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。     

基于生态安全的三峡库区重庆段土地利用冲突识别

以三峡库区重庆段为研究区,基于生态安全视角,以生态敏感性与生态系统服务功能重要性评价结果提取生态源地,采用最小累积阻力模型构建生态安全格局,在生态安全格局基础上对三峡库区重庆段2015年的土地利用冲突进行识别,以期为三峡库区重庆段土地利用规划管理提供参考依据。结果表明:(1)耕地冲突分布较为分散,极严重冲突集中分布于奉节县、开县、石柱县与涪陵区,严重与较严重冲突集中分布于重庆市主城区的外围区县,一般与不冲突集中分布于长寿区和巴南区;(2)建设用地冲突分布较为集中,极严重冲突集中分布于重庆市主城区,严重和较严重冲突分布较为分散,各区县均有分布,一般和不冲突也集中分布于重庆市主城区,且大多位于极严重冲突的外围;(3)综合土地利用冲突的极严重冲突集中分布于重庆市主城区的中心区域与奉节县,严重与较严重冲突各区县均有分布,一般与不冲突集中分布于极严重冲突的外围区域。     

基于最小累积阻力模型的三峡库区重庆段生态安全格局构建

三峡库区是长江上游生态环境集敏感、脆弱、复杂为一体的地区,其生态安全格局的构建对维护区域生态安全、实现区域可持续发展具有重要作用.以三峡库区重庆段为研究区,采用2018年土地利用现状数据和遥感数据,构建生态服务重要性与生态敏感性评价体系,综合确定生态源地;以坡度、起伏度、土地利用类型确定阻力值,采用最小累积阻力模型构建生态廊道,最终形成三峡库区重庆段生态安全格局.研究结果表明:三峡库区重庆段生态源地面积13660.80 km2,占研究区总面积的29.61％,主要分布于巫溪、奉节、石柱、开州等区县;生态廊道连接生态源地,共81条,总长度为3069.29 km,廊道呈树状辐射分布,呈现"东北-西南"树状分布的空间格局;生态源地与生态廊道共同形成三峡库区东北生态城镇圈、三峡库区西南都市生态圈以及连接两圈的三峡库区中部走廊的"一廊两圈"生态安全格局.研究结果对保障三峡库区生态安全具有重要意义,可为三峡库区生态环境环境保护提供科学依据.     

基于InVEST模型的秦岭山地土壤流失及土壤保持生态效益评价

为了解秦岭山地土壤侵蚀及土壤保持生态服务功能的空间分布特征,采用InVEST 土壤保持模型,从研究区、流域、县域3个尺度,对其潜在与实际土壤侵蚀量进行计算,在此基础上进一步应用该模型量化研究区土壤保持生态服务价值,得到土壤保持服务价值空间分布图。研究结果表明：（1）2012年秦岭山地潜在与实际土壤侵蚀量分别为4588×108 t、152×108 t,五大流域和各县区以轻度侵蚀和中度侵蚀为主,较为严重的地区为汉江流域南部紫阳县6323 t/(hm2[DK]·a)[JP2]和岚皋县5869 t/(hm2[DK]·a),属强烈侵蚀。（2）全区土壤保持总量4337×108 t,[JP]其中泥沙持留量143×108 t,单位面积土壤保持量为71979 t/(hm2[DK]·a);减少泥沙疏浚工程和水质治理花费的土壤保持服务价值共计4184亿元。各县区土壤保持服务价值量在001亿元至475亿元不等,价值量在096~191亿元之间的县区占全区的4413%,其次为191~285亿元（2522%）。（3）对于秦岭山地土壤侵蚀的防治及其生态效益的建设,保证林地面积的绝对优势是首要条件;对于大于25°的坡耕地,应继续推行还林还草政策     

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     

基于GIS和RUSLE模型的万州区土壤保持服务功能空间分布特征

土壤保持服务是重要的生态系统服务之一,代表生态系统对土壤侵蚀所起到的削减和改善作用。以万州为研究区,基于GIS平台和修正通用土壤流失方程(RUSLE),运用降雨、DEM等数据建模,探讨万州区土壤保持服务功能的空间分布特征并分析其影响因素。结果显示:(1)万州区土壤保持总量为1 435.84×10~5t/a,单位面积年均土壤保持量为417.91 t/(hm~2·a),具有较高的土壤保持服务功能重要性;(2)土壤保持服务空间分布受地形和人类活动等的显著影响,东南部山地区域较高,而铁峰山与方斗山之间的长江河谷较低,其空间分布特征与土壤侵蚀的分布状况大致相反;(3)坡度角度,15°~25°坡度区产沙量最大占全区的41.56%,8°~15°区域次之,这两个坡度区人地矛盾最为集中;土地利用类型中,旱地侵蚀最为强烈,而林地侵蚀微弱并表现出很高的土壤保持服务功能。研究结果对万州乃至整个三峡库区的水土保持工作有借鉴意义。     

近30 a三峡库区(重庆段)城镇化发展的气温响应图谱诊断

城镇化发展是区域气候变化的重要影响因素之一。以Landsat TM影像数据、多期土地利用类型数据、城镇化率数据、DEM数据、气象站点时空数据为基础,通过城镇发展指数法、气温变异指数法,以图谱方式对三峡库区(重庆段)近30 a城镇化发展格局、气温变异格局进行可视化,运用一元线性回归模型,建立了重庆三峡库区城镇发展的气温响应模型。研究表明:(1)研究区全域城镇建设用地增长3.83倍,城镇化发展指数年增长率为4.56%,总量呈现出西南高东北低格局。(2)气温变异指数从20世纪90年代后期开始迅速增加,2005~2014保持在高指数状态,库区蓄水对气温变异指数增长的影响未达显著性水平。(3)从城镇发展的气温响应状况看,呈较强正相关性且拟合精度较高,绝大部分区县t概率值(p值)达到0.05的显著性水平。分析表明,库区下垫面物质环境的改变和人类活动的增加对区域气温的长期同向变化具有较强解释力。     

三峡库区降水量的空间插值方法及时空分布

三峡库区是一个特殊的地理单元,分析库区降水的时空特征具有重要意义。利用三峡库区及周边46个气象站点资料,分别采用反距离加权法、样条函数法、普通克里金法、协同克里金法等4种空间插值方法,对三峡库区1961~2005年45年间的年平均降水量、月平均降水量进行了空间插值模拟与交叉检验,并对三峡库区降水量的时空分布特征进行了分析。检验结果表明,考虑高程的协同克里金法整体插值效果要优于其他3种插值法。但通过站点误差分析,协同克里金法并非对每一个站点的插值精度都高。研究发现,在剔除其中2个高海拔站点的情况下,可以显著提高协同克里金的空间插值效果。由插值得到的三峡库区降水分布图可知,大部分区域的年平均降水量处于 1000~1200 mm ,而年内降水分配不均匀,夏季降水约占年降水量的45%。     

长江流域土壤保持能力时空特征

利用MODIS-NDVI数据、地面气象站数据等,采用通用土壤流失方程计算了长江流域2000~2010年土壤保持量,并基于GIS平台与GeoDa软件,辅以Morans I指数以及一元线性回归系数等方法分析了长江流域土壤保持能力的时空分布特征。结果表明:(1)长江源区以及中下游沿岸至长江入海口地区的土壤保持量最低(≤560t/hm2),土壤保持量高值区(≥2 400t/hm2)主要分布于上游四川盆地周围以及中下游长江以南地区;(2)长江流域土壤保持量在市域单元上存在明显的空间聚集现象,"低—低"聚集区分布在长江源区、武汉西部以及流域入海口,"高—高"聚集区主体分布在流域上游与江西南部;(3)土壤保持量年际变化呈增加趋势的区域占62%,其中呈快速增加趋势(b5)的地区分布在陕西南部、湖南西北部、江西东部以及四川东部,呈减少趋势的区域占38%,主要分布于流域上游以及中下游长江以南部分地区。     

三峡库区坡地果园间植草篱的水土保持效应

坡地果园水土流失对三峡库区生态环境和农业可持续性发展构成双重压力。以皇竹草篱为纽带间植于坡地果园营建复合生态模式,对草篱拦蓄泥沙、径流的效应进行了长期观测。结果表明：草篱间植的应用能有效减少坡地果园的水土流失,尤以侵蚀量减少更为显著,与传统果园经营模式相比,径流量减少了5871%~6574%,侵蚀量减少了7070%~7792%。同时,草篱间植的应用对减少养分的流失总量效果也相当显著,对减少库区面源污染,保持和提高坡地果园的土地生产力具有重要作用,为三峡库区坡地果园的利用与保护提供了技术与模式支撑。     

三峡库区水源涵养重要区生态系统格局动态演变特征

利用三期遥感分类数据为基础数据源,结合野外地面核查和生态空间分析方法,对三峡库区水源涵养重要区2000~2010年生态系统格局时空动态变化进行了分析。结果表明:研究区内各类生态系统空间分布差异较大,以森林和农田为主体生态系统;10a间,由于三峡水库蓄水淹没了大量农田和林地,导致森林生态系统和农田生态系统分别向湿地生态系统转化了179.99km2和191.27km2;其他生态系统(主要是人工表面)面积在时段内增加了506.63km2,主要是城镇建设占用部分森林和农田转换而来;时段内森林生态系统总的面积未发生较大减少主要是由于近年退耕还林、森林工程等生态工程的实施获得了大量补充;研究区后期的生态系统转化强度在逐渐增强,生态系统动态类型相互转化强度也显示出研究区生态系统类型的转化总体变差。     

三峡库区水土保持与生态环境改善

介绍了三峡库区水土流失现象,分析了水土流失发生的原因,阐述了水土流失对库区生态环境的影响。主要表现在：破坏土地资源,淤毁水利工程、抬高河床,加强洪旱等灾害,污染水资源。     

三峡库区发展态势与问题

近10年，三峡库区经济得到较大发展，GDP总量，人均GDP成倍增长，基础设施建设成绩斐然。但与全国和发达地区比较，差距仍在扩大。产业结构层次低，效益低，外资投资和外贸投资环境差等问题依然十分突出。山地灾害，环境污染，生态退化等问题仍十分严重，对重庆未来发展造成巨大压力。因此，对三峡库区近年的发展应有客观的评估。应该认识到，三峡库区发展滞后是自然因素，历史因素长期综合过程的产物，三峡库区的发展需要经历长期艰苦奋斗的过程，不可能在短期内就能“赶超”，更不可能仅靠一个特大工程的带动而导致改观。当前，加大国家对三峡库区的投入，特别是扶持库区基础设施建设是必要的，但库区的发展不能长期依赖国家的投入，应该培育自身的发展能力，改善投资环境，吸引外资，吸引私人和集体投资；要在竞争中求发展。发展过程中，要十分重视库移民的可持续发展问题，及生态安全，环境污染治理和山地灾害控制问题，应进行产业重构，培植优势产业，名牌企业和名牌产品；合理利用劳动力资源；发挥重庆主城区和三峡工程对经济的拉动作用。     

三峡库区农村移民的环境意识浅析

库区社会公众环境意识的觉醒和环境素质的提高是三峡库区生态环境保护的基础和动力。利用三峡库区农村移民社会经济环境调查数据,对三峡库区农村环境保护设施现状,农村移民的环境素质进行了分析,认为库区农村环境基础设施有了很大进步,但是库区农村环境基础设施仍然不足,饮用水不安全,化肥施用量过度,生物、环保防虫技术很少被采用,移民缺乏环境保护的基本知识,对环境保护的重要性认知不足,仅具备浅层次的局部的“日常环保型”意识,参与环境保护的经济能力和动力不足。因此,需要加强库区农村环境基础设施建设,改善饮用水安全状况,推广高效、生态、安全的农业生产技术,加强库区农村移民的环境教育,促进移民脱贫致富,提高三峡库区农村移民的环境素质,提高其参与生态环境保护的自觉性,改变其对环境不友好的生产生活行为习惯     

三峡库区植物篱坡地农业技术提高土地生产潜力的研究

寻求一条有效防治水土流失 ,提高土地生产潜力、防止水库淤积的坡地利用改良途径 ,是三峡库区环境、资源、研究人员和经济建设者努力的方向。采用坡地植物篱农业技术 ,则是实现上述目标的有效途径。中国科学院地理科学与资源研究所在秭归县的试验表明 ,7a的植物篱 ,篱坎高度几乎都在 90cm以上 ,坡度从 3 0°～ 3 4°减缓至 15°～ 18° ,表层土壤有机质含量从 0 .9%增至 1.61%以上 ,篱间脐橙的产量高于同类石坎梯田脐橙产量约 2 0 %以上 ,高于旱坡地上的脐橙产量约 2 5 %以上 ,达到完全防治土壤侵蚀 ,提高土壤肥力 ,增加农业产量目的 ,是三峡库区值得推广的一项农业技术体系     

三峡库区土地利用变化与影响因子分析

利用1995、2000和2005年的Landsat TM遥感数据解译结果分析了三峡库区的土地利用格局，三峡库区建设用地总量上升，各类建设用地的增长率不一致，库区水面在增加；运用单一土地利用动态度分析了相关地类的变化速度和分布，各地类的动态度与变化速度存在空间上的差异；采用景观生态学的方法分析了土地利用变化的景观特征，景观的多样性在增加，而景观的破碎度有一个先减小后增加的趋势，同时景观优势度的变化不大，耕地景观的优势逐渐被多样性景观特征所替代。然后采用典型相关分析的方法，计算典型载荷，找出各典型变量在分析过程中的作用，借此分析了土地利用变化与社会经济影响因子之间的关系。