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     

基于遥感影像序列的建设占用农用地时空信息提取

随着我国城市化进程持续深入,大量农用地被建设占用,严重威胁着粮食安全和生态环境.因此,农用地保护刻不容缓,而及时获取建设占用农用地时空信息是其重要基础.利用长时间序列Landsat影像,构建了一种基于时序异常值分段检测的建设占用农用地信息提取方法.首先构造多种指数的原始时间序列和年际变化率时间序列,根据年际变化率时间序列选择能够显著表征建设占用农用地的指数,然后采用异常值检测算法对年际变化率时间序列进行异常值检测以获取发生土地利用变化的像元及其变化时点,最后根据变化时点将原始时间序列分割为三段子序列,并分别与建设用地原始时间序列、农用地原始时间序列对应的子序列进行相似性比较,识别建设占用农用地的像元.实验证明,该文提出的方法能够快速获取建设占用农用地的变化时点和空间位置信息,变化时点检测的总体精度为89.35％,Kappa系数为0.88;空间位置检测精测精度为93.49％,Kappa系数为0.91.     

江汉平原建设用地扩张的时空特征与驱动力分析

建设用地的迅速扩张已经成为当前中国土地利用变化的主要特征。以中国科学院土地利用数据库（基于1995、2000和2005TM影像）为基础,利用GIS空间叠加分析和缓冲区分析技术,提取建设用地变化及其空间分布信息,运用建设用地扩张速度和强度指数对江汉平原1995～2005年10 a来建设用地扩张的时空特征进行了研究。在此基础上,结合各县市的社会经济等信息,运用灰色关联分析,对建设用地扩张的驱动力进行探讨。结果显示：总体上江汉平原建设用地扩张速度呈现增大趋势,但各县市之间扩张差异显著;各县市建设用地扩张分布上呈现组团状特点;沿交通线扩张的特征较为突出,尤其是后一阶段增幅高于前一阶段,沿江扩张增幅明显;总人口的增长是江汉平原建设用地扩张最主要的驱动力;交通条件改善、经济发展与区域建设用地扩张也有明显的相关关系     

基于数据融合的长江经济带城市建成区时空格局研究

在"共抓大保护,不搞大开发"导向下,准确识别长江经济带城市建成区,并揭示其演化规律对于优化流域国土空间格局具有重要意义.基于Landsat数据和夜间灯光数据,构建融合算法提取长江经济带城市建成区,并采用位序-规模、核密度、空间自相关等方法探索了其时空格局特征.结果表明:(1)长江经济带城市规模存在明显的位序-规模分布格局,分形特征显著;(2)建成区规模呈现"东高西低"、"轴线高两端低",建成区密度呈"一个中心,两个次中心"的格局特征;(3)城市由点源聚集增长向轴线式扩张转变,国土空间"T"型增长格局逐渐显现;(4)建成区增长表现出空间集聚特征,区域内三大城市群为主要热点区.研究结果能够为流域国土空间"保护"与"开发"权衡提供定量参考和决策依据.     

2000～2015年江汉平原区域植被NPP时空特征及其对气候变化的响应

植被NPP对气候变化的响应是全球变化与陆地生态系统碳循环研究的重要核心内容之一。利用CASA模型估算了2000~2015年江汉平原植被NPP,并利用线性回归与逐像元相关性分析方法定量研究了江汉平原植被NPP的时空变化特征及其与气候因素的相关性。结果表明：（1）16年来江汉平原植被NPP的年总量在25.43~29.76 TgC之间,呈波动增加趋势;（2）江汉平原NPP的空间分布格局具有明显的不均匀特征,形成一系列的高值中心和低值中心,符合“丘陵-平原-河流-城市”的衰减趋势;（3）江汉平原NPP与年降水量、年均温的相关系数分别为0.183 7和0.498 5;经显著性检验可知,江汉平原NPP的产量与年降水量相关性较弱,而与年均温则呈较强的正相关关系;（4）植被NPP与年降水量、年均温呈正相关的像元面积分别占总面积的69.19%和83.41%,主要分布在江汉平原腹部的农耕区域,说明江汉平原农耕区NPP的产量对年降水量与年均温的依赖性较强。     

江汉平原血吸虫病耕牛感染率时空异质性分析

终宿主耕牛是血吸虫病最重要的传染源之一。将2008～2012年江汉平原10个主要血吸虫病流行县（市）的村级家畜疫情资料空间可视化,运用时空扫描统计、Local Moran’s I及多水平模型,系统地分析村级血吸虫病耕牛感染率的时空分布格局及在其各类流行区间的分布差异及变化规律。结果显示：历年血吸虫病耕牛疫情高风险集聚区主要位于四湖地区,尤以位于湖沼洲垸（垸内）流行区的沙市区、江陵县、公安县和潜江市及位于湖沼洲摊（垸外）流行区的石首市为重;高值聚类村分布范围随时间总体逐渐缩小且疫情高风险显著聚集时间为2008～2009年;行政村耕牛感染率总体平均随时间呈显著线性降低趋势（年份 = -0.58,P < 0.000 1）;山丘丘陵亚型、湖沼洲垸亚型以及湖沼洲滩亚型3种类型流行区行政村的平均耕牛感染率后者显著高于前者（流行区类型= -0.3,P < 0.001）。同样,随着时间的推移,湖沼洲滩亚型地区行政村的耕牛感染率平均减小幅度最大,其次是湖沼洲垸亚型地区,再次是山丘丘陵亚型地区（年份*流行区类型= -0.07,P < 0.01）。江汉平原血吸虫病重点流行县（市）耕牛感染率具有显著的时空异质性,其特征可为采取分类指导、因地制宜的防治策略与措施提供依据。     

基于时空融合NDVI及物候特征的江汉平原水稻种植区提取研究

江汉平原是中国重要的商品粮基地,高精度的水稻种植面积的获取对国家的农业发展与规划具有重要意义。但是我国南方区域云雨天气较多,光学遥感影像缺失严重,同时受卫星重访周期的影响,可用数据较少,进而影响水稻种植面积提取的精度。为解决高时空分辨率影像缺失问题,基于ESTARFM (enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model)模型开展Landsat 8 OLI与MODIS数据的融合研究,获取具有高时空分辨率的Landsat NDVI时序数据。利用时序数据分析水稻的物候特征并结合关键物候期参数,采用多种机器学习方法对水稻种植区域进行提取。结果表明:利用该种方法能较好地提取研究区水稻种植的面积,并且在采用SVM方法分类时效果最好,水稻种植区域提取的总体分类精度为93.31%,Kappa系数为0.920 2。该研究为多云雨地区农作物种植信息提取提供了一种有效的方法。     

基于灯光数据的中国县域城市规模时空格局分析

为掌握城市规模时空格局演化规律,促进区域协调发展,以平均灯光强度表征城市规模,采取探索性时空数据分析(exploratory time-space data analysis,ESTDA)的研究框架对我国1992～2015年的县域城市规模时空格局进行分析。结果发现:(1)中国县域城市规模的核心-边缘结构与局部空间关联格局较为稳定但趋向动荡,城市规模变化呈现出"稳步增长"、"逐级递增"的特点,城市局部关联较弱,缺乏共同向上跃迁的动力;(2)京汕断裂带、110°E与100°E三条LL断裂带将城市规模空间格局割裂,阻碍了区域协调发展,但城市规模空间格局有可能突破胡焕庸线;(3) 2003年后城市规模的局部空间动态性、增长波动性与局部依赖性增强。东部的局部空间动态性趋于稳定,中西部局部空间动态性开始增强,城市规模增长波动性与局部依赖性重心向南方与东北方向转移;(4)自然因素、交通状况、城市行政级别、政策导向、经济发展水平、人口规模与空间临近效应是影响县域城市规模时空格局的主要因素。研究表明利用灯光数据进行城市规模研究具有科学性与可行性,未来应该着力构筑东中西部互联互动的网络通道,实现区域协调发展。     

基于长时序CCI土壤湿度数据的长江流域农业干旱时空演变

土壤湿度在水文循环和气候系统中起着至关重要的作用,对农业干旱监测和预测非常重要。选择ESA CCI主动、被动、主被动合成土壤湿度数据和站点实测土壤湿度数据,运用皮尔逊相关系数检验CCI产品的准确性;运用标准化土壤湿度指数方法划分农业干旱等级,运用小波分析、Mann-Kendall和森斜率趋势检验研究长江流域农业干旱的历史时空演变规律。结果表明：长江流域农业干旱面积呈先增加后减少的趋势,在季节尺度上以春旱和冬旱为主;农业干旱发生的周期为28、12、22、32 a;严重干旱中心具有向低纬度和东经度转移的趋势;金沙江流域南部、岷江沱江流域和嘉陵江流域北部、汉水流域、长江上游、乌江流域、洞庭湖流域西部具有明显干旱趋势,长江源头、洞庭湖流域东部、鄱阳湖流域、长江中游和下游、太湖流域具有明显变湿润趋势,其余地区保持相对稳定。从长时序土壤湿度角度出发,探索了历史上农业干旱的时空演变规律,为农业干旱精准监测和预警提供了新的监测方法。     

基于时序MODIS-NDVI的油菜种植面积变化趋势分析——以江汉平原为例

油菜是我国主要油料作物,其种植与监测对于保障食油生产安全具有重要意义。本文以江汉平原作为研究区,利用2002~2014年250 m分辨率的MODIS-NDVI时序数据,采用经验模态分解(EMD)方法,结合地面调查数据以及作物物候数据等辅助数据,获取主要地物覆盖类型的端元信息,然后利用线性光谱混合模型(LSMM)进行混合像元分解,得到油菜种植面积丰度的空间分布。结果表明,EMD方法较好地过滤了时序数据的噪声;经年鉴统计数据验证,油菜提取面积精度达到了92.5%以上,R2大于0.9。油菜种植面积的时空变化结果很好地反映出江汉平原油菜种植面积总体呈增长态势。此外,政策导向和市场价格对油菜种植面积的影响明显。     

基于SPEI的西南农业区气象干旱时空演变特征

干旱已成为西南农业区的具有一定破坏力的自然灾害,研究干旱的时空变化对该区干旱的评估、预测具有重要的现实意义。根据西南农业区1962~2012年月气象资料,利用Penman-Monteith公式计算蒸散发和标准化降水蒸散指数(SPEI)值;采用线性回归、Mann-Kendall方法、小波分析和旋转经验正交函数(REOF)等方法分析了西南农业区干旱时空变化。研究结果表明:(1)西南农业区整体呈干旱化趋势;2000年以来年、四季变干趋势更加明显;秋季变干趋势显著;年均SPEI指数不存在显著突变点;年和四季干湿变化均存在2~8 a左右的振荡周期。(2)根据REOF分解的前6个空间模态,将西南农业区划分成6个干湿特征区域:云南高原东部区、汉中盆地区、东部山地区、云南高原西部区、四川盆地区、贵州高原区;其中云南高原东部区变干趋势显著,汉中盆地区和东部山地区有变湿润趋势,但并不明显;6个分区干湿变化普遍存在2~6 a左右的振荡周期。研究结果可为西南农业区防旱、抗旱提供科学参考。     

基于SPEI的湖北省近52年干旱时空格局变化

根据湖北省及周边地区40个气象台站1960~2012年实测气象资料,基于多时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),选取干旱频率、干旱站次比和干旱强度等评估指标,研究结果表明:湖北省干旱影响范围总体较大,全域性干旱年份达54%;但干旱强度偏轻,平均干旱强度为0.65,近52a来仅有两次重旱年,干旱强度在中旱及以下的年份占85%,且年际差异较大;省内干旱强度和站次比变化趋势基本一致,近52a来,总体均呈不明显上升趋势,趋势率分别为0.041/10a和3.692/10a,20世纪80年代前后呈先下降后上升趋势;湖北省总体干旱发生频率较小,52a平均干旱频率在16.5%~18.2%之间,空间分布特征呈现东高西低的特征;干旱发生频率呈先下降后上升的趋势,20世纪70、80年代最低;2000年以后干旱强度、站次比和频率均达到最高,并且有持续上升趋势。     

平原湖区潜育化水稻土改良与利用的研究

对平原湖区农业持续发展急需研究解决的一个重要问题——潜育化水稻土改良与利用,进行全面系统研究总结。阐明了在特定环境条件下,潜育化水稻土分布、成因、类型、特性及障碍因素,并着重对采用耐潜(渍)高产优质水稻品种(组合)、开沟治渍、水稻垄作、优化施肥、水旱轮作等改良利用技术及其组装配套的综合改良利用技术体系的试验研究作了深入系统的阐述。对改良利用的经济、生态和社会效益进行了综合评价。     

重庆市农用地整治项目时空分异特征研究

以2002~2013年重庆市农用地整治项目数据为基础,采用数理统计法和重心模型法,对12 a间重庆市农用地整治项目的时空分异特征进行研究。得出以下结论:1重庆市农用地整治项目主要分布在城市发展新区和渝东北生态涵养发展区。项目平均规模受地形影响较大,项目平均投资额与项目区区位条件、地形条件、现代农业发展方向、生态文明建设等因素有关。2项目数量、项目规模及项目投资额的重心移动均在经度和纬度方向呈现波动变化,但基本集中在全市的中部位置,全市农用地整治项目的空间分布具有一定的地域均衡性。项目重心整体呈向东北方向移动的趋势,重心移动的方向和距离受政策因素影响明显。3根据项目数量、项目规模和项目投资额的重心点及其移动轨迹可以将重庆市12 a间农用地整治项目分为起步阶段、发展阶段、完善阶段、成熟阶段四个阶段。最后对重庆市农用地整治政策制定和项目布局提出了相应的政策建议。     

鄱阳湖鱼类群落结构及其时空动态

为系统阐明鄱阳湖鱼类群落特征及其影响因素,以便为鄱阳湖的鱼类资源保护及可持续利用提供理论依据,2010年4~11月对鄱阳湖鱼类群落空间差异和季节动态进行了调查。结果表明,共调查到鱼类72种,隶属于7目14科46属。在群落结构上,江湖洄游型鱼类占鱼类种数的25.00%,河流型鱼类占鱼类种数的19.44%,湖泊定居型鱼类占鱼类种数的55.56%。在空间结构上,沿岸带共采集到鱼类49种,其中鲫(Carassius auratus)、鲤(Cyprinus carpio)、鲇(Silurus asotus)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)等10个种类在数量上占优势;敞水区共采集到鱼类68种,其中刀鲚(Coilia ectenes)、鲫(Carassius auratus)、贝氏(Hemiculter bleekeri)、似鳊(Pseudobrama simoni)等10个种类在数量上占优势;沿岸带鱼类密度和生物量在各样点间存在显著差异。在季节变化方面,敞水区物种数和生物量在月份间存在显著差异。鱼类群落组成与环境因子的CCA分析发现,影响鄱阳湖沿岸带鱼类群落的环境因子为水温、支流影响、离长江距离和透明度,而影响敞水区鱼类群落的环境因子为离长江距离和透明度。     

应用MODIS监测太湖蓝藻水华时空分布特征

利用波段比值算法对经几何校正和大气矫正后的MODIS/Terra L 1B数据进行处理,获取了2004～2010年天气晴好条件下太湖及各分湖区蓝藻水华的面积与时空分布,并在此基础上对太湖蓝藻水华的时空变化特征进行了分析。结果表明：2004～2010年太湖地区共暴发蓝藻水华539次;2004～2007年太湖蓝藻水华首次暴发时间逐年提前,暴发频次逐年增加,2007～2010年太湖蓝藻水华首次暴发时间逐年推迟,暴发频次逐年减少;2004～2010年3～8月份蓝藻水华暴发次数有增加的趋势,8～12月份蓝藻水华暴发次数有减小的趋势;2004～2010年太湖蓝藻水华主要发生在北部和西部湖区,东部和南部湖区发生次数较少,各分湖区蓝藻水华暴发概率大小的顺序为：西部沿岸>大太湖>梅梁湾>南部沿岸>竺山湖>贡湖     

基于水足迹的区域生态补偿标准及时空格局研究

水资源是一种公共物品,其效益外部性使得水资源保护与开发利用成本应由相关的若干区域共同承担,因此,建立合理的区域生态补偿标准模型及区域内外共同补偿机制是当前生态经济领域的研究前沿。通过构建水足迹与生态补偿标准模型,对江西省及11地市水足迹与水生态补偿标准进行了估算。主要结果如下:2000~2013年,江西省总生产水足迹呈现先下降后增长的趋势,粮食、水产品、猪肉生产所占比重较大,水盈余呈波动下降趋势。11地市生产水足迹与水足迹效率呈上升趋势,除南昌市出现水赤字要支付生态补偿资金外,其余各市均有水盈余,应获得生态补偿资金。2000~2013年江西省水盈余共需补偿1 805.76亿元,平均每年128.98亿元。赣南的赣州市、赣中的吉安市、赣东北的上饶市、赣东的抚州市获得补偿额较高,将优先获得区域内外生态补偿额度。该研究结果可为生态文明先行示范区与区域生态补偿机制建立提供一定的科学依据。     

河流健康评价的时空特征与参照基线探讨

随着河流退化成为世界各国面临的主要水环境问题,旨在从水质、生物、生态等众多角度综合评估河流系统状况、改进河流管理的河流健康概念得以提出并受到关注。时空特征与参照基线的确定是河流健康评价的两个重要环节,前者将不同时空尺度相联系,为评价指标的选取提供参考,后者将河流理想目标与人类管理需求相结合,为评价标准的确定提供依据。结合河流等级理论、河流连续体概念和四维模型,分析河流系统的主要特点及时空特征,并从点（断面、点位）、线（河流、河段）、面（流域、水系）等级剖析河流健康评价的空间尺度,从短、中、长层次识别河流健康评价的时间尺度,从而剖析不同时空尺度河流健康评价的维度特征和评价重点;从河流健康评价的标准出发,定义了最小干扰状态（MDC）、历史参考状态（HC）、最低干扰状态（LDC）、最佳可达状态（BAC）等4种河流健康评价的参照基线,探讨了参照点位法、专家判断法、历史数据法、模型推算法等参照基线计算方法的确定程序和适用范围,最后从时空特征与参照基线等方面提出了我国河流健康评价的开展建议     

多源信息融合技术在内陆湖库水华预警中的研究进展与展望

面对水体富营养化愈来愈严重,水华爆发越来越频繁的严峻形式;为减少水华发生频率及由此造成的损失,开展水华预警已成当务之急。水华爆发是水体中营养盐的累积、气候条件与水力条件等众多因素非线性共同作用的产物;为此,有必要在众多水华影响因素的动态监测信息的融合基础上,寻求水华爆发与这些影响因素间的影射关系,这就需要信息融合技术。通过归纳总结多源信息融合技术在内陆湖库水华预警中应用的研究进展,结合目前我国水华预警的具体需求,提出建立基于多源信息融合技术的水华预警决策支持系统的研究前景与初步设想。信息融合技术为水华预警提供了一个良好的平台,它将与水华相关的不同信息源（水文、气象、水环境质量与环境遥感）所提供的局部不完整的观测信息加以集成与互补,消除多源信息之间存在的冗余和矛盾,形成对水华爆发环境相对完整的感知与描述;从而提高水华预警与应急响应决策的效率,提高预警信息的时间与空间分辨率,扩展信息的时空监测范围。