基于SCGE的国土空间规划模拟框架CTSPM及其在国土空间安全模拟仿真中的应用

土地利用指标的区域配置与部门配置是我国国土空间规划体系的核心问题。如何在贯彻落实国家意志和中央战略的前提下,根据我国不同类型自然地理区划和经济社会区划的发展实际,特别是根据城镇化格局定型区、发展型城镇化地区和收缩型城镇化地区等三类不同地区的土地利用的实际,充分顾及各级地方政府的发展意愿,优化配置各类用地指标,是本轮国土空间规划不可或缺的首要的基本任务。基于此,建立一个基于空间可计算一般均衡模型（SCGE）的多尺度、多区域、多情景国土空间规划模拟分析框架（CTSPM）,提出该框架在国土空间安全模拟仿真中的实际应用场景,以支持多种国家发展情景和土地指标分配方案下国土空间格局模拟分析,及其经济社会影响和生态环境影响分析,为各地区、各部门之间的土地指标“博弈”提供“辩论”平台,为科学编制国土空间规划以及深度理解国土空间安全的跨区域影响提供分析性框架。     

海洋功能区划管控体系研究

海洋功能区划制度是《中华人民共和国海域使用管理法》确立的三大基本制度之一,在我国的海域管理工作中发挥着重要的作用。该制度之所以在海域工作中有如此重要的地位,与其具有强有力的管控作用密不可分。本文对我国海洋功能区划的管控体系进行了研究,分析了我国海洋功能区划的管控途径,包括法律法规、区划成果、层级控制和实施过程管控;从管控的角度,对本轮区划分类体系、目标管制、功能区管理要求、实施保障措施和层级体系等管控措施进行了分析研究;针对本轮区划实施,提出了加强海洋功能区划管控作用的建议。     

中国土壤环境质量区划方案

针对我国土壤环境质量分区管理的重大需求,基于土壤重金属背景值与地球化学值及有机物等污染物信息的数据挖掘、空间叠置与验证分析,阐述了全国土壤环境质量现状与空间格局;通过全国尺度土壤环境质量形成机制分析,构建了以土壤环境质量评价为核心的区划指标体系,提出了土壤环境质量区划方案,将我国划分为4个一级区,22个二级区,57个三级区,为我国土壤环境功能区划制定与区域风险防控提供了科学依据.     

一个基于土地利用详查的中国土地资源利用区划新方案

文章简要总结了中国土地资源利用分区工作,进而提出了中国土地资源利用区划的原则、依据和指标体系,确立了中国土地资源利用区划体系与分级。在此基础上,基于《全国土地利用详查》的分县汇总数据,以分县为单元,把自上而下的定性分析和自下而上的定量归并两种区划途径相结合,在县域土地利用结构类型聚类分析的基础上,承继前人的相关工作,提出了一个由12个土地利用区和67个土地利用亚区构成的中国土地资源利用区划新方案,编制完成中国土地资源利用分区图。该方案首次划分出了东南沿海区和藏东南-横断山区两个土地利用区,与以往的方案相比有所创新和发展;土地利用亚区的划分则强调国土开发的重点地区和土地严重退化或生态脆弱地区,从而更具实用性。     

基于资源场势的我国煤炭空间配置特征研究

论文将资源场势的理论运用到煤炭资源领域,利用相关公式计算全国可获得数据的30个省(区、市)的煤炭资源势、煤炭作业势和煤炭资源-作业势,分析了1986年以来我国煤炭资源空间配置的基本特征,并采用煤炭配置质量指数评价我国区域煤炭资源空间配置的合理性。研究表明:①随着时间的变化,我国煤炭资源场趋于集中,空间上呈现出以晋豫地区为中心,从东北向西北偏移的趋势;②各地区煤炭作业势在时间上变化幅度较小,空间上与煤炭资源势呈现总体相近的格局;③我国煤炭资源-作业场有向东部南部沿海地区和晋陕蒙地区集聚的趋势,目前基本形成了以东部南部沿海地区、环渤海地区为主的"S"形输入区和以晋陕蒙为主的"V"形输出区的空间格局;④可以将我国划分为三种煤炭空间配置类型区,即场源区(6个)、场汇区(19个)和基本平衡区(5个),煤炭资源空间配置具有显著的区域差异,空间极化现象突出;⑤我国煤炭资源空间配置总体是合理的,但是个别地区的配置方向或配置力度不尽合理,存在输出区过度输出和输入区过量输入等情况。     

松嫩高平原土地利用格局变化时间尺度特征研究

土地利用格局变化的时间尺度是其尺度依赖性和敏感性表达的重要基础。论文以松嫩高平原典型区域巴彦县为研究区,运用GIS、RS技术,结合Matlab编程,采用K-L变换将多波段的遥感影像提取为单波段图像作为原始信号数据,在研究区土地利用格局最优空间尺度下,应用快速傅里叶变换对小波分析模型进行改进,探寻研究区土地利用格局变化研究的适宜时间尺度,进而明确适宜时空尺度下土地利用格局变化的波动性特征,并采用土地利用转移矩阵对其时间尺度的划分结果进行检验。结果表明：1）研究区土地利用格局变化在10~20、30~40和40~50 a均有明显的波动性特征,表明10~20、30~40和40~50 a是研究区土地利用格局变化的3个重要时间尺度。2）1979—2015年研究区土地利用格局变化研究的最优时间分析尺度为36 a,土地利用格局在12.33 a左右具有明显的波动性变化特征,可将研究区时间域划分为3个发展阶段：发展初期1979—1991年、发展中期1991—2003年、发展近期2003—2015年。3）在空间上,研究区土地利用格局变化的全局化时间尺度和土地利用格局变化的局部化时间尺度具有较高水平的一致性。4）论文建立的基于小波分析的土地利用格局变化时间尺度识别方法可行并具有准确性,研究区旱地、林地和建设用地等主要土地利用类型在1979、1991、2003和2015年4个重要时间节点上的变化发生了明显的趋势性转换。     

西北内陆区降水稳定同位素时空分布特征及其水汽来源

综合分析西北内陆区97个研究站点的降水稳定同位素数据,并结合相关气象资料,揭示了西北内陆区降水稳定同位素δ¹⁸O、δD和d-excess时空分布特征,明确了海拔、经纬度、温度和降雨量对降水δ¹⁸O的影响;利用水汽通量和HYSPLIT模型追踪了大气降水的水汽来源.同时,根据关键自然地理要素的空间差异将西北内陆区划分为4个子区域,对上述内容分区域进行系统分析和对比.结果表明：(1)西北内陆区降水δ¹⁸O和δD的变化范围分别为-21.20‰～1.70‰和-144.20‰～5.21‰,d-excess波动范围为-20.37‰～46.48‰,δ¹⁸O、δD和d-excess均存在显著的空间变化和季节变化特征,河西内陆区和塔里木地区δ¹⁸O和δD值相对偏正,柴达木-青海湖区和准噶尔-吐哈地区δ¹⁸O和δD偏负.(2)西北内陆区大气降水线方程的斜率和截距均小于中国和全球大气降水线,4个子区域亦低于全球水线,其中塔里木地区斜率最低.(3)西北内陆区海拔效应为-0.04‰·...     

辽河流域水生态分区研究

依据河流生态学中的格局与尺度理论,对流域水生态分区的内涵进行辨析,从理论上对区划方法进行了研究.通过对辽河流域自然要素及水生态特征的分析,建立了辽河流域水生态分区体系.明确了各级分区的主要内容与分区依据,提出了各级分区的特征指标,从而建立了流域水生态分区的指标与方法体系.结果表明,辽河流域包括2级水生态区,一级区可根据流域水资源空间特征差异进行划分,其目的是反映大尺度水文格局对水生态统的影响规律,二级区是根据地貌、植被、土壤和土地利用等自然要素进行划分,目的是反映流域尺度的地形、地貌及植被对河流栖息地环境特征的影响.在GIS技术支持下,采用多指标叠加分析和专家判断方法,将辽河流域划分为3个一级区、14个二级区,对不同分区的水生态系统特征及其所面临的生态环境问题进行了总结.对水生态分区在流域管理中的应用进行研究,提出了基于水生态区的环境管理技术支撑体系.     

松嫩平原北部耕地空间分布及其变化特征

耕地资源是人类赖以生存的基础性资源,科学地判定其变化特征以及空间分布格局,对促进耕地资源的空间优化布局以及保护耕地等方面具有非常重要的意义。选取松嫩平原北部的典型区域黑龙江省黑河市嫩江县为研究区,通过对研究区1984年和2011年Landsat8TM遥感影像进行解译,运用Arc GIS10. 0软件、耕地指数法、GIS空间分析法对研究区耕地资源空间分布及其变化特征进行研究。结果表明:1)研究区1984年耕地主要分布在北部及东部,2011年耕地主要分布在中部及北部; 2)研究区西部耕地分布呈现出密集分布的空间特征,东部呈现出稀疏分布的空间特征; 3) 1984—2011年研究区耕地空间格局发生了明显变化,南部乡镇变化较大,中部和西部乡镇变化居中,北部和东部乡镇变化最小,行政区划上双山镇耕地变化最大。研究成果可在一定程度上为嫩江县耕地资源的合理配置,耕地资源的保护及耕地空间布局优化提供参考。     

艾比湖湿地不同水淹条件下土壤养分变化研究

为探明不同水淹条件对艾比湖湿地土壤养分含量的影响,文章以其东南部为研究区,根据遥感影像图将研究区划分为经常性水淹区、季节性水淹区、无湖水淹没区,对其研究区内27个采样点的81个土样中有机碳、速效磷、速效钾含量进行分析,揭示不同水淹条件下土壤养分的变化。研究表明:(1)研究区内土壤有机碳、速效磷、速效钾变异程度较高,属于中等变异。距湖远近影响下,含量逐渐增加,且变幅较大。各指标含量大小分别为无湖水淹没区>经常性水淹区>季节性水淹区;(2)垂直梯度上各指标含量呈现为0～20 cm>20～40 cm>40～60 cm,即随着土壤深度的不断增加,土壤有机碳、速效磷、速效钾含量随之减少。表层变化明显,土壤深度越深,含量变化幅度逐渐变小。(3)水分是影响土壤养分含量空间异质性的重要因素之一,空间分布上距离湖面越远,受到水淹条件影响越小,土壤养分含量会越多。各指标条带状较明显,含量自西南向东北呈逐渐增加趋势。(4)经常性水淹区水分与有机碳呈不显著正相关,与速效磷、速效钾呈显著负相关(p<0.05)。季节性水淹区水分与有机碳、速效磷、速效钾呈显著(p<0.05)和极显著(p<0.01)负相关。无湖水淹没区水分与有机碳、速效磷、速效钾均呈显著和极显著负相关。     

面向地质灾害防治的第四系空间信息提取研究

第四系空间分布及其厚度信息提取是地质灾害防治工作中的关键技术之一。以三峡库首区秭归段为研究区,在收集遥感影像、地质图、地形图以及勘查资料等多源数据的基础上,分析了第四系空间分布及其堆积厚度的影响因素,确定地层岩性、坡度、水系多级缓冲区、归一化植被指数(NDVI)以及遥感影像光谱特征中的亮度(Brightness)和遥感影像纹理特征中的灰度共生矩阵对比度(GLCM contrast)作为第四系空间信息提取的评价因子,并利用C5.0决策树构建了第四系空间分布及其相对厚度信息提取模型,编绘了研究区第四系相对厚度空间分布图。结果表明:区域内第四系的空间分布及其堆积厚度由岩性和水系控制,而局部主要由坡度控制;遥感影像的光谱、纹理特征较为真实地反映了第四系的空间分布信息;172 m高水位蓄水期间的塌岸调查结果佐证了第四系厚层区划结果的可信度,该研究结果在水库蓄水后库岸再造或塌岸防治方面具有一定的参考价值。     

渤海海岸带生态分区研究

生态区划是有效利用自然资源、保护生态环境的基础. 海岸带作为全球生态环境最脆弱、最敏感的区域之一,生态区划能更好地促进海岸带资源环境的可持续发展,可为管理者和决策者提供理论依据. 从生态环境的角度出发,综合分析了渤海海岸带的生态环境特征及其区域分异规律,并建立了生态分区指标体系和命名系统. 以地理信息系统为基本工具,建立了气候、地形、土壤、水系和土地利用等数据库,运用GIS技术进行生态要素的空间分析,完成了渤海海岸带生态区划,全区共分为4个生态区和15个生态亚区.最后分析了每个生态区的生态环境问题,并提出了相应的保护对策.       

基于空间适宜性评价和人口承载力的贵溪市中心城区城市开发边界的划定

城市开发边界的划定能够合理引导城市空间的有序发展,控制其无序蔓延。论文以典型的资源型城市贵溪市为研究区,从空间适宜性评价、人口承载力、城市规模以及城市总体规划和土地利用总体规划（简称“两规”）衔接等方面探索有效的城市开发边界划定方法。空间适宜性评价综合考虑自然、空间可达性和生态条件,运用聚类分析法确定区域内不宜作为开发建设的生态底线区域和适宜建设开发区域的高低等级,以此确定城市开发边界的发展方向。通过灰色预测GM(1,1)模型预测研究区2020年人口总量,并基于土地资源和水资源承载力验证当地所能容纳的最大人口总量,同时确定城市规模和划定城市开发边界。以空间适宜性评价、人口承载力、城市规模预测、两规衔接和空间形态控制等方法倒逼缩减建设用地,从而划定城市发展的刚性和弹性增长边界。     

黄土高原植被数量区划研究

采用GIS技术与数量生态分析技术(TWINSPAN)相结合的方法,对黄土高原植被进行数量区划。植被数量区划的结果表明:黄土高原可划分为4个植被区,包括5个植被亚区,与黄土高原植被DCA、CCA、DCCA排序的结果相吻合。     

上海市突发环境污染事故风险区划

环境风险区划是区域布局型环境风险管理及环境风险分区管理的重要手段.本研究在环境风险系统理论的指导下,借鉴“自上而下”和“自下而上”传统区划方对上海市突发环境风险进行区划研究.上海市突发环境风险区划中“自上而下”环境风险一级区的划分是依据上海市1990~2008年突发污染事故历史时空格局获得;而“自下而上”是通过构建上海市风险区划指标体系,在对指标进行概念模型量化的基础上,运用基于遗传算法的K均值聚类在最小区划单元进行聚类区划,并依据上海市政府宏观规划对聚类后的图斑碎块进行科学性和实用性调整,获得上海市突发环境污染事故风险亚区和小区;将上海市突发环境风险一级区及亚区和小区集成分析,实现上海市突发环境污染事故风险综合区划.结果表明:上海市突发环境污染事故风险区划包含2个风险一级区,5个风险亚区和21个风险小区,客观揭示了上海市突发环境污染事故风险的空间分布规律.针对上海市布局型环境风险和不同风险区提出相应的管理措施,为上海市综合减灾降险和风险管理决策提供科学依据.     

从林业分类经营的空间分析看大兴安岭采伐政策

大兴安岭是我国首批实施天然林保护工程的重点林区,1998年开始实施分类经营,区划为生态公益林区(禁伐区和限伐区)和商品林区。该区划是否反映自然条件、分类措施是否有利于功能的发挥,尤其是商品林区是否能够承担现有的采伐任务,成为林业经营的焦点。论文对大兴安岭呼中林业局分类经营格局的空间分析显示,区划充分考虑了自然因素,对天然林特征和分布与自然立地条件间关系的认识和划分合理;在此基础上重点分析了1989~2000年3种经营区内森林的数量和质量变化：商品林区开发以来一直是重点产林区,在1989年针叶林面积比例(41%)就小于该区域的原始状态(72%)、呼中林业局(47%)以及限伐区(54.9%)和禁伐区(47.8%),景观破碎化程度大于其它区域;至2000年,继续逆向变化,针叶林比例降至27%,仍小于林业局(31%)、禁伐区(32%)和限伐区(39%),分布更加破碎化,质量愈加下降,中幼龄林、公顷蓄积小于80m³/hm²和郁闭度小于0.6的森林面积比例分别达84%、52%和73%,森林数量和质量仍为3个区域中最差,难以支持现有的计划产量。因此,该林业局需要继续缩减产量,近期不安排主伐,森林培育仍为主要目标。限伐区和禁伐区的针叶林比例相对较高,但也都低于40%,需继续分别实施抚育措施和严格的禁伐制度。论文空间定量化地分析了大兴安岭的限额采伐与实际植被状况的差距,对进一步改善林业政策具有重要的指导意义。     

PRA和GIS在小尺度土地利用变化研究中的应用

论文借助PRA,结合实地测量和GIS,以宁夏南部山区的上黄村为例对小尺度区域的土地利用变化进行了初步研究。重建和恢复了其25年来各时期的土地利用过程,绘制了上黄试区不同时期的土地利用空间变化图,并对其土地利用的数量及空间变化进行了分析。结果表明:在研究期内,从数量上看,耕地和林地变化最为显著,年变化率分别达到了8.0%和9.2%;从空间分布变化来看,主要表现为耕地向林地、草地及园地转变。     

环境功能区划进展与展望

环境功能区划是生态环境空间管控的重要内容,是环境管理"由要素管理走向综合协调、由末端治理走向空间引导"的有效途径,是环境规划参与"多规合一"的重要抓手。本文回顾了环境功能区划启动以来的工作进展和主要成果,分析了当前生态环境空间管控存在的主要问题,从完善区划技术方法、整合生态环境功能区划、加强多规合一衔接、开展地方环境功能区划编制实践、分区环境政策试点等方面,提出了环境功能区划下一步工作展望。     

西北干旱区生态承载力监测及安全格局构建

以西北干旱区为研究区,通过引入生态环境弹性力、资源环境供容力、社会经济压力三个准则层,建立了生态承载力综合评价体系。在此基础上运用空间主成分分析法（SPCA）对西北干旱区2000年、2007年、2012年、2016年四期生态承载力时空变化进行监测评估,进而构建生态安全格局。研究结果表明：西北干旱区生态承载力以弱承载为主,且在研究时段弱承载区面积不断下降,而强承载区面积有上升趋势;从空间分布看,河西地区、北疆地区、内蒙古西部地区生态承载力呈上升趋势,而南疆地区则有所下降;利用MCR模型提取道路型廊道、河流型廊道、绿色廊道共51条,总长度7285.43 km;提取重要斑块区节点、河流湿地区节点、生态脆弱区节点等共71个。根据计算结果将西北干旱区划分为16个生态安全格局,并结合生态承载力变化情况,对现有的安全格局进行布局优化,以期为西北干旱区生态环境的保护和恢复治理提供科学参考。     

黄河源区降水遥感反演

降雨作为产汇流的驱动因子之一,其时间和空间的变化影响着产汇流规律.利用黄河源区1993年、1995年、1997年与1998年NOAA-AVHRR遥感数据以及同期的降雨观测资料,分析了降雨的空间分布和洪水的相关性,同时也分析了黄河源区降雨的时间变化规律和空间分异特点.