PM2.5与土地利用类型关系的四季差异分析:以潍坊市为例

土地利用类型可显著影响PM_2.5的污染浓度,研究两者间的关系,对于大气污染治理具有重要意义。目前现有研究大多基于回归模型分析土地利用类型,在年尺度上对PM_2.5的固定影响,而土地利用类型与PM_2.5之间关系复杂,且在不同季节影响力度也不尽相同。基于此,利用增强回归树定量化探讨了不同季节土地利用类型对PM_2.5浓度影响的贡献率,结果表明:土地利用类型在不同季节中对PM_2.5浓度影响存在显著差异,春、夏、秋、冬四季的主导因素分别为支路（27.37%）、次干路（19.17%）、植被覆盖面（37.23%）、建设用地（86.37%）。此外,根据不同季节各土地利用类型对PM_2.5的影响力变化曲线,提供了在优化绿化建设布局和加强交通管控力度两方面的量化指标,可为潍坊市PM_2.5污染治理提供规划参考。     

遥感数据时间分辨率对土地覆盖变化监测的影响

由于土地覆盖通常存在年际变化和季节变化,区分人为活动引起的变化与这种自然变化需要两期数据时间一致。论文利用黑龙江省1975、1990、2000、和2005代表年Landsat数据,分析了数据时间差在16 d MODIS-NDVI时间序列的误差。研究发现,Landsat数据4个代表年的年际差分别为1975±4 a,1990±4.5 a,2000±1.5 a,2005±1.5 a,季节差为47 d。Landsat季节差对MODIS-NDVI的影响是:当季节差为16~48 d时,东北地区耕地与草地以生长高峰期为参照的MODIS-NDVI变化最高可达0.4以上,林地MODIS-NDVI变化0.1~0.2;当时间差<16 d时,如果仍以生长高峰期为绝对参照,东北大部分地区误差<0.1,只有少数耕地误差0.1~0.2。如果以两个时间为相对参照,则<16 d的误差也可能导致较大的MODIS-NDVI误差,其大小有明显的季节性。在生长高峰期7月12日至8月28日,8 d±8 d的时间差导致的NDVI差大于0.1的像元仅2.93%,是变化检测最佳时期;但在除此之外的6月10日至9月29日间,8 d±8 d时间差导致NDVI差大于0.1的像元比例超过11.42%,选择Landsat必须避开这一敏感期。结论:利用高时间分辨率MODIS-NDVI可在3个方面提高Landsat变化检测效果:①辅助选择最佳时间;②当无法选择最佳时间时,评估时间差可能引起的误差和方向;③直接使用生物物理参数作为变化检测的指标之一。     

华北地区大气细颗粒物(PM2.5)年际变化及其对土地利用/覆被变化的响应

大气细颗粒物(PM_2.5)是大气污染的重要组成成分,对其影响因素进度探讨具有重要的意义.但目前来看,多数的研究都聚焦于PM_2.5与气象要素以及经济因素之间的关系,分析土地利用/覆被变化对PM_2.5影响的研究相对较少,需要进一步的深入探讨.基于PM_2.5空间分布数据及土地利用/覆被数据,对华北地区PM_2.5变化特征及土地利用/覆被变化特征进行了系统分析,并利用地理加权回归、GIS空间分析等手段探讨了PM_2.5变化与土地利用/覆被变化的响应关系,结果表明:①华北地区PM_2.5浓度整体呈现东南高、西北低的空间格局,且18a均保持这一态势没有变化.时间上来看,在2006年达到污染最大值,之后虽有波动但一直居高不下.多数城市PM_2.5浓度超标,整体环境污染形势严峻;②2000～2015年研究区土地利用类型/覆被以耕地、林地和草地为主,土地利用/覆被变化趋势主要表现为耕地的大量减少以及建设用地的持续增加,水域和未利用地面积略...     

三峡库区土地利用与景观格局变化研究

在地理信息系统(GIS)支持下,运用ArcGis软件和景观生态学的方法,对1980～2004年三峡库区土地利用和景观结构的时空变化特征进行了研究。结果表明:24年间三峡库区1495.97km2的土地利用面积发生变化,研究区域综合土地利用变化动态度达0.13%,区域土地利用斑块数由50858增加为50998个,平均斑块面积由1.103 km2/个减小到1.10km2/个。区域土地利用空间格局指数中多样性指数增长0.14%,均匀度指数增长0.23%,破碎度指数增长0.22%,优势度指数降低0.30%。土地利用类型变化的面积大小依次是建设用地>水田>旱耕地>草地>水域>林地>未利用地,土地利用的动态转化过程以林地、草地、旱耕地的相互转化与旱耕地向水田的转化为主。     

基于混合推理的枪械故障诊断

目的 提高枪械研制过程中的故障诊断效率与正确率,针对现场排除难度大、单一诊断方法准确率低且操作过程复杂等问题,建立RBR-CBR混合推理模型,实现枪械故障的快速准确诊断。方法 针对枪械故障因果关系复杂、随机性大和迭代更新快等特点,提出以RBR为主、CBR为辅的推理模式。采用RETE算法进行RBR推理,提高规则匹配的效率;采用可拓方法,建立枪械故障实例的物元模型;对数值型和区间型不同组合形式的局部相似度进行准确表征;基于最近邻近法进行实例相似度分析。结果 基于RBR和CBR的混合推理方法,开发了枪械故障诊断专家系统。此专家系统可有效指导研制过程中枪械故障问题的诊断和排除。结论 利用混合推理方法,在保证枪械故障诊断速度的前提下,提高了故障诊断准确率,证明了基于RBR和CBR的混合推理方法的有效性和此专家系统的高效性。     

土地利用/覆盖变化混合动态监测方法研究

针对当前土地利用/覆盖变化动态监测中常用的分类后比较法中存在的误差累积 ,夸大变化程度的缺陷 ,提出了把变化矢量分析和分类后比较法相结合进行混合动态监测的新方法。从北京市海淀区的实例研究来看 ,尽管该方法对单景图像分类精度提高不明显 ,却可以大大降低常规分类后比较法中误差累积的程度 ,改善了常规分类后比较方法中误差累积、出现不合理变化类型的缺陷 ,从而得到较为准确的土地利用/覆盖变化定量信息。     

基于序列模式的土地利用变化分析——以广西壮族自治区为例

土地利用变化是一个长期的过程,同时具有一定的复杂性。传统的转移矩阵方法只能在两期土地利用数据之间相互比较而不能总结长期整体的变化规律,频繁项集不能导出变化序列。针对这些方法的不足,本文提出了基于序列模式的土地利用变化序列分析模型。首先给出土地序列数据库的定义,然后根据土地序列数据实际特点和垂直格式的序列模式SPADE算法,给出土地变化序列模式的计算过程和方法。在以中国广西为实例的研究中,计算了1970s—2015年共7期22种二级土地利用类型的变化序列。研究区土地利用变化主要发生在林地之间,部分林地转换为厂矿、采石场、交通道路等建设用地类型;城镇用地主要由旱地和水田转换而来;在研究期内没有任何一个土地单元转化成水田。     

基于序列模式的土地利用变化分析——以广西壮族自治区为例

土地利用变化是一个长期的过程,同时具有一定的复杂性。传统的转移矩阵方法只能在两期土地利用数据之间相互比较而不能总结长期整体的变化规律,频繁项集不能导出变化序列。针对这些方法的不足,本文提出了基于序列模式的土地利用变化序列分析模型。首先给出土地序列数据库的定义,然后根据土地序列数据实际特点和垂直格式的序列模式SPADE算法,给出土地变化序列模式的计算过程和方法。在以中国广西为实例的研究中,计算了1970s—2015年共7期22种二级土地利用类型的变化序列。研究区土地利用变化主要发生在林地之间,部分林地转换为厂矿、采石场、交通道路等建设用地类型;城镇用地主要由旱地和水田转换而来;在研究期内没有任何一个土地单元转化成水田。     

基于河流示踪实验的Bayes污染溯源:算法参数、影响因素及频率法对比

基于贝叶斯理论,结合浓度时间序列方差假定和Adaptive Metropolis MCMC后验采样,建立了用于突发水污染应急溯源的贝叶斯推理方法.该方法结合经验知识和监测事实对源项参数的分布进行推理,直接对溯源结果的反向不确定性用概率分布形式进行表征.依据河流实地示踪剂实验案例,对Bayesian推理溯源的实际效果、后验参数相关性和影响因素等方面进行了验证和测试,结果表明源项参数和方差的后验概率密度的偏度对方差假定敏感,且得到关键参数推荐值:使用RMSE为目标函数;异方差假定中稳定化因子λ1为0,λ2为0.1~0.5;AM采样建议比例因子sd选择0.1~0.3.并对贝叶斯方法和传统基于优化的频率法在求解思路、计算过程、溯源结果等角度进行了深层次的辨析.本研究相关结果为贝叶斯推理技术在污染溯源的实际应用中提供了较为重要的参考价值.     

基于水资源分区的黄河流域土地利用变化对人类活动的响应

在分析黄河流域1980-2015年土地利用面积变化的基础上,基于水资源二级分区,采用土地利用变化重要性指数（C_i）、土地利用变化面积比例（D）、林草植被变化指数（R）三个指标分析8个子区域土地利用变化的方向和程度;然后针对1980-1990年、1990-2000年、2000-2010年、2010-2015年四个时期,采用单一土地利用动态度、综合土地利用动态度及土地利用程度研究各分区的土地利用变化速度与程度。结果表明：与1980年相比,城乡工矿居民用地与水域面积变化最为显著。8个分区的土地利用变化面积比例均在20%左右,相互之间差异不大。在单一土地利用类型变化方面,沙漠及未利用地、水域和城市及工矿用地变化速度明显,其余三种土地利用类型由于面积基数较大,变化速度相对较小,但是变化面积很大。从各时期看,2010-2015年变化速度最大,并且大致呈现随时间推移变化速度逐渐增大的特征。在综合土地利用变化的速度方面,8个分区基本呈现出逐渐增大的趋势,上游龙羊峡以上增加最为明显。     

新开河流域湿地景观格局动态变化过程研究

论文利用遥感和GIS技术手段,运用土地利用转移矩阵和景观格局指数的模型,对新开河流域湿地近33年(1969-2001年)景观格局的动态变化过程进行了定量分析。结果显示:①随着流域人口的增加、土地利用活动的加强和水文条件的变化,新开河流域湿地不同程度地转化为草地、耕地、沙地和盐碱地,植物群落发生逆向演变。期间湿地总面积经历了大幅度减少到显著增加的落起过程;②新开河流域湿地景观破碎化严重,2001年沼泽地平均斑块面积、最大斑块面积、最大斑块周长较1969年分别减少了71.02%、71.08%、64.76%,景观破碎化指数由0.78上升到0.93。有关研究成果可为该流域湿地保护及其合理利用提供科学依据。     

运用多时相直接分类法对土地利用进行遥感动态监测的研究

采用多时相直接分类法对贵州省 (原 )安顺市从1987～1995年间的土地利用变化状况进行了遥感动态监测。与以往方法相比 ,该方法不仅可以直接获得变化类型及其数量 ,而且可以避免分类后比较法所容易出现的逻辑性变化探测错误。对不同分类波段组合的试验表明 ,经过差值、比值处理的前3种波段组合 ,具有较差的分类效果 (总体精度只有30 %～40 % ) ,而那些能较好地保留原始信息的波段组合 ,则具有相对较好的分类效果 (总体精度超过70 % )。另外 ,分类效果还明显地受到所采用的辐射校正方法的影响 ,经过暗组亮组辐射校正的影像要明显比只经过简单辐射校正(直方图法 )的影像具有更好的分类效果 ,总体精度提高了16.6 %。该方法的应用结果表明 ,研究区在8年间经历了一些明显的土地利用变化 ,例如城镇扩展、耕地减少、菜地变迁等。     

Landscape patterns and parcel boundaries: an analysis of composition and configuration of land use and land cover in south-central Indiana

In many areas of the world, socioeconomic and political factors are increasingly impacting spatial patterns of land use and land cover in the landscape. Much of the land in the United States has been divided using a grid-based system that was implemented to realize socioeconomic and political goals rather than to protect and conform to biophysical differences. The borders of individual parcels of land often reflect the boundary lines created by this system. These borders are important components of policies related to land management such as zoning and private land use decisions. The potential impact this system of land division may have on spatial patterns in a landscape remains unclear. The majority of landscape research has focused exclusively on biophysical differences occurring over relatively large areas of land and ignored possible finer-scale, human impacts on landscape composition and configuration. There is a need for research on spatial patterns occurring over areas that match socioeconomically or politically important units of land in order to improve understanding of relationships between human related processes and ecosystem functions and to create better management policies.This research explores whether the system of land parcelization is evident in patterns of land use and land cover in the landscape of south-central Indiana. In particular, it investigates whether parcel boundaries correspond to distinct changes in the composition and configuration of forest, developed, and agricultural lands. This research uses theory and methodology from geography, geographic information science, and landscape ecology to analyze patterns of land use and land cover in a rural to semi-rural county in south-central Indiana. A classification of a remotely sensed image is used as a basis for calculating metrics of landscape composition and configuration with the use of a geographic information system. The metrics are calculated for areas of forest, developed, and agricultural land associated with a sample of parcels chosen to represent all the parcels within Monroe County. The values for areas near the parcel boundaries are compared with the values for areas at relatively short distances from the parcel boundaries. This comparison indicates whether there is a distinct change in the composition or configuration of the landscape occurring at approximately the parcel boundaries.The results suggest that in Monroe County, Indiana, changes in the composition of the landscape, particularly the amount of area covered by agriculture and forest, correspond with parcel boundaries. Changes in the configuration of agricultural and, to a lesser extent, developed lands also occur near parcel boundaries. The results support the hypothesis that the grid-based system of parcelization has affected spatial patterns of land use and land cover. These results illustrate the potential impact socioeconomic and political systems may have on spatial patterns in a landscape.     

基于IKONOS影像的城市住宅区中水回用空间分布估算

中水回用是解决城市水资源短缺和水环境污染问题的有效途径。开展分散式中水可行性研究,需要考虑中水原水与回用需求的数量、空间分布及平衡关系。论文以南京市住宅区为例,探索了基于IKONOS高分辨率遥感影像分类,估算中水回用空间分布的方法。通过引入单位面积用水定额,将遥感和GIS 分析得到的用地信息与中水原水产量和回用需求关联起来,计算了研究区域中27 个地块的中水原水产量和回用需求量,并分析了两者在空间上的水量平衡关系。结果表明,研究区域存在较大的中水原水供给潜力3.52 L/（m²·d）和较大的利用需求5.37 L/（m²·d）。住宅小区的单位面积原水产量与其建筑容积率成正比;以中高层住宅区为主的地区,中水原水产量能够基本满足本地区的中水回用需求。因此,在这些地区建立分散式污水处理系统,可减少废污水排放,节约自来水取用量,提高水资源利用率。     

RS与GIS支持下珠江三角洲城镇近期发展对土壤资源利用的影响分析

在RS与GIS支持下,从TM卫星影像提取出珠江三角洲近期城镇建筑覆盖变化专题信息,利用土壤资源农业适宜性评价专题图对比城镇建筑扩展对土壤资源利用的影响,设计了土壤资源占用商指标(SU),以此刻划土壤资源受城镇建筑扩展影响的强度。结果表明:土壤资源质量越高,受城镇发展的影响越深刻。     

黄土高原生态系统过渡带土地覆盖的时空变化分析

在全球气候变化及其生态环境效应研究中,生态系统过渡带作为气候变化和人类活动的敏感区域,其土地覆盖的时空变化分析逐渐成为土地利用科学研究的热点问题。基于GIS的时空分析方法,在对Holdridge生命地带模型的判别标准进行改进的基础上,构建了生态系统过渡带的时空分析模型。在建立土地覆盖正向和逆向转换规则的基础上,构建了土地覆盖正向和逆向转换指数模型。并以黄土高原为案例区,在定量识别生态系统过渡带类型及其空间格局的基础上,定量评价了各种生态系统过渡带类型土地覆盖的转换情况。模拟分析结果表明,黄土高原地区共有14种生态系统过渡带类型,其总面积占整个黄土高原的25.21%。在1985-2005年期间,黄土高原生态系统过渡带内的耕地面积平均每10 a减少0.93%,而湿地和水体、林地、草地的面积则平均每10 a分别增加3.47%、0.24%、0.06%。整个过渡带区域土地覆盖的转换率从28.53%降低到21.91%,且其正向转换和逆向转换面积总体上均呈减少的趋势。另外,黄土高原生态系统过渡带区域和非过渡带区域的土地覆盖转换率对比分析显示,过渡带区域土地覆盖的转换率高于非过渡带区域。     

基于Agent建模的农户土地利用行为模拟研究——以陕西省米脂县孟岔村为例

以Agent强化学习（Reinforcement Learning）模型框架为基础,选择政策、市场、Agent自身及与其它Agent相互作用、土壤肥沃程度等因素作为Agent对环境认识的基础,结合环境反馈值,初步构建了农户土地利用行为决策模型,这对于从微观主体层面揭示土地利用变化的内在机理具有重要意义。论文以陕西省米脂县孟岔村为例,采用农户Agent强化学习模型,模拟了农户土地利用行为,得出以下3个结论：①经过对Agent强化学习模型的检验和验证（按面积统计误差率为5.5%）,认为该模型较适合于微观层面农户土地利用行为的研究;②该模型可定量表达政策、市场、农户自身及与其他农户相互作用等因素对农户土地利用行为决策的影响;③与离散函数的土地利用决策相比,应用连续函数表达农户的土地利用决策比较符合实际农户决策状况（农户最终决策中玉米、蔬菜和其它作物的决策值分别为0.3233、0.4035和0.2732）。同时,在文章的最后还分析了需要进一步研究和探讨的问题：①模型在实现农户决策的空间位置方面取得一定进展,但还存在决策位置失误的问题,函待进一步的研究;②对于影响农户决策的自然因素,探讨定量化表达其对农户影响作用,是下一步研究的重点。     

A participatory approach to the establishment of a baseline scenario for a reforestation Clean Development Mechanism project

This paper is part of a two-year study to investigate the feasibility of initiating a Clean Development Mechanism (CDM) project in an indigenous community of Eastern Panamá, Ipetí-Emberá. We use participatory mapping and matrices as well as household surveys to develop a land-use/land-cover baseline scenario and examine the role of local participation in assessing land-use change. In Ipetí, land-use change has not occurred in a linear way over the last decades, and our data unveils socio-economic factors as potential key drivers of change. The concordance that we observed between geographic information and individual and collective perceptions of land-use change substantiates the possibility of using local knowledge in the establishment of baseline data for CDM projects. Our calculations suggest that the total carbon (C) stocks in the Tierra Colectiva (TC) of Ipetí-Emberá in 2004 represents a 47% reduction from the estimated C stock at the onset of settlement in the early 1970’s. Results from the participatory assessments predict that, in 2024 and in absence of a CDM project, the C stocks will decline from 301,859 t C in 2004 to 155,730 t C, which constitutes a reduction of 52%. The scenario with CDM estimates C stocks of 305,853 t C for 2024, a value slightly superior to the 2004 value. In the TC there is ground to believe that cattle ranching is likely to become an ever more important activity as the population is young and growing and cannot easily move elsewhere. Forests tend to be cleared for cultivation while pastures are established on short fallows. Our baseline scenario underlines the potential for a CDM project to make a significant difference in the future C stocks of this landscape.     

Indonesia’s forest conversion moratorium assessed with an agent-based model of Land-Use Change and Ecosystem Services (LUCES)

The Indonesian government recently confirmed its Intended Nationally Determined Contributions (INDCs) to mitigate global climate change. A forest moratorium policy that protects forest and peatland is a significant part of the INDCs; however, its effectiveness is unclear in the face of complex land-use and land-cover change. This study aims to assess the dynamics of land-use change and ecosystem service supply as a function of local decision-making. We developed an agent-based model, Land-Use Change and Ecosystem Services (LUCES), and used it to explore the possible effects of the forest moratorium policy on the land-use decisions of private companies and communities. Our simulations for two districts in Central Kalimantan show that the current implementation of the forest moratorium policy is not effective in reducing forest conversion and carbon emissions. This is because companies continue to invest in converting secondary forest on mineral soils and the moratorium does not affect community decision-making. A policy that combines a forest moratorium with livelihood support and increases farm-gate prices of forest and agroforestry products could increase the local communities’ benefits from conservation. Forest and agroforestry areas that are profitable and competitive are more likely to be conserved and reduce potential carbon emission by about 36 %. The results for the two districts, with different pressures on local resources, suggest that appropriate additional measures require local fine-tuning. The LUCES model could be an ex ante tool to facilitate such fine-tuning and help the Indonesian government achieve its INDC goals as part of a wider sustainable development policy.