济南市长清区2011—2020年土地利用变化时空分异特征及其成因

研究城市土地利用时空变化特征及驱动因素对城市促进合理利用土地资源、生态—社会—经济可持续发展具有重要意义。本研究运用ArcGIS定量提取土地利用数据,建立土地利用变化幅度模型和土地利用变化程度模型,分析长清区2011—2020年土地利用时空变化特征;选取8个社会经济驱动因子,利用皮尔逊相关系数法研究土地利用变化的社会经济驱动机制。结果表明,2017年后长清区土地利用处于调整阶段,应优化土地利用规划,提升土地利用社会—经济—生态综合效益。     

成都市火灾发生的气象原因相关分析

统计了成都市1950—1996年火灾发生次数的时空分布特征，并探讨气象因素对年、月火灾总次数的影响，为建立火险潜势预报模型提供基础研究。     

基于数值模型的肥城市地下水源地保护区划分

在北方隐伏岩溶分布地区,许多城市开发利用岩溶地下水资源作为饮用水水源,但利用数值模型方法进行岩溶水饮用水源保护区划分的工作较少。以山东省肥城市城区水源地为例,采用数值模型方法,构建地下水流数值模型,并采用质点追踪技术对岩溶水饮用水源保护区进行了划分。一级保护区面积1.53 km2,二级保护区面积28.4km2,准保护区面积约272.9 km2,全部位于肥城市辖区内。此次划定的保护区范围比之前划定的保护区范围更合理、准确,有利于加强地下水资源的管理和保护。     

基于气象监测网络的森林火险快速预警模型

森林火灾发生频繁且突发性强,进行森林火险快速预警对于减小森林火灾损失和促进森林资源可持续发展至关重要。本文基于GIS空间分析和可视化技术,利用地面气象站构建实时气象监测网络,设计了运用气象监测网络的森林火险预警模型,可实现森林火险及时、快速预警。模型应用层次分析法建立了预警因子重要性层次结构并确定预警因子的权重;运用Voronoi图技术,基于气象站点和实时气象数据,构建气象监测网络;利用叠置分析技术计算得出预警结果。基于该模型设计的森林火灾快速预警系统应用于青海省林业局,验证了系统可行性与适用性,该模型可全面、准确、快速地实现对森林火险的预警。结果表明：① 根据预警模型及实时气象监测数据,可及时发出预警信号,快速实现县级、林场级别的森林火险早期预警和及时响应;② 运用GIS可视化技术,可快速生成相关区域森林火险的空间分布专题图,直观地观察预警等级的变化情况。实践表明,森林火险快速预警对森林火灾进行有效预防、中断管理和制定扑救措施具有重要的指导作用,并对森林防火工作、保护森林资源和人类生命财产安全具有重大意义。     

欧亚北方森林MODIS 14数据的林火变化分析——以俄罗斯欧洲地区为例

人为或自然因素造成的森林火灾常导致森林覆盖和结构的变化,对森林碳循环产生重大影响。MODIS热异常-火灾产品(MOD14)包含地表火灾位置、可信度、火点辐射能量及其他属性信息,可用于火灾频率、等级及其变化的监测。本研究以俄罗斯欧洲地区的北方森林为研究对象,采用2005-2010年每日MODIS14数据和GIS空间分析方法,对研究区过火像元进行判别提取,分析该地区林火时空变化规律,并探讨驱动因素。结果显示,俄罗斯欧洲地区森林火灾主要分布在中南部。近年来,火灾数量呈上升趋势,2010年的火灾覆盖范围是2005年的1.5倍;年内火灾发生情况随时间波动,火险期为每年的4-10月;极端干旱天气造成的的特大型火灾事件在本研究结果中得以反映。     

一种森林火险预报方法研究——以山东省为例

可燃物含水率、空气温度、相对湿度、人口密度是林火预报中重要因子,将这些因子构建综合火险指数模型,该模型包括三个部分:植被火险敏感指数(FSI)、归一化天气火险指数(NWDI)、人口火险概率指数(PDI)。详细介绍模型各部分的计算方法,将该模型与遥感、GIS相结合,开发综合森林火险指数预报系统,制作2010年10月～2011年9月山东省综合火险指数图,并与实际火灾发生情况进行对比,结果表明,该模型能够取得较好的预测结果。     

基于Shapefile的基态修正模型设计与实现

 本文通过对Shapefile文件进行扩展,使用改进的基态修正模型,构建了一种ArcGIS的时空数据模型,支持对时空变化过程的存储、分析和模拟,同时支持传统的GIS空间分析功能。本研究还设计和实现了一种基于多时态矢量数据集的时空数据变化过程发现和时空数据转换算法,此算法可以自动提取多个时态之间的变化过程,将多时态数据转换成基于Shapefile的时空数据模型存储。鉴于该数据模型,设计和实现了时空数据的快照恢复、变化查询、历史演化分析和数据更新方法,验证了模型的可应用性。     

基于CA模型的珠海市永久性基本农田保护区划定分析

在分析1988、1998、2008年珠海市土地利用时空变化特征的基础上,运用Logistic-CA模型及ANN-CA模型对珠海市土地利用状况进行模拟预测,将两种模型模拟结果与2008年土地利用现状图进行对比分析以对模型进行训练,再将结果与2020年基本农田保护区规划图叠加分析得出耕地模拟预测结果与现实及规划相一致的区域,根据其相对一致程度差异,得出非基本农田区、不建议划定基本农田保护区、可储备基本农田保护区和可划定基本农田保护区。结果表明采用Logistic-CA模型及ANN-CA模型对基本农田保护区进行划定的方法较为可行。     

火险等级评估方法与应用分析

森林草原火灾不仅严重危害到社会和人民财产安全,还危及到我国生态安全。火险等级评估作为科学防火的一个重要方法,可以为森林草原防火提供科学有效的决策支持信息。本文在已有相关研究总结的基础之上,针对火险等级评估方法和应用进行了如下分析。并定义阐述了火险等级评估研究中的相关概念;对火灾危险评估已使用过的指标进行了总结,简要分析了各类评估指标对火灾的影响;总结和分析了已有的火险等级评估方法;并介绍了针对我国北方四省森林草原生态环境特点简要分析了遥感反演指标的火险等级评估应用。     

一种耦合LSTM算法和云模型的疫情传播风险预测模型

模拟传染病时空传播、定量评估疫情风险对科学防控、精准施策具有重要的现实意义。本文融合多源时空数据,构建了耦合LSTM算法和云模型的疫情传播风险预测模型。该模型首先基于GIS和LSTM算法构建疫情空间演变模拟模型,通过学习历史疫情数据中的规律,以1 km×1 km为空间尺度、天为时间尺度模拟传染病时空传播过程。其次,基于模拟传染病例数据和疫情传播时空影响因素构建风险评价指标,应用云模型和自适应策略构建疫情风险评估模型,实现多空间尺度的疫情风险评价。在实证研究阶段,应用该模型对北京2020年6月份突发COVID-19疫情空间演变过程进行模拟和风险评估,并引入常规机器学习模型作比较验证。结果表明：应用于疫情时空传播模拟,相较其它常规的机器学习模型,考虑时序关系的LSTM模型的模拟精度更高（MAE为0.00261）,拟合度更好（R-square为0.9455）;耦合模型不仅能充分考虑传染源因素、天气因素、疫情扩散因素及疫情防御因素对疫情风险传播的影响,反映风险演变趋势,还能快速量化区域风险等级,实现不同空间分辨率下的疫情风险评估。因此,基于LSTM算法和云模型的耦合模型可有效预测疫情的传播风险,同时,也为传染病时空传播建模与风险评估提供了方法参考。     

森林资源空间数据更新模型

森林资源小班是森林资源二类调查、统计和经营、管理的基本单位,通过研究其变化的形式和影响其变化的因素,得到的结果可以适用于整个森林资源空间数据。本文依据小班对象的空间变化和属性变化,将其变化归纳为8种基本变化类型。对传统基态修正模型查询速率低下的问题予以解决:使用动态多级索引的方法进行模型的改进,同时,用面向对象的方法对小班空间数据更新的时空信息进行描述,构建了基于版本的多基态修正扩展时空数据模型(VBMBSEA-STDM),很大程度上提高了二类调查数据的准确性和更新速率,更加有利于实现历史查询和分析。在研究的基础上,通过GIS分析凉水实验林场1999年和2009年小班调查数据,得出小班数据的具体变化形式,构建森林资源空间数据更新时空模型,实现历史比较和回溯。     

基于同城化背景下的太原和榆次城区建设用地时空变化

同城化背景下城市建设用地的时空变化,对于城市制定科学规划、促进地区可持续发展具有重要意义。本文以遥感影像为主要数据源,提取3个时期太原市城区和榆次城区建设用地信息,分析了研究区建设用地扩张的区域以及时空动态变化特征;利用相关的统计数据,采用灰色关联度模型,探究研究区建设用地扩张的主要驱动因素。结果表明:研究区的建设用地面积不断扩张。研究区太原部分的建设用地重心先向西北再向东南迁移,研究区榆次部分的建设用地重心整体向西北方向迁移。研究区建设用地扩张主要受城镇化水平、经济发展水平、产业结构、政策因素和交通因素等5个因素影响,但各个因素对建设用地扩张的推动力大小不同。     

关中平原城市群生态环境质量时空变化特征及其驱动力

为探究关中平原城市群2000～2020年生态环境质量时空变化及发展趋势,基于Google Earth Engine(GEE)平台对2000～2020年6月至9月关中平原MODIS遥感影像进行优化重构,并利用绿度、湿度、干度、热度4个指标构建遥感生态指数(RSEI),分析该地区生态环境质量时空变化格局,利用地理探测器模型探究了自然环境和人类活动等10个驱动因子对遥感生态指数时空分布的影响,采用地理加权回归(GWR)构建回归模型,分析驱动因子的空间差异性。结果表明：(1)2000～2020年关中平原城市群生态环境质量逐年改善,遥感生态指数均值由0.448增至0.565,空间上呈南高北低的分布特征。(2)关中平原城市群生态环境质量改善区域占70.8%,退化区域占22.9%,改善尤为明显的区域主要分布在庆阳市、平凉市和天水市,退化区域主要分布在城市群中部西安市及其附近区域。(3)植被类型对关中平原生态环境质量的影响最大,影响力高达0.46。研究期间关中平原城市群生态环境质量整体趋于改善,局部恶化,尤其是人类活动密集的城市及其附近区域。     

区域土地利用变化的多情景分析——以内蒙古自治区太仆寺旗为例

区域土地利用变化的情景分析涉及到影响土地利用变化的诸多因素,引起了目前学术界的广泛关注与重视。论文利用系统动力学模型与CLUE-S模型的理论框架,构建了太仆寺旗土地利用变化系统动力学模型及其时空变化模拟模型,通过对太仆寺旗土地利用变化的情景设计,实现了土地利用变化的多情景分析。研究表明,太仆寺旗在人口增长、经济发展与农牧业生产发展等宏观背景下,各种土地利用类型在诸驱动因子的综合作用下处于一个动态变化过程之中。不同的模式下,各用地类型间的竞争导致区域土地利用演替的差异较大,但参考模式、生态模式与经济模式的设计及其模拟出的土地利用变化情景,都显示出太仆寺旗县城东北部和西北部的未利用土地的集中分布区将成为未来近20年时间内土地利用变化的敏感地带。     

结合遥感和气象数据的森林火险监测研究——以马来西亚半岛为例

结合遥感和气象数据,基于可燃物引燃能量的物理概念,利用火灾敏感性指数(FSI)进行森林火险监测和评估。计算FSI只需要两个参数,即可燃物的温度和湿度,两者均可以从遥感和气象数据获得。利用遥感数据进行可燃物类型制图,并根据可燃物易燃性对FSI的值进行调整计算。利用MODIS探测的火点数据对马来西亚半岛火灾前9天的FSI进行了比较分析,发现随着火灾发生日期的接近,FSI的值逐渐升高,这个趋势在火灾发生的前4天中表现的尤其明显。结果表明,FSI将遥感数据和气象数据两者紧密结合在一起,能够很好地对森林火险进行监测和预警,是一种性能优越的火险评价指数。FSI可用于计算可燃物的点燃概率以及在不同的生态系统中进行火险的比较,并且因其灵活性和可扩展性,有利于不同类型火险模型的集成和发展。     

基于最邻近时空距离的土地变化过程时空模式分析

土地利用/土地覆盖受人类活动和城市的快速扩张的影响发生了巨大的变化,这种变化对生态环境和地表景观的影响极大。土地利用/土地覆盖的变化过程既受自然、经济等多种因素的影响,也是人类活动规律和自然因素制约的外部表征。因此研究土地利用/土地覆盖的变化过程具有重要的意义。土地利用/覆盖变化的监测和分析,在传统的方法中侧重于分别对各个时空快照上土地利用结构的整体差异的研究,割裂了不同快照间土地利用单元在演化过程上的有机联系。本文以序列土地利用数据构成的土地变化过程为核心研究对象,在土地变化过程的最邻近时空距离度量的基础上,开展基于蒙特卡洛随机模拟的土地变化过程的时空聚集性度量,量化分析土地利用变化过程时空聚集模式的显著性。使用淮南市市辖区2008-2017年土地利用数据,选取典型的时空演化类型(任意2年间从"耕地"演变为"草地")进行实证研究,结果表明此类土地变化过程在过去10年呈现出时空聚集模式,但统计上并不显著。本文的研究有利于把握土地利用单元在时空上的演变过程,探查土地利用变化过程中潜在的时空演化模式。     

基于Landsat 8的成都市城市热岛时空格局变化研究

现有基于Landsat 8的城市热岛研究课题对城市热岛格局变化研究较少,且驱动因素分析匮乏。本文针对上述问题以成都市为例开展研究。基于2013年和2018年两期Landsat 8影像采用RTE算法、JM_SC10算法和TIRS10_SC算法进行热场分布的空间特征分析,并结合植被、建筑及人口等数据探讨驱动城市热岛时空格局变化的因素。研究表明:①3种反演算法获取的城市热岛效应结果具有一致性;②2018年较2013年热场分布呈现扩大化、多极化、空心化的趋势,尤其在双流区、龙泉驿区等近年重点发展区域出现新的热岛极值区;③植被和水体指数与地表温度成负相关,建筑、人口指数与地表温度成正相关;④除自然地理因素外,城市热岛时空格局变化受人口分布、政策和政府行为因素及社会经济因素驱动性明显。     

江苏省环太湖地区土地利用结构演变与驱动力分析

本文以江苏省环太湖地区为研究区域,以1996～2007年快速发展时期为研究时段,对这一特定时空的土地利用结构变化及其驱动机制进行研究。文章以大量数据为基础,分析了区域内土地利用结构动态度、信息熵和均衡度。1996年以来,江苏省环太湖地区用地结构调整即以趋向均衡的速度逐渐变缓。从2004年开始,江苏省环太湖地区用地结构趋向合理、均衡化发展。文章揭示了土地利用结构与经济发展驱动因素、农业集约化因素、城市化因素、人口因素、政策因素这五个因素有关。     

中国旅游产业科技创新能力的时空动态和驱动因素分析

从科技创新的基础、投入、产出和潜力4方面构建了旅游产业科技创新能力结构模型和综合评价指标体系,利用熵值法、线性加权法以及ArcGIS空间分析工具分析评价了2004、2008、2014年中国旅游产业科技创新能力的总体水平、时空动态演化及驱动因素。结果表明：① 2004-2014年,中国旅游产业科技创新能力总体上呈不断提高态势,但空间分布极不均衡,存在明显的地区差异,在趋势上基本表现出东西方向递增,南北方向倒“U”型分布态势;② 中国旅游产业科技创新能力在地理空间上存在着显著而稳定的集聚特征和一定的极化特征,毗邻的区域在旅游科技创新方面存在一定的空间外溢效应;③ 中国旅游产业科技创新能力热点区主要分布在北京、天津和少数东部沿海省份和中部省份,冷点区主要集中在中西部内陆地区的省份;④ 空间残差回归和地理加权回归研究表明,旅游产业基础、空间外溢效应、政策制度因素是驱动中国旅游产业科技创新能力时空变化3个核心因素。     

湖南省建设用地变化及其社会经济驱动力的空间差异分析

以信息熵、均衡度、空间自相关性分析和地理加权回归模型等为研究方法,基于湖南省2009-2017年间的建设用地数量、结构变化情况,从人口、人均GDP及产业结构等三个方面分析建设用地变化驱动因素的空间差异及其主要原因,以期为全省土地资源可持续发展利用提供数据支撑,从而全面推进湖南省土地资源开发和利用模式转变,优化湖南省土地利用结构,构建绿色国土空间新格局。研究表明:湖南省建设用地总面积逐年增长,建设用地结构趋向均衡化发展,影响建设用地变化的社会经济驱动因子在区域间差异显著。