三峡库区重庆段城市空间扩展及形态时空演变研究

由于时代的局限性以及地理单元的独特性,以往城市空间结构理论的研究热点多集中于经济较为发达的东部地区或特大型城市,对于欠发达西部地区的中小城市关注不够。基于RS与GIS技术,通过1995年、2000年、2005年、2010年、2015年5期TM遥感影像提取城市建成区数据,利用城市空间扩展强度和速度指数、紧凑度、分形维数及形状指数对三峡库区重庆段20 a间城市空间扩展及形态演变定量分析。得出以下结论及建议:(1)随着时间增长,城市空间扩展强度及速度总体呈上升趋势,紧凑度持续降低,城市建成区面积逐年递增,城市扩展极不稳定;(2)城市空间形态受重大事件影响易发生"突变",随着时间的沉淀,空间形态再发生"整合";(3)1997年重庆直辖以来,前10 a的移民安置工程为城市形态的"突变"提供了良好契机。2007年之后,在经济发展作为城市空间扩展的核心动力支撑下,研究区城市扩展主流模式侧重于沿一到两个方向扩展,形成"一心两辅"的发展态势;(4)在未来城市发展规划中,应坚持可持续发展理念、合理规划用地布局,优化产业结构,加强环境保护,避免"边发展、边污染"的被动局面,同时结合自身交通运输条件的优势,在各个方向上形成依附在中心城镇周围的腹地并作为未来扩展的基础,构建副中心城市,将城市形态有序沿城市发展中心蔓延,形成"一核多翼"的发展态势。     

三峡库区重庆段土壤保持服务时空分布格局研究

土壤保持是生态系统服务与功能的重要组成,在防止土壤侵蚀、减少径流泥沙与农业面源污染等方面具有至关重要的作用。以对国家生态安全具有重要作用的土壤保持生态功能区——三峡库区重庆段为研究区域,研究得到了2000~2013年时间序列区域土壤保持服务"流量"结果,结果表明:(1)三峡库区重庆段多年平均土壤保持量为604.39 t/hm~2·a,沿长江干流自西向东逐渐增强,区域差异显著;(2)三峡库区的土壤保持服务存在明显的垂直分异特征,随着高程的增加,以300 m与900 m为节点,出现递减-递增-递减的分段规律,与人类活动存在明显的相关关系;(3)增加森林覆被面积是改善区域土壤保持、减少水土流失的重要举措。同时,在三峡库区开展坡改梯工程,减少坡耕地的数量能够有效控制区域水土流失;     

三峡库区香溪河消落带植被多样性及分布格局研究

研究三峡大坝蓄水10 a后香溪河消落带不同高程区域植被的物种组成、群落多样性及其空间分布特征,旨在为库区消落带生态修复中的物种选择、植被群落重建提供依据。研究结果发现:(1)香溪河消落带植被以一年生草本植物为主,物种组成比较简单。植物种群空间分布分析表明,优势种种群均属于聚集分布;(2)随着高程的增加,α多样性指数中Patrick丰富度、Shannon-wiener多样性和Pielou均匀度呈增加趋势,而Simpson优势度则与其它三个指数相反呈递减的趋势;而β多样性指数中Cody指数、Wilson-Shmida指数、Jaccard指数和Sorenson 指数均呈增加趋势;(3)推荐狗牙根、马唐、狗尾草和香附子4种植物作为三峡库区香溪河消落带植被恢复的备选草本物种。     

重庆市绵雨的分类与指标及其时空分布规律

按时间(季节)差异将重庆市绵雨划分为：春绵雨、初夏绵雨、盛夏绵雨、秋绵雨和冬绵雨5种。提出了重庆市绵雨的单站指标、区域指标和分区指标，进而全面分析了各季节绵雨的发生情况，揭示了重庆绵雨的时空分布规律。从季节来看，以秋绵雨最为突出，发生频率达77．9％，初夏次之，为59．6％，其它季节在30％左右；重绵雨和严重绵雨主要发生在秋季和初夏；其区域分布特征是，春季以东南部较多，盛夏分布差异相对较小，初夏、秋季和冬季都是西部和东南部多，东北部少。分别划分了各季节绵雨的分布类型变化趋势。     

长江流域逐月气温空间插值方法的探讨

长江流域地形地貌特征复杂。为了探索适合长江流域的逐月气温数据空间插值方法,在考虑海拔、经纬度、坡度、坡向对气温影响和没有考虑这些地形因子对气温影响的两种情况下,利用流域151个气象站2007年逐月气温与对应的站点地形因子进行回归分析,并与回归直线截距相加产生栅格化的回归气温值,同时对回归多项式的残差分别运用反距离权重法（IDW）、普通克立格法（OK）和样条函数法（SPLINE）气温进行了空间插值,然后将栅格化的回归气温值与残差的插值结果相加得到空间化的逐月气温数据,并利用交叉检验方法对插值精度进行了评估。结果表明：考虑了地形因子影响的3种插值方法的精度都有比较明显的提高,对于普通克立格法,平均绝对误差（MAE）从103℃降到060℃,均方根误差（RMSE）从238℃降到123℃;对于反距离权重法,MAE从110℃降到065℃,RMSE从248℃降到138℃;对于样条插值法,MAE从124℃降到074℃,RMSE从266℃降到151℃。考虑了地形因子影响的空间插值方法整体上要优于没有考虑地形因子的空间插值方法,其中,基于地形因子的普通克里格插值方法结果相对较好     

三峡库区腹地规模农地空间分布规律

山区农业转型对于我国山区耕地可持续利用效率、土地整治方向以及生态建设方向具有一定的指导意义,渝东北生态涵养发展区是重庆市农用地整治项目的主要分区,通过定义作为农业转型产物的"规模农地"相关概念及其判读标准,旨在提出一种新的研究路径对重庆市典型山区地貌的耕地利用现状给予指导和改善意见。首先选取三峡库区腹地5个区县为研究区,并结合研究区实际对"规模农地"进行等级划分,利用Arc GIS10.2等软件通过景观格局指数、核密度测算、空间自相关等方法从斑块特征、数量分布、空间格局三方面对研究区内规模农地的空间分布规律进行探讨。研究表明:(1)不同类型规模农地斑块特征呈现一定的规律性,小规模农地斑块密度最大为6.004,大规模农地平均最近指数MNN值最低为643.401,且农地规模越大,面积加权平均斑块分维数AWMPFD值和聚集度AI值越高;(2)中、大规模农地数量多集中在奉节县,微、小规模则多集中在巫山县,且规模农地自身及其相互之间存在固定的邻接性规律,即同类斑块之间的邻接性与其斑块大小成反比,不同类型斑块之间则与之相反;(3)研究区规模农地整体空间分布主要集中在奉节县中部以及巫溪县东部,沿江流域的平坝地区分布相对密集,且不同类型规模农地在空间上存在明显的自相关性。     

基于Kriging插值的1961~2005年淮河流域降水时空演变特征分析

利用淮河流域4省170个气象站点1961~2005年的降水观测数据,采用Kriging法对淮河流域各季及年降水量进行了插值,得到了1 km×1 km降水栅格序列。在此基础上,对淮河流域降水的时空格局及其变化特征进行了分析。结果表明：淮河流域降水量的空间分布基本呈南高北低、山区多于平原、近海多于内陆的格局。近45 a来淮河流域降水量的年际波动较为强烈,而变化趋势不显著。流域内汛期和年降水量的年代际变化则具有明显的阶段性,主要表现在20世纪90年代前基本为下降趋势,2000年后明显上升。当前,淮河流域正处于降水的高气候变率时期。45 a来,降水的空间格局发生了一定的变化,表现在淮河中上游和干流沿岸地区的降水量升高,而流域东北部的降水则呈下降趋势     

江汉平原旱涝时空分布特征

利用历史旱涝资料和现代降水资源，总结了江汉平原旱涝时空分布特点；（１）旱涝多发且涝多干旱。旱涝在年际上分配不均年昧涝等级序列呈现２年、５－６年、２２年、４０年左右变化 准周期。旱涝还存在持续性和转换性特点。（２）旱涝在季节上有集中性、夏季夏涝最多，秋旱多于春旱，而春涝多于秋涝，夏秋连旱亦多发；另我，夏季洪涝与秋冬干旱在一定程度上相关。（３）旱涝在空间分布上略有差别，北部有东北部旱较多，而南部涝交多     

湖北省酸雨的时空分布规律及成因分析

根据多年来对湖北省酸雨的监测结果，报道了湖北省酸雨的时空分布规律。湖北省的酸雨主要分布在长江沿岸及以南和四川盆地以东的鄂西地区，降水的H^ 浓度由东向西、由北向南逐渐增大，酸雨的高峰期出现在夏秋两季。对降水中各离子成分的测定结果表明：致酸物质以SO2为主，各地的制酸机制和酸性物质来源与当地污染源排放情况和气象条件有关。由于接地逆温、大气稳定度和大气混合层高度在湖北东西部地区的明显差异，东部地区降水的酸性物质来源有大气输送和局地污染源排放两种，西部地区降水中酸性物质的来源以局地污染源排放为主。对1996—2000年的酸雨量比率和酸雨检出率进行Daniel趋势检验表明：湖北省的酸雨范围在逐渐扩大，污染程度有加重的趋势。     

浙江省人口分布的空间格局及其时空演变

改革开放以来,随着经济社会的快速发展,浙江省各地区人口分布发生了明显的变化。文章运用空间自相关、不均衡系数、人口重心和偏移增长法,对浙江省69个县级行政单元人口分布的空间格局及其在1985-2007年间的时空演变特征进行了深入分析,并得出以下几点结论:①浙江省人口密度分布具有"点—带—区"结构特征,即以经济发展水平高的地区为高值点,通过杭甬高速和甬台温高速将各高值点连接成带,其他地区则形成人口密度低值区;②浙江省人口分布存在一定的空间关联性,在浙东北环杭州湾地区和浙东南沿海地区呈现高高集聚,在浙中和西南内陆地区呈现低低集聚;③浙江省人口呈不均衡分布状态,并且人口不均衡系数不断增大;④浙江省人口偏移增长在三大区域之间具有明显差异,浙东南沿海地区人口总偏移量为正,浙东北环杭州湾地区基本稳定、浙中和西南内陆地区为负,人口重心逐渐向东南沿海偏移。     

三峡库区香溪河中重金属元素的分布特征

长江三峡水库蓄水后,香溪河水环境条件将发生变化,也导致该流域内重金属环境化学行为的变化,有些金属的危害比现在会更大.为积累蓄水前的基本资料,在1996～ 1997年春、夏、秋、冬四季采集了香溪河原水、沉积物、鱼类和植物样品,并对所采集的鱼进行分类,分析这些样品中的Ca、Mg、As、Pb、Cd、Cr、Cu、Hg和Zn元素的含量.研究结果显示,香溪河局部地区因小金矿开发引起的Hg污染十分严重;洪水期(7月)原水中的Pb、C d、Cr、Cu浓度大于枯水期(1月);沉积物中Pb、Cd浓度在7月最低,10月浓度达到全年最高点;原水中Pb、Cd、Cr、Cu重金属浓度均低于国家Ⅰ类地面水环境质量标准;香溪河水中不同种鱼类的金属富集能力各不相同,鱼类的重金属富集系数顺序为Cd>Zn>Pb>Ca>Cu>Cr>Mg .统计分析表明鱼体中的Pb和Cd浓度分别与沉积物、原水中的某些金属呈显著相关.     

三峡库区草堂河流域土壤pH空间分布预测制图

以三峡库区草堂河流域为研究区,利用网格布点,共采集102个土壤样点,分析测定土壤的pH值,结合成土母质和地形等10个环境因子,以样点总数的85%作为训练集进行预测模型构建,15%作为验证集检验模型精度,利用随机森林(Random Forest, RF)模型对研究区土壤pH进行空间分布预测并制图。结果表明:土壤pH与谷深、坡长呈显著正相关,与海拔、距河网垂直距离、坡高呈显著负相关。三叠系大冶组灰岩发育的土壤pH值高于三叠系须家河组石英砂岩发育的土壤pH值。基于环境因子的RF预测模型,平均绝对误差(MAE)为0.47、均方根误差(RMSE)为0.59、决定系数(R~2)为0.85,能解释研究区土壤pH值85%的空间变异。对土壤pH值产生主要影响的环境因子为成土母质和海拔。可见,基于环境因子的RF预测模型,预测精度高,可以作为土壤pH空间分布预测的有效方法,能为流域尺度下其他土壤属性的空间分布预测提供依据和借鉴。     

三峡库区土壤中硒、碘、氟分布特征与规律研究

利用土壤表层样分析成果,研究了三峡库区土壤中硒、碘、氟等生命元素在不同土壤中的含量分布特征,探讨了不同地貌、植被覆盖条件下对其元素分布的影响,结果表明：三峡库区土壤的硒、碘含量较低,而氟含量较高,是低硒、低碘、高氟地区。地质背景是土壤硒、碘、氟的主要来源,灰岩分布区土壤中硒、碘、氟含量均高于其它类母岩分布区土壤,泥岩分布区硒、碘含量最低,砂岩分布区的氟含量最低。除受地质背景控制外,碘、氟还受土壤分布高程、植被等因素的影响。土壤分布高程越低,地形坡度越小,土壤中碘、氟含量越低。针叶林覆盖对土壤碘、氟起富集作用。土壤硒含量受其它因素的影响较土壤碘、氟小。     

耦合PLUS-InVEST-Geodector模型的三峡库区碳储量时空变化及其定量归因

探明区域长时期陆地生态系统碳储量时空变化及其影响因素对于碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义。研究耦合PLUS-InVEST-Geodector模型,探究三峡库区1990～2035年不同情景下碳储量时空变化规律,并从土地利用变化以及自然-社会经济复合关系角度定量揭示其影响碳储量变化归因。结果表明：(1)1990～2020年三峡库区碳储量表现为“减少-增加-减少”的波动性,整体减少6.66 Tg,减幅为1.25%,其中耕地大面积转移至建设用地是导致碳储量减少的主要原因;(2)1990～2035年三峡库区碳储量空间分布与土地利用变化具有高度一致性,其空间异质性较为显著,总体呈现出“东高西低,南低北高且库首>库腹>库尾”的分布特征;(3)2035年自然发展情景和生态保护情景碳储量较2020年分别减少7.53和0.37 Tg,生态保护情景较自然发展情景能显著降低库区碳储量损失;(4)影响碳储量时空变化因素较为显著,其中土地利用变化是其主导因子,其次则为温度、人口密度、高程和土壤类型,且各因子交互作用均对碳储量变化解释力增强。研究可为库区碳库管理以及碳储功能的可持续发展提供科学参考...     

三峡库区（重庆段）石漠化敏感性评价及空间分异特征

以石漠化敏感性机理为基础,运用GIS与RS技术分别分析了喀斯特岩性因子、地形因子、植被覆盖因子、土壤类型因子的空间格局特征及其对研究区石漠化敏感性的影响程度。在此基础上,基于ArcGIS的空间叠加分析,完成单要素的叠加运算,实现研究区石漠化敏感性的综合评价。探讨了三峡库区（重庆段）这一特殊生态地理区域石漠化敏感性的高低分布规律及其在不同主导因子作用下的石漠化的空间分异特征。结果表明：（1）研究区石漠化敏感区面积为17 376.5 km2（3765%）,以高度和极敏感类型为主。（2）空间分布具有明显水平地域差异特征,整体上呈现弧状 条带性分布。东北部和南部最为敏感,中西部基本为不敏感地区。（3）研究区石漠化现状与石漠化敏感性之间有着很好的对应关系,局部地区受人类不合理的干扰活动影响,石漠化现状与石漠化敏感性存在一定的差异     

湖南省水旱灾害及其时空分布

利用公元２世纪以来的水旱的灾害资料，分析了湖南省水旱灾害的成因及其时空分布，并重点研究了１９８０年以来的演变趋势，从领导，生态宣传，绿色工程，人口控制和水利投入五个方面提出防治对策。     

鄱阳湖枯水水位及流速时空分布模拟

大型通江湖泊鄱阳湖水文节律独特,水位和流速是其生态系统功能维持的关键因子。为探究其水位和流速时空特征,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型,利用五河及湖口水文数据、气象数据及湖底高程作为输入条件,模拟出鄱阳湖的枯水水文统计年(2010-07-01~2011-06-30)水位和流速时空变化过程。模拟结果表明:(1)星子等4个站点拟合程度较好(r20.85),达到了复杂湖库水动力模拟的精度。(2)高水位期,湖区水位空间分布无明显差异,水深直接受湖底高程影响,自上游至下游呈逐级递增;低水位期,鄱阳湖水位在空间上出现明显差异,湖区外缘水位至入江水道逐级递减,水深分布空间差异不大,仅入江水道处水深明显高于其他水域。(3)流速也包括一系列时空变化特征,如高水位时期流速小于低水位时期;除大水面时期外,深水道流速大于主湖区;高水位时期上游流速略高于下游,但其他月份,北部入江水道流速均大于南部湖区等。(4)流速与水位关系密切,且不同水位对应流速大小及分布有所差异。鄱阳湖枯水水位和流速模拟分析可为大型湖库枯水水情管理提供科学参考和辅助决策支持。     

滇池福保湾底栖硅藻的时空分布

为了揭示入湖河流的污染负荷对滇池福保湾沿岸带底栖硅藻群落的影响,在不同季节采集研究了该湖湾6个样点的底栖硅藻样品,分析其群落结构的物种组成、细胞密度和多样性指数等。研究发现：东部沿岸区在调查期间的大多数月份是极小曲壳藻（Achnanthes minutissima）占绝对或主要优势,其相对丰富度最高可达79.5%;在1~7月份,西部沿岸区的优势种类主要是异极藻属（Gomphonema〖WTBZ〗 spp.）,污染最为严重的河口区是耐污性的具柄双眉藻〖WTBX〗（Amphora pediculus）和两栖菱形藻（Nitzschia amphibia）占优势,而在调查的中后期,极小曲壳藻逐渐发展为这两区的优势种类。同时发现底栖硅藻密度随着与河口间距离的增加而逐渐升高。以上结果表明入湖河流的污染负荷对受纳湖湾底栖硅藻的密度和时空变化有较大影响。     

长江流域不同类型降水量的非均匀性分布特征

基于长江流域1963~2016年131个气象站点逐日降水资料,计算了年降水、强降水（极端降水和暴雨）的集中度（PCD）、集中期（PCP）,并结合M-K非参数性趋势检验分析以及相关分析等方法对长江流域降水非均匀性分布特征及其趋势进行了分析,目的在于揭示不同类型降水量在流域内非均匀性分布的特征,加强对强降水在时空分布上的理解。结果表明：流域多年平均年内日降水量集中度（PCDDP）、集中期（PCPDP）均由下游向上游递增,PCDDP变化趋势不显著而PCPDP变化趋势在空间上差异明显,在流域中下游呈增长趋势、上游呈减小趋势;年降水量与PCDDP呈显著正相关的地区主要分布在四川盆地;流域年极端降水量PCDEP、PCPEP的多年平均分布及变化趋势与PCDDP、PCPDP相似。流域多年平均暴雨量（日降水≥50 mm）从下游向上游递减,在四川盆地较四周高,暴雨在流域东部呈增长趋势,在四川盆地呈减小趋势;年暴雨量集中度（PCDRP）、集中期（PCPRP）从流域东南向西北递减,在湖北、贵州以及四川东部PCDRP呈增加趋势,在流域东南部呈减小趋势;PCPRP在江浙、安徽、湖南及贵州地区呈不明显的增加趋势,在四川、云南等地呈减少趋势。     

ArcGIS支持下的样本稀疏山区空间插值模拟探讨

样本稀疏地区空间插值法对区域化变量的精准管理具有重要意义。基于ArcGIS 90,在分析土壤属性空间分布特征的基础上,提出并构建了基于不同土壤类型的土壤特性空间预测模拟模型,对比了传统方法与改进方法空间插值精度,实现了数值插值在复杂地理环境区域的应用,得到以下结论：(1)基于经度、纬度、海拔高度及坡度等地理因子的土壤基础环境因子的空间预测模拟模型,突破以往只能描述土壤属性在水平方向变化的局限,较客观、合理地反映土壤属性随地理位置及海拔高度的立体变化特征;(2)基于不同土壤类型回归模型来增加样本点以推断评价指标在无取样地区的分布状况的处理方式具有一定的数学理论支撑,有效降低了插值误差,提高了评价精度,使评价结果更加接近现实。