基于两步优劣解距离法的地下水污染监测网优化

地下水污染监测网的优化能让监测网以合理监测成本获取精确的地下水水质信息.为兼顾监测网空间特征与统计特征,综合考虑区域地下水水质状况和水文地质状况,提出了两步优劣解距离法优化监测网.首先以地下水典型污染物加权综合污染指数和防污性能指数为指标,采用优劣解距离法对现有监测网各监测井评分,并筛选得到不同监测井数量条件下的备选优...     

武汉市都市发展区地表温度季节性空间分布与驱动力分析

基于2015年武汉市都市发展区30 m空间分辨率的Landsat 8遥感影像反演近地表温度(LST),运用地统计学、地理加权回归(GWR)等方法,分析都市发展区、生态绿楔以及主城区四季LST时空分布规律和各驱动因子的作用机制,以期为更全面、科学地规划城市发展空间布局和缓解热岛效应提供借鉴.结果 表明:(1)与单一的普通最小二乘回归(OLS)相比,线性逐步回归(LSR)可以寻找最优的多驱动因子组合模型,与LSR拟合的结果相比,GWR模型R2值提高了0.04～0.09,且AIC值均明显减小;(2) LST存在空间聚集关系,“高-高”聚集主要发生在主城区、新型城镇发展区、主要交通干线沿线等更容易造成高温聚集的人工表面,其中夏季“高-高”聚集网格数最多且占比最大,而“低-低”聚集四季均主要发生在各大湖泊水系;(3)绿楔生态用地降温幅度各异,春季降温幅度不明显,夏季降温幅度最显著,各绿楔生态用地降温均超过2℃,且在一定范围内,LST随着与绿楔距离增大而升高,达到一定距离时,会随着与绿楔距离增加而趋于平缓或呈下降趋势;(4)与前人研究相比,景观格局对LST变化的解释程度整体较低,其原因可能是快速城市化导致人工表面积增加,相应的人工绿地也将增加,使得城市景观格局更加零散,导致LST受多种相互作用因素的影响;(5)影响四季LST的驱动因子空间差异较大,夏季土地覆盖和景观格局与冬季土地覆盖、景观格局和人为活动的回归系数均为正值,说明高温或低温条件下这些驱动因子对全域升温作用明显.     

基于改进辐射模型的乡镇人口流动网络研究

乡镇尺度的人口流动联系和空间结构研究对统筹区域城镇体系规划和产业结构调整具有重要意义.本文以复杂网络理论为研究视角,将空间可达性引入传统辐射模型进行参数修正,构建乡镇人口流动网络;从节点和社团结构以及无标度和小世界特征等方面,探讨在地域差异影响下人口流动的空间分布格局和复杂网络特征,并以荆门市55个乡镇为例进行实证研究.结果表明:①荆门市乡镇人口流动网络的节点度分布以高发展水平乡镇为核心,呈现“一横二纵”的空间分异格局,与荆门市城镇体系和产业布局存在极强的耦合关系;②全网包含四个社团,各社团内部联系紧密且空间结构特征各异,社团间联系相对松散.③受空间距离和地理环境影响,网络的无标度特征不够明显;④网络具有一定的小世界特征,整体联通性和局部集聚性较好.本文通过对传统模型进行方法改进,实现了异质空间下乡镇人口流动联系及分布的可视化表达,实例研究结果可为荆门市城镇规划和产业布局提供决策思路.     

基于生态足迹的武汉城市圈生态承载力评价和生态补偿研究

在推进新型城镇化和生态建设的背景下,客观定量评价区域生态环境状态,是当前我国生态建设重要而紧迫的任务之一。高密度的人类活动会对自然生态系统产生超负荷的压力,通过生态承载力的分析能够定量测度这种状况,为区域可持续发展提供借鉴意义。基于生态足迹模型,计算了2008年和2013年武汉城市圈各县域单元的生态足迹/承载力,并进行了时空变化分析。研究发现武汉城市圈各县域单元的生态足迹和生态承载力在空间上存在显著的差异性,生态足迹逐年增加,生态承载力的变化相对较小,出现两级分化的现象。根据生态足迹/承载力进行跨区县生态补偿测算,得到2008年和2013年武汉城市圈48个县域的转移支付情况,表明如果运用财政转移支付的手段,整个区域能够达到生态系统供给和需求动态平衡的目标,缓解武汉城市圈的生态压力,实现武汉城市圈的可持续发展。     

基于CA-MAS的水域总有机碳扩散模拟研究

当前水环境污染扩散研究一般基于普通数值模型模拟,忽略了水污染扩散微观驱动力的影响。为能更真实地反映其动态扩散过程,针对水域总有机碳(TOC)扩散机理,基于CA和MAS技术,将影响TOC扩散的自然和社会经济因素抽象为微观的水流Agent、风速Agent、径流量Agent、污水排放口Agent、人工管理Agent以及农业生产地Agent,将研究水域抽象为CA元胞空间,建立了CA-MAS水域总有机碳扩散模型,对水域总有机碳的动态演化过程进行模拟,并以武汉理工大学鉴湖水域作为实验区域,借助NetLogo仿真平台完成了模型的实现与验证。模拟结果表明,该模型基本能够反映水体总有机碳的扩散规律,可以为水环境污染控制提供参考。     

武汉市城市热岛与植被覆盖的空间相关性分析

以Landsat ETM遥感影像为研究数据,反演获得武汉市的地表温度,并提取NDVI信息。通过空间邻域分析和局部空间相关性分析方法,研究了武汉市的城市热岛与地表植被覆盖之间的相互关系。结果表明:武汉市地表温度和NDVI呈现明显的空间负相关性。同时,随着空间邻域半径的增加,地表温度和NDVI的空间相关性有增强后减弱的过程,绿色植被对地表温度有效调节半径约为700 m。在空间分布上,汉口、武昌、汉阳三镇核心主城区及黄陂、新洲部分远城区地表温度和NDVI负相关性最为显著,靠近水体的区域正相关性最为显著。     

长江中游城市群综合发展水平时空分异研究

区域可持续发展理念已被社会各界所接收,并逐步深入到社会发展计划及区域政策制定中。以区域差异分析为基础的区域格局优化是促进区域发展的核心内容。从经济发展、资源利用、环境保护、人口与公共服务和科技创新等5个方面选取23个指标,构建其监测评估指标体系综合分析长江中游城市群综合发展水平时空格局演变,有助于认清长江中游城市群综合发展格局形成的过程,出现的问题及产生的原因,从而制定相应的区域调控政策,这对于促进长江中游城市群内部区域之间协调发展及推进中部崛起战略具有重要的现实意义。基于2005年和2011年长江中游城市群37个地级市的统计数据,借助SPSS、GIS软件,采用全局主成分分析法评价分析其综合发展水平及时空分异,并对其成因进行分析。结果表明:区域综合发展分值有所提升,但增长潜力仍然很大;发展水平差异显著,且两极分化趋势明显;整体呈现出以武汉和长沙为中心,以南昌、合肥为副中心发展格局,但中心城市带动作用较弱,制约各城市群发展的因素各异。因此,未来长江中游城市群应努力提升区域经济发展总量的同时,转变经济产业结构,加强企业创新能力,寻求新的经济增长点。与此同时,应加大基础设施尤其是道路交通的投资强度;充分利用已有的地理区位及资源、科技人才优势发展第二、三产业,提高经济发展中资源的利用效率,降低能耗,保护环境;除此之外,还应加强区域宏观调控,注重城乡统筹发展,协调、平衡区域内部均衡发展,缩小区域之间及内部差异,促进技术转移和优势互补。     

基于RS与GIS的武汉城市湖泊演化研究

以武汉市主城区为例,利用1995和2005年Landsat5两期TM影像与2000和2010年Landset7两期ETM＋影像的解译结果,基于景观分形理论与GIS的空间分析功能相结合的研究方法,分别构建湖泊变化强度指数和湖泊分形维数变化指数。从湖泊面积变化和湖泊形态变化,以及湖泊水域和其他土地利用类型的转移变化特点与影响进行综合分析。来丰富湖泊演化的分析方法,并总结高速城市化背景下湖泊的变化规律,从而更深入地了解和认识人类活动因素与湖泊水域动态变化之间的响应关系,同时提出若干城市湖泊治理与管理的方式。研究结果表明,（1）15年间的湖泊水域面积总量的变化呈现萎缩的趋势,年变化量在逐渐减小,湖泊萎缩的速度得到了一定的控制。（2）1995-2010年湖泊分形维数也呈逐期较小趋势,说明湖泊几何形状趋于简单化,人为活动对湖泊的影响加大。（3）15年来主城区28个主要湖泊的变化强度指数均为负值,呈萎缩趋势。但从2000年开始,少数湖泊变化强度指数为正值,萎缩趋势得到初步的控制。（4）1995-2010年间湖泊的水域面积主要转移成为建设用地和耕地。其转移面积占转移总面积的87．02％。围湖造田和城市化率的迅速提高对城市湖泊的演化影响深刻。（5）城市化背景下湖泊面积与形态变化的规律并非完全与城市化发展速率呈正比的关系,当城市化率上升到一定的阶段后,城市内部对生态环境的保护与要求也不断提高。为改善城市环境和城市内部的生态用地,湖泊应得到立法等强制性保护。     

基于圈层建设用地密度分析的中国主要城市扩张的时空特征

基于圈层建设用地密度分析,提出了城市扩张核心度指数;通过计算城市扩张核心度指数和城市扩张强度指数,分析了1990~2010年中国27个主要城市距城市中心不同距离区域的城市扩张的时空模式。研究发现:(1)1990~2010年,大部分城市核心度指数不断降低,城市空间结构变化与国家区域政策密不可分,呈现明显的区域特征。1990~2000年东部沿海地区城市核心度值减少幅度较大,2000~2010年则是东北部和中西部城市降低明显。总体上看,西部和东北部城市的核心度指数要高于东部和中部的城市,结构更加紧凑。(2)城市扩张最活跃的地方总是出现在核心区边界附近,并不断向外推移。(3)城市的形态与城市的发展阶段密切相关。1990~2000年,一线城市扩张的强度和范围远大于其他城市;2000~2010年,二三线城市的扩张强度和范围明显增加。经济比较发达的城市,建设用地的扩张逐渐由单中心扩展向多中心协同发展转变,而经济相对落后西部城市和东北部城市,城市结构比较紧凑,保持着单中心的城市形态。     

GAM的区域PM_(2.5)浓度影响因子识别及关联关系分析

区域PM_(2.5)浓度影响因子及显著程度对区域PM_(2.5)浓度模拟和污染控制具有重要意义。该研究应用广义加性模型(GAM)建立模型分析2013年京津冀区域PM_(2.5)浓度与AOD、气象因子(相对湿度、温度、降雨量、大气压、风速)和土地利用类型(水体、林地、耕地、建设用地、裸地)之间的相关关系。结果表明,温度、大气压、AOD、林地、建设用地和裸地显著的影响PM_(2.5)浓度;且温度、AOD、裸地、林地与PM_(2.5)存在复杂相关关系,大气压、建设用地与PM_(2.5)浓度存在线性相关关系。GAM模型R~2为0.952,拟合结果与实测结果的线性回归方程系数为0.959,模型交叉验证后得到R2为0.792。结果表明,利用GAM能有效的识别区域PM_(2.5)浓度的影响因子,根据影响因子进行PM_(2.5)浓度拟合并得到可靠的拟合结果。