基于地理探测器的中国国家级开发区时空演化过程及其驱动力研究

各种类型的开发区是我国改革开放的“试验田”和经济快速发展的重要空间载体,其空间分布格局一直是国内外关注的热点问题,但对其中长时间尺度的空间演化过程研究相对较少,而后者是理解中国经济空间演化的重要基础。运用最邻近指数、核密度指数和地理探测器等方法,总结了中国国家级开发区空间演化的过程及其驱动力因子。研究的主要结论是：各类国家级开发区的时空演化经历了三个阶段,即起步试点阶段、稳步推进阶段和快速推广阶段;政策上实现了从试点探索到面上推广;空间上呈现出从东部沿海向沿江、沿边以及内陆不断拓展,从东部向中西部推进,从省会城市向地级市递进的特征;开发区的时空演化格局是距离、城市等级、经济实力、开放程度等因素综合作用的结果,其中城市等级、开放程度和经济发展水平是核心影响因子,距离和经济密度是次级影响因子;不同类型的开发区核心驱动因子既存在共同性,同时因为定位、功能不同也具有差异性。     

基于地理探测器的区域植被覆盖度的定量影响——以京津风沙源区为例

植被覆盖度（FVC）是衡量生态环境优秀的重要指标.本文基于MODIS NDVI数据,运用像元二分法模型,估算了2000~2018年京津风沙源区FVC,分析了其时空变化特征.在此基础上,基于地理探测器模型,定量分析了自然因素和人类活动因素等12个因子对京津风沙源区FVC空间分布的影响.结果表明,近20a来京津风沙源区FVC整体上呈增加趋势,增加率为8.2%.空间上,研究区73.7%的区域FVC在增加,其中显著增加的区域主要集中在晋北山地丘陵亚区、燕山丘陵山地水源保护亚区、大兴安岭南部亚区和科尔沁沙地亚区的南部.2000~2018年,降水是影响京津风沙源区FVC空间分布的主要自然因子,解释力为63.3%;年末大牲畜头数是影响FVC空间分布的主要人为因子,解释力为34.8%.自然因素和人类活动之间的双因子交互作用以双协同作用和非线性协同作用为主,表明相对于单因子,自然因素和人类活动间的交互作用对FVC的解释力更强.其中,降水与其他11个因子的交互作用对研究区FVC起主导作用,解释力超过60%.     

基于地理探测器的地表水质影响因素研究——以山西省吕梁市为例

水质变化的影响因素是地表水研究的重要内容.为揭示市域尺度规模的地表水质污染特点及其影响因素,本文以山西省吕梁市为例,通过断面水质评价法对研究区内24个监测断面的地表水质污染状况进行评价.在此基础上,利用地理探测器分析自然因素(包括年均气温、年均降水量、高程)与社会经济因素(包括土地利用类型、人口密度、人均GDP)对2020年吕梁市地表水质的影响与交互作用.结果表明：研究区域地表水质整体状况为轻度污染,部分断面存在中度污染,且在空间上分布不均匀,主要污染指标为■、NH₃-N和TP.地表水质是多种因素共同作用的结果,与自然因素相比,社会经济因素对地表水质的影响更加明显.人口密度、年平均降水量和土地利用类型是吕梁市地表水质的主要影响因素,各因素的影响程度在交互作用后均有所增强.人均GDP和高程在与其他因素交互后为非线性增强,可作为地表水质空间预测模型的辅助因素.     

村域尺度旅游效率空间分异及形成机理——以洛阳市375个旅游村为例

以“人地业”耦合协调、旅游系统为理论基础,构建了乡村旅游效率评价体系,识别并分析影响效率的因素和机理。在此基础上,结合使用洛阳市375个旅游村调研数据、地理数据、交通数据,综合运用地理探测器、Bootstrap-DEA、冷热点分析方法,围绕乡村旅游资源的配置效率、空间格局及形成机理开展实证研究。研究发现：综合技术效率平均值达到0.41,洛阳市乡村旅游效率偏低;旅游综合技术效率高值区具有显著集聚性,高值区分布具有显著的交通指向性;影响综合技术效率及空间分异的主要因素是村域人口密度、地形条件、贫困村因素。从系统论角度揭示系统要素、系统结构、系统间嵌套对村域旅游效率的影响,可为乡村旅游发展要素配置与制度安排提供科学依据。     

城乡融合区乡村地域多功能空间分异及影响因素——以福州东部片区为例

乡村地域多功能是有效破解城乡二元结构、促进城乡融合发展的重要途径。本文以国家城乡融合发展试验区——福州东部片区为研究区,基于乡镇域尺度分析研究区乡村地域多功能空间分异规律与特征,使用地理探测器分析空间分异的影响因素。结果表明：（1）研究区各乡镇的乡村单一功能空间格局特征表现为农业生产功能在沿海小范围聚集,工业发展和生活保障功能主要集中分布在福州城区边缘郊区和南部乡镇,生态保育功能西部山区大于东部乡镇,而旅游休闲功能主要分布在中北部乡镇和平潭岛;（2）依据LSE模型,将研究区乡镇划分为五功能、四功能、三功能、双功能复合区和单功能主导区,其中拥有五、四功能复合区的乡镇共计58个,占比45.68%,说明研究区乡村地域多功能整体上处于较高水平,城乡融合发展基础良好;（3）乡村地域多功能的空间分异受自然环境、社会经济等内外因素的共同影响,自然环境因素塑造了乡村地域初始与特色功能,地理区位因素促进乡村功能的形成与分化,社会经济是优化乡村功能的基础因素,政策资金是推动乡村多功能转型的主导因素。研究结果为进一步推进区域城乡融合发展与乡村振兴提供科学依据。     

区域土壤重金属空间分布驱动因子影响力比较案例分析

土壤重金属空间分布受到自然和人为驱动因子的共同影响,识别并评价各驱动因子对土壤重金属空间分布的影响力,对解析区域土壤重金属污染源、研究重金属迁移规律以及探明重金属空间分布模式具有重要意义.为研究不同自然和人类活动背景下各驱动因子对土壤重金属空间分布影响的差异性,并寻找在异质背景下的高影响力因子,采用地理探测器和随机森林模型,以贵州省安顺市作为土壤重金属高背景值典型地区、辽宁省葫芦岛市作为人类活动高强度典型地区,探讨市域尺度下土壤pH、地面累年值年值气温、坡度、海拔、地面累年值年值降水量（08:00）、夜间灯光指数和县GDP这7个驱动因子的空间分异性,及其对研究区内5种重金属（As、Cd、Cr、Hg、Pb）空间分布的单独及交互驱动力强度.结果表明:安顺市As、Cd、Cr、Hg、Pb这5种重金属的质量分数平均值均高于葫芦岛市,但w（Hg）差异不明显;在市域内采样点平均间距为10 km的尺度下,安顺市和葫芦岛市土壤重金属分布受到自然因子的影响程度均强于人为因子;在异质环境背景下,安顺市和葫芦岛市土壤pH、海拔和县GDP的驱动能力较稳定,并且是对土壤重金属分布影响能力最大的3个因子,适宜在上述地区作为土壤重金属含量多元非线性回归模型的通用参数.研究显示,基于地理探测器的因子驱动力评价方法可以应用于评价其他因子对土壤重金属含量空间分布影响力,以及用于土壤重金属含量回归方程自变量的选择.      

庞泉沟自然保护区土壤呼吸空间分异性影响因素探测

土壤呼吸是维持全球碳平衡的重要过程.以庞泉沟自然保护区为研究区域,基于实地测量的土壤呼吸（R_s）数据,结合海拔（ELE）、土壤温度（T）、土壤水分（SWC）、归一化植被指数（NDVI）、坡度（slope）、土壤全碳（C）、总氮（N）和土壤容重（BD）,运用地理探测器模型分析了R_s空间分异的主要驱动力及其交互作用.结果表明：①研究区R_s及其影响因子的空间变异均为中等变异.R_s与NDVI、T和土壤N呈极显著正相关（P<0.01）,与ELE、slope和SWC呈极显著负相关（P<0.01）,R_s与BD显著负相关（P<0.05）,与C相关性不显著（P>0.05）.②NDVI和T构成的多元线性模型可以解释R_s空间分异的64.3%.③ELE、T和NDVI为研究区R_s空间分异性的主导驱动力,可以解释64%、59%和48%的空间变异.④双因子的交互作用均能增强对R_s空间分异性的解释力,最大交互因子分别为ELE∩BD （q=0.73）和T ∩ slope （q=0.74）.因此,在R_s的估算过程中,结合地形及环境条件,应考虑多种因子之间的交互作用.     

四川盆地典型农耕区土壤重金属含量、污染及其影响因素

以重庆市江津区为研究区,采集247件表层土壤样品,综合运用污染指数法、GIS和地理探测器等分析方法以便探明四川盆地典型农耕区土壤重金属含量、污染特征及其影响因素.结果表明：(1)表层土壤中Cd、Cu和Zn的算术均值分别是渝西地区土壤背景值的1.22、1.10和1.98倍.(2) 6种重金属含量高值区主要分布于研究区北部、西部和中部局部地区,低值区分布于东部和南部.(3)土壤污染指数整体以安全和警戒为主,内梅罗综合污染指数(NPI)评价显示污染样点占总样点的22.1%,NPI最高值位于北部鼎山街道,最低值位于南部四面山镇.(4)地层对土壤重金属含量分布的单因子解释力最强,其次是地形因子;地层和地形因子对土壤重金属含量分布的交互影响作用最强.研究结果发现地层和地形因子是影响研究区土壤重金属含量分布的关键因素.     

基于改进遥感生态指数的青藏公路那（曲）安（多）段生态环境评估及驱动机制分析

青藏公路沿线生态环境是西藏地区生态文明建设的重要组成部分,目前研究青藏高原独特的地理环境普遍存在数据获取困难、时效性过低及未考虑研究区独特的“高寒盐碱”环境状况等问题.基于GEE平台及研究区独特地理环境,对遥感生态指数（RSEI）进行改进,采用主成分分析法构建一种新的适用于高寒盐碱地区的盐碱遥感生态指数（SRSEI）作为生态环境质量评价指标,利用ArcGIS 10.3平台、地理探测器等方法在多时空尺度下分析青藏公路那曲至安多段沿线生态环境质量空间分布格局与时间变异趋势,并探究自然和人为等8个控制因子对SRSEI时空变化的驱动机制.结果表明：①相较于RSEI,SRSEI对植被更加敏感,对植被稀疏和盐碱化严重地区的分辨能力更强,适合高寒盐碱区生态质量评价.②研究区生态环境质量空间尺度上存在明显的地理分异性,生态质量较差的区域主要集中在北部安多县城,质量等级为优和良地区主要分布在中西部和东南部那曲地区;时间尺度上32年间研究区生态环境整体呈改善趋势,中西部和东南部植被覆盖度明显增加,对生态环境有很强的改善作用,改善面积1 425.98 km²,占比99.82%.SRSEI均值为0.49,总体呈波动上升趋势,平均增幅为0.015 7 a^-1.③土地利用方式是研究区生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,多年份平均q值0.1576,环境因子的影响力较低;多因子交互结果显示,研究区的生态环境现状是多重因素共同作用的结果,所有因子在交互作用下均有协同增强的作用,且人为因素的影响力在逐步上升,植被净初级生产力（NPP）和土地利用方式交互作用是研究区生态环境质量的主要交互控制因子.该研究可为那曲至安多段沿线生态环境保护和可持续发展提供理论依据.     

1990～2020年黄河流域典型生态区生态环境质量时空格局及驱动力分析

科学评估生态环境质量是实现区域生态可持续发展的前提.基于1990～2020年Landsat遥感影像,采用熵值法构建遥感生态指数(E-RSEI),结合Mann-Kendall趋势检验、Sen倾斜度、Hurst指数和稳定性分析,在多时空尺度下分析黄河流域典型生态区的生态环境质量时空变化格局,并利用地理探测器量化了环境和人为等8个因子对E-RSEI时空分布的影响.结果表明：(1) 31年间E-RSEI均值为67.5%,时间尺度上呈增加趋势,平均增幅为0.066·(10 a)^-1,空间尺度上呈东低西高、南高北低的分布特征;(2)研究区生态环境质量未来变化趋势将以持续性改善为主,但仍有9.33%的区域存在退化的潜在风险.(3)降水是影响该区域E-RSEI空间分布的关键环境因子,人为因子的影响力较低,同单因子相比,因子交互作用对生态环境质量的解释力更强,降水与其他因子的交互作用处于主导地位.研究结果可为黄河流域生态区生态环境质量的可持续发展提供科学参考.