特殊区域地表水环境背景值表征技术方法研究与应用

选取黑龙江省源头水保护区作为研究对象,根据DEM数据对保护区内随机布设的水质监测点控制单元进行划分并提取单元内的相关指标建立监测点背景特性量化模型,基于量化结果提出地表水环境背景值监测方案,建立背景值数据库.选取研究区自然属性指标与空间属性指标,以空间叠置技术与聚类分析方法对研究区地表水进行背景值分区,最终将黑龙江省分为六大地表水水质背景值地理分区,并计算了各分区地表水环境背景值表征范围.表征范围显示：依据现行标准进行水质评价,保护区内水质背景值已超出Ⅱ类水质标准限值.因此,基于水质背景值研究成果提出了考虑背景值影响下的水环境质量评价方法,并将方法应用于研究区,结果表明方法切实可行且优于单因子评价法.研究成果可为区域制定背景值影响下的水环境评价方法提供科学的数据支撑与理论依据.     

特殊区域地表水环境背景值表征技术方法研究与应用

选取黑龙江省源头水保护区作为研究对象,根据DEM数据对保护区内随机布设的水质监测点控制单元进行划分并提取单元内的相关指标建立监测点背景特性量化模型,基于量化结果提出地表水环境背景值监测方案,建立背景值数据库.选取研究区自然属性指标与空间属性指标,以空间叠置技术与聚类分析方法对研究区地表水进行背景值分区,最终将黑龙江省分为六大地表水水质背景值地理分区,并计算了各分区地表水环境背景值表征范围.表征范围显示：依据现行标准进行水质评价,保护区内水质背景值已超出Ⅱ类水质标准限值.因此,基于水质背景值研究成果提出了考虑背景值影响下的水环境质量评价方法,并将方法应用于研究区,结果表明方法切实可行且优于单因子评价法.研究成果可为区域制定背景值影响下的水环境评价方法提供科学的数据支撑与理论依据.     

国土空间规划背景下的山体生态修复规划研究——以南宁市为例

为探索系统性、大尺度的山体国土空间生态修复新路径,以南宁市为例,通过构建山体生态系统服务功能评价指标体系并开展山体生态功能评价,划分山体生态功能分区,制定山体生态修复与提升方案,建立了以“本底评价—功能分区—修复提升”为一体的区域山体国土空间生态修复规划方法。结果显示,研究区主要山体面积占比约37.26%,在空间上集中连片分布;山体生态功能高度和中度重要区占比达85%,是山体生态保护修复的核心区域;研究区可划分为山体生态保育区、水源地保护区、生态游憩协调区等8类分区,分别执行相应的管控措施;统筹保护与发展需求,制定了速生桉种植调整、山体群落结构优化、生态游憩带构建、受损山体生态修复等山体修复提升规划方案。区域山体国土空间生态修复规划应协调生态保护修复与城市发展需求,统筹山体资源的保护、修复和利用,分区、分类制定方案。     

我国地质公园的空间分布与保护网络的构建

我国地质公园空间体系目前存在着空间结构不均衡、类型结构不合理、宏观评价和指导相对薄弱等问题。在简要回顾国际上国家公园和保护区体系网络发展趋势的基础上,分析了影响我国地质公园空间分布的相关因素,包括资源与空间因素,如自然地理格局、地质遗迹分区、地域分区及行政区划等;管理与人为因素,如资源普查、保护区重叠、经济发展水平、资金投入及人为重视程度等。由此提出了完善我国地质公园网络的建议:强化"自上而下"的科学评价和指导;加强普查,寻找保护空缺;走向网络化的空间保护模式;建立多级管理合作平台。     

基于CLUE-S模型的黑河中游土地利用情景模拟研究 ——以张掖市甘州区为例

由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度.研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟.结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局.耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)基于Autologistic回归分析的建模对CLUE-S模型的模拟精度有一定的提高.Autologistic回归分析下模拟结果的Kappa指数0.935 4大于Logistic回归模拟结果0.888 0;(3)通过模拟2020年研究区5种情景方案下土地利用格局,表明在不同情景方案下的土地利用/覆被格局存在显著的空间差异:①自然增长情景方案下,耕地的增加对于保障粮食安全有重要意义,而建设用地的扩张则会促进研究区经济建设的快速发展,但林地和草地转化为未利用地会加剧土地的退化和生态环境的恶化;②在3种水资源约束情景方案下,水资源对干旱区土地利用/覆被变化的制约非常明显,提高水资源利用率是改善干旱区生态环境的一个重要措施;③土地结构优化情景方案下土地利用比较全面地考虑到了流域粮食安全、生态保护以及经济发展等需要,具有较强的合理性;④经济发展情景方案下建设用地快速扩张,大量侵占周边耕地和草地,粮食安全会受到较大的威胁;⑤生态保护情景方案下林地、草地和水域等生态保护用地面积呈显著扩张,区域生态环境质量明显改善.     

云贵高原湖区湖泊营养物生态分区技术方法研究

提出一种基于主成分分析、聚类分析、判别分析和空间自相关的分区模型,用于对云贵高原湖区湖泊营养物生态分区的研究.首先运用主成分分析方法对众多指标进行了降维综合处理,产生彼此互补相关又能综合反映湖区情况的4个新指标,累计贡献率达到93.69%,具有充分的代表性,构建了云贵高原湖区湖泊营养物生态分区指标体系.在此基础上,根据各区域新指标值,结合聚类模型初步将湖泊流域分为5类,再利用判别分析完成非湖泊流域的类别判别,最后运用空间自相关分析方法,按聚类结果进行全局自相关分析,Moran’sI为0.320,且检验值Z值为68.2,远大于临界值(显著水平1%所对应的临界值2.58),表明聚类结果与空间位置具有显著相关性,之后运用局部自相关对区域各因素的主成分综合得分的空间分布格局进行了量化分析,揭示了零散分类区块在空间地域分布上的关联和差异,根据关联结果完成最终的分区.结果表明,利用此分区模型可以尽量避免人为因素,得到更为客观的分区结果,具有良好的适应性和可行性,可为探索适合我国湖泊营养物生态分区的指标体系和分区技术方法,完成全国湖泊营养物生态分区和科学地制定我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准提供技术支持.     

基于禀赋与压力的城市环境综合分区理论与方法研究

环境综合分区是城市环境总体规划的主要任务和落实资源合理利用与生态环境保护空间约束的重要手段.基于资源环境禀赋和压力的环境综合分区理论与方法,在生态功能分区和大气环境、水环境、水资源、土地资源分区基础上,提出城市环境综合分区二级区划方案,以大连市为例进行实证研究.根据综合分区方案,针对资源环境问题和发展现状,细化生态保护红线及产业空间准入线,引导城市资源利用与环境保护,更好地指导城市建设与产业发展.     

基于产能的耕地资源保护级别评定方法研究——以河北省卢龙县为例

耕地保护的合理空间安排已成为新一轮土地利用总体规划研究的热点之一。论文以卢龙县为例构建了耕地保护级别评价指标体系,采用熵权法确定指标权重,应用加权综合评价法对卢龙县耕地资源保护级别进行了评价。将卢龙县耕地资源划分为三个保护级别：一级地主要分布于卢龙镇、燕河镇、石门镇等粮食主产区,该区土质较好,粮食产量高,投入水平较高,面积为19906.27hm²;二级地主要分布在潘庄镇、印庄乡、双望镇、刘田各庄乡,该区域各项指标中等,面积为15475.61hm²;三级地在各乡镇均有分布,面积为5500.33 hm²。评价结果表明,该种方法科学、合理,符合实际状况。耕地资源保护级别评定研究拓宽了基本农田保护区划定的思路,为土地利用分区在土地利用总体规划中的空间落实及土地用途管制提供了依据。     

沈阳东部生态功能保护区建设规划

综合调查分析沈阳市东部地区生态环境与社会经济概况,根据生态学原理与方法,应用遥感、地理信息系统和综合分析等手段进行生态功能保护区的规划,确定生态功能保护区的范围,同时对生态功能保护区进行一级分区和亚区分区及命名,并制定各类生态功能区的生态功能和保护措施,提出重点生态环境调控工程的规划建设,为合理保护自然资源、科学布局工农业与发展旅游产业提供技术支持,为区域可持续发展战略提供科学的理论依据,同时对开展小尺度生态功能保护区的规划具有一定的借鉴意义。     

忻州市土地利用现状的环境敏感区分析

随着新一轮土地利用规划修编展开,针对忻州市土地利用存在的环境问题,利用调查资料和相关研究成果,有效管理土地利用空间向环境敏感地区伸展,减缓环境敏感地区的环境压力和生态胁迫,为市域土地利用方式和分区方案制定提供环境敏感性依据.从规划方案与面临的土地生态问题入手,划分生态环境、水源保护、污染影响、优质农田以及煤矿塌陷五类环境敏感区,并进行忻州市环境敏感地综合评价,明确其空间分布范围.研究结果表明,极高敏感、高敏感区占全市总面积的4%,较高敏感区和一般敏感区分别占10.5%和7.5%,低敏感区和非敏感区分别占40%和38%.通过分析规划土地利用功能分区方案与环境的协调性, 在土地利用规划过程中,提出土地利用方式和空间布局优化对策.     

基于景观结构的土地利用生态风险空间特征分析 ——以江西兴国县为例

本文以我国典型的红壤丘陵区——江西兴国县为研究对象,基于景观结构中的景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建土地利用生态风险指数,并借助空间统计学中的空间自相关和半方差分析方法,进行土地利用生态风险的空间分布和梯度变化特征分析.结果表明,研究区内的土地利用生态风险度存在着一定的空间正相关性,并随着粒度增大,呈现出下降的趋势.1994-2005年的11年中,研究区生态环境质量整体有所上升,土地利用生态风险指数较高的地区有所较少.研究区的中部区域生态风险度高,相邻区域的生态风险度也较高.1994年和2005年,研究区生态风险指数空间分异的步长都比较小,分别为43km和9.3km.     

边境贫困县建设用地变化特征与驱动因素——以广西龙州为例

边境贫困县的土地利用、城镇发展与脱贫攻坚事关边境稳定和可持续发展大局。论文选取广西壮族自治区的龙州县为案例研究区域,以2011年和2016年高分影像作为主要数据源,结合社会经济数据,探讨该县近年建设用地时空变化特征及驱动因素。研究结果表明：1）龙州县主要建设用地的增幅达10.08%,其中城镇用地、农村宅基地、独立工矿用地、交通设施用地和旅游设施用地的增量分别占建设用地增量的37.74%、25.48%、20.96%、15.49%和0.33%;2）县城涉及的龙州镇、上龙乡建设用地增加较快,边境口岸城镇的建设用地增速也较快;3）从建设用地扩展模式来看,县城龙州镇为填充式扩张,其他乡镇为边缘式扩张;4）城镇发展提速、农民新房建设、工业园区建设、交通设施建设是建设用地扩张的直接驱动因素,近年来精准扶贫战略的深化落实、边境贸易活动的不断增多,是重要的政策驱动力。研究建议：深化落实贫困县建设用地倾斜政策,针对贫困县的建设用地,在省市层面要明确总量、增加流量,在县域层面要用好增量、优化布局、提高效率,切实助力脱贫攻坚和乡村振兴。     

塔里木盆地东南缘绿洲区土壤砷空间分布及农作物砷富集特征

以新疆塔里木盆地东南缘的巴音郭楞蒙古自治州的若羌县、且末县和和田地区的民丰县、于田县的绿洲区为研究区,采集表层土壤3487组、土壤剖面采样点35组,农产品及根系土壤采样点93组,综合采用数理统计方法、地统计学和GIS技术,研究土壤As的空间分布特征,探讨各类农产品对As富集的影响,比较空间自相关性显著区域和空间自相关性无显著区域内农产品和根系土壤中As的含量特征.结果表明土壤As含量较低,农用地和非农用地土壤As含量均值分别为9. 81mg·kg~(-1)和7. 94 mg·kg~(-1).表层土壤As含量超过新疆土壤背景值的采样点个数为568个,占总取样点数的16. 3%;超过风险筛选值的采样点个数为5个.土壤As空间自相关的莫兰指数均大于0,空间聚集类型主要以高-高型和低-低型为主,其中高-高型聚集区主要位于各县农用地范围内.GIS空间分布显示,土壤As含量高值区呈片状集中或岛状零散分布.标准差椭圆显示,若羌县土壤As含量变化趋势方向为南北方向,且末县和民丰县土壤As含量变化趋势方向为西南-东北方向,于田县土壤As含量变化趋势方向为西北-东南方向.若羌县农用地土壤垂向剖面上As含量从地表到深层存在波动,其余各县都相对稳定.研究区农作物对As的富集能力表现为:根茎类蔬菜核桃小麦玉米红枣,玉米和红枣的As含量与根系土的As含量在0. 05水平下呈现显著正相关.空间自相关性显著区和空间自相关无显著区的农产品中的As含量无显著性差异,而两个区域根系土壤的As含量存在显著性差异.     

乡镇级耕地土壤养分精确化管理分区及配方施肥研究

耕地土壤养分精确化管理分区是区域农田利用保护、实施变量施肥的重要手段。论文以山东省广饶县丁庄镇为研究区,采用叠置法划分分区单元,系统聚类分析和主成分分析综合筛选分区指标,模糊隶属度与层次分析法确定指标权重,K-均值聚类算法确定养分管理分区的数目,提出了乡镇级耕地土壤养分管理分区方法与模型。将丁庄镇耕地分为3个养分管理区,继而运用目标产量配方法确定不同分区不同季节大田作物的施肥量和肥料配方。研究发现:不同季节大田作物的养分需求量差别明显,秋粮作物比夏粮作物氮肥需求大,磷肥需求少,钾肥基本持平;同一作物不同管理区养分需求量由管理一区向管理三区依次递增;各养分管理区肥料配方主要表现为钾肥比例的差异。该研究提出了耕地分散与较粗放经营状况下的养分精确化管理与施肥技术方法,对区域土壤养分与施肥管理有积极参考价值。     

基于生态系统服务供需关系的广西县域国土生态修复空间分区

国土生态修复是我国土地整治战略发展的需求,其空间分区与管控是实施国土整治与生态修复差别化建设的前提条件。以广西各县市为研究单元,在测算和分析生态系统服务供给量和需求量基础上,利用象限匹配法、双变量局部空间自相关和供需协调度来定量分析生态系统服务供需匹配关系、空间聚集程度和协调关联性,进而探讨和划分广西国土生态修复的空间分区及其管控措施与建议。研究表明：（1）广西各县市生态系统服务供给和需求差异明显。环绕广西的四周山林地和重点生态功能区县生态系统服务供给量较高,大中城市区则较低。生态系统服务需求量自东南向西北逐渐减少。（2）广西生态系统服务供需空间匹配呈现高供高需型、低供高需型、低供低需型、高供低需型四种类型,供需局部空间自相关以高-低或低-高的空间聚集为主,且生态系统服务供需协调度平均值为0.531,处于一般均衡。（3）结合生态系统服务供需匹配四类特征和广西地理环境条件,将广西各县域划分为10个分区,并针对各分区提出差异化整治措施和建议。总体上,生态系统服务高供高需型的区域应以保育为主、培育为辅,防止过度开发;高供低需型的区域以保护为主,提高管理水平;低供高需型的区域应以综合改良为主,提高土地效益;低供低需型的区域应以国土生态重构或重建为主,侧重恢复生态系统。     

基于GIS的黑河流域生态环境敏感性评价与分区

针对黑河流域存在的主要生态环境问题,利用调查资料和相关研究成果,在GIS支持下,对流域生态环境敏感性进行综合评价,明确了生态环境敏感性分布规律及其地域差异,在此基础上,对生态环境功能区进行划分,并对各区存在的主要生态问题提出整治对策,为流域生态环境建设和保护规划方案的制定提供依据。研究结果表明:①黑河流域的生态环境敏感性区域分布比较广泛,其中土壤侵蚀高度敏感区占2.05%,主要集中在祁连山区;②沙漠化极敏感区面积占37.06%,主要集中在流域下游额济纳旗和金塔县;③土壤盐渍化敏感区主要集中在流域中部绿洲,对于这些敏感区域的保护,应该作为生态环境保护和建设的核心。依据评价结果,流域划分为7个生态功能区。     

基于微空间单元的岩溶峡谷区土地利用结构演变

采用2004年、2010年和2015年分辨率均为2.5 m的SPOT等遥感影像和社会经济数据,创建200 m×200 m网格的微空间单元,计算单元网格内地类面积占比、土地利用程度综合指数,并结合双变量局部空间自相关和热点分析法,深入研究岩溶峡谷区土地利用结构演变特征。结果表明：（1）2004年林地、耕地、聚落和裸岩裸土网格内平均占比分别为6.46%、11.76%、0.87%、28.86%,2010年分别为10.36%、8.77%、1.27%、27.13%,2015年分别为9.13%、10.30%、26.18%、1.29%;（2）各种土地利用类型在空间分布上具有明显的空间差异特征;（3）耕地热点区呈减少趋势,且后期主要集中在研究区西南部,林地热点区总体增加,裸岩裸土极热点区逐渐向研究区东北部收缩。而近几年土地利用程度热点区逐渐向研究区西北部延伸,花椒林则主要分布于北部干热河谷地带。简而言之,花江峡谷区林地面积增加,且逐渐向集中连片演变,而裸岩地逐渐向峡谷区北部以及东北部收缩,研究区农户生计多样化发展及交通条件的改善,使得土地压力减小,生态环境逐渐转好。本文以典型岩溶地貌单元为代表,揭示中国西南岩溶山地的土地利用演变规律及内部差异性,对研究更大尺度土地利用演变特征与规律具有重要意义。     

基于价值—风险的黄河上游生态功能区生态分区建设

黄河上游地区生态环境脆弱,水土流失和土地退化等生态环境问题不断威胁着生态系统健康与人居环境质量。为探究黄河上游生态功能区生态环境安全状况,本文基于2000年、2010年和2018年的土地利用数据,借助生态系统服务模型、生态风险模型,定量分析了生态系统服务价值和生态风险指数的时空演变规律,并通过Z-score标准化的方法建设了四类生态分区。结果表明：（1）研究期内,各土地利用类型均发生不同程度变化,其中建设用地由于耕地和草地的转入增加最显著,增长面积为118 km²,增长率为46.36%。（2）研究区总体服务价值变化程度较小,生态系统服务以调节服务为主且草地提供价值最高。高服务价值区主要分布于临夏州西南部和卓尼县等植被覆盖度较高的地区。（3）研究区生态风险水平总体偏低,整体呈现“南北两端高、中间低”的分布特征,其中低、较低生态风险区占总面积的76%以上。（4）四类生态分区均发生了较小的变化,表明生态分区处于较为稳定的发展状态。不同生态分区的空间分布连续性差,其中以高生态系统服务价值—高生态风险区（I）最为典型。通过生态系统服务与生态风险（价值—风险）建设生态分区,可为协调区域人地关系与明确未来发展方向提供理论基础。     

不同比例尺下耕地质量分等结果的差异及影响因素研究

近年来,耕地质量保护问题已逐渐成为我国最突出的问题之一,而耕地质量管理工作需在不同层次上进行,同时也要求有不同比例尺的耕地质量分等成果,但不同比例尺下的耕地质量分等结果在等别面积、空间分布、等别组合以及精度上均存在差异。因此,分析不同比例尺耕地质量分等结果的尺度差异,研究其影响因素,对于提高土地质量管理水平具有重要意义。论文采用计量经济学模型和二元Logistic回归模型,以江苏省东海县为例,对1∶5 000(大比例尺)、1∶100 000(中比例尺)和1∶500 000(小比例尺)3种比例尺下耕地分等结果的差异及其影响因素进行了研究。结果表明:1)不同比例尺下耕地质量分等结果在面积数量、空间分布以及表达精度上均存在一定差异,且比例尺越大,结果越精确;2)导致不同比例尺间耕地质量分等结果差异的影响因素,主要有高程、植被覆盖度、耕地连通度、耕地面积占比、耕地图斑数、坡度、路网密度以及耕地集聚度等,不同比例尺之间的耕地等别差异影响因素是不一致的,且各因素对结果差异的影响力大小也有一定的差别。综合以上结论,可以得出:由于耕地质量分等结果比例尺差异明显,并受多因素影响,所以不同比例尺下耕地分等数据转换与组织十分重要。     

基于遥感技术的青海省玛多县生物多样性监测与评估

高效快速评价县域生物多样性空间分布格局对制定和实施生物多样性保护措施具有重要意义.以青海省玛多县为例,结合InVEST模型和遥感、GIS技术,以景观结构、物种多样性、生态系统质量三方面的6个指标构建生物多样性遥感监测和评估指标体系,实现县域生物多样性快速监测和评估,并为玛多县生物多样性保护与可持续利用提供理论支撑和决策依据.结果表明:玛多县生物多样性指数整体呈东南高、西北低的变化趋势,高值区域主要分布在南部沼泽草甸和高覆盖草地区,低值区域主要分布在西北山地、稀疏草地区.2000年、2010年和2015年玛多县生物多样性指数值域范围分别为0.113 8~0.805 8、0.141 6~0.807 3和0.154 6~0.793 9,值域最低值呈上升趋势、最高值有所下降.2000-2015年玛多县生物多样性降低区域占其陆域总面积的59.85%,增加区域占40.15%;明显增加区域主要分布在冬春牧场,明显降低区域主要分布在冬春牧场与夏秋牧场交界处及玛查理镇城区.实例分析表明,基于遥感技术构建的生物多样性评估指标体系能够监测玛多县生物多样性现状及其时空变异特征,相对于传统生物多样性调查方法,基于遥感技术的生物多样性评估具有时效性强、操作便捷高效等优势,可应用于县域生物多样性遥感监测与评估.