价

基于Google Earth Engine （GEE）平台,以MODIS遥感影像为数据源,通过构建多元特征建立水质反演模型,分析了2006~2018年的南海透明度（SD）、总氮（TN）、叶绿素（Chl-a）、化学需氧量（COD）的空间变化特征,并通过综合营养指数分析了南海富营养化的时空趋势.结果表明：GEE结合多元回归模型能够较好模拟南海水质变化,水质对于MODIS特征的响应程度为SD>COD>TN>Chl-a,多项式拟合水质参数效果最好;南海的SD、TN、Chl-a、COD 4个水质参数时空异质规律明显,SD高值主要分布在菲律宾西部和越南东部的海域,2006~2018年SD逐步降低,2006~2018年间TN高值分布范围逐年扩大,而Chl-a浓度逐步降低,2006~2018年期间COD在逐渐蔓延;通过三维趋势面分析,SD和COD、TN和Chl-a的空间变化趋势相似,而Chl-a则与SD、COD的变化趋势完全相反;2006~2018年,中国南海富营养化程度呈递增趋势,不同国家应当开展区域合作以进行海洋环境治理.     

我国西南地区1960～2000年降水资源变化的时空特征

利用我国西南地区96个测站近40a的月降水量资料,采用主成分分析、旋转主成分分析、小波分析等方法对西南地区年降水资源变化的时空特征进行了分析。结果表明:近40a西南地区的西部高原地区降水资源呈增加趋势,而东部除重庆地区外,大部分地区降水资源减少。西南地区年降水资源空间特征复杂,存在南北和东西相反变化的差异,空间异常可分为8个异常区,即滇南区、川西高原区、滇黔交界区、四川盆地东部、四川盆地西部、滇西区、黔渝交界区和凉山区。西部高原地区年降水量都经历了多雨-少雨-多雨的过程,20世纪90年代降水量呈增加的趋势,四川盆地东部经历了少雨-多雨-少雨的过程,四川盆地西部和整个西南地区东南部的降水量整体都呈下降趋势。川西高原区、滇南区和滇黔交界区在整个时段存在显著的准14a周期,其他异常区的显著周期及其年代变化有较大差异。     

东北黑土区典型地域耕地生态退化时空分异——以富锦市为例

耕地生态退化严重威胁黑土区耕地的可持续利用,明确其时空分异规律是提高黑土耕地产能实现农业可持续发展的重要科学命题。以东北黑土区典型地域富锦市为研究区,立足于耕地外部扰动变化所引发的环境胁迫与生态恢复,利用遥感驱动的多源环境胁迫监测模型、改进的CRITIC模型、优化的InVEST模型,明确二者间的作用结果,揭示研究区2000—2020年耕地生态退化的时空分异规律。研究结果表明：（1）研究区耕地外源环境胁迫强度整体偏低,呈现出以东部、西部、北部高,中部、南部低为主基调的时空分异格局;（2）研究区耕地內源生态恢复强度高于胁迫强度,表现出以西部—东部—中部梯度衰减的时空分异格局;（3）研究区共有968.12 km²耕地发生生态退化,展现出以团块状集中分布在研究区东部和中部,零星分布在其他区域的空间分异格局。研究明晰了多源环境胁迫/多源生态恢复之间的交互效应,实现了各耕地图斑对多种环境胁迫力和生态恢复力的动态敏感度测算,进一步刻画出了生态退化过程,测度结果与现实耕地利用强度吻合,为准确诊断黑土区耕地生态退化提供了理论参考和技术支撑。     

岩溶山地撂荒地演变研究—以郎溪槽谷区为例

中国山区面积广、坡耕地比重大,耕地撂荒不仅关系到山区农地的合理利用和可持续发展政策的制定,还对生态环境问题产生影响。因此,本文以2004年、2010年、2014年、2017年朗溪槽谷遥感影像等为数据源,通过景观格局指数、缓冲区分析及结合槽谷高程分析朗溪槽谷撂荒地分布格局、演变规律、驱动机制和撂荒效应。结果得出:耕地撂荒主要发生在朗溪槽谷两侧山坡坡耕地,谷底平坦地区撂荒现象较少。以2014年为分界点,2004～2017年朗溪槽谷撂荒地呈现出先增加后小幅度减少的变化趋势,且槽谷两侧坡耕地撂荒变化较为明显。简而言之,经过数据分析后归纳出朗溪槽谷区耕地撂荒的演变阶段及演变模式,引起其撂荒现象的原因主要是农户人口减少导致聚落的逐渐空心化,其次是耕地所处的海拔以及政策影响。耕地撂荒后呈多样化演变,土地逐渐集约化利用与耕地撂荒后演变为林灌草并存,生态环境得到一定改善,这对乡村产业发展、美丽乡村与生态农村建设起着重要意义。     

西部山区坡地村落空间演进与农户生计改变

坡地村落是指分布在山地、丘陵坡面上的村庄,广泛分布于我国的山区聚落中,是我国乡村聚落的重要类型。西部山区是坡地村落分布的主要地区,"十二五"期间随着主体功能区规划的实施,不仅会影响坡地村落的空间重组和人口迁移,也会影响到坡地村落的农户生计和山区区域发展问题。论文以坡地村落空间演进和农户流动为切入口,借助黄土高原和西南山地典型地区的分析,运用GIS和大比例尺地形图分析了坡地村落空间集中和分散的基本特征。通过实地考察和问卷分析,剖析了村落空间演进和人口流动过程中农户耕地资产、收入、基本生活方式等主要生计的改变。结论认为,以减缓生态环境压力、调和人地矛盾和扭转经济贫困为最初目标的人口迁移,总体来说,有着显著的正效应,主要表现在退耕使生态用地比重得到提高、劳动力收入渠道拓宽、基础设施和社会公共服务得到显著改善等方面。     

基于土地利用视角的乡村居业协同多尺度分析——以徐州市为例

“乡村振兴”战略是解决城乡发展不协调、乡村发展不充分问题的重要抓手。居业协同作为乡村人居融合发展的高级形态,其程度能够反映乡村振兴的质量与成效。采用土地利用数据从结构和利用两个维度探索淮海经济区中心城市徐州三个尺度下的居业协同格局,结果表明：（1）徐州市土地在供给方面表现出居业失衡,宅基地供给相对于经营性建设用地优势明显;但由于使用中宅基地的空废,二者利用状态表现得更协同。（2）不同空间尺度下,居业协同状态有所差异,其中乡镇尺度居业空间关系较为稳定,基本维持相对平衡,本文认为乡镇是土地资源配置、实施乡村振兴战略的最佳尺度。（3）后续研究中,居业用地适宜的比例及农用地对居业协同的影响都需要进一步探索。     

长江经济带乡村性的时空分异格局及驱动机制

乡村性是描述乡村地域特征的重要指标,其时空分异可以有效反映乡村发展及转型的基本面。聚焦我国重大国家战略发展区域“长江经济带”,采用乡村性指数测度模型及探索性空间数据分析探究2000年、2005年、2010年及2017年长江经济带县域乡村性的时空分异格局,并运用GWR模型重点分析影响因素的空间异质性。结果表明：（1）2000—2017年,长江经济带县域乡村性总体有所减弱,空间上呈现“东部低、中西部高”的特点;县域乡村性在城市群（圈）、省会及大城市附近呈现较低水平,向外围逐渐升高。（2）乡村性高高集聚主要分布在中西部的传统农区,随时间推移明显缩减;低低集聚则集中在长三角、武汉、长株潭等城市群（圈）地区,且整体格局较为稳定。（3）农业技术、政府支持、资本投入、市场调节因素能促进乡村发展及转型,其中,农业技术的作用最强。自然环境和区位条件则兼具促进和限制作用。这些影响因素对不同地区乡村发展及转型的影响存在差异性,未来制定区域乡村发展策略应针对不同地区分类精准施策。     

太湖流域水生态功能区土地利用变化的景观生态风险效应

以太湖流域及其一级水生态功能区为研究对象,以Landsat遥感影像解译获得的2005年和2008年土地利用分类图等为基础数据,基于土地利用类型比例变化、转移矩阵、GIS叠加分析、土地利用综合转换速率、景观生态风险指数和土地利用变化的景观生态风险效应系数等分析方法,综合分析了太湖流域及其不同一级水生态功能区的土地利用与景观格局及其变化特征,在计算相关中间参数的基础上,从景观尺度计算得到了太湖流域及其不同一级水生态功能区景观生态风险值,并在此基础上对太湖流域及其不同一级水生态功能区景观生态风险差异特征进行了比较分析,进而分析了各区景观生态风险与土地利用变化之间的效应关系,从而为流域不同水生态功能区差异化水生态保护决策提供依据。     

贵州中部峰丛洼地区乡村聚落演化多元路径研究——以普定后寨河聚落为例

在微观尺度研究乡村聚落的空间演化,有助于深入理解聚落演化的多样性。论文选择位于贵州高原面上的典型喀斯特乡村聚落,以长时间序列的高分辨率遥感影像为主要数据源,结合实地农户调查,在聚落斑块尺度上探讨聚落的多元空间演化模式。结果发现,研究区聚落总体呈“外密中疏”的空间特征,且这一空间格局从1963年到2015年不断强化。聚落演化类型可划分为逐渐废弃空心化型、旧衰建新型、自然衰落型、内部改造型、基本不变型和扩展型;从1963年到2015年,研究区聚落景观经历了以新旧混杂型为主、以老旧型为主、以新旧混杂型和新房屋为主这样一个演化过程;研究区聚落多元演变的空间路径可归纳为低地指向、交通指向、经济和中心地指向,研究区聚落的优化应基于聚落的多元演变模式进行调控。     

旅游乡村聚落“生产-生活-生态”空间重构与优化——河北野三坡旅游区苟各庄村的案例实证

优化乡村聚落"生产、生活、生态"空间格局是新的发展阶段,加快乡村生态文明建设和推进乡村新型城镇化进程的重要途径。论文采取参与性农村评估PRA、GIS空间分析技术和高清遥感影像相结合的方法,以典型旅游村落苟各庄村为案例,研究了28 a来聚落"三生"空间的重构过程。研究发现,因旅游业导入村落正经历着加速的空间重构过程。在此过程中,传统乡村生产生活空间逐步减少,生活-生产和生态-生产复合新型功能空间逐步增加,具体表现为生产空间由村外向村内转型发展,生活空间由分散到集聚的立体扩展,生态空间由斑块分割向整体利用的全面扩展。与传统乡村聚落"空心化"空间重构过程产业发展集聚、农民居住集中、资源利用集约不同,旅游乡村聚落则以乡村聚落空间融合、立体扩张和适度集约为基本特征。这种空间重构过程和演进模式的基本出发点与中国新型城镇化发展导向一致,代表着未来乡村城镇化进程的一种理想模式。当然,作为旅游城镇化空间演化路径,其发展必须遵循旅游城镇"外向型"发展导向,在生活空间中要重视公共空间扩展和重建,生产空间中要关注服务功能模块化提升,生态空间要重视景观生态整治和历史文脉挖掘,并以配套综合制度体系建构作为保障。研究结论将为推进中国新阶段旅游城镇化提供重要理论基础和规划建设佐证。     

石漠化治理下重庆酉阳典型岩溶槽谷区不同坡向地下水时空变化特征

岩溶槽谷区独特的地质背景制约着地下水的空间分布和赋存规律,探究槽谷区地下水动态变化对石漠化治理具有重要意义。本文以重庆酉阳龙潭槽谷为例,在2017～2019年对槽谷地下水进行动态监测和采样分析,探究石漠化治理下典型岩溶槽谷不同坡向地下水时空变化规律。研究表明,槽谷区地下水对环境变化敏感,石漠化治理过程中不同程度农业活动直接影响着地下水水化学动态特征。强降雨期间,逆层坡坡面流全Fe、Al~(3+)浓度峰值分别为1.3 mg/L、2.0 mg/L,是逆坡岩溶泉全Fe、Al~(3+)浓度的13倍,表明轻度石漠化的逆层坡水土流失严重。逆层坡地表物质和土壤颗粒难以直接进入地下含水层,顺层坡雨水将地表或残留在裂隙、溶隙或管道等含水介质中的土壤颗粒或土壤营养元素迁移至水文系统中,土壤肥力下降。从空间上,顺逆坡石漠化裸岩出露差异所致的汇流机制、土层厚度和植被状况造成了顺逆层坡在"二水"转化上存在差异,对研究区地下水的时空变化有重要影响。