基于网格单元的喀斯特石漠化评价研究

以盘县为例,综合遥感数据等多种数据源,在ARCGIS软件中应用格网分析技术,建立石漠化综合评价指数,对研究区2004年石漠化空间分布图进行100 m×100 m、200 m×200 m、500 m×500 m、1 000 m×1 000 m格网分析,绘制基于单元的石漠化分布图,以探索区域尺度上石漠化评价的方法及其随空间尺度的变化。建立石漠化综合指数,充分考虑一定空间单元内的石漠化面积比例和斑块组合,评价结果反映石漠化严重程度的空间异质性。结果发现基于4种网格的石漠化评价结果与石漠化现状分布图存在一定的差异,其中对极强度石漠化的评价差异最小,对轻度石漠化评价的差异最大。     

京津冀地区县域单元地质灾害风险评估

以京津冀地区为例,探索县域单元的地质灾害风险评估方法。通过测算地质灾害危险性与承灾体易损性,以定性综合评估的方式实现县域单元地质灾害风险评估。实际评估中,将承灾体易损性分为人口安全易损性与资产易损性,分别用因灾死亡人口比与因灾直接经济损失比加以表征;再以国土资源部2001-2015年地质灾害灾情数据为基础,参考1950-2000年灾情数据,提出人口安全易损性与资产易损性的分级标准,并在京津冀地区进行了评估。结果表明：研究区整体地质灾害风险低,204个评估单元中仅有6个为中风险区,包括河北省涞源县、涞水县、武安市、青龙满族自治县、北京石景山区、延庆区,其余198个为低风险区,与实际情况相符。此方法快捷简便、数据可连续获取,符合建立资源环境承载能力监测预警机制要求。空间差异化评估结果可为主动防灾减灾、国土空间管理提供支撑。     

区域地理系统单元等级圆锥建模

本文基于S.Beer空间分辨率圆锥,应用等级体系理论,结合地理学有关研究成果,探讨建立一种具有尺度单元结构性质的区域地理系统模型———区域地理系统单元等级圆锥。研究认为,区域地理系统单元等级圆锥由地理最小结构单元、地理基本功能单元、地理景观单元、地理景观类型单元与地理景观类型组合单元组成,它们分别实现地理学“最小空间粒度划分”、“基本空间过程分析”、“空间过程共轭分析”、“类型划分”与“类型间相互作用”的研究方法,分别体现地理学“还原分析”、“过程分析”“整体分析”、“类型分析”与“综合分析”的研究思想。     

空间自相关的可塑性面积单元问题效应

可塑性面积单元问题(modifiable areal unit problem,MAUP) 效应是对空间数据分析结果产生不确定性影响的主要原因之一,在空间自相关分析中也不例外.本文分别利用网格模拟数据和中国人均GDP实例数据为数据源,以全局Moran's I 系数来探究空间自相关统计中的MAUP效应,分析结果表明,变量的空间自相关程度依赖于空间的粒度大小与单元的划分方法,但空间单元的变化与自相关性并不存在某种函数关系.因此,在进行空间自相关研究时必须选择合适的地理单元的粒度大小和分区.最后本文给出一种基于地统计内插方法来降低MAUP对空间自相关分析影响.     

基于居民日常出行的生活空间单元的划分

本研究从行为地理学的视角,以空间稳定性假设为出发点,提出辨识生活空间单元的新方法。借鉴行为地理学关于微观个体的数据采集方法,在北京市清河永泰居住区随机选择了100 位居民为对象,对其日常活动空间的驻点信息进行了调查。通过对居住地和驻点联系的K-Means 空间聚类分析,对生活空间单元的范围进行了划分。分析表明:①属于相同生活空间单元的居民日常出行范围和频率比较接近;②小区建成年代、规划设计、房价等空间环境因素,对生活空间单元的形成具有显著影响;③共用的商业设施和交通服务设施是影响生活空间划分的主要因素。利用这一方法得出的生活空间范围可应用到地区环境性能评价、城市空间管制等多个研究领域。     

基于GIS的社会统计数据空间化处理方法

社会统计数据的空间化是当前地理科学和社会科学共同研究的热点问题之一,根据社会统计数据的特点可以将其分为和值(extensive)变量型统计数据和均值(intensive)变量型统计数据两种类型.分析了这两类社会统计数据在区域拆分与合并时的特点,并尝试将网格单元面积权重内插(GCAWI)法引入社会统计数据的空间化的工作中,提出了确定网格单元大小的原则和采用图像平滑技术改进空问化结果的方法.以徐州市人均GDP数据(均值变量型统计数据)空间化为研究实例,采用网格单元面积权重内插法实现了徐州市人均GDP数据的空间化,而且运用图像平滑技术得到了比较满意的结果.     

多级地理空间网格框架及其关键技术初探

为了有效管理、组织和利用海量空间数据,解决存储架构与现有空间数据结构不一致的矛盾,在融合国内外各种球面剖分模型优点基础上,设计了一种多级地理空间网格框架。该网格框架以地图分幅划分方式为基础,利用经纬度间隔对全球进行层次性剖分,形成遥感数据、测绘数据及其他空间数据的统一组织框架。通过对网格单元的地址与属性编码,实现空间数据的直接存储和索引,从而完成对空间信息的无缝拼接与多尺度管理。最后阐述了实现地理空间网格框架的关键技术,包括空时一体化技术、计算集群存储技术和空间索引技术等。     

基于县域单元的中国生态经济系统协调度及空间演化

以中国2853 个县(市、旗、区)为研究单元,利用1980、1990、2000 和2012 年的中国县级行政单元GDP数据和全国1 km格网土地利用数据,通过计算生态系统服务价值(ESV)和GDP的变化率,构建生态经济系统协调度(EEH)模型,分析了EEH的空间演化特征,在此基础上借助空间统计Local Moran's I 和Getis-Ord G_i^* 指数评价EEH空间分布模式.结果表明:①自1980 年以来中国县级行政单元GDP持续快速增长,全国呈现东南沿海增长速度明显高于中部地区,而中部地区又明显高于西部地区的特征;②生态系统服务价值(ESV)在空间分布上表现为西部和北部地区较高,南部和中东部地区较低;③中国县域EEH 1980-2012 年间逐步得到改善,EEH空间关联度总体相对稳定,但空间格局分布不均衡.总体来看,确保生态经济系统的持续协调发展的任务依然十分艰巨.     

人文要素数据与土地利用单元匹配方法——以北京丰台区为例

驱动力机制是土地利用变化研究的核心和主要方向,而将人文要素数据匹配到土地利用单元的方法研究是探讨人文因子驱动土地利用变化机制的基础工作之一。本文在详细阐述人口和经济产值与土地利用单元匹配方法的基础上,进而以北京市丰台区为例,采用人居密度和土地经济产值密度指标,定量计算并分析了1999年丰台区人口居住和土地经济产出的空间分异特征。丰台区人居密度差异巨大,最高与最低相差近29倍;土地经济产值密度高低差异主要体现在非农业用地与农业用地之间,最高的城镇用地是最低的粮食种植用地的45倍。研究结果表明将人文要素数据匹配到土地利用单元的方法是可行的。     

青藏高原统计数据分析--以人口为例

在自然地理单元与行政单元交叉情况下,如何根据行政单元统计数据获得该自然地理单元的精确数据是当前研究的难点和重点之一。以青藏高原为自然地理单元和人口数据为例,选用并设计了数据统计的运算方法(实际数值模型、边缘等密度法推算模型、最小值模型、最大值模型和估测值模型等5个线性统计模型)及试验应用。主要研究结论为：(1)在青藏高原中国境内分布于6个省区的221个县(市),其中155个县(市)位于高原内部,其余66个县市位于高原边缘地区,文中给出了边缘县在高原内外的面积比;(2) 边缘等密度法的计算结果更接近实际, 而估测值模型与边缘等密度法计算结果相差最小;截止2001年,青藏高原人口约1204万人; (3)结合居民点的实际空间数据进行叠加分析或结合多源数据融合技术,将进一步提高测算的精确度。     

旅游资源格网化框架及其空间分析方法——以青岛市为例

针对当前旅游资源评价方法较为单一、更新较为缓慢、研究尺度易受区域面积影响、基于GIS的空间格网化分析方法在旅游领域研究较少等问题,提出了一套旅游资源格网化分析与评价方法。一是根据社会经济、人口数据空间化分析方法,进一步提出旅游资源的格网化概念及其构建方法,探讨了旅游资源格网化空间拟合模型、格网单元尺度的选取等方法。二是从主观旅游资源本体角度和客观旅游资源开发条件角度分别构建了基于格网化的旅游资源分析与评价方法。三是以青岛市为例构建了基于格网化的旅游资源分析与评价方法,为精细尺度下的旅游资源的空间分析与评价提供方法借鉴。     

GIS中矢量多边形网格化问题研究

在实际的GIS空间分析过程中,为了更加简便快捷的实现某些特定的空间分析功能,常常需要将不规则的矢量多边形区域转化为规则的格网区域。该文介绍了矢量多边形网格化的四类算法：中心点归属法、面积占优法、重要性法和面积内插法。其中面积内插法又可分为面积权重内插法、基于表面模型的面积内插法和基于统计模型的面积内插法。同时介绍了各类算法的实现思想,并比较了其优劣及应用范围,认为基于表面模型的面积内插法是一种比较理想且极具发展前景的矢量多边形网格化方法。     

中国历史时期森林空间格局网格化重建方法研究——以东北地区为例

具有空间信息的历史土地覆被数据集是研究土地覆被变化气候与生态效应的基础数据。本文在潜在植被数据和现代遥感土地利用数据的基础上,确定了土地垦殖前森林植被可能的分布范围;遴选并量化了影响我国土地宜垦性的主导因子,评估了省域尺度上土地的宜垦性;构建了以土地宜垦性为权重的历史森林覆被网格化重建模型（网格大小为10 km×10km）;重建了我国东北三省1780 年和1940 年网格化的森林覆被。结果表明：基于省域森林面积数据,该方法较好地再现了历史时期森林空间格局;与2000 年遥感有林地空间数据对比分析显示,模型重建结果与遥感数据绝对误差的单样本t 检验相伴概率（双尾）为0.12,大于显著性水平0.05,表明模型重建结果与遥感数据不存在显著性差异,网格化重建方法具有较好的可行性;同时,重建结果准确性评估也表明：1780 年重建结果在县域尺度上的相对误差在-30%~30%之间的县级政区有99个,占县级政区总数（不含无值区）的74.44%,总体误差相对较小。     

Gridding cropland data reconstruction over the agricultural region of China in 1820

Recent studies have demonstrated the importance of LUCC change with climate and ecosystem simulation, but the result could only be determined precisely if a high-resolution underlying land cover map is used. While the efforts based satellites have provided a good baseline for present land cover, what the next advancement in the research about LUCC change required is the development of reconstruction of historical LUCC change, especially spatially-explicit historical dataset. Being different from other similar studies, this study is based on the analysis of historical land use patterns in the traditional cultivated region of China. Taking no account of the less important factors, altitude, slope and population patterns are selected as the major drivers of reclamation in ancient China, and used to design the HCGM (Historical Cropland Gridding Model, at a 60 km×60 km resolution), which is an empirical model for allocating the historical cropland inventory data spatially to grid cells in each political unit. Then we use this model to reconstruct cropland distribution of the study area in 1820, and verify the result by prefectural cropland data of 1820, which is from the historical documents. The statistical analyzing result shows that the model can simulate the patterns of the cropland distribution in the historical period in the traditional cultivated region efficiently.     

清代西南地区耕地空间格局网格化重建

本文以现代耕地分布格局为基础, 通过量化地形(海拔、坡度)、气候生产潜力(光照、温度、水分)和人口密度等因子与耕地空间分布的关系, 重建了清代西南地区6 个时点分辨率为10 km×10 km的耕地数据。结果表明:①就整体而言, 清代西南地区耕地空间格局的变化表现在两个方面:一是垦殖范围的扩张, 1661-1911 年土地垦殖率在0~10%的网格占比减少了约24%, 主要分布在四川盆地和云贵高原;二是垦殖强度的提高, 1661-1911 年垦殖率大于30%的网格占比提高了10.3%, 最为显著的是四川盆地和云南中东部地区。②就清代西南地区耕地数量增减来看, 整个时段可划分为3 个阶段:前期(1661-1724 年) “复原性”垦殖, 60 多年间土地垦殖率在0~10%的网格占比减少了11.4%;中期(1724-1820 年)缓慢“拓展性”垦殖, 全区垦殖率在0~10%的网格占比下降约7%, 在30%以上的网格占比提高约7%;后期(1820-1911 年)局部抛荒与再垦, 垦殖率在0~10%的网格占比从75.0%降至72.2%, 在30%以上的网格占比从9.1%提高至10.9%。相关分析表明, 本文网格化重建的清代西南地区的耕地空间格局具有一定的合理性。     

中国传统农区1820年耕地数据网格化方法

Recent studies have demonstrated the importance of LUCC change with climate and ecosystem simulation, but the result could only be determined precisely if a high-resolution underlying land cover map is used. While the efforts based satellites have provided a good baseline for present land cover, what the next advancement in the research about LUCC change required is the development of reconstruction of historical LUCC change, especially spatially-explicit historical dataset. Being different from other similar studies, this study is based on the analysis of historical land use patterns in the traditional cultivated region of China. Taking no account of the less important factors, altitude, slope and population patterns are selected as the major drivers of reclamation in ancient China, and used to design the HCGM (Historical Cropland Gridding Model, at a 60 km×60 km resolution), which is an empirical model for allocating the historical cropland inventory data spatially to grid cells in each political unit. Then we use this model to reconstruct cropland distribution of the study area in 1820, and verify the result by prefectural cropland data of 1820, which is from the historical documents. The statistical analyzing result shows that the model can simulate the patterns of the cropland distribution in the historical period in the traditional cultivated region efficiently. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40471007; Innovation Knowledge Project of CAS, No.KZCX2-YW-315 Author: Lin Shanshan (1982–), Master, specialized in historical environmental change.     

中国传统农区历史耕地数据网格化方法

建立具有空间属性的历史时期土地覆被数据集有助于更好地模拟土地覆被变化的气候 与生态效应。根据我国历史时期土地开发利用的特点, 深入分析了影响我国历史时期土地开 发利用的主导因子, 量化了海拔高度、坡度、人口分布等自然及人文要素与耕地分布的关系, 并以此为依据设计了一套将我国传统农区历史耕地数据网格化的方法与算法模型, 计算各网 格(分辨率为60 km×60 km) 耕地面积占整个农区耕地总面积的比重、以及各网格的耕地面 积与垦殖率; 同时利用基于《嘉庆重修一统志》重建的中国传统农区历史耕地资料, 采用上 述方法与算法建立了研究区内1820 年(清嘉庆二十五年) 60 km×60 km 空间尺度的耕地数据 集, 并绘制了分布图。重建结果与册载府级田亩数据的比较分析表明: 该方法与算法可以有 效地将以行政区域为统计单元的中国历史耕地数据量化为具有统一且更高空间分辨率的网格 化数据集。     

西藏雅鲁藏布江中游河谷地区1830年耕地格局重建

通过收集、整理《铁虎清册》中记录的雅鲁藏布江中游河谷地区1830年的耕地税收数据,将其换算为现代耕地面积,在此基础上运用网格化模型重建出该区1 km×1 km空间分辨率的耕地格局。结果显示：① 从耕地数量分析,1830年研究区耕地面积约895 km²,其中政府占有耕地39%,贵族占有耕地31%,寺庙占有耕地29%。② 从耕地分布格局分析,研究区内耕地分布较少,只有27.4%的网格具有耕地分布,且呈分散分布状态,耕地主要分布在雅鲁藏布江干流及主要支流宽阔的河谷地区。③ 从垦殖程度分析,全区垦殖程度较低,其平均垦殖率仅有0.6%,其中垦殖率最高的地区是拉萨,平均垦殖率为6.3%;日喀则、江孜、乃东、琼结等地垦殖率均达到3%左右;工布地区和西部县区垦殖率均在1%以下,耕地垦殖率区域差异明显。     

基于格网GIS的关中地区生态安全研究

选择城市化进程不断加快的陕西关中地区为研究区,依据"压力-状态-响应"模型建立了格网化区域生态安全评价体系,在格网GIS技术的支持下,对评价体系中各指标进行1 km×1 km尺度下的网格化表达,运用基于栅格数据的空间叠加方法实现生态安全模型评价,得到格网化关中地区1990年、2000年和2007年生态安全指数空间数据,在此基础上结合关中地区实际,定性与定量相结合地确定了生态安全评价等级划分阈值。对计算结果进行分析,总结出1990~2007年间关中地区生态安全特点有三,一是总体呈现出生态安全状况逐渐转好态势,但仍处于不安全状态;二是区域内生态安全变化存在明显差异;三是不同年份生态安全影响因素有所差别。研究结果表明,格网GIS用于研究生态安全能更好地反映其内部差异,优于传统研究方法。     

清代中期江苏省土地利用格局网格化重建

针对当前历史土地利用空间重建研究多基于单一地类且空间分辨率较低的特征,提出较高分辨率全地类土地利用空间重建方法。以1820年为时间断面,以现代江苏省域为研究区,以历史文献记载、历史地理学研究成果、现代统计数据、自然环境数据等为支撑,将土地利用类型划分为耕地、聚落用地（含城镇用地、农村居民点用地）、水域和其他用地（含林草地及未利用地）,考虑区域自然资源和社会经济特征,提出理论假设,对府级耕地、城镇用地、农村居民点用地数量进行修正;沿用以现代土地利用格局为基础反演历史土地利用格局的基本思路,从人地关系角度出发,采用治所邻近度分析、综合评价等方法重建了1820年100 m×100 m空间格网下的江苏省土地利用格局,同时,通过不同地理分区统计及降尺度对比间接验证等分析了重建结果。结果表明：① 1820年江苏省耕地、城镇用地、农村居民点用地、水域用地及其他用地面积分别占区域总面积的48.49%、4.46%、0.16%、15.03%和31.86%;② 1820年研究区内土地垦殖率较高,但建设用地比率较低,受人口分布、地形及河网密度等影响,不同地理分区土地利用差异较为显著;③ 农村居民点用地及耕地的降尺度分析结果均呈显著线性正相关,在一定程度上表明研究结果具有合理性。