RS与GIS支持下近50 a海南岛西部土地沙漠化时空演变过程研究

 海南岛西部是我国惟一的热带稀树干草原沙漠化地区,选取5期遥感数据,采用室内解译和野外检验修正的方法,获得海南岛西部不同时期土地沙漠化数据库。结果分析表明,海南岛西部土地沙漠化在时间上经历了快速发展—初步逆转—全面逆转—波动反复的变化过程;在空间上由沿岸带向昌化、莺歌海两重心收缩、逆转;同时,其发展/逆转过程以沙漠化土地与林地、耕地相互转化为主,伴随着沙漠化土地内部复杂程度间转化。总之,总体逆转、局部反复波动是近50 a海南岛西部土地沙漠化时空演变的基本趋势。     

基于NDWI的海南岛西部沙漠化信息自动提取方法研究

分析海南岛西部沙漠化土地的光谱特征,主要表现为沙漠化土地整体反射光谱率偏高,在TM3和TM5波段表现尤其突出,反射光谱曲线的波峰形态也比其他背景地物更为明显。选择能较好反映沙漠化土地的植被信息（TM4）和土壤水分信息(TM5)的波段,经波段运算得出归一化水指数（NDWI）,用以自动提取沙漠化土地信息。运用海南岛西部典型沙漠化区域对该方法进行了精度检验,结果表明,利用NDWI自动提取沙漠化土地信息是可行的,正确率达到89.71％。为快速自动提取沙漠化土地信息提供了一种新思路,以期能更快捷地为沙漠化治理决策提供准确的时空变化信息和科学依据。     

多尺度联合驱动的城市增长模拟建模

元胞自动机是模拟土地利用时空演变的重要建模工具,但其经典框架主要根据历史变化规律进行空间"自下而上"驱动,这种模拟机制缺乏对宏观土地供需平衡以及空间发展政策等"自上而下"机制的整合,难以科学解释中长期土地利用变化过程。该文利用金字塔架构解释城市空间增长的复合驱动力,提出了"顶层土地供需平衡-中层空间政策引导-底层元胞状态演化"多尺度联合驱动的土地利用变化模拟框架。以广州都市区为案例,利用改进模型对其2010-2030年的城市扩张过程进行了模拟,并对结果进行了精度对比和案例举证。研究表明,多尺度联合驱动进一步增强了元胞自动机模型对现实世界的仿真能力,多尺度空间协同是地理时空过程建模的发展方向。     

近20 a来海南岛西部土地沙漠化与气候变化关联度研究

 根据生态基准面理论制定了海南岛西部沙漠化土地分级体系,运用遥感、野外调查和数理统计等方法,研究了海南岛西部近20 a来沙漠化时空变化及其与气候变化的关系。近20 a来,海南岛西部土地沙漠化总体缩小、局部反复,年均缩小6.23 km2,沙漠化程度明显降低,降级率为、{-44.84％、};气候呈增温增湿变化,出现多次异常年份。对近20 a来气候变化与沙漠化的因子分析和关联度分析表明, 人为活动的强度加大是海南岛西部沙漠化的主导作用,气候因子与沙漠化的关联序为:年均湿度>年均气温>大风日数>年均风速>年均降水>蒸发量,增温增湿的气候变化趋势对沙漠化逆转具有促进作用。     

地理元胞自动机模型的尺度敏感性及原因

地理元胞自动机模型的模拟精度会受到元胞尺度的影响。以杭州市土地利用变化模拟为例,分析了元胞尺度分别为50m×50m、100m×100m、150m×150m和200m×200m时地理元胞自动机模型的模拟精度,对地理元胞自动机模型的尺度敏感性进行了分析;并从元胞转换规则入手,研究了元胞自动机模型尺度敏感性产生的原因:(1)元胞尺度会对地理元胞自动机模型的模拟精度产生影响,元胞尺度越精细模拟精度越高;(2)元胞自动机模型的尺度敏感性与元胞尺度相关,在有些尺度区间上表现得明显,而在有些尺度区间上表现并不明显;(3)孤立元胞是元胞自动机模型尺度敏感性产生的主要原因。研究表明,随着元胞尺度的增大,元胞空间的孤立元胞增多,这些孤立元胞本身及其周围元胞具有较低的邻域函数值和较小的转换概率值,并影响了地理元胞自动机模型的模拟精度。     

基于随机森林CA的东莞市多类土地利用变化模拟

城市土地利用及其变化对城市环境有着重要影响。很多学者已经结合元胞自动机和机器学习算法对城市扩张进行了相关的模拟研究,但针对复杂的多类土地利用相互变化过程的研究仍然较少。该文提出了一种基于随机森林算法的多类元胞自动机(RFA-CA)模型,并将其用于模拟和预测复杂的多类土地利用变化。该模型使用随机森林算法提取元胞自动机的转换规则,并计算了各空间变量的重要性,在东莞市2000-2014年土地利用动态模拟结果中,Kappa系数和整体精度分别为0.73和84.7%。针对每一种土地利用类型,计算了影响东莞市土地利用变化的各空间变量的重要性,结果显示,交通、区位因素对东莞市土地利用变化格局的形成有重要影响。文中引入的POIs邻近因素反映了城市空间开发程度的高低,同样对多类土地利用格局的形成具有重要作用。     

基于多智能体的土地利用模拟与规划模型

利用多智能体和元胞自动机对城市土地资源的可持续利用进行了规划。根据环境经济学资源分配原理和可持续发展理论,提出结合多智能体及元胞自动机的微观规划模型,在时间和空间上合理分配及规划城市土地资源的利用,以避免浪费不可再生的土地资源。该模型由相互作用的多智能体层、元胞自动机层和环境因素层组成,可方便地探索不同土地利用政策下城市土地利用发展情景,能够为城市规划提供有用的决策依据。以广州市海珠区为实验区,在可持续发展为前提的规划下,模拟了1995-2010年的城市扩展的动态变化,并讨论了在不同规划情景下城市土地资源的利用效率及合理性。     

基于区块特征的元胞自动机土地利用演化模型研究

针对传统元胞自动机模型中栅格式规则空间模拟复杂地理元素精度不高的问题,提出一种基于土地区块特征的非规则空间元胞自动机模型,以地理单元实质不规则实体形状作为元胞空间单元,进行土地利用变化的仿真模拟,运用MapInfo建立非规则空间元胞自动机模型的应用软件.对头灶镇土地利用演化的实证研究表明,非规则空间元胞自动机模型可以更真实地描述元胞地理信息、局部空间关系和演化规则,可为城市规划提供决策支持.     

三维虚拟城市自动化生成方法研究

从城市元胞自动机模型的角度研究三维虚拟城市的自动化生成方法.通过建立城市元胞自动机模型,模拟城市土地单元的演化过程,根据演化结果确定各土地单元的空间位置和相应的建筑物类型.研究利用Creator进行三维场景建模,利用OpenGVS场景管理技术随机生成建筑物,并将其布设在三维场景的相应位置上,生成三维虚拟城市,并就三维虚拟城市自动化生成系统的功能结构设计和数据结构、空间坐标转换等技术问题进行了探讨.     

西部大开发中的沙漠化研究及其灾害防治

我国西部大开发所面临的主要社会-经济和环境问题之一是发展迅速的土地沙漠化。沙漠化主要是干旱半干旱地区由于人类过度的经济活动所造成的土地退化过程。在过去的几十年里沙漠化严重地制约了西部地区的社会经济发展和生态环境的保护。在西部大开发的新形势下,沙漠化的研究和防治工作的重要性和紧迫性就愈显突出。沙漠化的研究及其灾害的防治应以促进我国社会经济的可持续发展和实施西部大开发战略为目标,完善政策,强化管理,依托科技进步和法律手段,加速治理,改善生态环境,实现西部地区的社会-经济和环境的协调发展。     

基于元胞自动机民勤绿洲湖区荒漠化演化预测

民勤湖区是民勤绿洲中生态环境最为恶劣的地区,土地荒漠化问题十分突出。以民勤绿洲湖区为例,解译1992年、1998年、2002年和2006年TM卫星影像,分析其荒漠化动态变化情况,利用ArcObjects模块结合地理元胞自动机理论构造荒漠化动态模拟模型,通过对比2006年的预测数据与实际数据,对模型进行参数调整和预测检验。预测结果表明,模型预测的准确性达到90%。最后对2012年该区土地利用状况做出预测,进而对荒漠化的发展趋势进行预测分析。     

海南岛西部热带沙漠化土地特征与成因

海南岛西部沙漠化土地具有热带海岸沙地的地域特征、形态特征、旱生植被景观特征和土地利用快速演变特征。在大气环流、雨影区和海流的共同影响下, 岛西形成热带半干旱气候和热带稀树草原环境, 孕育并存在自然沙漠化发展的动力、空间和物质基础。岛西历史时期沙漠化受气候变化和毁林开荒等活动的影响, 但仍是自然沙漠化为主的沙漠化过程。20世纪以来现代沙漠化经历了发展、恢复、再发展、逆转、波动等5个阶段, 沙漠化既受数年或数十年尺度的气候变化的作用, 又受人为不合理经济活动的影响。用因子分析等诊断、分析后认为人为活动的贡献率远大于气候变化的贡献率, 现代沙漠化已演变为以人为沙漠化为主的沙漠化过程。     

我国荒漠化现状、成因与防治对策

我国荒漠化土地面积大,分布范围广,发展程度高,危害严重。目前,荒漠化防治虽然取得了一定成绩,但是,只是在局部地区荒漠化土地得到了一定程度治理,我国荒漠化整体仍在加速扩展,且有进一步加重的趋势,荒漠化防治面临的形势非常严峻。气候干旱化是现代荒漠化发生、发展的基本背景条件,人口的快速增长和生产经营方式落后导致人类对资源的不合理开发利用,是我国现代荒漠化加速扩展的主要原因,其主要表现形式是滥垦、滥牧、滥樵、滥采、滥用水资源和滥开矿等。以防为主,以治理保开发,以开发促治理,寓治理于开发中,防、治、用有机结合,是根治荒漠化,实现荒漠化地区人口、资源与环境协调发展的根本途径。为加快荒漠化治理速度,国家应对荒漠化地区给予政策扶持。     

禁牧政策对北方农牧交错区草地沙漠化逆转过程影响的定量评价

为定量评价禁牧政策对北方农牧交错区草地沙漠化逆转过程的影响程度,以宁夏盐池县为研究区域,选取对沙漠化正逆发展过程影响较大的自然和人为因素指标,应用系统动力学方法构建模型,模拟研究了目前盐池县所实施的禁牧政策对草地沙漠化逆转过程的影响程度,并进行定量化初步评价。研究结果表明,当禁牧程度达到完全禁牧的30%,沙漠化开始出现逆转,而达到完全禁牧的40%,沙漠化的逆转趋势基本趋于稳定。本研究结论可为盐池县及类似地区禁牧政策的合理实施与改进提供理论依据。     

海南省耕地变化与经济发展关系研究

研究了近35年来海南岛耕地动态变化,认为政策、经济因素是耕地变化的最主要驱动力.选择区域总人口、国内生产总值、人均GDP、固定资产投资、城市化水平等驱动因子建立了与耕地减少量间的相关模型,结果显示研究区人口增长、经济发展与耕地减少量之间存在着比较明显的呈类似库兹涅茨曲线倒"U"型关系.认为要实现保护耕地的目标,除了依靠最严格的耕地保护政策外,还应当依靠特色农业、非农业的发展以及产业结构的升级和合理安排城乡建设用地,从而积极提高土地利用集约度.     

中国沙漠化过程中人文作用研究进展

沙漠化过程中的人文作用研究是沙漠化的重要研究领域,是沙漠科学体系的重要组成部分。国内在人文因素在沙漠化过程中的作用、人文活动对沙漠化的作用机理、历史上沙漠化与人文活动关系、沙漠化中的人文作用定量分析研究、人文活动的驱动因子取得了重大进展,沙漠化治理的技术、模式、策略等方面研究也取得了重要成果。本文试图对沙漠化中人文作用研究做简要综述,并展望未来沙漠化人文作用研究。认为未来沙漠化人文作用研究要以人的行为作为研究的主题,结合多个学科综合研究,把更多研究方法应用到这项研究中,同时拓展沙漠化人文作用研究的领域。     

黑河流域不同类型土地沙漠化驱动力分析

在分析黑河流域土地沙漠化历史和现状的基础上得出造成黑河流域土地沙漠化发生、发展的原因,除了该区脆弱的生态环境:蒸发量大,干旱多风,降水极少,地表组成物质疏松等自然因素外,主要是人类不合理的经济活动,导致流域内有限的水资源不能合理利用,从而使得中上游用水量大幅度增加,造成下游水资源的枯竭,致使地表植被因缺水、过度樵采和放牧而大量死亡,引起土地沙漠化的发生。同时,干旱区绿洲的地形地貌条件对于绿洲的兴衰和发展有重要影响,自然灾害是由于某种作用超出了人类所能承受的能力,对人类的生存与发展造成巨大的威胁和损害。河流改道是绿洲废弃的最直接原因之一。战争导致的农牧业更替也是绿洲演变的一个因素,同时战争对农田水利设施的破坏性也是巨大的。政策导向可以影响到绿洲人口的迁入和迁出,绿洲规模的扩大与缩小,绿洲内部结构、功能、性质的变化,以及对整个流域资源的管理和利用,对于绿洲的影响具有显著的时效性。总之,黑河沙漠化土地形成是在气候暖干化条件下,不合理的人为活动同脆弱的环境、贫乏的水、土、生物资源之间不相协调的产物,是涉及自然、社会、经济等多因子共同作用的综合过程。过度的人为活动是沙漠化的主导驱动因素。