贵州典型喀斯特流域土地利用空间格局及水文干旱研究

干旱是全球性普遍发生的一种自然现象,而喀斯特干旱不能简单归因于"气候异常、降水量减少"。在贵州省选择40个典型流域为研究样区,利用面向对象分类技术,构建土壤水体指数(SWBI),提取土地利用类型的遥感信息;借用景观指数计算软件(Fragstats4.0),计算土地利用类型的景观密度指数(PD)、最大斑块指数(LPI)、形状指数(SI)、景观分维指数(FDI),分析土地利用类型的空间分布格局;探讨不同土地利用格局下的流域储水空间的变化、流域地表储水能力的大小,研究土地利用类型及其空间分布变化对水文干旱的影响。研究表明:①疏林、旱地和灌木林分布相对集中、空间分布变化较大,水体和城镇分布相对分散、空间分布变化较小;②土地利用类型的斑块密度分布及最大斑块分布对水文干旱影响较大,土地利用类型的斑块边界分布及斑块形状分布对水文干旱影响较小;③土地利用类型的斑块密度指数、最大斑块指数、斑块形状指数及斑块分维指数越大,则土地利用类型对水文干旱影响越小。     

亚洲高山区融雪末期雪线高度空间差异的影响因素分析

以亚洲高山区2001-2016年基于MODIS积雪产品提取的30 km格网融雪末期雪线高度数据集（744个格网）及气象再分析资料为主要数据源,采用克里金插值、空间变异函数、回归分析和相关分析等方法分析了亚洲高山区融雪末期雪线高度的空间分布规律及空间异质性,并定量分析了其主要影响因素。结果表明：亚洲高山区融雪末期雪线高度空间分布存在较强的异质性,青藏高原内部雪线高度较高（5 967 m）且空间变化梯度较小,北部的阿尔泰山、天山雪线高度较低（< 4 500 m）,西部地区雪线高度等值线分布最为密集。在30 km格网尺度上,亚洲高山区融雪末期雪线高度具有明显的空间自相关性,空间自相关距离约为1 550 km。纬度、经度和海拔对亚洲高山区融雪末期雪线高度的相对贡献率分别为60.5%、2.6%和36.9%,而在不同子区域其相对贡献率存在差异。夏季气温是影响亚洲高山区融雪末期雪线高度的主导因素,45.6%的格网主要受夏季气温的影响,而且在不同区域均有分布;以年降水量为主要影响因素的格网约占18%,主要分布在喀喇昆仑和帕米尔等区域;仅10%的格网主要受年辐射量的影响。     

流域尺度的岩溶区土壤pH值空间变异研究——以云南小江流域为例

以云南小江流域为例,利用地统计学与GIS相结合研究流域尺度上岩溶区土壤pH的空间变异.结果表明,流域土壤pH平均值为6.74,变异系数为9.9%;半方差函数分析表明,流域土壤pH的空间变异符合指数模型,其变程为12 km,反映了流域尺度上岩溶区土壤的连续性较差.纯块金方差与基台值的比值为50%,土壤pH具有中等的空问相关性,由空问自相关部分引起的空问变异性的程度较大;全局趋势分析和Kriging插值分析结果表明,流域土壤pH整体明显地呈条带状分布,但在流域中西部地区为斑块状分布,空间变异明显,土壤pH值在东西、南北方向上呈明显的倒U形;地质背景的异质性和地形起伏以及复杂的土地利用方式是土壤pH空间变异较大的主要因素.      

证据权模型中两种预测单元划分方式对比

证据权模型作为一种数据综合方法已被广泛应用于矿产资源定量预测与评价。在模糊证据权基础上,发展了基于地质单元思想的矢量证据图层构建和数据综合方法,并通过实例作具体阐述：它以矿点缓冲区图层作为训练图层,以各证据变量图层在空间上的叠置所形成的唯一地质单元作为评价对象,统一计算各个证据变量的证据权重,进而基于地质单元进行证据综合和后验概率成图。与基于栅格（或规则格网）的模型不同,基于矢量证据权模型以具有明确地质内涵的地质单元（而非规则网格单元）为预测单元,易于解释,并且消除了边界误差;相比基于规则格网划分所得到的成矿单元,以矿床（点）缓冲区作为训练对象,提高了已知矿点的代表性。实例表明：若预测单元大小为初始栅格大小整数倍,各缓冲等级平均面积计算误差为0.26%,否则面积平均误差达到6%;即使在预测单元大小为初始栅格大小整数倍情况下,矿点平均计算误差也达到4.78%。因此,基于地质单元思想的证据权预测单元划分方法在精度上优于基于栅格或规则格网方法。     

基于大数据的上海市人居环境适宜性评价

人居环境是居民生活和社会发展的重要基础,科学量化人居环境适宜性有助于引导区域人口规划,促进人口与资源协调发展。本文基于大数据,运用GIS技术,从居住环境、社会环境、经济环境和生态环境四个方面构建综合评价指标体系,以1 km栅格为基本单元,对上海市人居环境适宜性进行空间测度评价。结果表明:上海市人居环境指数介于-1.79~45.57之间,空间分布上呈现中心城区向周边区域递减的态势,整体分布趋势与人口密度相关性较高。高值区主要集中在中心城区一带,土地面积较小,人口密度大,承载压力较大;发展潜力较高的中等适宜区主要涉及外环及新城区域,土地面积大,是未来人口导向的潜力区。     

水文山流域土壤水δ~(18)O空间分布异质性研究

流域非饱和带和土壤层的空间异质性是构成水文过程非线性的主要根源,也是水文实验研究中的薄弱环节,特别是其空间分布,传统研究集中于等值线类型的定性描述。研究通过实验流域土壤水δ~(18)O这一非饱和带的主要空间变量,结合传统统计和地统计方法分析不同深度土层δ~(18)O的变化机制和分布空间的分布变异情况,为地统计学方法对水文参数空间变异定量的应用提供数据基础。研究结果显示:15 cm土层土壤水δ~(18)O半方差函数空间模型从纯金模型到高斯和指数模型,再回到纯块金模型,变化剧烈。通过蒸发分馏估算其蒸发强度,得到45cm土层最强(11%),且有关离散性质的极差、标准差和偏度差绝对值也都以45cm土层为最大。说明了在这非饱和带过程中,起关键作用的不是所想象的表面土层,而是中部土层,在水文山实验流域则是地面下的45cm土层;45cm土层的δ~(18)O符合高斯模型和指数模型,且高斯模型中块金与基台值之比C_0/(C_0+C_1)接近于零,说明在下渗、蒸发、迁移以及和土壤中原有δ~(18)O融合后,形成更强的空间自相关性。80cm深度参与"混合"机制的是46d前降雨的"老水",其δ~(18)O的空间自相关性变化则呈现明显滞后性,48 h后才呈现出空间的相关性。可见,经典统计学点参数变量和地统计学区域化变量方法在流域水文参数空间定量方面的有效性,同时在流域水文机制方面出现有意外的、特别是与传统概念相悖的现象。     

石羊河、黑河流域上游山地景观格局特征比较

在RS和GIS技术的支持下,以研究区TM影像图和数字地形图为基础,运用景观指数分析方法和空间叠加分析方法,对石羊河、黑河流域上游地貌格局、景观格局及其空间分布基本特征进行了比较.结果显示:石羊河上游农田面积比例显著高于黑河上游,山地草原和乔木林占据面积较大,景观异质性较高,但破碎化程度也较高;黑河上游高山灌丛和高山草甸占据面积较大,景观完整性和连通性较好,破碎化程度较低.结果反映出不同的地形地貌特征、气候条件以及人类活动方式对干旱区山地自然景观结构及其分布特征的影响.     

广西典型岩溶区土壤水分含量空间自相关分析

以广西壮族自治区马山县为研究区,在野外调查、室内实验测试获取182个土壤水分含量数据的基础上,采用半方差函数和Moran’s I统计量对研究区域土壤水分含量的空间自相关关系、空间相关尺度和空间分布规律进行了研究。结果表明:(1)研究区域土壤水含量平均值为16.97%,受结构性因素和随机因素共同作用,土壤水分含量具有中等强度的空间异质性;(2)研究区域土壤水分含量Moran’s I指数为0.423,表明研究区内土壤水分含量存在空间自相关性,在0~21 km和31~34 km范围内土壤水分含量自相关性为正,在21.7~31 km和34~45 km范围内自相关性为负;(3)Lisa聚类图表明,土壤水分含量空间聚集区和空间孤立区相伴存在,其中“高—高”空间聚集主要分布在马山县东北部,“低—低”聚集区主要分布在东南部。“低—低”聚集区和“高—低”孤立区土壤水分含量缺乏风险大。      

中国地级及以上城市紧凑度的综合测度及其空间关联分析

从经济紧凑度、 土地利用紧凑度、 人口紧凑度和基础设施紧凑度等方面, 构建城市紧凑度的综合测度模型. 运用主成分分析法, 对2009年中国287个地级及以上城市紧凑度及其空间溢出效应进行综合测度. 结果表明: 紧凑度大致以"塔河-凭祥"一线为界, 以东区域的城市紧凑度水平较高, 以西的地区城市紧凑度水平低. 紧凑度Moran's I高值区连片集中在珠三角和长三角两个区域, 中心城市紧凑度的带动性和辐射性较强. 紧凑度呈现明显的热点-次热点-次冷点-冷点自东向西带状分布的格局. 经济发展、 土地利用结构和人口密度是目前中国地级以上城市紧凑度的重要决定因素, 城市土地利用因子表现相对较均衡, 而经济发展和人口密度两个主因子则表现出较强的不均衡性.     

1980-2010年石羊河流域生态服务类型变化与分析

根据石羊河流域1980年、1990年和2010年三期遥感影像数据,基于GIS技术方法,分析了石羊河流域各县市的土地利用方式变化情况。评估了流域主要生态系统生态服务价值量,分析了30 a来流域生态系统服务价值在时间和空间上的变化。结果表明：过去30 a来,石羊河流域的土地利用变化主要以耕地、草地、未利用土地的变化为主。石羊河流域生态系统服务的总价值呈减少趋势,生态服务价值在空间分布上表现为下游呈增加趋势、中上游表现为减少趋势。流域下游生态服务价值增加的主要原因是流域生态保护与恢复措施取得了显著成效。     

河西内陆河流域土地利用对地表水资源影响研究

土地利用对水资源的影响,直接导致水资源空间和时间分布格局发生变化,从而对流域生态、环境以及经济发展等多方面产生深刻影响.采用多期TM等卫星影像解译土地利用/覆被变化要素,应用斑块破碎度和分段比重百分比指标等方法,研究河西内陆河流域土地利用/覆被变化;应用河川径流的溯源性和零地表水资源尺度等理论,研究土地利用对地表水资源格局的影响.结果表明:土地利用驱使地表水资源格局产生剧烈变异,地表水资源整体向河源溯进;疏勒河水资源受耕地面积扩张等影响中下游径流变化产生紊乱;黑河耕地面积10万hm2成为水资源格局变化的极值,地表水资源损耗量出现逐步减少的趋势;石羊河耕地面积的扩张对地表水资源的影响力不断减小,转化为对地下水影响的加剧.     

基于RS和GIS的石羊河流域近50年土地覆被类型变化研究

选取石羊河流域为研究区,采用1970～2017年18期Landsat系列卫星遥感数据,通过数据处理、面向对象信息提取,获取了石羊河流域近50年土地覆被类型基础数据;运用转移矩阵、GIS分析手段,对石羊河流域不同土地类型时空变化特征进行了研究.结果表明：1）近50年来,石羊河流域自然绿洲面积总体呈逐年减少趋势,由1970年的35 717.53 km²减少到2017年的33 865.47 km²;人工绿洲面积相应增加,由5 355.79 km²增至7 208.70 km².2）耕地、天然林地、天然草地、建设用地总体呈增加趋势,耕地的增加主要由天然草地、未利用地及水域湿地转化而来,天然林地的增加主要由天然草地、未利用地转化而来,天然草地面积的增加主要由未利用地转化而来,建设用地的扩张以占用周围草地、耕地及未利用地为主.3）石羊河流域土地类型的演变,总体反映了石羊河流域生态环境趋好,绿洲区域逐渐增加.     

Social vulnerability to floods: a case study of Huaihe River Basin

Since ancient times, floods occurred frequently in Huaihe River with significant casualties and economic losses. In developing measures for disaster prevention or emergency response for disaster relief, the study of social vulnerability to floods in Huaihe River Basin should be strengthened. Based on the latest socioeconomic data, the index system of social vulnerability to floods was constructed from three dimensions: population, economy, and flood prevention. Sensitive indexes were identified from the original indexes by principal component analysis, and the social vulnerability index for floods was calculated for Huaihe River Basin. The results described the characteristics of the spatial distribution. It also demonstrated that vulnerability manifests itself as a regional phenomenon, with significant changes from city to city across the Huaihe River Basin. Understanding the impacts of changes in vulnerability was crucial in developing measures to prevent floods.     

Research on eco-environmental vulnerability evaluation of the Anning River Basin in the upper reaches of the Yangtze River

The Anning River Basin is located in the transitional zone of the Qinghai-Tibet Plateau, Yunnan-Kweichow Plateau and Sichuan Basin. This transitional zone is an important ecological barrier of the upper reaches of the Yangtze River and plays a significant role in the ecological security and ecological construction of Sichuan Province. However, the innate vulnerability of the eco-environment combined with the unreasonable development and use of minerals, hydropower, agriculture and animal husbandry resources contribute to prominent eco-environmental problems. In support of remote sensing and geographical information system, this study uses the spatial principal component analysis (SPCA) method to build the evaluation model for the vulnerability evaluation and analysis of the eco-environment in the Anning River Basin. The following indicators are selected for the SPCA: elevation, slope, vegetation index, land use, soil type, soil erosion, precipitation, temperature, and population density. Thereafter, the first four principal components are selected and their corresponding weights are determined. The eco-environmental vulnerability comprehensive index of the Anning River Basin is calculated by using these data. According to the calculated results, the eco-environmental vulnerability of the Anning River Basin is divided into five levels, namely, potential vulnerability, slight vulnerability, light vulnerability, moderate vulnerability, and high vulnerability. Eco-environmental changes for the past 20 years (from 1990 to 2010) are discussed and analyzed as well as the driving forces. The analysis shows that the eco-environmental vulnerability of the Anning River Basin is at the moderate level, and exhibits obvious vertical distribution characteristics. The main reasons that cause eco-environmental changes are mainly human factors, socioeconomic factors, and environmental protection policies like “Natural Forests Protection” and “Grain-for-Green”. Based on the vulnerability classification results, the Anning River Basin is divided into three partitions for different degrees of eco-environmental reconstruction and protection, which provides foundation for the local eco-environmental reconstruction so as to reconstruct in order of the importance and urgency.     

辽河流域表层土壤碳密度与碳储量浅析

利用辽宁省辽河流域多目标区域地球化学调查获得的大量表层土壤全碳分析数据,根据土壤类型和地貌单元计算表层土壤碳密度及碳储量,探讨了土壤碳密度与碳储量分布规律。辽河流域表层土壤碳储量分布与土壤类型和地貌单元的面积呈正比;土壤碳密度分布与城市规模大小及土壤有机质的含量分布有密切的关系。草甸土土壤类型和平原区地貌单元的表层土壤碳储量最高,黑土土壤类型和丘陵山区地貌单元的表层土壤碳储量最低。从土壤类型看,水稻土碳密度最高,风沙土碳密度最低。从地貌单元看,丘陵山区碳密度最高,低山丘陵区碳密度最低。土壤碳密度的研究可为探索中国区域土壤碳固定潜力提供参考数据。     

漓江流域表层土壤水分物理性质空间异质性

为了解漓江流域土壤水分空间变化特征及其影响因素,基于2'经纬网格,采用地统计学方法对该流域表层（0~10 cm）土壤水分物理性质的空间变异进行分析。结果表明:从空间结构比上,漓江流域表层土壤含水量、容重、最大和最小持水量均具有高度的空间自相关性（各指标空间结构比均大于0.87）,且其空间分布趋势基本一致,由流域上游向中下游逐渐变化。土地利用对流域表层土壤水分物理性质及其空间变异具有显著影响。受时间尺度和土地利用类型等因素的影响,漓江流域表层土壤含水量相比其他土壤水分物理性质,其空间异质性由随机引起的空间变异增加,空间自相关减小,为0.87;而土壤容重最大,为0.92。相关结果对于漓江流域土壤水分动态模拟与预测研究具有一定参考价值。     

甘肃河西地区内陆河流域荒漠化的水资源问题

河西地区内陆河流域荒漠化的水资源问题,根本的原因在于水资源短缺而导致的生态环境脆弱和水资源的过度开发利用.如果上、中游地区水资源的利用超过了水资源量的限度,则流到下游的径流量减沙,地下水位下降;而下游地区为了弥补水资源的不足,便大量开采地下水,致使地下水严重超采,从而导致植被退化和荒漠化.在分析上述问题的基础上,以石羊河为例,说明内陆河流域的荒漠化防治要求实行以农业节水为中心,建立节水型社会的流域综合治理,实现水资源、土地资源、经济、社会和生态环境协调和可持续发展.     

Characteristics and sources of atmospheric composition based on precipitation chemistry in the Shiyang River Basin,Northwestern China

Through collected precipitation samples continuously to research the precipitation chemical characteristics and the water vapor source in Shiyang River Basin, Northwestern China, a total of 121 precipitation samples had been collected in the Shiyang River Basin from July 2013 to July 2014. The results showed that, during the period of sampling, the variation range of pH value of precipitation ranged from 6.62 to 8.53 in Shiyang River Basin and the average was 7.46. The EC values ranged from 17.28 to 787.00 μs/cm, with a mean 186.66 μs/cm. Ca²⁺ and Na⁺ dominated cations and accounted for 71.80% of total cations composition, while SO₄ ^2? and NO₃ ^? dominated anions with a contribution of 82.18%. The main ionic sources are local dust aerosols and the dust from Central Asia and Northwestern China arid regions brought by the westerly, and the back trajectories also supported it. Back trajectories suggested that the air mass arrived in Shiyang River Basin mainly from the dust sources region in Central or West Asia or Northwestern China through westerly circulation in dry season, while from the Indian Ocean or the Pacific Ocean through monsoon circulation in wet season. The precipitation can be divided into three types based on the vector of water vapor transportation: the monsoon precipitation, the westerly precipitation, and the interaction precipitation (precipitation influenced both by monsoon and westerly). The type of interaction precipitation was major precipitation patterns in study area, and the westerly precipitation came next. The results are also helpful for further understanding the air pollution situation caused by dust events in study area and providing scientific basis for the effective prevention and control of atmospheric pollution.     

基于网格化模型的黑河流域中游历史时期耕地分布模拟

黑河流域悠久的农业开发史和历史文献为研究历史时期耕地空间分布格局变化提供了有利条件.根据黑河流域历史时期土地开发利用的特点,深入分析了海拔、坡度、土壤、人口等自然及人文主导因子与耕地分布的关系,遴选出对耕地分布具有明显作用且易量化的影响因子,并以此为依据设计了一套历史耕地数据网格化模型,模拟了黑河流域历史时期耕地分布趋势.采用人均耕地面积与粮食单产2种途径,估算了明代以前黑河中游耕地面积总量.基于该模型并结合古遗址、遥感影像判别的结果,重建了黑河流域中游地区明代以前耕地的空间分布.