Research on Methods of Ecological Security Assessment of the Middle and Lower Reaches of Liaohe River Based on GIS

1INTRODUCTIONResources and environment crisis are accompanied byincreasing economic development pressures and rapidpopulation growth in many countries of the world(RobSwart,1996).Ecological security is a hotspot.Majorityof scholars have taken in the hot discussions of ecologicalsecurity of different regions,most of which is differentfrom their background of subjects(Alex F.Mc Calla,1999;Xiao Duning,Chen Wenbo and Guo Fuliang,2002).With the development of GIS,GPS,RS and modeltechno…     

山区县域生态系统安全因子遥感和GIS分析--以重庆市忠县为例

数据的高效获取和信息的实时提取,长期以来一直是困扰区域生态安全研究领域和地学过程研究领域的瓶颈和难题。在对案例研究区——重庆忠县地区TM卫星遥感数据进行波谱信息特征分析的基础上,通过人机交互目视判读解译和模型模拟自动信息提取等多种有效技术和方法,实现用遥感影像数据对山区县域生态环境系统安全因子体系中的3个主要因子：土地覆被、水土流失强度、植被盖度等进行数据提取,并用GIS技术对这些指标因子数据进行空间分析。这在一定程度上解决了中尺度山区县域生态环境系统安全评价指标因子数据提取与地学分析的技术和方法难题。通过GIS空间分析,揭示出忠县部分生态安全因子的时空分异特征,为山区县域生态环境退化评价和生态恢复研究提供了一种新的方法尝试。     

长江经济带土地生态安全时空演化特征及影响因素

为了实现长江经济带“共抓大保护，不搞大开发”的发展目标，系统分析该地带土地生态安全问题是关键。通过构建土地生态安全DPSIR模型，对2006~2016年长江经济带110个地级市的土地生态安全水平进行评价，在此基础上，运用探索性空间数据分析与地理探测器方法探究土地生态安全的时空演化特征及主要影响因素。研究得出：(1)时间上，2006~2016年长江经济带土地生态安全水平呈现明显的增长趋势，土地生态安全状况逐渐改善；空间上，土地生态安全水平从东向西逐渐递减，但其空间差异正逐步缩小；区域间，长江三角洲城市群、长江中游城市群成为土地生态安全水平的增长热点区，并向城市群外围逐步扩散。(2)长江经济带土地生态安全存在着显著的正空间自相关，呈现集聚分布特征：土地生态安全高值（H-H）集聚区主要分布于长三角地区，低值（L-L）集聚区主要分布于湖南、贵州二省的部分地区。(3)经济社会发展水平、环境保护力度、土地利用效率、城市化水平为长江经济带土地生态安全的主导影响因素，但不同区域的主导驱动因素存在显著差异，这为改善土地生态安全，提出有针对性的政策建议提供了理论依据。     

基于投影寻踪模型的湖南省土地多功能时空演变分析

土地多功能时空格局分析能够为明确区域土地利用方向及提升多功能整体效应提供参考。研究基于三生功能理论，通过划分土地多功能类型和构建多功能评价指标体系，综合运用投影寻踪法、空间自相关等揭示了2005、2010和2015年湖南省122个县（市）土地多功能时空变化特征。结果表明：（1）生态保育功能平均水平最高，农业生产功能次之，旅游功能相对较低；除生态功能有所下降外，其他各项功能呈现上升趋势，经济生产发展功能和社会保障居住就业功能提升幅度明显；（2）湖南省多功能性水平呈增加趋势且空间异质性明显，呈现由东向西递减的格局。单项功能水平空间分布差异明显，并表现出空间集聚的特征。农业生产、经济发展和社会保障居住就业功能较高的区域主要集中于湖南东部的长株潭地区及京广高速公路沿线县（市），而生态保育功能高值区则主要分布于湘西、湘南、湘东南等山地丘陵区，研究期间，旅游功能集聚度逐渐提升，农业生产、社会保障居住就业和生态功能集聚度呈减弱趋势；(3)与传统评价方法相比，投影寻踪法客观可靠，信息表征丰富，结果合理，在土地多功能评价方面具有有效性。 关键词： 土地多功能性；时空格局；投影寻踪；空间自相关；湖南省     

基于生态安全格局的湖州市城乡建设用地空间管制分区

生态安全格局对于指导城乡建设用地布局具有重要意义。选择地形条件、地质灾害、土壤侵蚀、生物保护、一般水体保护和太湖湖体保护6个要素作为城乡建设用地空间扩展的生态约束条件，基于GIS空间分析方法和“水桶效应”原理，对湖州市综合生态安全进行评价，制作了湖州市综合生态安全格局即安全区、临界安全区、较不安全区和不安全区的空间分布图，比照湖州市现状建设用地分布图与综合生态安全等级分布图，得到湖州市现状城乡建设用地生态安全格局，根据湖州市生态安全格局，确定湖州市城乡建设用地优先建设区、条件建设区、限制建设区和禁止建设区面积及其空间分布，对湖州市城乡建设用地边界即挖潜边界、扩展边界、整理边界和禁建边界等进行了界定，从而为湖州市城乡建设用地的优化配置和差异化管理决策提供依据     

基于GIS的高原湖泊流域生态安全格局构建及优化研究——以星云湖流域为例

以星云湖流域自然人文环境特征、主要生态环境问题为出发点,结合景观生态学原理方法、熵值法和GIS空间分析技术,实现星云湖流域生态安全的空间分异格局及优化。选取海拔高程、坡度、土壤侵蚀强度、地质灾害易发性、土地覆被(利用方式和植被覆盖度)、人口密度、距自然保护区距离、距离建设用地和距水源距离等因素为阻力因子叠加生成综合阻力要素,根据GIS空间成本距离分析原理,引用最小累积阻力模型识别构建流域生态廊道和生态节点,进一步规划优化流域生态功能网络的结构和功能。研究表明:(1)从各安全等级面积比例和平均生态安全指数角度,星云湖流域中度安全占流域总面积的45.81%,高度安全为25.24%,较低安全为21.05%,不安全占7.9%,平均生态安全指数为2.95,流域生态安全总体处于中度安全,生态系统健康一般,但部分地区生态安全性较低,主要分布在南部、东部和北部地区,应重视这些区域的生态保护和建设;同时,坡度、水土流失因子和水资源(自然环境要素)、土地利用格局和距离建设用地(人类活动干扰要素)等因素是流域生态安全格局形成的主要因子;(2)识别规划了中枢生态源、核心型生态源斑块、一般生态源、多种级别的生态廊道和生态节点或战略点等构成的具有结构性和层次性的流域生态安全网络格局,对不同层次和结构的生态源、生态廊道和生态节点或战略点进行针对性建设保护,将有效提升流域生态系统的功能价值性和系统的完整性,进而加强流域生态稳定安全。     

Review on the Progress of Marine Ecosystem Management

Abstract

Along with the industrial development, adverse impacts on the natural environment become more serious, and ecosystem health and ecological security have also been deteriorated. The traditional environment management focused on the short-term and economic benefits. Such managing pattern is not accommodating to the new situation of increasingly global environment problems and large scale marine environment problems. This paper introduces the advance and definition of a new managing pattern—ecosystem management. Meanwhile, the connotation of ecosystem management was summarized as seven points: Sustainability; Human is an important aspect of ecosystem management; Cooperation is the foundation of ecosystem management; Maintain health and security of ecosystem; Ecological diversity protection characters ecosystem management; Maintain the integrity of ecosystem; Ecosystem management must be founded on scientific theories and precise information. Somebody said Ecosystem Management is “a new label of old ideas”. However, there is an essential difference between ecosystem management and traditional environmental management. In the last part of this paper, the differences of the approaches between ecosystem management and traditional environmental management are compared.     

基于“重要性-敏感性-冲突性”的陕北生态保护重点区域辨识

在城镇化快速发展背景下,生态环境遭到破坏的风险增加,这必将影响经济社会与生态系统的稳定与安全。基于RS和GIS相关技术,从生态系统服务重要性、生态敏感性和空间冲突3个方面,采用NPP定量指标评价法、空间冲突测度评估法和析取运算法,对陕北生态环境情况进行综合评估。在"重要性-敏感性-冲突性"框架下,辨识陕北生态保护重点区域,提出一定管控建议。结果表明:(1)陕北生态保护重点区域主要分布于陕北南部的黄龙山、子午岭地区、中部黄土丘陵沟壑区和北部榆林市境内的毛乌素沙漠敏感区。(2)延安市南部生态高价值与高敏感性并存,同时是空间冲突热点区,生态风险高。(3)延安市空间冲突水平相比于榆林市较强烈。能源开采活动、地形起伏、道路扩张及(生态工程)地表破碎性影响,给当地生态环境带来压力和风险。"重要性-敏感性-冲突性"框架的构建可为生态保护提供新思路,客观辨识出生态重点保护区域,对协调城镇开发建设和生态环境保护之间的矛盾及政策参考方面具有重要意义。     

基于自然生态单元的中国城乡建设用地空间格局特征分析

基于经济和社会视角的国家尺度城市空间格局研究取得重要进展,而全国城市空间格局的自然生态关联性呈现新的研究需求。由此通过自然生态单元等级划分并与城乡建设用地叠加,揭示了全国城乡建设用地在自然生态单元的空间格局特征及其主要问题:在一级生态功能区中,生态调节区面积最广,主要分布在我国西北、西南和东北等生态脆弱地区,但其内部城乡建设用地占比最小仅为0.69%,产品提供区城乡建设用地的占比为2.74%,人居保障区面积最小且集中分布在我国东部沿海地区,但其城乡建设用地占比最大,高达11.20%;城乡建设用地在自然生态单元的分布差异总体由自然地貌与大河流域特征决定,城镇群区、农产品提供区和土壤保持区占据79.54%的城乡建设用地,位于平原水网、丘陵、喀斯特和丹霞等地貌特征为主的胡焕庸线东南部;城乡建设用地分布格局也表现为东多西少,与我国三大阶梯的地势格局分布较为一致;上述格局关联性体现了人和环境之间的相互依存关系,但近些年来在开发需求膨胀和工程技术进步等人为因素驱动下,城乡建设用地呈现向较高海拔地区的扩张趋势。这为新型城镇化背景下城乡可持续发展和生态安全格局构建提供基础信息,也为辨识中国城市空间组织和演化机理提供技术支撑。     

Study on Simulating Spatial Distribution and Varying Patterns of Urumqi's Population

Abstract

In this paper, an approach to simulate the spatial distribution of urban population is proposed using urban land use and population statistical data through the geographical information systems (GIS). Then, the spatial population distribution of Urumqi as a case is simulated by the approach mentioned above and its varying patterns are analyzed by the raster population surface. As a result, producing raster population surface is more accurate and natural than the traditional choropleth map of population density. Concerning the spatial population distribution of Urumqi, the population density declines from south to north and the population distribution mainly presents “T-type”, the population distribution presents multi-centre agglomeration and the population distribution of the districts shows different features. The population density varies significantly with the increase in the distance from central business district (CBD). Finally, it is found in this paper that the development history of districts, terrain and traffic road are main factors that have an influence Urumqi's population distribution. This paper tries to provide more accurate population data for the plan and management of urban land, traffic and public facilities in order to enrich the researches on urban population distribution.     

A framework to spatially cluster air pollution monitoring sites in US based on the PM2.5 composition

BackgroundHeterogeneity in the response to PM_2.5 is hypothesized to be related to differences in particle composition across monitoring sites which reflect differences in source types as well as climatic and topographic conditions impacting different geographic locations. Identifying spatial patterns in particle composition is a multivariate problem that requires novel methodologies.ObjectivesUse cluster analysis methods to identify spatial patterns in PM_2.5 composition. Verify that the resulting clusters are distinct and informative.Methods109 monitoring sites with 75% reported speciation data during the period 2003–2008 were selected. These sites were categorized based on their average PM_2.5 composition over the study period using k-means cluster analysis. The obtained clusters were validated and characterized based on their physico-chemical characteristics, geographic locations, emissions profiles, population density and proximity to major emission sources.ResultsOverall 31 clusters were identified. These include 21 clusters with 2 or more sites which were further grouped into 4 main types using hierarchical clustering. The resulting groupings are chemically meaningful and represent broad differences in emissions. The remaining clusters, encompassing single sites, were characterized based on their particle composition and geographic location.ConclusionsThe framework presented here provides a novel tool which can be used to identify and further classify sites based on their PM_2.5 composition. The solution presented is fairly robust and yielded groupings that were meaningful in the context of air-pollution research.     

秦淮河流域城镇用地增长格局及其演化机制——秦淮河流域江宁段实证

利用四期遥感TM数据和GIS技术,通过分析20年秦淮河流域城镇用地增长格局及其演化机制,为流域综合管理和模拟提供重要参数,研究结果表明:①城镇用地增长显示阶段性和空间的不均匀性,增长拐点发生在1994年和2000年,空间上表现出增长"热极"与"热带";②城镇用地增长阶段性是经济社会过程及驱动因子演化阶段的反映,回归分析显示城镇用地增长与城镇人口、经济总量及开发区发展相关系数高,这归于1992年开发区创建、投资增加与2000年撤县设区驱动的结果;③城镇用地增长格局变化是社会经济物质载体演化的体现,1992年后开发区成为城镇用地增长首要来源,2000年后东山新市区与大学城成为其增长核心和新形式,机场与高速公路网强化对城镇用地的空间导向.研究结果较客观地刻画了城市化格局与过程的演化规律,参数应用与数据精度的提高是今后研究的重点.     

Comprehensive Assessment on Tourism Eco-environment of Gansu Province Based on Spatial Data

Abstract

The article studies tourism eco-environment of 14 cities of Gangsu Province, China, based on GIS with many kinds of multi-subject spatial database, such as remote sensing data, observation data and literature data. The research results were as follows. First, spatial features of 14 cities’ tourism eco-environment are displayed with five levels of vulnerability respectively. The vulnerability in Gansu becomes worse from Gannan City, located in southern Gansu to Hexi Corridor which lies in northwestern Gansu. Second, the areas of above the middle vulnerability level make up 75% of the total areas of Gansu Province. Third, more than 70% of high-level human and natural tourism resources are in the areas with high vulnerability eco-environment. Fourth, it is crucial to develop comprehensive tourism industry in order to improve the harmonious development between tourism industry and eco-environment in Gansu Province.     

基于GIS的金沙江流域（云南段）生态潜力空间分布特征

生态潜力是衡量多种生态因子综合配合效果的指标。金沙江流域（云南段）从上游到下游地貌类型多样，地形、土壤物化特性差异明显，导致流域内各地貌单元的生态潜力值空间分布特征不一样。GIS的强大空间分析功能，为流域内复杂的生态潜力空间分布规律研究提供了快捷的分析工具。利用ArcGIS空间分析软件，在植被分类图的基础上，对金沙江流域（云南段）生态潜力进行三维透视、空间变异规律等研究。并在此基础上，选取土壤因子，分别对流域内不同地貌单元的生态潜力与土壤空间分布相关性进行了对比研究。结果表明，流域的生态潜力总体上往西北方向递增；变异函数分析得出流域内的生态潜力具有各向异性特点，且生态潜力沿流域走向具有很好的空间自相关性；土壤类型在生态潜力的空间分布特征上具有一定的控制作用。研究中所使用的GIS技术与方法，特别是三维透视与变异函数的应用，为其它地区的类似研究提供了参考；另外，计算得出的金沙江流域生态潜力的分布规律，为该区域的生态保护提供了一定的理论依据.     

生态、经济协同发展的滨湖区空间管制分区研究——以巢湖东段为例

生态敏感性极高的滨湖区正面临着人类开发带来的环境威胁。旨在通过滨湖区空间管制，处理好保护与开发的关系，避免和减少开发过程中可能带来的负面环境问题，实现滨湖区持续、健康发展。应用模糊评价与GIS空间分析方法，首先从生态环境敏感性、经济发展潜力两大方面出发，构建了包括2项I 级指标、9项Ⅱ级指标和32项Ⅲ级指标的滨湖区空间管制分区评价指标体系；应用GIS空间分析模块，以500 m网格为基本评价单元,分别进行滨湖区的生态敏感性、经济发展潜力以及二者的叠加评价。结果显示：滨湖区从单元上可确定4类开发功能取向（适宜、较适宜、限制、禁止建设），从区域生态、经济协同发展要求下，从满足生产、生活和生态的需要，宜将滨湖区划定不同功能的空间管制区     

水库型旅游地生态安全时空分异及其关键影响因子分析 ——以溧阳市天目湖为例

根据系统论、环境价值论和人地关系理论构建水库型旅游地生态安全“压力-状态-响应”评价模型，运用模糊集对分析法定量分析2005年和2015年溧阳市天目湖的生态安全水平及其时空分异特征，并通过信息熵权探寻生态安全变化的关键影响因子。结果表明：在空间尺度上，沙河水库下游的旅游优先开发区生态安全状况较差，大溪水库周边区域生态安全状况较好。在时间尺度上，所有区域的生态安全等级都有所提升，旅游优先开发区的生态安全等级出现较大正向波动。研究表明，旅游业发展因子、人口因子和引起环境变化政策响应因子是决定天目湖生态安全的关键性因子。通过对政策、产业和人口之间的政府力、市场力和社会力对生态环境尤其是水库的作用过程分析发现，人类的环境再生产活动能够降低生态压力、提升生态响应，从而改善水库型旅游区的生态安全。 关键词： 水库型旅游地；生态安全；时空分异；影响因子；天目湖     

南京市秦淮区昼夜人口空间分布估算与分析

人口时空分布研究对于城市规划管理、土地利用布局优化以及生态资源环境评价具有重要的现实意义。以南京市秦淮区为研究区，选择Google Earth平台提供的2014年空间分辨率为0.27 m的高分辨率遥感影像，结合统计资料和实地调查，根据人们日常活动的时空位移规律，获取“人口-昼夜-土地利用”匹配关系，借助地理信息系统建模和空间分析技术，实现100 m格网单元尺度下的昼夜人口空间分布定量模拟，并从街道和建筑斑块尺度对人口空间化结果进行验证，进而分析昼夜人口空间分布格局。结果表明：(1）利用高分辨率遥感影像目视解译和街景地图等多源数据，可有效克服城市复杂下垫面的土地利用类型和建筑物图斑数据较难获取的困难，提高城市人口估算的空间分辨率；(2）利用土地利用类型和建筑物空间属性信息，能够合理地估算建筑物尺度上的昼夜人口空间分布；（3)由于中心城区建筑物功能布局以及城乡发展差异等诸多因素影响，城市中心城区昼夜人口的空间结构存在显著差异，白天人口分布范围较为广泛且部分区域具有显著的集聚特征，而夜晚人口的高值分布则相对分散，高值集聚区向城区周边推移。 关键词： 昼夜人口；时空分布；遥感；地理信息分析；南京市；秦淮区     

基于沿江开发建设的生态安全格局研究——以九江市为例

随着长江沿江开发的不断深入，区域生态安全与开发建设的矛盾也越来越突出。以九江市沿江开发建设活动与区域生态系统空间结构、生态服务功能相互作用为理念，通过遥感、GIS技术手段，划分小流域单元。并将这些单元作为空间分析与评价的基础，选择工业集中区、城镇居民地、路网布局作为自然生态环境的影响因子或施压因子，以河流级别、湖泊数量和面积、地貌类型、坡度、植被覆盖程度、重要生态功能区类别等作为承压因子，综合叠加形成生态环境压力区划。并以此为基础，构建由5个生态源区和9条生态隔离、缓冲、生物多样性保护廊道组成的生态空间安全体系，用以减缓生态环境压力、消纳水气及土壤污染、稳定区域生态、推进沿江开发建设，实现生态保护空间与区域经济社会发展空间的有序融合，并对重要生态功能保护区提出管制的要求与措施。     

基于土地利用的三峡库区生态系统服务价值时空格局分析

生态服务价值评估是对生态功能的一种经济性量化评价。以三峡库区为研究区,结合净初级生产力(NPP)、土地利用/土地覆盖变化(LUCC)、遥感(RS)、气候、国家统计数据和GIS技术,采用替代花费法、影子工程法、碳税法、市场价值法和水量平衡法对三峡库区蓄水前后4个时期(2000、2005、2010和2015年)的生态系统服务价值进行量化评估,分析库区生态系统服务价值时空变异格局。结果显示:(1)从2000年到2015年,三峡库区生态服务总价值增加了269.37亿元,增长率为15.32%。(2)其中林地生态系统贡献较高,占48.14%,耕地次之,占44.04%。(3)林地生态系统服务价值随其面积的增长而增加。耕地生态系统面积减少了4.64%,但生态系统服务总价值却增加了14.54%,耕地存在不合理利用的现象。草地生态系统面积减少了16.57%,生态系统服务总价值减少了5.01%,应加强对草地生态系统的保护。总之,三峡工程的实施在整个研究区尺度上对库区生态系统服务功能的影响是利大于弊。在未来的发展中,应合理规划土地利用,制定区域发展和环境保护计划,确保三峡库区生态环境的改善和可持续发展。     

基于GIS和组合赋权法的农村生态功能适宜性评价及管制分区

在村级土地利用规划过程中进行生态功能适宜性评价，以了解农村生态质量状况、明确农村生态功能适宜程度及空间分布，为村级土地利用规划中土地利用方向的确定和空间布局的划分提供科学的生态适宜依据，从而更好地协调农村发展建设和生态环境保护的关系有着至关重要的作用。以岩南村为例，开展了农村生态功能适宜性评价及应用研究。以高分辨率航空影像为数据源，从地形条件、土壤资源、生物资源、水资源、人类干扰5个方面建立了评价指标体系；利用组合赋权法确定各评价因子的权重值，构建了生态功能适宜性评价模型；以栅格为评价单元，在GIS支持下，对岩南村进行生态功能适宜性评价。并根据评价结果划分了生态功能适宜等级，制定了分区管制措施，提出了土地利用建议，旨在为岩南村土地利用规划提供指导