Structural patterns of land types and optimal allocation of land use in Qinling Mountains

1 IntroductionMountains，as one of the huge ecosystems in the world, play a significant role during human evolution and development[1]. As the treasury of ecological resources[2], mountains have faced the challenge of the degradation of their eco-environment and the difficulty in their regional poverty relief because of human unsuitable exploitation. The 53rd Conference of United Nations has claimed the year 2002 as the International Mountains Year and called on each country to pay attention…     

基于黑土地保护目标的省级尺度土地类型划分研究——以黑龙江省为例

为提升对土地资源的质的了解程度,优化资源利用方式和方向,实现黑土地保护目标和“藏粮于地、藏粮于技”战略要求,以黑龙江省作为典型研究区域,考虑黑土地保护与利用需求,并借鉴地球关键带理念,从气候影响、地貌条件、地质条件、土壤特性、水文分布5个维度构建三级分类,基于GIS平台采用空间叠置法对主导因素中级分类进行叠加和综合,进行省级尺度土地类型划分。结果表明,黑龙江省共划分为39个土地类,2 121个土地型和4 945个土地组。黑龙江省土地类型单元较丰富,类型单元面积分布不均衡,低级单元相比高级单元属性更丰富,黑土区的土地类型单元呈现出不同的数量特征和空间分布特征。类型单元可反映区域的自然地理规律。空间组合结构上主要有对称式空间组合结构、重复式空间组合结构、镶嵌式空间组合结构3种结构形式。土地类型数量和结构呈现的规律性分布可为黑土地的农业生产布局优化奠定基础。     

土地类型结构格局与山地生态设计

以陕西秦岭北坡为例,进行了土地类型空间结构,数量结构和质量结构的系统分析,提出了土地类型格局的空间层次性,结构多级性和功能多元性的观点。并就区域宏观尺度进行了山地系统生态模式设计。     

脱贫山区乡村振兴基础水平评价及其影响因素——以陇南山区为例

作为乡村振兴的难点和关键,明晰脱贫山区乡村振兴基础及影响因素,不仅可为新时期巩固拓展脱贫成果同乡村振兴有效衔接提供科学依据,还可为制定高质量发展政策提供重要参考。论文基于乡村振兴基础内涵,构建了脱贫山区乡村振兴基础评价指标体系,并以西秦岭腹地的陇南山区为案例区,评估其乡村振兴基础状况,利用地理探测器模型分析影响乡村振兴基础空间分异的主导因素。结果表明：① 2020年陇南山区乡村振兴基础水平整体不高,均值为0.299,且各维度振兴基础水平差异明显,其中,生态宜居基础最好,生活富裕基础最差,同时不同地貌类型区乡村振兴基础水平差异较大;② 乡村振兴基础水平在空间上呈“中低周高”的分布特征,其中,乡村振兴基础中等水平区占比最高,为44.62%,大致呈“川”字型分布,高水平区仅占12.30%,主要在徽成盆地东部集聚,不同维度振兴基础水平空间分异明显;③ 海拔、人均耕地面积、农业从业人数和农业机械总动力主导着陇南山区乡村振兴基础水平的空间分异,其中,农业机械总动力解释力最高,且与其他因子交互后显著增强了对乡村振兴基础空间分异的解释力;不同地貌类型区乡村振兴基础空间分异的主导因素存在较大差异。     

北京山区建设用地扩展空间分异分析

根据目前描述建设用地扩展空间分异所用各种指数,结合山区扩展实际情况,提出了扩展程度指数的概念。并基于土地利用详查和变更数据,测算了1993¹996,1996¹999,1999²002三个不同阶段山区建设用地的扩展变化率、扩展强度和扩展程度等指数,分析了北京山区不同类型建设用地的扩展特征及其空间差异。结果表明:20世纪90年代以来,北京山区的建设用地发生了剧烈变化,建设用地扩展程度逐年增强,郊区城市化正向远郊区扩散。山区尚处于城市化的初级阶段,建设用地扩展存在不规则性,区域差异明显。扩展变化率、扩展强度和扩展程度等指数的结合使用更全面准确地描述了山区建设用地扩展及其空间分异状况。     

秦岭中部山地降水的垂直变化研究

明确秦岭高海拔山区降水的变化规律,是深入理解秦岭作为中国南北地理过渡带特征、认识秦岭水资源在南水北调中线工程中重要作用的前提。但秦岭高海拔地区长期缺乏有效的降水观测数据,导致对其降水变化缺乏了解。利用2018年6月1日—2019年5月31日秦岭太白山海拔3760 m实测降水数据,发现在秦岭海拔3760 m处年降水量可达1300 mm,远高于汉江盆地和关中平原600~800 mm的年降水量。在此基础上,检验了克里金（Kriging）、反距离加权（IDW）和薄盘样条（ANUSPLIN）插值方法,以及GPM修正数据（GPM-cal）和ERA5再分析资料对秦岭中部山地年和季节降水空间模态的再现效果,各方案均能揭示秦岭高山区是降水高值中心,且降水随海拔的升高而增大,但利用克里金、反距离加权插值方案不能得到准确的高海拔降水值,与此相比,GPM-cal数据、薄盘样条插值与ERA5资料能较准确刻画秦岭中部山地年降水量随地形的变化。水汽通量分析显示,秦岭凭借高大地形对600 hPa高度以下的南来湿润气流具有明显的阻挡、强迫和拦截作用,使其南坡成为区域降水高值中心。结合高山区降水观测、薄盘样条插值、多源格点资料和数据修正方法,是认识秦岭山地降水形成和变化的有效途径。     

陕西秦巴山区垂直自然带的土地演替

以陕西秦巴山区为案例，对土地演替的内涵、研究内容和演替历史做了论述，运用遥感技术编制土地类型图，运用计算机手段对秦岭南、北坡和大巴山北坡的不同垂直带层的土地演替做了模拟．认为土地演替是土地内部物流与能流转化迁移的结果，土地演替分为自然演替和人为演替两种过程．     

典型山地水土要素时空耦合特征及其成因

水土资源是人类生存的基础,山地水土要素耦合性与“三生空间”的功能性密切相关,其耦合的时空过程及规律关乎山区的生态服务与经济社会可持续发展。通过构建更加科学的水土要素耦合指数对太行山地、横断山地、黔桂喀斯特山地水土要素耦合特征进行大尺度、长时序的分析,并采用地理探测器方法分析了各时期水土耦合的影响因素。结果表明：① 三大山地水土要素耦合空间差异十分显著。太行山地以缺水区为主,横断山地以平衡区为主,黔桂喀斯特山地平衡区和充沛区兼有。② 垂直分异上,三大山地水土要素耦合指数分别在1300 m、1800~3400 m、500~1500 m处发生变异。各山地水土要素耦合指数在生态功能亚区表现为,林地生态亚区>林草复合生态亚区>农业生态亚区。③ 三大山地水土要素耦合的空间异质性是自然要素和人文要素综合作用的结果。其中,气候要素为主导驱动,地形地貌和土地利用居次,人为作用叠加在自然作用之上,加剧了水土要素耦合的时空复杂性和变异性。本文构建的水土要素耦合指数,加深了山地水土要素相互作用的时空过程研究,可为促进变化环境下的山区可持续发展提供决策依据。     

基于SOFM神经网络模型的土地类型分区尝试——以青藏高原东部样带为例

基于土地类型自下而上的自然区划能够确立更加清晰的自然区划界线,是自然区划研究取得突破的关键。以青藏高原东部山区为研究区,采用神经网络模型与GIS技术,开展基于土地类型自下而上的区划研究。通过计算得到研究区地形综合指数、温暖指数、湿润指数、地被指数和水文指数5个自然指数指标,并将这些指标作为变量输入层,输入到建立的Self-Organizing Feature Maps神经网络模型中,对土地类型单元自下而上合并,生成青藏高原东部山区自然区划图,实现以土地类型单元为控制本底的定量化分区。结果表明:①可以将土地类型单元聚合成高原高寒稀疏植被区、高原高寒草甸草原区、高原高寒灌丛草甸区、高山深谷灌丛草甸区和高山深谷针叶林区5个自然带区域。②分区结果与中国生态地理区域划分的自然界线比较接近,相似性较高,分区结果较理想。     

山区农村土地利用转型与小农经济变迁耦合机理

通过山区土地利用转型与小农经济变迁的耦合关系分析,可以揭示山区人地关系的变化过程和机理。随着工业化、城镇化的快速推进,山区农村人地关系发生深刻变化,小农经济变迁驱动土地利用转型,土地利用转型进一步促进小农经济变迁。在阐述土地利用转型及小农经济变迁内涵和特征基础上,结合实证探讨二者间的耦合机理,以期为乡村振兴战略的实施提供理论支撑和现实参考。研究表明：① 山区农村土地利用转型与小农经济变迁相互影响,耦合演进。② 山区农村土地利用转型重点体现在农村宅基地、耕地及林地三类用地上。③ 中国小农经济已发生四次变迁,而山区小农经济变迁在第四次中表现较为明显,其阶段特征主要为农村人口向城镇迁移,土地流转频繁,土地规模经营趋势增强。④ 山区小农经济变迁引发耕地空间形态及功能转型,山区耕地转型进一步促进小农经济变迁。⑤ 山区小农经济变迁及农户生计策略非农化转变促使农户对宅基地结构及功能的需求发生变化;闲置废弃宅基地综合整治可显化农村土地资产价值,增加农民土地财产性收入,促进小农经济变迁。⑥ 通过云南省砚山县耕地利用转型案例剖析,验证了本文提出的山区农村土地利用转型与小农经济变迁的耦合机理。     

北京市土地利用变化的空间分布特征

土地利用变化是全球变化中的重要组成部分 ,是短期内人类活动对自然环境施加影响的显著表现形式。本文基于遥感和地理信息系统技术 ,利用LandsatTM图像的解译成果 ,分析了北京市 1985～ 2 0 0 0年土地利用变化的空间分布特征。研究表明 ,在这 15年的时间里 ,北京市林地和城乡、工矿、居住用地的转移趋势明显 ,两者的转移率分别达到 4 0 78%和37 60 % ,主要以林地内部、林地向草地转移、居住用地的内部和工矿废弃地还林还草等类型为主。同时 ,各类土地利用类型的净变化呈现出明显的区域差异。     

中国城市土地城市化水平与进程的空间评价

土地城市化在中国快速而持续的城市化进程中扮演的支撑与制约角色越来越明显,但目前对土地城市化水平的测度框架依然没有明确统一的认识。基于此,提出了一种可供参考的土地城市化率的概念与测度方法,并确定其阈值。以中国656个城市的城区为研究单元,以2000年和2010年城市建设用地面积为基本数据,采用城市建设用地面积、土地城市化率、城市土地扩展面积和城市土地扩展速度分别评价了中国城市的土地城市化规模、水平、绝对进程和相对进程的空间分异格局。并分析了九大类城市建设用地类型对土地城市化进程的贡献率。结果表明：① 近10年来,中国城市总体土地城市化率提高近一倍,由“金字塔式”等级分布逐渐转为“钥匙式”的分布格局;东部地区城市建设用地规模较大,但城区面积更大,使其土地城市化率的数值较低。② 省会城市和沿海城市群的城市土地扩展面积最大,呈现出行政等级式分异和空间集聚式分异的空间格局;城市土地扩展速度呈现出沿海城市群与其他城市分异的空间格局。规模越大的城市,土地城市化进程越明显。③ 近10年来中国土地城市化进程的两大核心用地增长类型是居住用地和工业用地;规模越大的城市,工业用地增长的驱动作用越显著;中西部地区和中小规模城市以居住用地增长为核心,沿海城市群和重要交通轴线城市以工业用地增长为主。     

基于波谱与分形特征的北京市耕地空间结构

在城乡协调发展的背景下,本文以自然属性为基础分析了北京具有不同经济属性的5类耕地的空间结构。波谱分析显示,不同类型耕地的空间分布具有不同的周期,它们共同形成了距天安门约23～44km(近郊平原)、44～66km(远郊平原)、66～126km(山区)的耕地宏观空间结构。通过计算各类耕地的空间维数和Hurst指数,认为景观农田区、美化农田区、近郊山区22～47km圈层的耕地不具备分形特征;规模农田区、景观廊道带、中远郊山区48～126km圈层的耕地由于受城市发展、自然条件、距离等因素的影响具有明显的分形特征。总体上,北京不同类型的耕地处于一种离散、连续和具有共度性、没有公度性的融合状态。     

中国土地利用空间格局刻画方法研究

土地利用空间格局研究是土地利用/覆盖变化（LUCC）理论和实践的基础,对土地利用空间格局进行有效刻画有利于国土资源空间优化,提升土地利用规划和管理水平。由于土地利用空间格局的研究范畴尚不明晰,目前土地利用空间格局的研究对形状、斑块分布和结构等方面关注较少,缺乏对不同土地利用类型间相互关系的研究;同时,格局指标繁多且存在较大的相关性,如何建立指标与土地利用空间格局的对应关系值得进一步研究。本文在深刻理解土地利用空间格局内涵的基础上,将面积、形状和斑块分布总结为土地利用几何特征,将结构和多样性总结为土地利用类型特征,建立了土地利用空间格局刻画指标体系,利用模糊C均值聚类分析,明确了指标与空间格局间的对应关系。结果表明,中国土地利用几何特征可以划分为简单大斑块型、复杂大斑块型、复杂小斑块型、简单小斑块型和散布型五种,不同的几何特征反映了不同土地利用类型的面积、形状和斑块分布的特点,体现了区域土地利用类型的组合关系。2010年中国土地利用共存在61种不同的结构,但主要的结构类型仅有14种,结构特征具有明显的空间聚集性,体现了不同土地利用类型的空间分异性。中国土地利用多样性以3~5类为主,占比达66.69%,其特征总体上呈现“东北、东南高,西北低”的态势。该研究丰富了土地利用空间格局研究的理论体系,填补了中国土地利用整体空间格局刻画的空白。     

吉林省东部山区耕地动态变化研究--以延边朝鲜族自治州为例

分析吉林省东部山区1978～1998年耕地数量的动态变化趋势和20世纪80年代中期(1986年为例)至90年代中期(以1996年为例)的土地利用类型转化，使用相关分析和层次分析法(AHP)对引起东部山区耕地数量和质量变化的自然方面、社会方面以及经济方面各因素进行分析，指出东部山区耕地变化的主要驱动力因子是人口因素、农业投入水平、市场导向和居民消费水平；新的发展形势下，耕地的压力仍然存在。该区应在保障粮食供给的情况下调整农业内部结构，发挥森林资源和野生动植物资源的优势，大力发展森林种植和养殖，同时积极发展森林旅游，缓解耕地压力，促进社会经济的持续发展。     

山东省农村居民点转型的空间特征及其经济梯度分异

为探究农村居民点转型的空间结构及其与经济发展的关联性,以山东省为例,基于农村宅基地转型的理论假设与测度方法,运用空间关联分析方法研究农村居民点转型的空间布局和集聚特征,并以人均GDP作为特征指标划分各县级行政区的经济发展梯度,从省级全域层面和“点、线、面”特征单元综合的角度,揭示农村居民点转型与经济发展的相关性及其耦合关系。结果显示,在空间分布上,2005-2014年山东省农村居民点转型指数呈现西高东低和南高北低的态势;在全局趋势上,Moran's I指数达到0.6317,说明农村居民点转型存在显著的空间集聚现象;在局部趋势上,农村居民点转型的热点区和次热点区集中分布在鲁西黄泛平原、鲁西南淮河平原以及鲁中沂蒙山区,次冷点区分布在次热点区外围,冷点区分布在胶东丘陵地区和鲁北黄河三角洲地带;在相关性分析上,农村居民点转型与经济发展水平具有明显的数理统计相关性和空间耦合性,无论是全域层面还是特征单元,农村居民点转型均表现出从低级到高级经济梯度的递减规律、且乘幂变化趋势显著。本文探索了农村居民点转型的空间特征,弥补了土地利用转型空间性分析的不足;同时研究结果也较好地验证了前人提出的理论假设。     

土地变化模型方法综述

土地系统变化长期以来不仅是地理学研究热点,也是资源环境经济学、生态学、城市规划等多学科领域关注的主题。构建模型模拟土地变化能够促进理解人地相互作用机制,模拟结果可为土地资源优化与资源环境政策制定提供依据。不同研究者基于不同学科理论、应用多种方法构建土地变化模型,模型从早期关注自然覆被类型变化发展到对人类决策行为的刻画,从统计方法发展到更突出空间分布的元胞自动机方法,以及更聚焦土地变化过程的经济学方法和多主体方法。未来土地变化模型发展方向为：在多尺度进行多方法耦合,对土地变化过程进行更为明晰地刻画,将土地变化模型与其他地球系统模型耦合等方面,进一步能够促进解释复杂人地系统,并推进模型在决策支持层面的应用。     

南京市城市土地价格空间分布特征

城市土地供给是城市扩张的重要支撑,分析城市不同类型的土地价格空间分布特征对于城市土地的合理开发具有重要意义,并已成为学者们研究城市扩张过程的重要视角。采用传统统计学与地统计学方法,以住宅、工业、商服三种不同土地利用类型的出让价格为样本,分析了南京市2001-2010年土地交易价格的统计特征及空间分布特征。结果表明,土地用途不同,其出让价格的空间分布特征也不同。商服用地对商服繁华度要求较高,价格高值区集聚在市中心,以新街口、夫子庙等商贸商务区为中心,向外围价格逐渐降低,为典型的单中心布局模式;住宅用地对环境质量要求较高,价格高值区相对商服用地集聚度有所下降,并呈现出由市中心向外迁移的趋势,圈层布局态势明显;工业用地由于有较高的对外交通条件要求,以及环境成本约束和政策导向,除部分对研发及基础设施等条件要求较高的高新技术等工业外,大多布局在远离市中心,区位条件良好的沿江产业园区及工业区内,呈现多中心发展格局。     

基于空间差异的黑河中游土地多功能利用研究

土地多功能利用是提高土地利用综合效率、协调用地矛盾的有效途径。选择人地关系较活跃的黑河中游为研究区,融合多源数据,采用集对分析、热点分析和空间自相关等方法,对2000-2014年土地多功能利用进行动态评价及空间关系揭示。结果表明：土地利用功能增加了近一倍,以社会功能和经济功能为主;各功能之间表现为协同或互斥关系：社会功能和经济功能、环境功能和文化功能之间均呈正相关关系,但社会功能和环境功能之间呈负相关关系;土地利用各功能均具有明显的空间聚集性特点,多功能利用集中在黑河水系形成的绿洲平原区、区县建成区和南部山区。研究结果对干旱区土地持续利用管理具有重要的借鉴意义。     

2000—2019年秦岭南北实际蒸散发时空变化特征

基于遥感数据全面认识复杂地形单元实际蒸散发时空规律,对区域可持续水资源管理具有重要的意义。论文基于MODIS实际蒸散发(ET)数据,对2000—2019年秦岭南北ET时空变化特征进行分析,探究不同分区ET对植被变化的响应关系,进而识别ET趋势和年代变化的高相关海气环流因素。结果表明：① 在变化趋势上,以1000 m等高线为界,即秦岭地区北亚热带和山地暖温带的分界线,低海拔河谷地带为ET显著增加区,山地高海拔地区为ET下降区;② 除城市、乡镇周边地区,研究期间秦岭南北下垫面相对稳定,转为生态用地的活跃区主要分布在山地1000 m过渡带,其是ET与NDVI变化显著相关区,而1000 m以上高海拔地区两者相关性较低;③ ENSO、青藏高原北部气压异常,与秦岭山地、汉江谷地ET的趋势变化和年代波动显著相关,而西太平洋副热带高压与ET的趋势显著相关,与年代波动特征相关较弱。即发生中部型厄尔尼诺事件时,西太平洋副热带高压偏强,对流层低层形成异常反气旋,导致中国东部雨带北移,秦岭山地和汉江谷地降水偏少,气温偏高,ET往往偏大。研究结果启示：秦岭南北科学适应气候变化时,应关注秦岭山地、汉江谷地ET变化显著相关的环流信号;应深刻理解秦岭高海拔地区蒸散发下降趋势对区域水资源管理的影响。