长时间尺度下自然资源动态综合区划理论与实践研究——以青藏高原为例

自然资源综合区划是自然资源统一管理与利用的基础,其动态变化是自然资源合理可持续利用的重要科学依据。由于青藏高原海拔高、气候寒冷,分布着除极地以外的最大冰川遗迹,极端的环境和气候对自然资源分布影响较大。选取含冰川积雪在内的14个指标,基于遥感和地理信息系统技术,采用K-means聚类算法对自然资源综合指数进行空间聚类,采用"自上而下"演绎法和"自下而上"归纳法相结合确定研究区自然资源综合区划的等级和范围;探讨了1990—2018年青藏高原综合区划的变化,分析了自然资源动态变化特征以及空间差异。研究成果清晰地认识了青藏高原的自然资源关系和演化趋势,为区划的多学科交叉应用提供案例。     

黑河流域下游自然资源与社会经济耦合协调响应机制研究——以阿拉善盟额济纳旗为例

为研究近40 a黑河流域下游自然资源经济系统耦合协调过程和规律,以黑河流域下游阿拉善盟额济纳旗为研究对象,根据《额济纳旗统计年鉴》(1990—2015年)自然资源和社会经济相关数据,建立指标体系,进行综合发展水平研究,通过耦合协调度模型对研究区自然资源和社会经济耦合协调度进行分析,并对2020—2030年两者的耦合协调度进行预测。结果表明: 额济纳旗自然资源综合发展水平从1990年的0.160 0提高到2015年的0.811 5,增长趋向明显; 社会经济综合发展水平从1990年的0.115 0提高到2015年的0.713 8,也呈不断上升的趋势; 二者的综合发展水平曲线变化整体相似。自然资源与社会经济耦合协调程度呈上升趋势,由1990年的“重度失调经济损益型”历经“拮抗”“发展”“磨合”阶段转变为2015年的“高度协调发展同步型”。通过灰色系统理论GM(1,1)模型,预测未来10 a两者耦合协调度将进一步提高。     

多源遥感技术在地质灾害早期识别应用中的问题探讨——以西南山区为例

在对滑坡、崩塌等地质灾害的早期识别工作中,基于InSAR、光学遥感、机载LiDAR等多源遥感技术发挥了重要作用。针对应用中出现的一些问题,基于多个项目实践,总结了多源遥感技术在西南山区地质灾害早期识别领域的适用条件,提出了相应的应用建议。主要认识如下: ①InSAR对地质灾害隐患的识别效果受植被覆盖程度、地形条件和数据源类型的制约; 广域InSAR应用中,需注意数据处理关键参数的取舍问题,尽快建立InSAR识别效果的野外判定方法,统一地表形变区“变形程度”和地质灾害InSAR识别效果的评价标准; ②地质灾害光学遥感早期识别适用于“斜坡区域具有明显变形特征”、“历史斜坡灾害”、“泥石流灾害和潜在泥石流沟”这3种类型,在具体应用中应根据不同工作任务要求,选取适合的数据源,注意对地质环境背景条件的分析,不挑战“微变形”探测短板; ③相比较InSAR和光学遥感,机载LiDAR在高密度植被覆盖区地质灾害早期识别方面优势明显,在具体应用中,建议激光点云密度不少于30~50处/m²; ④贴近摄影测量技术适用于高位崩塌(危岩体)早期识别,该技术属于光学遥感范畴,识别效果同样受植被覆盖程度影响,在具体应用中应设置合理探测距离,其具体数值需根据危岩壁分布情况进行调整,建议不小于30 m; ⑤提出了“多源遥感技术手段综合应用,优势互补”“工作部署多层次布置”“注重交叉学科应用及解译人员综合培养”“尽快开展地质灾害信息化获取能力建设”等应用建议。     

综合物探方法在覆盖区找矿中的应用——以皖东五河金矿整装勘查为例

五河地区处于郯庐断裂带南段,有大面积第四系覆盖且构造复杂,基础地质调查工作难以开展,长期以来没有取得找矿突破。为获取地质找矿信息,利用综合物探方法并结合区域地质特征解译异常有效地筛选矿致异常,提高钻探验证的成功率。通过开展中大比例尺的综合物探测量,研发了“中大比例尺组合”覆盖区基岩地质构造探测技术,并结合“一选三定四阶段反复循环”覆盖区综合勘查模式,克服了复杂构造条件下覆盖区深部寻找金矿的难题,取得了重要找矿成果: 已发现中型规模金矿床2处、小型规模金矿床1处,总规模已达大型,实现了安徽省境内郯庐断裂带金矿找矿的重大突破。中大比例尺综合物探测量和“一选三定四阶段反复循环”的勘查模式对覆盖区金多金属矿勘查具有重要的参考意义。     

柴达木盆地北缘上石炭统碎屑岩—碳酸盐岩高频转换过程及驱动机制*

碎屑岩和碳酸盐岩分别产自“外源、浑水”与“内源、清水”环境,二者的交替互层沉积可反映古水体性质、物源供给及气候等环境要素的频繁改变。晚石炭世,柴达木盆地北缘构造相对稳定,盆内发育巨厚的、多级次嵌套的“碎屑岩—碳酸盐岩混积层系”,记录了“冰室地球”冰川活动下的古海平面大幅度升降和古气候、古环境频繁交替信息。文中以柴达木盆地北缘连续完整露头剖面和钻井取心剖面为研究对象,结合区域地质资料、前人研究成果,通过详细的岩心、露头及镜下薄片观察,在研究区重点层段识别出下切谷充填型碎屑岩沉积和碳酸盐岩台地沉积组成的频繁互层序列。碎屑岩—碳酸盐岩互层组合序列在垂向上的有序叠加,构成了复合海平面变化旋回层序,其从碳酸盐岩—改造型台地沉积开始,向上依次发育碎屑岩下切谷充填序列的底部冲积河道沉积、中部河口湾序列和顶部代表海泛面的泥岩沉积,最后转变为碳酸盐岩向海到向陆台地亚相,反映了一个显著的早期海退—中期逐渐海侵—后期再次海退的旋回过程。冰川期急剧变冷的气候和冰川型高频的大幅度海平面升降,驱动滨线及相带迁移,影响到碎屑岩供给速率和碳酸盐生产率,造成了碎屑岩—碳酸盐岩的高频转换。     

地质灾害威胁下的农村居民点用地适宜性评价——以彭州市银厂沟流域为例

目前针对受震灾威胁、地质灾害频发的山地环境下的农村居民点布局研究尚不多见。该文以彭州市龙门山镇银厂沟流域为例,首先在总结分析区内地质灾害发育特征的基础上,基于8项指标进行地质灾害危险性分区; 然后,将地质灾害危险性区划结果作为影响农村居民点用地适宜性评价的首要因素,再结合地形条件、社会经济和生态环境等方面,以地质灾害极高危险区、单体地质灾害危害范围、坡度≥25°和基本农田保护区为限制性条件,构建地质灾害威胁下的农村居民点用地适宜性评价指标体系; 最后,采用模糊综合评价法对彭州市银厂沟流域内居民点用地适宜性进行评价分级。研究结果表明: 高度适宜区占研究区总面积的4.2%,中度适宜区占11.4%,低度适宜区占10.5%,不适宜区占73.8%; 农村居民点用地“适宜”区域主要沿公路分布,并存在多个“块状”集中分布区,这些地区地形平坦,交通条件便利,可为新农村住宅位置的选择提供指导意见。     

1990—2018年东北地区综合区划下自然资源动态变化特征分析

基于自然环境、地理以及自然资源研究进行自然资源综合区划,有利于充分认识和分析区域内自然资源环境状况以及动态演变规律,为自然资源调查监管、区域经济的可持续发展和规划提供决策依据。把环境地理要素和自然资源作为划分不同区域的基础和依据,进行自然资源综合区划,可以强化对区域自然资源的地域差异和动态变化特征的科学认识,对合理开发利用自然资源具有重要的指导意义。通过确定区划单元的主导划分要素和辅助决策要素,利用主成分分析法和聚类分析法,初步将研究区自然资源综合区划等级体系划分为3级,二级区划包括7个自然资源亚区,三级区划包括14个自然资源地区。对1990—2018年期间各级分区的自然资源时空动态特征开展定量分析后认为,在此期间,研究区主导资源总体变化趋势是森林资源减少、耕地资源大幅度增加,具体表现为森林转变为耕地、草原转变为耕地。     

松潘—甘孜造山带容须卡岩浆-穹隆地质特征及构造演化

位于松潘—甘孜造山带雅江穹隆群北东部的容须卡岩浆底辟穹隆区,经历了多期构造演化,内部构造极其复杂。为厘清容须卡地区岩浆与穹隆的演化关系,通过野外地质调查及室内综合研究,探讨了容须卡穹隆的地质特征及构造演化。该穹隆中心发育无根或肠状褶皱,及“S”型、“Z”型褶皱和“A”型平卧褶皱; 穹隆外围发育叠加褶皱,反映造山带早期SN向和EW向收缩挤压。该穹隆主要经历了晚三叠世(印支末期)SN向与EW向的“双向挤压”作用; 成穹期岩浆向上侵位时限为(214.4±1.2) Ma; 成穹后经历了挤压推覆和应力松弛阶段; 早中新世(17~10 Ma),由于青藏高原东南缘快速抬升,松潘—甘孜造山带发育NW-SE向鲜水河左旋走滑断裂,使容须卡地区形成一系列NNW向韧脆性和脆性破碎带。     

松潘—甘孜造山带容须卡岩浆-穹隆地质特征及构造演化

位于松潘—甘孜造山带雅江穹隆群北东部的容须卡岩浆底辟穹隆区,经历了多期构造演化,内部构造极其复杂。为厘清容须卡地区岩浆与穹隆的演化关系,通过野外地质调查及室内综合研究,探讨了容须卡穹隆的地质特征及构造演化。该穹隆中心发育无根或肠状褶皱,及“S”型、“Z”型褶皱和“A”型平卧褶皱; 穹隆外围发育叠加褶皱,反映造山带早期SN向和EW向收缩挤压。该穹隆主要经历了晚三叠世(印支末期)SN向与EW向的“双向挤压”作用; 成穹期岩浆向上侵位时限为(214.4±1.2) Ma; 成穹后经历了挤压推覆和应力松弛阶段; 早中新世(17~10 Ma),由于青藏高原东南缘快速抬升,松潘—甘孜造山带发育NW-SE向鲜水河左旋走滑断裂,使容须卡地区形成一系列NNW向韧脆性和脆性破碎带。     

扬子西缘鹤庆—洱源地区晚二叠世—晚三叠世盆-山演化的沉积记录

鹤庆—洱源地区位于扬子板块西缘,西邻“三江”结合带,晚二叠世—晚三叠世经历了完整的盆-山转换过程。通过分析该区地层岩性组合及沉积环境,结合构造事件,厘清了区内盆-山转换的时间格架及各阶段盆地沉积响应。研究结果表明: 区内盆地演化可分为陆内裂谷盆地、坳陷盆地和前陆盆地3个阶段; 裂谷盆地阶段沉积形成了巨厚的玄武岩沉积; 坳陷盆地阶段依次沉积了青天堡组碎屑岩、北衙组灰岩和白云岩; 前陆盆地阶段形成了中窝组和松桂组不整合界面及粗碎屑砾岩。研究成果对研究扬子西缘和“三江”特提斯构造带盆-山演化具有重要的科学意义。     

华北地区自然资源综合区划的动态变化特征

通过华北自然资源综合区划及动态变化的研究,能够详细掌握该区自然资源分布规律和演变趋势,为自然资源统一管理和决策提供技术支撑。在前人划分出的华北草耕自然资源大区基础上,遴选森林、草原、湿地和水资源等陆表自然资源分类以及与之密切相关的地形地貌、气候等要素指标,利用网格赋值法,开展1990—2018年综合区划工作,划分出11个二级自然资源亚区 和18个三级自然资源地区,并在此基础上分析了华北草耕自然资源大区的自然资源分布和动态变化特征,得出: 1990—2018年南部自然资源亚区自然资源主要变化情况是耕地转换为建设用地; 北部一些亚区自然资源主要的变化情况是草地转换为森林、耕地和荒漠等。华北草耕自然资源大区的进一步区划对自然资源精细化管理和华北地区典型区域自然资源动态变化特征的掌握具有重要意义。     

青藏高原湖泊变化遥感监测及水量平衡定量估算研究进展

青藏高原湖泊是气候变化的重要指示器,20世纪90年代中期以来,在暖湿化环境下降水增多和冰川冻土加速融化导致的湖泊扩张是青藏高原最为突出的环境变化特征。值得注意的是,湖泊水位变化的空间分布特征和西风带及印度季风带影响区的降水量变化具有高度的空间一致性。严酷的自然环境导致对青藏高原内陆湖泊的实地观测变得难以企及,而遥感技术的发展正好可以克服以上局限,该技术已经成为青藏高原湖泊变化监测的主要研究手段。本文围绕遥感监测技术与方法,综述了青藏高原湖泊面积、水量、冰物候、水体参数以及水量平衡定量估算等方面的研究进展。部分研究以流域为尺度应用多源遥感与水文模型进行水量平衡定量评估,结果表明青藏高原内陆地区的湖泊水量增加的主要贡献因素是降水增多,而冰川融化、冻土消融及其他因素的贡献程度却相对较小。当前,学术界一般认为：大尺度的降水年代际变化是青藏高原湖泊近期变化的主要原因,而冰川冻土加速消融又进一步加速湖泊扩张或抑制了部分湖泊收缩。过去,关于青藏高原湖泊变化的气候响应机制研究大多停留在对降水、蒸发、温度、风速、冰冻圈融化等气候因素的定性描述上;现在,在湖泊水量平衡方面,越来越多的研究开始在定量化方面取得进展;将来,随着更多遥感数据的开放共享,以及更多水文与气象站点的投入使用,将为青藏高原湖泊的水量平衡定量研究提供更好的数据条件。     

基于RS／GIS和AHP—GPCA模型的青藏高原生态环境变迁综合评价

运用层次分析和全局主成分分析结合的综合统计评价模型（AHP-GPCA模型）,以县域和流域为评价单元,以气温、降水、归一化差异植被指数（NDVI）、冰川密度、湿地密度、湖泊率、人口密度、荒漠化率等数据为评价指标基础,基于GS／GIS对20世纪70年代末期至2000年青藏高原生态环境变迁进行综合评价,并探讨了研究区生态环境总体变化和空间分异特征。结果表明：从20世纪70年代末期到2000年,青藏高原生态环境变迁较为剧烈,重度中度恶化面积占青藏高原总面积的31．8％,轻度恶化面积占14．5％,好转的地区面积占13．5％,反映青藏高原地区生态环境自20世纪70年代末期以来总体恶化,仅有部分县域生态环境好转;依据全局主成分分析得到的三个主成分分别是荒漠化、冰川密度和NDVI,其累计贡献率超过70％,基本能够代表最初获取的8个指标;生态环境退化程度最为严重的流域主要在青藏高原腹地、柴达木盆地以及环青海湖地带,恶化最为严重的流域为格尔木地区,生态环境好转程度最大的流域为藏东南地区;青藏高原环境变迁呈现由边缘地区向腹地恶化的多层次结构,并呈现向两个极端方向发展的特征,其中生态环境转好的县域多分布在冰川较为集中的地区,反映了从20世纪70年代末期到2000年在冰川变迁影响下部分县域的局地气候、生态环境、水资源变化的复杂性。最后探讨了Rs／GIS和AHP_GPcA模型进行综合评价的优势,认为该方法兼顾了评估主客观权重,减少了信息重复,使结果具有直观化的特点。     

基于综合区划的中国西南地区自然资源动态变化特征分析

为研究中国西南地区自然资源的动态变化特征,基于中国自然资源综合区划一级分区成果,以西南林耕自然资源大区为研究对象,通过选取符合区域特征的要素指标,确定指标权重,按照区划方案对西南林耕自然资源大区进行二级、三级区划,将其划分为6个自然资源亚区(二级区划)和11个自然资源地区(三级区划),并对区划单元内的自然资源动态变化进行了特征分析。研究区内自然资源以森林、耕地和草原为主,1990—2018年,自然资源变化主要表现为森林、耕地和草原三者间的相互转变,森林和耕地之间的相互转变主要分布于贵州和重庆的地区,森林和草原、耕地和草原之间的相互转变主要分布于云南和陕西的地区。建设用地明显增加,集中分布于各省会城市和直辖市。各类资源相互之间有明显转变,但面积在总体上基本保持动态平衡,表明自然资源的转变在合理范围内,其中四川盆地内的耕地和广西西部的森林受保护较好。各区划内优势资源明显,区划间变化特征彼此相异,可为全国或西南地区的自然资源配置、国土空间规划等自然资源统一管理提供决策支撑。     

Research on Dynamic of Terrestrial System of China: Academic Logic and Synthetic Scheme

Land surface, the environment where human survive and develop, is a synthesis formed with multi-scaled and multi-process interactions between natural factors. The terrestrial system, which is the core study field of physical geography, can be defined as the land surface synthesis with spatially ordered distribution and temporally dynamic balance. In the past century, natural variations and human activities have had profound influences on land surface. How they drove the changed interactions between land surface factors, and further altered the land surface pattern, are the frontier and basis for global change and geography studies. Based on the brief review of research on terrestrial system at home and abroad, the paper summarized the existing difficulties and problems, and then proposed the academic logic for studies of dynamic of terrestrial system. The research should be conducted following the logic of elements, patterns and dynamic, with emphasis on themes of processes and feedback, variation in regions and terrestrial system. At last, the synthetic scheme was designed for research on dynamic of terrestrial system. Aimed at innovation of regionalization methodology and detection on driving mechanism of dynamic of terrestrial system, the following four aspects should be included: Changes and interaction mechanism of key factors (i.e. water, soil, climate and plant) and their spatial-temporal variation; Quantifying the influences of factor interactions on regionalization formation and conversion; Quantified assessment on changing tendency and magnitude of land surface pattern under global climate change; Accomplishment of dynamic land surface pattern at different past and future stages. Correspondingly, the technical route should combine bottom-up and top-down methodologies, with field survey, earth observation, station monitoring and mathematical simulation to build the comprehensive database. Conducting research on dynamic of terrestrial system can be helpful for developing theory of integrated physical geography, deepening cognition on dynamic land surface pattern, and providing scientific basis for regional sustainable resources utilization and countermeasure establishment of climate change adaptation.     

中国北方晚更新世以来地质环境及未来生存环境变化趋势

我国北方晚更新世以来古环境变化在总趋势上有一致性,但又有地区上的差别.青藏高原古气候变化有其特殊性,末次冰期寒冷气候开始早于其他地区;全新世暖期开始晚于其他地区1500年左右.除受全球性气候变化影响外,青藏高原的迅速上升也是影响我国北方晚更新世以来古环境的因素之一;华北平原未来生存环境变化中水资源的变化受人类活动影响很大.目前水资源开发利用程度高,预测于21世纪前半个世纪内缺水状况是严峻的,平原区缺水将大于80×108m3/a;我国北方在全新世大暖期后,气候环境的变化是在大暖期期间形成的环境基础上演变的.总的趋势是向以冷干为主的气候和向干旱化环境演化.     

青藏高原及其周边地区冰川融水径流无机水化学特征研究进展

冰川融水径流是冰川流域物质运移的重要通道, 对其水化学特征和变化的研究有助于揭示冰川作用区物质的生物地球化学循环过程, 并为认识和评价冰川消融对自然环境和人类生活的影响提供基础。青藏高原及其周边地区分布着除两极以外最大储量的冰川, 近年来在气候变暖背景下冰川加速退缩消融。该地区冰川融水径流中各类化学组分的变化及其气候环境效应研究逐渐成为热点。因此, 通过概述青藏高原冰川融水径流中无机化学组分的含量和时空变化特征, 并总结离子和元素的主要来源及常用的物源追踪手段, 进一步综合分析得到： 冰川融水径流中离子和微量元素的含量及变化特征受冰川消融、 基岩性质、 径流水文特征和其他水体物理化学过程等因子和过程的共同影响。在总结该研究领域现存问题的基础上进行了展望, 认为应加强观测和基础数据积累, 厘清无机水化学组分的输移规律, 深入揭示影响水化学组分变化的多因素的协同拮抗作用机制, 评价冰川融水径流水化学的气候环境效应, 为应对青藏高原冰川消融带来的环境变化提供科学指导。     

青藏高原西部地质灾害分布特征及背景分析

青藏高原的快速隆起使其地质、地貌和气候发生了剧烈变化,导致崩塌、滑坡、泥石流、岩屑流和冰湖溃坝等地质灾害频发。利用遥感技术对青藏高原西部地质灾害的分布、形成条件进行了研究,对灾害形成的背景进行了探讨。崩塌、滑坡和泥石流主要发育于喜马拉雅山、冈底斯山、喀喇昆仑山及昆仑山的高山峡谷之中; 冰湖一般分布于雪线附近; 岩屑流发育在雪线之下基岩裸露区的陡坡上; 融冻泥流则位于海拔更低的多年冻土和季节性冻土的过渡地带。高原内部的造山带为灾害提供了地形条件; 冰川和大气降水为灾害提供了水源; 冰川作用和频繁的融冻作用为灾害提供了物源。青藏高原的快速隆升是地质灾害发育的内因,高海拔高寒气候是灾害发育的外因。     

高亚洲冰川系统物质平衡特征及其对全球变化响应研究进展与展望

分布在高亚洲的大量现代冰川,是亚洲中部干旱半干旱地区最重要的淡水资源.高亚洲各区因环境差异,各区冰川系统物质平衡及其对全球气候变化的响应就表现出不同特点,需进一步应用冰川系统理论和方法对高亚洲冰川系统进行合理分区,研究各分区冰川系统的结构特征、物质平衡特征及其对气候变化的响应过程.通过总结国内外高亚洲冰川系统研究的现状,找出了国内外研究的优势及不足;在此基础上,从高亚洲冰川系统的等级划分、气候地形背景、结构特征、物质平衡特征、对全球变化的响应以及冰川系统径流变化对冰川灾害及环境影响的评估等方面进行了研究展望.并认为需要根据各区气候、地理条件划分不同的次级冰川系统,然后分别对不同冰川系统的冰川变化进行预测,根据冰川变化趋势,制定最优利用冰川水资源方案和冰川灾害防范措施.