基于GIS的县域经济差异与协调发展研究——以陕北地区为例

改革开放以来,陕北地区经济有了突飞猛进的发展,尤其是矿产资源的开发创造了巨大的经济效益。但近几年来,县域经济发展水平的空间差异逐渐扩大,已成为制约该区域经济发展的一大障碍。选取了人均GDP、地均GDP、人均地方财政收入、人均社会消费品零售总额、城镇化水平、在岗职工平均工资和农民人均纯收入7项指标,采用ArcGIS的IDW法模拟和分析了陕北地区经济空间格局,再采用量图分析法将陕北地区25个县级行政区分为先进、中等和落后3种类型,从县域的角度进一步分析经济水平的空间差异,最后对缩小县域经济空间差异和实现县域经济协调发展提出几点建议。     

南通地区冰后期泥沙沉积量和环境变化的初步研究

南通地区位于长江三角洲北翼,其冰后期的环境变化以最大海侵时期为界,之前为海侵期,表现为海水入侵,陆地面积减少。之后海面趋于稳定,长江泥沙在河口地区持续沉积的作用下,表现为南通地区的逐渐成陆过程。利用收集的84个分布于南通地区及附近的钻孔剖面资料,将其按不同厚度的沉积相进行整理,结合前人研究成果,根据不同的数据基础运用IDW（Inverse Distance Weighted）插值对南通地区冰后期沉积厚度分布和环境变化过程分别进行了初步研究。结果表明：南通地区古河谷区是冰后期主要的泥沙沉积区,沉积物厚度、体积和重量大于北翼地区,北翼前缘沉积要大于后缘。冰后期古河谷区沉积泥沙4 8922×108 t,北翼地区沉积泥沙1 0453×108 t,二者之比约为47〖DK〗∶10,泥沙沉积强度之比约2〖DK〗∶1。从冰后期海侵初期到最大海侵时期,再到南通成陆的晚期,南通地区水域面积比例先由622%上升到95%,再缩减到331%,陆地面积比例先由378%缩减到5%,而后又上升至669%。尽管钻孔资料可以为南通地区有历史记载之前的时期提供宏观的环境变化框架,但由于钻孔资料在测年数据及沉积相的划分方面分辨率较低,在表现南通地区历史时期的环境变化方面存在不足,需要结合考古、文物等历史资料和土壤分布等自然地理信息进行更为详细的研究     

基于反距离加权插值法评价海域水质类别空间分布

空间插值技术可以对污染物分布状况进行面状连续表征,是对点位法评价的有效补充。笔者根据现行海水水质评价方法,类比给出近岸海域水质类别空间分布评价的流程:单指标空间插值-单指标水质分类-多指标水质类别判定。研究了反距离加权插值参数的选取方法,并以点位密度不同的全国近岸海域(开放型)和渤海海域(近封闭型)为例进行了插值实验。 结果表明:对目前的点位分布情况而言,全国近岸海域参数设为p=3,N=4, C=200m较为适宜;渤海海域参数为p=2,N=5,C=200m较为适宜。反距离加权插值法在开放海域的拟合效果要优于近封闭海域。     

武汉城市圈城市空间相互作用时空演变分析

引入人口重心、GIS网络分析及时序全局主成分分析法对传统引力模型进行修正,由此测算城市潜力值,以定量测度2002~2013年武汉城市圈城市空间相互作用强度,并结合IDW空间插值法和CTCSTP算法揭示出其时空演变规律。结果表明:(1)武汉城市圈各城市与其他城市间相互作用总强度总体呈增长趋势,其中武汉市增幅远高于其他城市,其与孝感-鄂州-黄石形成显著的轴线式发展格局,其余城市始终为空间联系弱区地带。(2)武汉市辐射带动作用日趋强劲,辐射范围逐年扩大并呈现一定的"圈层式"分布,其余城市辐射带动作用较弱,仅孝感市略显对外辐射趋势。(3)整个区域的空间相互作用表现出显著的"西南部低、北部高、东部适中"的空间分异特征,且其重心由南向北转移明显,区域发展不均衡特性显著。     

Identification and spatial patterns of coastal water pollution sources based on GIS and chemometric approach

Comprehensive and joint applications of GIS and chemometric approach were applied in identification and spatial patterns of coastal water pollution sources with a large data set （5 years （2000-2004）, 17 parameters） obtained through coastal water monitoring of Southern Water Control Zone in Hong Kong. According to cluster analysis the pollution degree was significantly different between September-next May （the 1st period） and June-August （the 2nd period）. Based on these results, four potential pollution sources, such as organic/eutrophication pollution, natural pollution, mineral/anthropic pollution and fecal pollution were identified by factor analysis/principal component analysis. Then the factor scores of each monitoring site were analyzed using inverse distance weighting method, and the results indicated degree of the influence by various potential pollution sources differed among the monitoring sites. This study indicated that hybrid approach was useful and effective for identification of coastal water pollution source and spatial patterns.     

城乡交错区农田土壤重金属总量及形态空间分布特征与源分析--以河南省某市东郊城乡交错区为例

开展城乡交错区农田土壤重金属空间变异及其源解析研究,对于维护农田生态系统健康与合理进行土地利用规划具有重要意义.以河南省某市东郊城乡交错区为例,采用200 m×200 m网格布点法采集表层土壤样品共259个.用ICP-MS测定了土壤重金属(Cd、Zn、Pb、Cu、Cr和Ni)含量,基于Arcgis10.1采用IDW插值法分析研究区表层土壤重金属空间变异特征,并结合Tessier的形态提取法分析不同区域重金属的来源特征.结果表明:研究区表层土壤中重金属Cd、Zn、Pb与Cu的含量变异性较为显著,且明显高于对照区.空间分布上,在化工厂与排污河附近存在明显的高浓度区,污灌与化工厂等排污河水的侧渗是造成农田污染的首要原因,化工企业的降尘对农田污染起到了耦合效应;且在这些区域重金属Cd、Zn、Pb和Cu的非残余态含量较高,具有较高的活性和生物可利用性,存在较高的潜在健康风险.而本研究未发现火电厂周围和铁路两侧等农田土壤中有明显的重金属积累现象,且在这些样区重金属多以较稳定的形态存在,活性较低,存在较低的潜在健康风险.除工业源、交通源外,农业源中化肥的不同施用量对土壤中重金属的空间差异也产生了一定的影响.     

香港东部近海水质时空分布模式

综合利用系统聚类分析、后退式判别分析和基于GIS平台的逆距离加权法开展了香港东部近海水质时空分布模式研究,案例为香港东部近海区域,数据为2000～2004年27个采样点4类15个水质指标.结果表明:①在时间尺度上,香港东部近海水质最佳分为1～5月和6～12月2组;在空间尺度上分为2组,分别对应于重度和轻度污染类型;②表征时间和空间差异性的显著性指标分别为Si、NH 4-N、SD、DO、温度和TN、NH 4-N、PO-4-P、VSS;③显著性指标的时空差异性比较明显,其中空间尺度上第1组采样点(MM1、TM2～TM4)的周边区域浓度显著高于第2组,同时,除了第1组周边区域之外,TN与PO-4-P的空间分布基本相反,而NH 4-N与VSS则比较相似;时间尺度上Si在6～12月的平均浓度明显高于1～5月,而NH 4-N和SD则相反,此外,DO和温度两者的差异性显著负相关.基于上述结果,建议优化监测频次/采样点,同时需要加强8个显著性指标的监测,并且需要加强香港东部海岸陆源污染控制:吐露港和香港与深圳交界处重点削减点源和农田径流污染,而牛尾海水质管制区和赤门峡北部需要加强浴场休闲区和鱼类与贝类养殖区的环境管制.此研究可为香港近海水质监测和功能区划提供科学基础.     

Spatial distribution of soil heavy metal pollution estimated by different interpolation methods: accuracy and uncertainty analysis

Mapping the spatial distribution of contaminants in soils is the basis of pollution evaluation and risk control. Interpolation methods are extensively applied in the mapping processes to estimate the heavy metal concentrations at unsampled sites. The performances of interpolation methods (inverse distance weighting, local polynomial, ordinary kriging and radial basis functions) were assessed and compared using the root mean square error for cross validation. The results indicated that all interpolation methods provided a high prediction accuracy of the mean concentration of soil heavy metals. However, the classic method based on percentages of polluted samples, gave a pollution area 23.54-41.92% larger than that estimated by interpolation methods. The difference in contaminated area estimation among the four methods reached 6.14%. According to the interpolation results, the spatial uncertainty of polluted areas was mainly located in three types of region: (a) the local maxima concentration region surrounded by low concentration (clean) sites, (b) the local minima concentration region surrounded with highly polluted samples; and (c) the boundaries of the contaminated areas.     

基于下垫面年地表温差的武汉市PM_(10)空间分布的估计

城市可吸入颗粒物(PM_(10))某一时刻或短期的空间分布,主要受气象条件控制,而一年或多年平均分布则主要取决于排放源。这些排放源与城市交通道路、工业区、城市建成区和开发区等的下垫面分布密切相关,而年地表温差可以综合反映下垫面的这些特性,所以可以利用这种相关关系,建立模型来估计年平均PM_(10)的空间分布。以武汉市为例,首先利用Landsat 8热红外遥感数据反演出2013年和2014年夏天和冬天的地表温度,计算出地表温差值;然后,根据影响随距离衰减的地学原理,利用反距离加权法(IDW),得到任意像元处年地表温差加权值,并与地面实测的2013年和2014年PM_(10)年均值做一元线性回归,通过精度对比寻找到最佳年地表温差加权值,并得到空间分布估计模型,其拟合优度R2达到0.655和0.752;最后利用该模型得到武汉市2013年和2014年PM_(10)年均值空间分布图。结果表明,武汉PM_(10)年均值浓度高值区主要集中于主城区,郊区部分人口相对集中的区域PM_(10)也较高,低值区分布在郊区乡镇、偏远山区以及有大型水体的地方。由于新方法充分考虑了下垫面的影响,与克里金内插相比,更能精细地刻画和反映PM_(10)的分布特征和规律,而且简单有效,有一定的应用价值。     

织金洞洞穴环境CO2浓度的空间变化分析

为进一步探究织金洞CO_2浓度空间迁移变化特征,以2015年"五一""十一"两次昼夜连续监测为基础,运用IDW插值法,对比分析其在旅游淡旺季期间不同时段的空间变化,得出以下结论:(1)织金洞的CO_2浓度变化具有明显的分段变化特征,洞口带和内部带分别代表垂直和水平方向上的波动,内部带以#21为分界,通过水平对流扩散或累积,使CO_2浓度最大值往前半段平移;(2)织金洞CO_2浓度变化同时受洞腔结构等环境因子、季节变化和游客活动的影响,以"五一""十一"两个时间段为分界的累积效应表明,游客活动大于季节变化的影响强度。