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。     

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。     

长江中游城市群土地利用变化对PM2.5污染的影响及空间溢出效应

城市群已成为当今中国空气污染的重灾区，严重损害了区域生态环境与人体健康，但少有研究考虑如何通过优化土地利用结构，使大气环境的自然净化能力最大化，进而减少既定污染排放对空气质量的负面效应。鉴于此，以城市化进程迅速、空气污染严重的长江中游城市群为实证对象，从土地利用结构的视角出发，利用自主反演的高精度PM_2.5数据，基于广义可加模型与空间回归模型，揭示2005～2020年土地利用变化对PM_2.5浓度的非线性影响及其空间溢出效应。研究结果表明：(1)2005～2020年长江中游城市群建设用地大幅增加而耕地持续减少，PM_2.5浓度在2011年前后呈现先上升后下降趋势，并具有显著的空间自相关性；(2)土地利用变化对PM_2.5浓度的影响为复杂的非线性关系，其中建设用地与耕地变化对PM_2.5浓度的影响存在边际递减效应；(3)土地利用变化对PM_2.5浓度的影响存在显著的空间溢出效应，且除草地外，各地类对PM_2.5浓度影响的直接效应均大于间接效应；(4...     

全球低碳发展评估及中国低碳发展的实现路径

低碳发展日益成为国际关注的热点问题,中国正处在快速工业化和城镇化进程当中,通过低碳发展实现经济社会转型尤为迫切。在全球大背景下正确判断中国的低碳发展水平,汲取各国有益的低碳发展经验,寻求适合中国的低碳发展路径尤为重要。从低碳发展特征指标变动出发,通过统计分析,得出全球低碳发展历史和现状水平,以及中国所处的位置。研究表明,近20年来全球碳生产力水平不断提高,近年来中国的碳生产力水平飞速提升,但是中国的碳生产力仍然远远低于全球平均水平,离先进国家的差距更大,不足法国的1/10,人均二氧化碳排放增速位居世界前列,减排压力巨大。因此,结合国内外实践经验,总结了中国低碳发展的5个实现路径,分别是调整能源结构、发展低碳产业、倡导低碳消费、建设低碳城市和加强碳汇建设。     

中国碳排放强度的时空演进及跃迁机制

面对气候变化所带来的生存危机以及环境治理的复杂状况,对中国碳排放强度时空演进的动态监测与预警治理的研究是实现碳排放强度下降目标的关键。文章测算1997—2015年中国大陆30个省区碳排放强度的空间面板数据,采用探索性时空数据分析(ESTDA)方法对中国碳排放强度的空间相关性、集聚特征及其时空跃迁进行空间统计分析,借助分位数回归与时空跃迁嵌套模型,揭示在时间和空间推移的双重作用下中国各省区碳排放强度的时空跃迁机制。研究结果表明:(1)中国30个省区的碳排放强度在时空分布上并不是完全随机状态,各个省区碳排放强度之间具有显著的空间相关性特征,碳排放强度的变动趋势会受到其相临近省区碳排放强度的影响,省域间的碳排放强度在空间分布上呈现"集聚"与"分异"并存的时空演进特征。(2)中国碳排放强度空间集聚趋势增强,具有高度的凝固性和较低的流动性,10个高碳排放强度省区碳排放强度的稳定性将成为制约中国碳排放强度整体跃迁的重点省区,相关省区的跃迁性将成为驱动中国碳排放强度整体跃迁的关键省区。(3)各省区的碳排放强度空间集聚过程中存在时空跃迁的驱动模式和制约模式,分位数回归模型能够很好地解释各驱动因素对碳排放强度时空跃迁的驱动机制,不同响应阶段的驱动因素的分位数与碳排放强度时空跃迁类型之间具有很强的嵌套性。(4)根据各省区碳排放强度时空演进及其跃迁机制的分析结果,进一步提出加强对关键省区碳排放强度的有效监测与治理,加大碳排放的约束力度等差异化的碳减排调控措施。     

开放经济条件下国家碳排放责任比较研究

在开放经济条件下,对国际贸易中隐含碳排放的研究是科学界定各国碳排放责任的基础。本文通过构建多区域投入产出模型对包括中国在内的25个世界贸易组织成员国的隐含碳排放进行了测算,同时基于"生产者消费者共担"原则对各国的碳排放责任进行了核算,并将其与"生产者负担"原则下各国的碳排放责任进行了比较。研究结果表明,各国的碳排放呈现出不同的特征,共担原则对各国碳排放责任的界定更加公平和有效;中国是发展中国家中生产者责任最大和消费者责任位居第二的国家,然而中国的生产者责任是美国生产者责任的1.4倍,消费者责任却只有美国消费者责任的十分之一;中国和美国分别是"生产者负担"原则和共担原则下碳排放责任最大的国家,同时中国也是共担原则下碳排放责任减少幅度最大的国家。资源禀赋状况、经济发展阶段以及贸易结构特征是导致我国的碳排放责任呈现上述特征的主要原因。本文据此对开放经济条件下我国碳排放责任的界定以及如何减少我国的碳排放量提出了相应的对策建议。     

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。