基于机器学习的不可移动文物暴雨灾害风险评估——以山西省为例

以山西省为例，将不可移动文物作为灾害的影响对象，通过分析暴雨灾害对其的影响因素构建指标体系，通过文物损毁情况划分风险并作为输出数据，将山西省6 325处受灾不可移动文物按照6∶2∶2划分训练集、验证集和测试集，分别使用随机森林模型、支持向量机模型(support vector machine, SVM)、逻辑回归模型进行训练和验证，选取出最优模型，并对山西不可移动文物进行不同重现期暴雨下的风险预测。研究结果表明：基于机器学习的不可移动文物暴雨风险评估方法是可行且结果较为优异的；在3种模型中，随机森林的验证集准确率最高，为95.75%,测试集精度为94.70%;在山西省5、20、50 a重现期暴雨下的不可移动文物风险均呈现出北方低、南方高的态势，且在5 a重现期下高风险文物占比最多，高风险文物以古建筑和古遗址为主。     

中国雾霾空间分布特征及影响因素分析

近年来我国雾霾天气频发,以PM_(10)和PM_(2.5)为核心的大气污染物对人体健康和大气环境质量造成了严重威胁,已经成为当前不容忽视且亟需解决的重大民生问题和环境问题,深入分析雾霾污染的形成原因和影响因素对于科学制定切实有效的治霾政策具有重要的现实意义。本文基于我国288个地级以上城市2015年1月—2017年2月的月均空气质量AQI数据,首先采用空间统计方法对雾霾污染空间分布的季节特征进行可视化描述,其次通过空间自相关指数对雾霾污染的空间集聚特征进行了实证检验,最后在此基础上建立空间计量模型对影响雾霾污染的社会经济因素进行了经验识别。结果表明:(1)我国雾霾污染的季节性特征明显,夏季空气质量状况最好,春季和秋季次之,冬季污染最严重且波及范围广,其中河北南部、河南北部、山西南部和陕西关中地区是污染重灾区,季均空气质量均为中度污染以上。(2)雾霾污染存在显著的空间正相关特征,我国东部沿海地区表现为显著的低低集聚,华北平原及周边地区呈现显著的高高集聚特征。(3)空间回归结果显示,我国雾霾污染与经济增长的关系在一定程度上与EKC曲线假说相符,其中二产畸高的产业结构、民用汽车保有量的增多和省会城市均对雾霾污染有显著的正向促进作用,但人口密度和绿化水平对雾霾污染的影响并不显著。因此,治霾政策应坚持城市内部以促进产业结构转型升级、鼓励使用新能源汽车和共享单车、疏散省会城市的职能为主,城市外部应以区域联防联控为主,从而达到缓解和改善大气环境的目的。     

长江经济带突发水污染风险分区研究

长江经济带突发水污染事件频发,对区域人群健康和生态安全造成严峻挑战.环境风险分区是环境风险管理的基础和有效工具.本研究以2015年为基准年,基于环境统计数据、DEM数据、水质监测断面数据和基础地理数据,综合考虑了水系流向、水系级别及水质等因素,以1 km×1 km的网格为基本单元,对长江经济带开展突发水污染风险分区.结果表明:①高风险区面积为3348.9 km~2,占评估区总面积的0.16%;较高风险区面积为26030.7 km~2,占比1.27%;中风险区面积为97971.1 km~2,占比4.79%;低风险区面积为1916838.7 km~2,占比93.77%;②从沿长江干流两岸分布来看,高风险区面积沿长江上游至下游呈逐渐增加趋势,主要集中分布在重庆市中部、湖北省东部、安徽省东部、江苏省中西部、浙江省北部、上海市西部等地;③从沿长江主要支流两岸分布来看,高风险区主要分布在嘉陵江南段、乌江南段、汉水东段、湘江北段、赣江北段等.研究结果可为长江经济带生态环境管理提供科学依据.     

1978-2018年中国事故灾难死亡人口时空分布特征

为掌握中国事故灾难特征,从而为优化风险管理对策提供科学依据,基于可获得的我国各类事故灾难统计数据,从时间和空间两个角度分析了我国各类事故灾难死亡人口的时空分布特征。结果表明:(1)从时间上看,1990年以来,我国事故灾难总死亡人口先上升后下降,其中道路交通事故累计死亡人口最多;(2)受经济发展和安全管理政策的影响,改革开放以来以2003年为分界点我国道路交通事故死亡人口先上升后下降,工矿商贸事故死亡人口存在1994年和2003年两个峰值,火灾事故死亡人口在波动中下降且存在一定的周期性变化;(3)从空间上看,我国各类事故灾难百万人口死亡率存在明显的区域差异,西藏自治区、浙江省道路交通事故、火灾事故百万人口死亡率较高,贵州省、重庆市工矿商贸事故百万人口死亡率较高。基于研究结果对"十四五"期间我国安全生产防控重点和事故灾难统计制度的完善提出了具体建议。     

专家笔谈：资源环境热点问题

重大的资源开发利用工程建设设想或实施往往容易引起社会各界的广泛关注。如何正确认识和科学评价各种资源环境热点问题是大家讨论的重点。文章认为任何重大资源开发工程必须遵循自然规律、生态规律、资源规律和经济规律,必须结合国家战略需求和地缘政治关系,开展前期深入的系统性综合调查,进行生态安全与资源工程安全评价和交叉学科论证,并对其科学价值、社会价值和经济价值等做出正确的判断。建议：未来的资源环境工程建设要谨防“大跃进”,要科学认识自然资源系统规律,守护好美丽的地球家园;要切实履行资源科学家的社会责任,提倡基于科学研究和科学态度的学术争鸣,科学问题最好还是由科学家去讨论;一些争议大的科研课题慎用公益性研发经费来支持。     

中国2000—2010年耕地低效转化的空间特征

耕地向经济效益相对较低的用地类型转化具有多重社会及生态效应。论文首先将耕地向草地、灌丛地和裸地的转化定义为“耕地低效转化”,然后以GlobeLand30为基础,提取2000—2010年的低效转化耕地,并结合耕地资源禀赋和地形条件,从多尺度、多角度深入揭示了我国耕地低效转化的空间分布特征。结果表明：1）全国总体的耕地低效转化率仅为1.50%,但区域差异明显,空间分布极不均衡;2）耕地低效转化依照地势的三级阶梯呈现明显的区域分异规律,农牧交错带的耕地转化问题最为严重,但耕作条件好、原有耕地比例高的东部地区,耕地低效转化水平一般较低;3）耕地低效转化率大体随海拔和坡度的增加而增加,但会受到地形复杂度的影响。     

基于GRACE数据的中国水储量变化特征分析

论文以中国2003—2015年GRACE水储量数据、GLDAS-Noah地表蒸散发数据、地面实测降水数据为数据源,基于Theil-Sen Median 趋势分析和Mann-Kendall检验法,分析了中国水储量、降水量以及蒸散发量的变化趋势及相关关系,并利用经验正交函数（EOF）分析了中国水储量变化时空分布特征,结果表明：1） 2006年以后中国整体水储量年际变化剧烈,且降水和蒸散发可以识别水储量异常时段内的特征信息;2） 2003—2015年全国各地水储量、降雨量和蒸散发量变化空间分布差异明显;3） 全国共有18.6%的地区气候因素对水储量变化的方差解释量超过50%,主要位于中国东北、东南沿海、四川盆地、青海高原以及新疆西北部地区;4） EOF分解的GRACE水储量各主成分信息可以表征研究时段内中国地区整体和局部的水储量时空变化特征。     

基于改进SPA-Markov的压煤山丘区生态演变及评价——以长河流域为例

采煤活动强烈干扰流域土地利用,进而对流域生态系统产生严重影响。在综合国内外流域生态演变实例研究的基础上,筛选了采煤生态影响的关键因子,构建适合于压煤山丘区小流域生态影响指标参数,结合时间序列从小流域尺度研究了压煤山丘区采煤影响下的土地利用变化规律,在此基础上,构建了小流域采煤生态影响评价综合影响指数,利用改进的集对分析(SPA)法对长河流域的生态等级进行评判,同时引入马尔可夫链(Markov)对2020年流域生态演变状况进行预测。研究结果表明,(1)长河流域采煤对耕地演变的驱动指数最大,其次是建设用地、草地、林地和水域,流域综合土地利用变化采煤驱动指数由2005-2010年的4.76升高至2010-2015年的5.04,采煤对流域土地利用变化的驱动力逐步增强。(2)2005-2010年期间,流域生态稳定性整体呈下降趋势,2010-2020年间又逐步改善并趋于稳定,长河流域采煤生态影响等级由2005年的Ⅲ级到2015年的Ⅱ级,2020年的Ⅱ级,总体上长河流域生态稳定性呈波动上升的趋势。(3)从分项指标上,长河流域2005-2015年植被覆盖指数、水体密度指数逐渐降低,土地退化指数和生物丰度指数升高,采煤塌陷损毁指数和矿区干扰指数升高,导致生态响应指数动态波动,采煤导致的植被覆盖减少、水体密度降低等负面效应还应引起重视。该文可为小流域生态演变规律研究在方法上提供一种借鉴,为北方村庄压煤山丘区土地综合整治提供参考依据。     

过程耦合与空间集成：国土空间生态修复的景观生态学认知

新时期国土空间生态修复的核心是整体保护与系统治理,强调生态保护修复与社会经济发展耦合关联的系统性、协同性。景观生态学以景观为研究对象,基于整体综合视角聚焦景观结构与功能演变及其与人类社会相互作用机理,重点关注过程耦合与空间集成。面向国土空间生态修复的战略需求,景观生态学“格局与过程耦合-时空尺度-生态系统服务-景观可持续性”的研究路径能够为国土空间生态修复提供重要学科支撑;依据格局-过程互馈机理识别退化、受损的山水林田湖草生命共同体,基于景观多功能性权衡协调社会-生态需求并确定修复目标,应用生态安全格局优化多层级修复网络体系,建立面向景观可持续性的多尺度级联福祉保障。