基于RF-MLP集成模型的耕地生态安全预警系统设计与应用

开发耕地生态安全预警系统,针对耕地生态安全情况做出预先的分析和警报对指导区域耕地资源合理利用和制定科学、合理的农业发展政策具有重要作用。从PSR模型视角构建指标体系,采用熵权法、多因素综合加权法对耕地生态安全状况进行评价,提出随机森林与多层神经网络集成模型(RF-MLP集成模型)对耕地生态安全水平进行预测,构建耕地生态安全预警系统,进而以中国粮食主产区为实例代入该系统,系统运行流畅,精度检验合格,可信度较高,为实现耕地生态安全监测及预警的业务化运行做了有益尝试,具有较强应用价值。结果表明：(1)以RF-MLP集成模型为关键技术构建的预警系统,利用随机森林模型优化多层神经网络的输入属性,对相关特征进行优化选择的提高模型的预测准确度,又避免特征过多导致过拟合,为实现耕地生态安全监测及预警的业务化运行做了有益尝试。(2)应用结果显示2006～2017年的耕地生态安全值总体呈上升趋势但增幅不高,预警等级由中警转为轻警,警情空间格局整体上呈现出北部省份警情级别较南部省份高的分布格局;2018～2027年,整个粮食主产区耕地生态安全值有所提升,但预警等级仍维持在轻警。预测期间警情空间格局已基本趋于...     

基于生态足迹的朝阳市土地生态安全研究

为分析朝阳市土地生态安全情况,采用生态足迹模型对朝阳市2004-2008年的生态足迹和生态承载力进程测算,测算结果:人均生态足迹从2004年的4.344 7 hm2增加到2008年的7.193 8 hm2;人均生态承载力从2004年的1.037 0 hm2增加到2008年的1.060 9 hm2。结果表明:生态足迹的需求量和供给量一直不平衡,始终存在生态赤字现象,区域土地生态系统处于超负荷利用状态,可持续发展的土地利用模式需进一步加强。     

基于不同评价模型的土地生态安全评价——以山东半岛蓝色经济区为例

为寻求最适宜的土地生态安全评价模型。研究在经过相同数据处理方法及熵权赋权下,运用物元模型、TOPSIS模型和综合指数模型对2013年山东半岛蓝色经济区七市的土地生态安全水平进行评价。三种评价模型得出的评价结果总体排名一致,土地生态安全水平由高到低均为威海、东营、青岛、烟台、滨州、日照和潍坊,三种评价模型具有科学性和合理性;不同评价模型下各城市评价等级存在明显差异,通过对比发现最适宜的土地生态安全评价模型为物元模型;物元分析结果表明人均水资源量、单位耕地农药施用量及化肥施用量、工业固废综合利用率和农业机械化程度是制约山东半岛蓝色经济区土地生态安全水平的主要因素。物元模型为最适宜的土地生态安全评价模型,研究结果为山东半岛蓝色经济区生态安全保护工作提供科学依据,研究方法为生态安全评价提供借鉴。     

基于压力-状态-响应模型的长株潭城市群生态承载力安全预警研究

在构建城市群生态承载力安全预警评价指标体系基础之上,通过数据的收集,利用灰色加权关联理论,计算了2006~2015年长株潭城市群生态承载力安全指数,并对各年份生态承载力安全警度进行了判定。计算结果显示：从总体来看,2006~2015年长株潭城市群生态承载力安全指数呈现出上升的趋势,安全警度由“高警”下降为“轻警”;从压力、状态、响应3个子系统来看,安全指数同样呈现出上升的趋势,安全警度则由“高警”或“中警”下降为“轻警”。分析表明：近些年长株潭城市群“两型社会”试验区相关资源与环境政策的实施效果是明显的。但我们也发现,试验区统计年份安全指数数值都在 0.700 0 之下,与 “无警”（0.850 0）状态距之甚远,长株潭“两型社会”建设依然任重而道远。     

鄱阳湖生态经济区生态产业发展研究

建设鄱阳湖生态经济区是对长江流域开发建设和综合治理新模式的探索,是落实科学发展观的必然要求。鄱阳湖生态经济区的建设和发展,离不开生态产业的建设和发展。通过对鄱阳湖生态经济区生态产业发展现状分析,研究了鄱阳湖生态经济区的产业发展的理论和现实基础,探讨了生态产业运行的经济发展原则、生态友好原则和产业优化原则,建立了鄱阳湖生态经济区各城镇2007年城镇辐射力模型,并根据区域经济开发“点-轴”理论,分析认为鄱阳湖生态经济区产业发展要实现从“点（南昌） 圈”式发展模式向“双核（南昌 九江）双轴（沿路和沿江）多动力”发展模式转变。在此基础上,提出了促进鄱阳湖生态经济区生态产业发展政策建议,即要做到区域内严格的空间开发管制和和谐的财政转移支付;要加大对高新技术产业的投入,大力发展新型工业;要加快新农村建设,促传统农业向现代农业转型;要依托自身优势,大力发展现代服务业.     

2008~2016年鄱阳湖生态经济区生态系统服务价值的时空变化研究

鄱阳湖生态经济区是中国重要生态功能区和世界自然基金会划定的全球重要生态区,2009年开始建设,目前已完成首要阶段的建设工作。基于土地覆被遥感解译数据,利用生态价值评估模型及GIS空间统计方法,分析鄱阳湖生态经济区2008~2016年间生态系统服务价值时空格局及动态演化。结果表明,鄱阳湖生态经济区土地利用/覆被方式以耕地、林地和草地为主,8年间区内草地和建筑用地面积明显增加,水域面积减少加剧,生态系统服务价值总体呈减少趋势,其中减少最明显的是林地和水域系统价值。水源涵养和土壤保持是鄱阳湖生态经济区最主要的生态系统服务功能,两者合计占比38%以上,但食物生产、水源涵养与废物处理的各单项生态服务价值下降比例较多。生态系统服务价值年均减少率超过20%的区域主要在城市地区,从空间分布来看,南部区域生态服务价值增长具有优势,尤其在2012~2016年间总的优势更为明显。     

黑龙江省土地生态安全评价

土地是我们人类赖以生存和发展的物质基础,土地生态安全关系到我们人类的生存和发展.以黑龙江省为例,探讨土地生态安全评价方法.针对黑龙江省土地利用现状特点从经济、社会、生态环境三个方面构建土地生态安全评价指标体系.鉴于土地生态安全评价的模糊性和不确定性,将熵值理论和物元理论相结合构建土地生态安全评价模型,并根据此模型从宏观上对2000-2006年黑龙江省土地生态安全程度进行评价.结果表明:①2000-2006年黑龙江省土地生态均处于较安全水平;②2000-200:3年黑龙江土地生态安全水平为负值,2004-2006年为正值,说明其土地生态安全水平不断提高,土地生态安全环境不断改善;③同时存在水土流失治理率、耕地有效灌溉率、第三产业占GDP比重偏低及万元GDP能耗和城镇登记失业率偏高等不安全因素,威胁土地生态安全.     

鄱阳湖生态经济区区域经济差异研究

利用传统统计分析方法和探索性空间数据分析（ESDA）方法相结合,在ArcGIS和GeoDA等软件的支持下,以人均GDP为测度指标,从时间、空间、关联性3个侧面对1990~2008年鄱阳湖生态经济区区域经济差异的空间格局及演化进行了分析。结果表明：鄱阳湖生态经济区区域相对差异呈持续扩大趋势,绝对差异有保持稳定的趋势,滨湖区域内部差异是区域差异的主要贡献者;区域经济在空间上表现出两极分化,东西分化和滨湖区域发展水平低的特点;根据经济空间关联性,鄱阳湖生态经济区可分为扩散型、极化型、低谷型和落后型4种不同类型的经济发展区域。在综合研究结果的基础上,提出了强化中心、轴线发展、圈层优化的发展策略。     

基于生态足迹的江苏省生态安全动态研究

基于生态足迹理论,引入生态压力指数、生态占用指数和生态经济协调指数作为评价区域生态安全的指标,并构建了生态安全评价标准。对江苏省1999~2008年的生态安全进行动态的定量分析评价。结果显示：江苏省1999~2008年的人均生态足迹由1526 hm2逐年增加到3.08 hm2,而人均生态承载力则呈现波动式下降（从0.522 hm2降至0.477 hm2）,万元GDP的生态足迹自1.43 hm2下降到0.78 hm2;生态赤字则由1999年的1.004 hm2持续上升到2008年的2.603 hm2;生态压力指数从1999年的2.922增至2008年的6.462,同期的生态占用指数亦从0.694增至1.399,生态经济协调指数则从1999年的0.237下降至2008年的0.217。数据表明江苏省的经济发展处于不可持续状态,整体上生态安全趋势不容乐观,生态压力加大。同时随着技术水平的提高,单位产值所消耗的资源不断减少。社会经济发展与生态环境的协调性亦有所下降,且处于很差的状态。同时对未来的生态安全状况进行了线性预测分析,并提出了适当的措施。
     

基于BP-ANN的生态安全预警研究——以苏州市为例

对区域生态安全进行预警研究，有助于提升区域可持续发展能力。结合预警理论，通过构建生态安全预警指标体系，运用超载度模型及Matlab支持下的BP人工神经网络（BP ANN）对经济快速发展的苏州市1996～2015年生态安全进行预警分析。研究表明：①BP ANN模拟效果较好，将其用于生态安全预警研究是可行的；②1996~2007年苏州市生态系统整体处于临界安全的中警状态，其超载水平经历了“加重 稳定 缓解”的变化过程，虽然今后几年内人类支持能力将持续提高，系统超载水平将波动性下降，但资源和环境问题仍不容乐观。在今后的发展中需要发挥政府主导性作用，从环境保护与治理、科技创新、产业转型、资源管理及人口调控机制等方面制定对策措施。〖     

近50年鄱阳湖水位变化特征研究

基于鄱阳湖棠荫水文站近50 a(1962～2012年)水位资料,采用Mann Kendall法和最大熵谱法分析鄱阳湖湖区水位的演变趋势和周期性。研究表明：(1)年平均水位、年最高水位没有显著变化趋势,年最低水位具有显著下降趋势;(2)年平均水位、年最高水位的突变点为2005年,突变后期转为微弱下降趋势,年最低水位的突变点为2003和2005年,突变后期下降速度加快;(3）年平均水位以25~26 a为第一主周期,6~7 a为次主周期,11 a、12 a、16 a年为第三主周期,年最高水位以19 a为主周期,年最低水位以6 a为第一主周期,16 a为次主周期;(4）未来10 a内鄱阳湖水资源量并无显著衰减趋势,洪水位并无上升趋势,年最低水位持续走低,进入枯水时间提前,枯水持续时间延长     

鄱阳湖生态经济区交通格局演变及区域效应研究

应用ArcGIS空间分析和可达性评价模型,结合SPSS、Matlab等软件,以鄱阳湖生态经济区为研究区域,选取1998年、2008年及2020规划年为时间断面,用栅格法测算交通可达性,分析可达性格局空间演变特征。根据城市质量和时间距离,构建经济联系评价模型,回归分析预测2020年城市质量。对区域内经济总量空间集聚进行分析,并根据三个时间段的最大经济联系格局演变,分析城市间经济辐射范围和城市隶属关系变化。结果发现：区域内可达性改善明显,城市间可达性差距缩小,到2020年全区可基本实现一日交流;区域内经济总量集聚明显,且处于极化状态;由于鄱阳湖湖体的阻隔,区域内形成以南昌、九江、景德镇三大经济中心地,其他为隶属城市的经济联系格局;建议发展南昌至贵溪尤其是东乡至鹰潭段的交通,使鹰潭成为区内第四个经济中心地,实现全区均衡发展     

鄱阳湖生态经济区农业循环经济发展综合评价

发展农业循环经济是鄱阳湖生态经济区建设的关键,农业循环经济发展的目标是实现农业生产经济效率和生态环境效率的双赢。应用DEA方法以评价循环农业发展的经济效率,采用农业生产的生态足迹以反映农业循环经济发展的生态效率。在此基础上,为同时体现农业循环经济发展的经济效率和生态效率,构造了区域农业循环经济发展评价的综合指数,并对鄱阳湖生态经济区的农业循环经济发展进行评价分析。结果表明,大部分地区存在农药化肥投入冗余、粮食单产不足以及农业生产的耕地足迹和牧草地足迹所占比重偏大等问题,为此必须在推广猪－沼－粮的同时,调整农业产业结构,着力发展猪（牛）－沼－果（渔）等循环农业模式,进而提高鄱阳湖生态经济区农业生产的投入产出效率,降低农业生产的生态占用     

Research on the Variation of Population Distribution and Its Characteristics Based on Spatial Autocorrelation Method: A Case Study of Poyang Lake Region in Jiangxi Province

According to Statistical Yearbook of Jiangxi Province (2001-2006), We analyze the time-space variation of population distribution of Poyang Lake region from the two points of view.The former is quality of population, which involves culture struc-ture, occupational structure, age structure and sex structure of pop-ulation. The latter is quantity of population, which only involves the amount of population. Furthermore, we can reveal the internal relations and action mechanism of variation of population distribu-tion by analyzing the regional economic development, population urbanization, land use and ecological landscape of Poyang Lake region. It is important to provide help for region planning, ecological landscape planning and environmental protection by correct understanding the man-land relationship of natural-human ecosys-tem in Poyang Lake region.     

Research on the Variation of Population Distribution and Its Characteristics Based on Spatial Autocorrelation Method: A Case Study of Poyang Lake Region in Jiangxi Province

Abstract

According to Statistical Yearbook of Jiangxi Province (2001~2006), We analyze the time-space variation of population distribution of Poyang Lake region from the two points of view. The former is quality of population, which involves culture structure, occupational structure, age structure and sex structure of population. The latter is quantity of population, which only involves the amount of population. Furthermore, we can reveal the internal relations and action mechanism of variation of population distribution by analyzing the regional economic development, population urbanization, land use and ecological landscape of Poyang Lake region. It is important to provide help for region planning, ecological landscape planning and environmental protection by correct understanding the man-land relationship of natural-human ecosystem in Poyang Lake region.     

环鄱阳湖区水足迹的动态变化评价

水足迹模型是计量水资源承载力的一个较新颖且日趋成熟的方法。水资源状况对鄱阳湖区生态系统的平衡、稳定以及生态系统良性循环有着重要意义。将水足迹模型运用于环鄱阳湖区进行实证研究,通过计量模型计算出环鄱阳湖区1989~2008年水足迹的时间序列值,并评价其承载状况。结果显示,近20 a来,环鄱阳湖区的水足迹需求由1989年的735亿m3增加至2008年的110亿m3,呈现出波动上升趋势。至今为止水足迹未超载,但盈余空间呈减少趋势。最后从优化水资源利用、倡导绿色消费和促进区域间贸易交流等降低水足迹的需求和增大水足迹供给的角度提出了提高水足迹承载力的对策。进而从水足迹的角度为环鄱阳湖区提高生态系统承载力提供理论依据,促进江西省鄱阳湖生态经济区的建设     

鄱阳湖流域基本特征、面临挑战和关键科学问题

鄱阳湖流域总面积占长江流域面积的9%,占江西省国土面积的939%,鄱阳湖流域的生态健康维系着流域内,特别是长江中下游的生态安全,是区域经济、社会、生态可持续发展的重要保障。在全面认识鄱阳湖流域基本特征和面临挑战的基础上,探讨了鄱阳湖流域面临的五大科学问题：“山 江 湖”的相互关系与流域的生态健康;全球变化背景下流域生态系统的响应;流域生物多样性地理格局与社会经济合理分区;长江流域环境演变对鄱阳湖流域的影响;流域科学管理的理论与实践。为鄱阳湖生态经济区的建设和全流域的综合管理提供科学的建议和对策     

基于综合指数法的鄱阳湖流域水资源安全评价研究

从“状态 压力 响应”指标系统框架出发,建立了鄱阳湖流域水资源安全评价指标体系。采用综合指数法,构建变异系数对指标权重进行客观赋值,对鄱阳湖水资源安全进行评价。结果表明：河网密度和农业生产化肥农药施用量等指标对鄱阳湖水资源安全有较大影响。在2000～2010年鄱阳湖流域水资源安全经历了由一般状态（状态Ⅲ）到良好状态（状态Ⅳ）,再到一般状态（状态Ⅲ）,最后发展为较差状态（状态Ⅱ）的过程。从警源上分析发现,这种变化主要由区域经济不断增长,人口压力增大,工农业生产生活用水增加,化肥农药施用量增加所致。从总体趋势上看,鄱阳湖流域水资源安全状态呈现恶化的趋势,虽然近年环保意识逐渐增强,在环保投资方面有所增加,并且提高了污水处理率,加强了工业废水排放管理,但还是难以承受经济社会发展的压力,使得水资源安全暴露出逐渐恶化的趋势,最后定量地分析了水资源安全状态变化原因,并针对水资源保护提出了具体保护措施,给出经济发展的用水约束条件以保障鄱阳湖流域水资源安全。对水资源安全做出合理定量的评价,可为鄱阳湖流域水资源合理开发和可持续利用提供科学依据