环境约束下大都市城郊土地利用结构评价——基于信息熵和非期望产出模型分析

土地利用过程中会产生期望和非期望产出,针对以往土地利用结构评价中忽略环境产生的非期望产出而影响土地利用结构效率真实性问题,以大都市城郊的上海青浦区为例,宏观上,运用信息熵模型对该区2005~2014年土地利用结构有序性进行评价;微观上,运用非期望产出模型测算青浦区研究期间土地利用结构效率,为寻求区域土地利用结构效率损失的原因及改善途径提供参考。结果表明:(1)2005~2014年青浦区土地利用结构信息熵值时序上呈现"M"形变化趋势,空间上由中部向东西两翼递减;(2)2005~2014年青浦区土地利用结构效率变化趋势在时间序列上呈现"W"形变化趋势,空间上由中部的中心城区向东西两翼递减格局;(3)将环境的负产出纳入非期望产出模型进行土地利用结构效率评价,能更加准确的反映土地利用结构效率的真实性;(4)影响青浦区土地利用结构效率水平变化的主要因素为纯技术效率的变化,资源过度消耗和环境污染物排放过量是制约青浦区土地利用结构效率提升的主要原因。针对土地利用结构效率损失的原因及区域差异提出效率提升途径。研究结果可为青浦区土地利用结构优化和可持续发展提供科学借鉴。     

基于SD和CLUE-S模型的区域土地利用变化对土壤有机碳储量影响研究

土地利用/土地覆被变化改变土壤呼吸条件,进而对土壤有机碳储量变化产生影响,而土壤有机碳储量则是影响农业可持续发展和全球碳平衡领域的重要因素。以上海市崇明岛为例,运用系统动力学模型(System Dynamics Model)预测2020、2030年土地利用需求变化,结合CLUE-S模型(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent Model)得出各种用地类型的空间分布,并引用碳密度法估算三种发展幕景下土地利用变化对土壤有机碳储量的影响。结果表明:2030年三种发展幕景土壤有机碳储量分别为:低速发展幕景为3 093.03×106kg,惯性发展幕景为3 079.47×106kg,高速发展幕景为3 059.81×106kg;研究期内土壤有机碳储量呈现缓慢下降趋势,但人类活动对其扰动较小;SD和CLUE-S耦合模型可以从时间和空间两方面对土壤有机碳储量进行模拟,具有可行性;建议通过加强城镇用地集约利用、农田保护、林地建设来减少人为活动对土壤有机碳储量的影响。     

南方丘陵地区河谷城市用地时空演变与驱动分析——以上饶市城区为例

以揭示中国南方丘陵地区河谷城市的空间演变过程和特征为目的,以上饶市城区为例,在遥感与GIS技术的支持下,对1988~2013年间上饶市城区城市用地的时空演变过程、特征及驱动影响因素进行了研究。结果表明,1988~2013年的25 a间,上饶市城区城市用地呈现出快速增长的态势,城市形态的演变具有明显的时空特征:时间序列上,不论扩展幅度还是扩展速度,2001~2013年间的值均高于1988~2001年间的值,前后两个时段的扩展特征呈现出明显的差异性;空间格局上,上饶市城区以老城区的中心广场为中心向四周扩展,先后经历了放射性扩展、组团式分散扩展两个阶段,同时呈现出明显的方向分异性,西南和西为其主要扩展方向,而其东南方向的扩展速度最为缓慢。自然环境中的地貌对上饶市城区城市用地的扩展起到很大的限制作用,经济社会的发展、政策规划等因素成为城市用地扩张与时空演化的外在驱动因素。     

长湖流域水质时空分布特征及影响因子

利用2009—2014年长湖5个水质监测点数据,采用时间序列法分析了长湖水质的时间变化规律,采用相关性分析法,分析了流域水污染的影响因子。结果表明:在时间上,长湖水污染物质量浓度季节变化明显,COD、TN、NH3-N均为7、9月较低,1、3月较高,丰水期水质好于枯水期。入湖地区TP质量浓度7月达最高值,且7月份入湖地区的桥河口、关沮口的NH3-N、TN含量稍高于5月。空间上,西北部入湖地区水质劣于湖心及东南部出湖地区。工业、生活等点源污水,以耕地为主的农业非点源以及天然降水量和径流量是影响水质的主要因素,入湖排污量、降水量和径流量与长湖水质呈显著相关关系(P0.05)。     

基于安徽省土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示地形因素与土地利用空间格局演变的关系,以安徽省2000年、2005年以及2010年Landsat TM影像和DEM数据为数据源,利用坡向、地形起伏度、坡度变率和地形位指数多种地形因子,并结合地学信息图谱分析理论从综合角度系统研究土地利用结构时空分异格局在地形梯度上的变化特点及其规律。结果表明:1)研究区主要的土地利用类型是耕地和林地,其次是建设用地和未利用土地,且建设用地面积逐期增加趋势显著。2)2000~2010年研究区不同土地利用类型在不同地形梯度区间的分异规律存在明显差异。低地形梯度范围是耕地、水域和建设用地的优势分布区;中地形梯度范围是草地的集中分布区;林地的优势分布区集中在高地形梯度范围。3)2000~2010年研究区土地利用图谱以稳定型和后期变化型为主,低地形梯度和高地形梯度是稳定型图谱的集中分布区,中低、中高和高地形梯度范围是后期变化型图谱的优势分布区。2000~2005年林地的优势分布区有向较低地形位梯度扩张的趋势,其中,耕地是主要的转入来源。2005~2010年耕地的优势分布区有向较高地形位梯度扩张的趋势,变化模式主要为:"林地–耕地"、"未利用地–耕地"和"草地–耕地"。     

湖北省土地利用减碳增效系统仿真及结构优化研究

土地利用变化是引起碳排放的重要原因之一,土地经济效益是利用土地的目标之一,如何通过优化土地利用结构实现土地利用减碳增效是值得研究的重要问题。基于系统结构与功能相互作用的视角,梳理复杂系统内变量间的反馈关系,运用系统动力学(SD)进行建模,将约束条件纳入到多目标规划(MOP)中,实现MOP与SD模型整合,进行系统仿真并得出优化后2020年湖北省土地利用结构。结果显示,利用SD-MOP模型能够实现减碳增效目标下土地利用结构优化,与2008年真实值相比,耕地、林地、牧草地及建设用地分别增加了0.33×10~4、30.17×10~4、0.08×10~4和16.37×10~4 hm~2,其他农用地及未利用地分别减少7.23×10~4、33.15×10~4 hm~2;与无约束SD单模型仿真相比,土地利用碳排放量减少了58×10~4 t,经济效益年增长率维持在3.58%,优化方案具有可行性。SD-MOP模型优化的土地利用结构符合区域可持续发展要求,兼顾了土地利用碳减排和经济效益增长的双重目标,能为区域土地资源优化配置提供参考。     

A2O-MBR工艺处理城市污Z作农业灌溉用水中试研究

为开发一种污水再生利用于农田灌溉领域的新型技术，本实验以城市污水为研究对象，采用A2O—MBR工艺进行中试研究，并将系统出水水质与《农田灌溉水质标准（GB5084—2005）》的主要水质指标进行对比分析。结果表明，系统COD和BOD，出水浓度范围分别为3．2～59．6mg／L、1．0～7．6mg／L，系统出水pH为7．16～7．54，悬浮物浓度几乎为0，上述指标均符合标准；TP、TN和氨氮的出水范围分别为0．03～0．79mg／L、1．6～17．7mg／L和0．8～10．3mg／L。《农田灌溉水质标准》没有对上述3个指标提出具体要求，且少量的氮磷是植物生长的营养元素。该系统出水的主要水质指标符合标准兽求．     

Use of Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) and Historical Imagery for Claims of Sedimentation of Lakes and Streams

The consequences of erosion and subsequent sedimentation of lakes and streams are many and widespread. The natural process of erosion can be accelerated by land cover changes with an increase in areas of impervious surfaces. Sediment is continually being transported along all streams in nature and can come from anywhere in the watershed. Lakes slow the rate of velocity of the water and allow the entrained sediment to settle and accumulate. When sediment impacts water impoundments, legal actions may result. Even with evidence of specific sediment release, the forensic analysis may not be an open-and-shut case. The author presents a method to investigate the validity of a legal claim of a sediment-impacted lake at the outfall of a mixed rural/urban watershed. By combining land use change, soils, elevation and precipitation data, a maximum possible annual sediment loss was approximately 154 tonne per hectare (15.4 kg/m²). Lacking evidence of specific historic events of erosion and subsequent sedimentation, this method provides an equitable means of determining compensatory damages. Using aerial and satellite imagery provided historical evidence of land cover change and examples of significant erosion in the watershed and not named in the lawsuit. The focus of the litigation started with the property adjoining the effected lake. The analysis provides a method to investigate erosion and subsequent sedimentation claims at a watershed-scale.     

农村居民点整理对农户土地投入影响研究

近年来,农村居民点整理被作为城乡统筹发展的重要措施,在各地广泛开展。其在改善农民居住环境、为工业化和城镇化发展置换建设用地空间的同时,也对区域农地资源可持续利用产生了巨大冲击,其中,土地投入变化是农户响应这些冲击的重要表现。本研究沿着"农村居民点整理-区域土地利用条件变化-农户土地利用行为响应"的逻辑思路,形成了农村居民点整理对农户土地投入影响的分析框架,并在此基础上,从总体效应和不同政策影响两个层次,构建了农村居民点整理对农户土地投入影响的两个模型。依据江苏省调研数据,从资金和劳动力两个方面,实证分析农村居民点整理项目对农户土地投入的净效应,以及不同居民点整理政策对农户土地投入的影响方向和大小。结果表明,农村居民点整理促进了农户的土地资金投入,但对农户的土地劳动力投入具有负向影响。不同居民点整理政策对农户土地投入的影响具有显著差异,其中,置换住房的宅基地补偿政策和农地产权稳定政策对农户的土地资金投入具有较好的积极作用,而安置公寓房政策则更可能带来农户土地资金投入减少;农地产权稳定政策和安置公寓房政策显著负向影响农户土地劳动投入,但宅基地补偿政策对农户土地劳动投入影响不显著。本研究对这些结果进行了合理解释,同时也估算了户主年龄、户主受教育程度、农业收入比例、非农就业水平、农业补贴收入、耕作距离和土地经营面积等控制变量对农户土地投入的影响情况。最后从强化规划引导、内涵拓展、宅基地补偿策略优化、土地流转制度完善等方面,提出农村居民点整理政策调整和合理引导农户土地投入行为的对策建议。     

基于改进粒子群算法和元胞自动机的城市扩张模拟——以南京为例

为合理利用多智能体算法解决城市扩张动态模拟问题,基于地理学理论和社会学规律对粒子群算法进行有针对性的改进,提出分段式粒子群算法(SPSO),并结合元胞自动机模拟复杂时空过程的能力,构建出适用于城市扩张模拟的地理元胞自动机SPSO-CA。在SPSO-CA中我们利用多时像的土地利用数据、交通路网数据和地形数据,挖掘出1995~2000年南京城市扩张的土地转换规则。再由此规则实现1995~2008年的南京市城市扩张过程的动态模拟。最后对比SPSO-CA、PSOCA及NULL模型结果得:SPSO-CA总精度86.3%,Kappa系数为0.792,Moran’s I为0.078,PSO-CA总精度83.6%,Kappa系数为0.755,Moran’s I为0.054,NULL模型总精度81.9%,Kappa系数为0.741,真实的Moran’s I为0.072。这表明无论是总精度还是空间一致性,SPSO-CA都优于PSO-CA和NULL模型,即用SPSO-CA模拟城市扩张是可行的。