基于RS的崇明东滩空间动态变化研究

崇明岛东滩因其特殊的自然条件及频繁的人类活动影响，土地利用空间格局变化速度较快。通过对1988—2002年6幅不同时相TM遥感影像解译，对崇明东滩土地利用进行分类，得到东滩15年间的土地利用空间变化图；再利用GIS技术，从数量和空间分布上对其土地利用动态变化过程进行定量计算，结果显示东滩土地总面积不断增加，土地利用方式逐年变化。东部岸线明显向东扩展。同时结合考虑自然因素和人为因素影响，探讨了崇明东滩空间动态变化的原因。为更加合理的开发利用东滩提供了有力的参考，也表明了RS与GIS技术相结合对于研究东滩空间格局演变有一定的应用价值。     

Emission trading in agriculture: a study of design options using an agent-based approach

The Scottish Government has proposed reducing Scotland’s greenhouse gas (GHG) emissions by at least 80% by 2050, compared to the 1990 baseline level. It is not yet clear how these reductions will be achieved, but it is likely that all sectors will be expected to make some contribution. Depending on their farm activities, farmers have different sets of abatement alternatives—the challenge facing them, however, is in finding strategies that help to meet reduction targets while maintaining their income. In this paper, we use an agent-based modelling approach to study the implications of carbon trading design options aimed at reducing GHG emissions in the agricultural sector, such as auctions, fixed carbon prices, or carbon credit banking. The feasibility of carbon trading scheme options is assessed regarding their ability to ensure that farmers obtain carbon credits at an affordable and adequate price, since low prices would reward farmers not adopting on-farm abatement options and high prices would encourage non-compliance to targets, thus increasing enforcement costs. Assuming a closed market within the agricultural sector, this study shows that farmers may face up to 50% loss of income to achieve a 30% reduction target if this requires a cut in production. However, market design options such as credits banking may allow farmers to progressively adapt to the scheme constraints. At an individual level, the rate of on-farm compliance and the mandated emission reduction target will determine which farmer strategy is the most efficient to cope with a trading scheme.     

陕西省县域旅游效率的空间格局及影响因素

提质增效是目前旅游产业发展面临的重要课题。基于数据包络分析法,选用Python爬取技术,对陕西省107个县域的旅游效率进行测度分析,探讨县域旅游效率的空间格局及其影响的主要因素。研究表明：（1）陕西省旅游效率达到有效的县域数量整体偏低,高旅游效率县域多集中于市辖郊县。（2）县域旅游效率分布不均衡。陕北地区高旅游效率县域主要集中在黄河沿岸,关中地区呈现“西高东低”的现象,陕南地区高旅游效率县域则集中在地市交界处。（3）影响县域旅游总效率、技术效率和规模效率的主导因素不同。旅游收入占GDP比例（反映旅游业水平）、人口密度（反映县域发展水平）及汽车站数量（反映交通服务水平）是影响陕西省县域旅游总效率及技术效率的主导因素,而旅游资源禀赋（反映旅游业水平）、人口密度（反映县域发展水平）则是影响陕西省县域旅游规模效率的主导因素。     

中国雾霾污染的社会经济影响因素——基于空间面板数据EBA模型实证研究

依据环境经济学理论,运用空间极限边界分析模型,采用中国2003—2013年30个省际面板数据,从经济、人口、政策三方面入手,遴选尽可能多的社会经济变量,探究中国雾霾污染的空间相关性及其影响因素.结果显示中国雾霾污染具有空间溢出效应且京津冀、长三角及中东部部分地区出现高-高集聚现象.产业结构、能源消费结构、城市建筑施工、人口规模以及汽车保有量对雾霾污染具有抗干扰性的"稳健性"影响.最后依据实证结论提出了一些政策建议,如进行雾霾区域联合防治,转变经济发展方式,清洁高效使用煤炭,合理布局城市人口等.这些建议为政府制定治理雾霾政策提供决策依据和参考.     

基于MCR模型的大别山核心区生态安全格局异质性及优化

以大别山核心区精准扶贫对象岳西县为研究单元,选择10个生态阻力因子建立生态安全评价指标体系,利用ArcGIS构建生态阻力面,应用空间数据探索分析方法（Exploratory Spatial Data Analysis,ESDA）、最小累积阻力模型（Minimum Cumulative Resistance,MCR）和重力模型对生态安全进行诊断和潜在生态廊道识别提取。研究表明：（1）岳西县生态安全较高及高等级区域占县域总面积37.79%,而较低及低等级区域占51.89%,整体呈现北低南高的空间特征,生态安全水平总体偏低。（2）ESDA分析显示,生态安全空间分布全局Moran's I指数为0.6374,LISA图显示岳西县生态安全等级主要以高高（HH）、低低（LL）两种聚集类型为主,在空间上呈明显的片状集聚分布特征。在此基础上,选择生境良好的自然保护区及大型风景区斑块为生态源,生成累积耗费阻力面,基于MCR最小累积阻力模型构建生态源之间的最小累积耗费路径,提取潜在生态廊道90条,生态节点103个,利用重力模型识别出21条重要潜在生态廊道,其中,一级和二级潜在生态廊道分别为13条和8条。（3）结合岳西县旅游产业空间发展规划,提出了“一环三带”生态网络框架空间布局模式及优化对策,该模式可作为岳西县生态经济产业发展格局的有效补充。     

东辽河流域地表水水质空间格局演化

受人类活动和流域生态水文过程(Eco-hydrological processes)的影响,东辽河流域地表水污染严重,水质具有明显的地域分异特征.通过1983～1999年对东辽河流域地表水质分析及历年来水文和社会经济资料整理,建立流域地表水污染重心模型,探讨了东辽河流域地表水水质空间演化特征.研究结果表明,受到自然条件和社会经济活动演化的影响,东辽河流域地表水污染重心位置有逐渐向上游方向迁移的趋势受自然条件的季节变化和农业季节性开发活动的影响,东辽河流域污染重心的季节变化较之年际变化更为剧烈,从全年变化趋势看,污染重心有向流域上游迁移的趋势.从流域管理的角度看,东辽河流域在治理点源和非点源污染的同时,还要从全流域的角度出发,加强流域生态水文过程的调节.     

中国水足迹强度空间关联格局及影响因素分析

水资源短缺已成为制约经济社会发展的重要因素,科学审视水资源利用现状、探索水资源可持续发展的有效动力具有重要的理论和现实意义。基于水足迹视角分别测算2006-2015年中国31个省域的水足迹强度,利用探索性空间数据分析（ESDA）对其时空格局演变特征进行解析,考虑到该方法空间描述的粗略性,通过引入时空跃迁测度法进行细化,并借助空间杜宾模型探讨其影响因素。结果表明：中国水足迹强度空间集聚效应显著且具有跃迁性,但主要以类型Ⅵ为主,其空间结构具有一定的路径依赖特征;人口数量仍然是当前中国水足迹强度的一个主要驱动因子,而城镇化率和对外开放程度则对降低水足迹强度起积极作用;中国水足迹强度存在“倒N型”的Kuznets曲线,且大部分省份水足迹强度处于第一个拐点与第二个拐点之间,北京、天津、上海等区域已越过第二个拐点,处于水足迹强度下降阶段,而部分西部欠发达地区仍未跨越第一个拐点。     

中国自然资源生态服务重要性评价与空间格局分析

自然资源是保障经济社会发展的重要物质基础,同时又发挥了重要的生态服务功能。选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护和产品提供五类生态服务,采用NPP定量指标法识别中国自然资源生态服务的重要区域,并进一步分析空间格局特征。结果表明：中国自然资源生态服务极重要和高度重要区约占总面积的1/4,以东北山地、江南地区、西南地区和青藏高原东部等水源涵养能力强、水土保持较好、防风固沙水平高、生物多样性较丰富的地区为主;不同类型自然资源的生态服务重要性差异显著,耕地资源的产品提供服务重要性显著,林地和草地资源的水源涵养、水土保持、防风固沙及生物多样性维护服务重要性均较显著,水域主要提供水源涵养服务;各生态服务重要性在空间上均显著集聚,自然资源综合生态服务的热点区主要分布在大兴安岭、长白山、浙闽山地、武夷山、南岭山地、秦岭山地、滇西南地区和藏东南山地等;自然资源综合生态服务重要性的空间分布与农业自然带/亚带呈现较高的一致性,热带和温带地区的重要性级别较高。研究结果可为区域自然资源管理及生态保护修复提供决策依据。     

重庆市乡村生产空间系统风险评价及其空间分异格局

科学评价乡村生产空间系统风险水平并揭示其空间格局特征,差异化设计风险管控措施,对引导和调控乡村生产空间系统多元主体行为选择、实施健康可持续乡村振兴战略具有重要意义。在理清乡村生产空间系统风险机理的基础上,从风险源压力、风险载体状态、风险控制机制响应三个方面构建了乡村生产空间系统风险综合评价指标体系,以重庆市37个区县为研究单元,2016年为研究时点,评价了乡村生产空间系统风险水平并揭示其空间分异特征,据此提出了乡村生产空间系统风险管控的差异化措施。研究表明:(1)乡村生产空间系统风险的产生是风险源压力、风险载体状态、风险控制机制响应三者相互联系、共同作用的结果。(2)重庆市乡村生产空间系统风险总体上属于中等水平,呈现出"东高西低"的空间格局,系统压力、状态、响应水平空间分异特征明显,并从空间管制、土地利用模式、防灾减灾救灾体系等维度提出了差异化风险管控措施。     

Quantifying the effect of buffer zones,crop areas and spatial aggregation on the externalities of genetically modified crops at landscape level

The development of genetically modified (GM) crops has led the European Union (EU) to put forward the concept of ‘coexistence’ to give farmers the freedom to plant both conventional and GM varieties. Should a premium for non-GM varieties emerge in the market, ‘contamination’ by GM pollen would generate a negative externality to conventional growers. It is therefore important to assess the effect of different ‘policy variables’ on the magnitude of the externality to identify suitable policies to manage coexistence. In this paper, taking GM herbicide tolerant oilseed rape as a model crop, we start from the model developed in Ceddia et al. [Ceddia, M.G., Bartlett, M., Perrings, C., 2007. Landscape gene flow, coexistence and threshold effect: the case of genetically modified herbicide tolerant oilseed rape (Brassica napus). Ecol. Modell. 205, pp. 169–180] use a Monte Carlo experiment to generate data and then estimate the effect of the number of GM and conventional fields, width of buffer areas and the degree of spatial aggregation (i.e. the ‘policy variables’) on the magnitude of the externality at the landscape level. To represent realistic conditions in agricultural production, we assume that detection of GM material in conventional produce might occur at the field level (no grain mixing occurs) or at the silos level (where grain mixing from different fields in the landscape occurs). In the former case, the magnitude of the externality will depend on the number of conventional fields with average transgenic presence above a certain threshold. In the latter case, the magnitude of the externality will depend on whether the average transgenic presence across all conventional fields exceeds the threshold. In order to quantify the effect of the relevant ‘policy variables’, we compute the marginal effects and the elasticities. Our results show that when relying on marginal effects to assess the impact of the different ‘policy variables’, spatial aggregation is far more important when transgenic material is detected at field level, corroborating previous research. However, when elasticity is used, the effectiveness of spatial aggregation in reducing the externality is almost identical whether detection occurs at field level or at silos level. Our results show also that the area planted with GM is the most important ‘policy variable’ in affecting the externality to conventional growers and that buffer areas on conventional fields are more effective than those on GM fields. The implications of the results for the coexistence policies in the EU are discussed.     

秦巴集中连片特困区多维贫困度量及其空间格局

连片特困区贫困是特殊的区域性贫困,实现持久脱贫,关键在于识别和评估区域的贫困程度以及深究其致贫原因。基于此,通过构建经济维度硬现状、社会维度软现状及自然维度潜在状态3维的多维贫困度量指标体系,应用均方差权重法测算了2006、2010及2014年秦巴集中连片特困区及各子区域的多维贫困度,并分析了多维贫困及其各维度的时空演变规律。结果表明：（1）秦巴集中连片特困区多维贫困度得分偏高,表明该区域贫困程度较深,且多维贫困在不同贫困维度上呈现显著差异。（2）2006—2014年秦巴集中连片特困区多维贫困度都呈减弱趋势,且表现出以甘肃省徽县至湖北省房县为轴带的中部地区集聚的空间演变趋势。（3）在整体多维贫困显著改善的同时,不同连片扶贫区及不同的贫困维度在减贫路径上也体现出不同的演化特征。所得结论为该区域内县域尺度贫困类型特征识别以及扶贫工作前期评估以及后期验收成效等提供一定技术支持,也为后期实施因地制宜的脱贫措施提供科学的辅助决策支撑。     

1995~2015年锦州湾海域围填海空间格局变化分析

为探究锦州湾海域围填海的空间开发及利用程度,选取了1995~2015年间的5期Landsat TM、ETM+、OLI遥感影像作为基础数据,对该区域围填海的空间利用结构、利用水平、动态度及质心转移进行了分析,结果如下:（1）锦州湾海域空间开发利用活动类型多样,但结构规模不均衡,总围填海面积由1995年的2756.93 hm2增加到2015年的7234.70 hm2,以中部海域港口用海增加面积最大,南部海域围填未开发用海次之。（2）在空间利用水平方面,中部海域人工岸线比例最高,北部海域变化不大,南部海域在2010年以后增长较快;用海类型多样性指数方面,中部海域在2005年前较高,用海类型较合理,2010年及以后不断下降,北部海域波动较小,南部海域呈缓慢上升趋势。（3）围填海利用的动态度方面,北部海域港口用海动态度最高,达到5%;中部海域,围填养殖用海动态度变化最大,为7.54%;南部海域围填未开发利用动态度为5.94%。（4）围填海的空间质心转移方面,1995~2015年间围填海质心不断向东南方向移动,说明锦州湾海域的围填海开发逐渐向东南迁移。     

WRF-Fluent耦合模式的构建及其对城市大气扩散的精细化模拟

为了准确刻画城市环境中的复杂建筑结构对大气运动和污染物输送及扩散过程的影响,结合中尺度模式WRF和微尺度模式Fluent构建了单向耦合的WRF-Fluent模式,并将其应用于榆中县城区高架源排放情景下大气扩散的模拟研究.基于城市气象/示踪外场试验期间获取的气象数据对WRF模式的模拟性能进行验证,发现WRF能够为Fluent提供比较准确的随时间变化的气象驱动场.在此基础上,将榆中县城区三维几何模型嵌入到WRF-Fluent中,对城区内的流场及污染烟羽的时空演变过程进行精细化模拟,并将模拟结果与实测示踪物浓度数据进行比对.结果显示,WRF-Fluent模式可以很好地描述城区内的复杂三维风场结构以及污染烟羽随时间的动态变化特征,而且模拟的地面和城市冠层顶浓度最大值基本位于观测值的0.3~3倍之内,这表明构建的WRF-Fluent模式具有较好的模拟性能,可作为一种有效的工具应用于实际城市规划和空气质量改善以及环境风险评估等方面的研究.     

喀斯特小流域河流溶存甲烷浓度时空变化特征

以宜昌境内喀斯特河流下牢溪为研究对象,通过对流域内15个采样点为期1a间隔约2周1次的水量、水质及CH4浓度同步监测,探讨河流溶存CH4浓度时空变化规律及影响因素.结果 表明:下牢溪溶存CH4浓度变化范围为0.002～1.492μmol/L,全年平均浓度0.133μmol/L,整体表现为大气CH4的源.河流溶存CH4浓...     

基于景观空间格局指数法的长江口水域生态环境变化分析

以长江口重大工程区、重要生态敏感区及其邻近水域为研究区域,采用景观生态学中景观空间格局指数方法,分析2001年8月和2006年8月两次取样调查期间长江口生态环境变化。研究结果表明:5 a间以重大工程为主的人类活动对长江口水域生态环境影响显著。无机氮、活性磷酸盐污染严重,其斑块对干扰敏感度高,受干扰的强度最大,斑块多样性指数下降;由于海域重大工程建设增加了水体中悬浮物含量,使得悬浮物斑块优势度升高;在轻度或中度干扰下,盐度、COD、悬浮物、叶绿素a斑块的破碎化程度升高;2006年长江口浮游植物、浮游动物和底栖生物的多样性指数值、破碎化程度均处于较高水平。     

Evaluation of a model for hourly spatial concentration distributions

A time-dependent finite difference model in three levels combined with a puff model to account for subgrid effects close to single sources was used to calculate hour-to-hour concentration distributions. Measurements from several selected stations were used to account from time variation in background concentrations. For each hour, weight was given to observed values in areas that were not influenced by local sources.Results of concentration calculations based on hourly data on emission and dispersion are validated by measured time series of SO₂ and NO_x at five stations. A combination of hourly nephelometer readings and 12-h measurements of small particles at three stations are compared with calculated values.Hourly observed and calculated values from two periods (3 January–15 March 1988 and 18 April–24 June 1988) were used for the evaluation of the model for calculating hourly pollution concentrations in each square kilometre. The results showed that prediction of short-term average concentrations (e.g. hourly data) are usually poorly correlated with observations at the same time and location. Slight displacement errors may cause point-to-point correlation to be poor as a result of errors in input data.The pattern of NO_x concentration variation with time was reproduced well at all stations. A subgrid model taking into account the influence of nearby roads would probably improved the model for NO_x at some stations. For SO₂ and small particles, industrial sources have the dominant influence and the correspondence between observed and calculated values were improved by taking into account spatial uncertainty and an hourly variation in background concentrations.     

陆海统筹空间格局下海洋生态环境执法的优化

陆海统筹理念为海洋生态环境执法重新界定了空间场景。同时,陆海统筹的空间格局也为海洋生态环境执法提出了明确的变革任务,要求以整体性治理理念优化执法体系,以执法实效为中心重新配置执法权,以治理事项为主线开展执法协同联动,以地方政府主体责任为基点创新执法机制,提升执法效率与权利保障的强度。为了推进海洋生态环境执法的优化,既需要从组织法、行为法维度发挥生态环境保护综合执法改革在回应基层执法需求方面的法治实效,也需要从程序法维度增强陆海统筹空间格局下的执法协同能力,还需要从制度效能维度出发建构多层次的执法精细化机制。     

京津冀地区生境质量与景观格局演变及关联性

以京津冀地区为研究区,基于InVEST生态评估模型、Fragstats景观格局指数测算平台,运用网格分析法,评估了2000～2018年京津冀地区生境质量与景观格局演变;利用空间自相关理论,分析了二者空间关联性及其时序演变特征.结果表明:京津冀地区生境质量整体呈现出“东南低、西北高”的空间分布特征;2000～2018年京...     

Simulation model for an EB-PVD coating structure using the level set method

A comprehensive modeling approach to link machine dynamics, deposition, and substrate kinematics in an electron beam physical vapor deposition (EB-PVD) is presented in this paper. The machine dynamics in EB-PVD process are captured by finite element models, resulting in the prediction of evaporation rate and vapor distribution. The deposition process is modeled using the level set method, which is one of the computational techniques for tracking topographic evolution. The proposed simulation model is implemented in Matlab and is compared with experimental results published by other researchers. Results indicate that the proposed simulation model can be used to predict microstructure features such as zigzag and helical columnar shapes. The pitch of a zigzag microstructure can be predicted within 20% at the 0.3 to 6 μm level for Yttira-stabilized Zirconia (YSZ) coating.