30 m global impervious surface area dynamics and urban expansion pattern observed by Landsat satellites: From 1972 to 2019

Using more than three million Landsat satellite images, this research developed the first global impervious surface area (GISA) dataset from 1972 to 2019. Based on 120,777 independent and random reference sites from 270 cities all over the world, the omission error, commission error, and F-score of GISA are 5.16%, 0.82%, and 0.954, respectively. Compared to the existing global datasets, the merits of GISA include: (1) It provided the global ISA maps before the year of 1985, and showed the longest time span (1972–2019) and the highest accuracy (in terms of a large number of randomly selected and third-party validation sample sets); (2) it presented a new global ISA mapping method including a semi-automatic global sample collection, a locally adaptive classification strategy, and a spatio-temporal post-processing procedure; and (3) it extracted ISA from the whole global land area (not from an urban mask) and hence reduced the underestimation. Moreover, on the basis of GISA, the long time series global urban expansion pattern (GUEP) has been calculated for the first time, and the pattern of continents and representative countries were analyzed. The two new datasets (GISA and GUEP) produced in this study can contribute to further understanding on the human’s utilization and reformation to nature during the past half century, and can be freely download from http://irsip.whu.edu.cn/resources/dataweb.php.

     

泛北极地区多年冻土活动层厚度演变

深入理解泛北极地区多年冻土活动层厚度的演变, 对于全球碳通量模拟、气候变化预测及泛北极地区冻融风险评估具有重要意义。目前开展的泛北极地区多年冻土活动层厚度模拟与分析, 大多无法全覆盖或空间分辨率过低(25 km或是更大), 在景观尺度(公里级)上的多年冻土活动层厚度变化特征仍有待解析, 尤其是关键基础设施区的活动层厚度变化仍不清楚。本研究基于站点监测数据、MOD11B3地表温度数据、MCD12C1土地覆盖数据, 采用Stefan模型, 在公里级空间分辨率上模拟泛北极地区2001年—2017年多年冻土活动层厚度, 并解析泛北极地区及主要油气区多年冻土活动层厚度时空变化格局及主要原因。研究发现: 2001年—2017年泛北极地区约有78.4%的冻土区域多年冻土活动层厚度呈现增长趋势, 尽管全区多年平均的增长速率为0.22 cm/a (p<0.05), 但具有较强的时空差异性。显著增长区主要集中在加拿大西北部的落基山脉及劳伦琴高原一带以及俄罗斯中西伯利亚高原中部地区, 增加速率主要在0.5—1 cm/a；而减少区主要分布在加拿大的哈得孙湾沿岸平原、拉布拉多高原一带, 俄罗斯的东西伯利亚山地北部、中西伯利亚高原的北部、贝加尔湖以东区域和泰拉尔半岛一带。泛北极地区主要油气区多年冻土活动层厚度也以增加为主, 80%以上的油气区呈现增加趋势, 增长速率在0.1—0.7 cm/a。泛北极地区多年冻土活动层厚度变化与气温变化在空间上具有较好的一致性；积雪厚度与活动层厚度关系复杂；不同植被类型的多年冻土活动层厚度有所差异(林地>草地>稀树草原>灌丛), 且多年冻土活动层厚度变化与植被转化方向一致。该成果将有助于深入理解北半球高纬度多年冻土区冻融格局, 尤其可为冻土区的油气设施冻融风险识别与防控提供参考。     

安徽省国家强震动台站场地响应及背景噪声分析

利用安徽省部分强震动台站记录的地脉动数据和历史地震数据,采用H/V谱比法和噪声功率谱密度函数法,对比分析台站的场地响应及背景噪声,结果表明：全椒、马鞍山地震台的场地卓越周期小且背景噪声低;沈巷地震台卓越周期大且背景噪声高;三山地震台无明显卓越周期;地震台站背景噪声与场地响应曲线之间不存在一一对应关系。     

不同地壳速度结构对安徽地区地震定位深度的影响

地震深度定位对地壳速度结构模型有较大的依赖性。选取2017年安徽及周边M_L 1.5以上地震,使用PTD与单纯型定位方法,分别配置华南模型与AH2015模型进行重新定位,研究不同模型对安徽地震深度的定位影响。研究表明,使用PTD方法,配置AH2015模型时定位深度略大,且符合安徽区域地震实际深度的记录台站较多;使用单纯型定位法,配置两种模型所得定位深度差距不大,且深度分布均匀。说明PTD方法定位地震深度对地壳速度结构模型的依赖程度较大,AH2015模型比华南模型更加符合安徽区域实际地壳结构。     

引入城市公共设施要素的人口数据空间化方法研究

精细尺度的人口分布是当前人口地理学研究的热点和难点,其在灾害评估、资源配置、智慧城市建设等方面应用广泛。城区是人口分布集中的区域,揭示该区域人口分布差异是精细尺度人口空间化研究的核心内容。本研究基于城市公共设施要素点位数据,对居住建筑斑块进行分类,以社区作为人口数据空间化转换尺度,构建各类别斑块面积与人口数量的多元回归模型,生成了宣州城区居住建筑尺度的人口空间数据,揭示了研究区人口空间分布差异。结果表明：① 该方法生成的人口空间数据精度较高,结果可信。779个居住建筑斑块中,估算人数在合理区内的斑块个数占比为35.4%,相对误差在-20%~20%范围内的斑块个数比例之和为61.2%;城东社区、思佳社区作为精度验证单元,其人数估算的相对误差绝对值低于9%;② 城市公共设施要素数据,尤其是中小学及幼儿园、菜市场及水果店,是建筑物尺度上人口分布的指示性因素,其对多层居住建筑人数的估算精度较高,但对中高层居住建筑人数的估算精度偏低。     

可渗透性环境对盗窃犯罪分布的影响及社会解组的调节作用——兼论街道眼理论与防卫空间理论的适用性

为揭示街道眼与防卫空间理论的分歧源头和适用条件,论文以北京中心城区为研究范围,整合法律文书、定位服务、街景图像、兴趣点等多源大数据,将犯罪机会与社会生态理论置于同一分析框架,探讨了可渗透性环境对盗窃犯罪分布的影响以及社会解组因素的调节作用。结果表明,土地利用密度、功能混合度、路网密度、沿街通透性等可渗透性特征与盗窃密度整体呈现正向关联。建成环境对犯罪行为的影响因社会生态分异而变化,随着居住不稳定性、途经人员流动性、就业人员流动性、人口异质性、社会经济弱势地位等社会解组程度的加深,可渗透性环境的犯罪引致作用将不断放大,防卫空间理论更具适用性。而在社会结构稳定的社区中,街道眼能够发挥自然监控作用,街道眼理论的解释力更强,现实生活中该类社区仍属少数,盲目采用新城市主义设计方法恐会加剧安全风险。     

Delimiting Ecological Space and Simulating Spatial-temporal Changes in Its Ecosystem Service Functions based on a Dynamic Perspective: A Case Study on Qionglai City of Sichuan Province,China

Delimiting ecological space scientifically and making reasonable predictions of the spatial-temporal trend of changes in the dominant ecosystem service functions (ESFs) are the basis of constructing an ecological protection pattern of territorial space, which has important theoretical significance and application value. At present, most research on the identification, functional partitioning and pattern reconstruction of ecological space refers to the current ESFs and their structural information, which ignores the spatial-temporal dynamic nature of the comprehensive and dominant ESFs, and does not seriously consider the change simulation in the dominant ESFs of the future ecological space. This affects the rationality of constructing an ecological space protection pattern to some extent. In this study, we propose an ecological space delimitation method based on the dynamic change characteristics of the ESFs, realize the identification of the ecological space range in Qionglai City and solve the problem of ignoring the spatial-temporal changes of ESFs in current research. On this basis, we also apply the Markov-CA model to integrate the spatial-temporal change characteristics of the dominant ESFs, successfully realize the simulation of the spatial-temporal changes in the dominant ESFs in Qionglai City's ecological space in 2025, find a suitable method for simulating ecological spatial-temporal changes and also provide a basis for constructing a reasonable ecological space protection pattern. This study finds that the comprehensive quantity of ESF and its annual rate of change in Qionglai City show obvious dynamics, which confirms the necessity of considering the dynamic characteristics of ESFs when identifying ecological space. The areas of ecological space in Qionglai city represent 98307 ha by using the ecological space identification method proposed in this study, which is consistent with the ecological spatial distribution in the local ecological civilization construction plan. This confirms the reliability of the ecological space identification method based on the dynamic characteristics of the ESFs. The results also show that the dominant ESFs in Qionglai City represented strong non-stationary characteristics during 2003-2019, which showed that we should fully consider the influence of the dynamics in the dominant ESFs on the future ESF pattern during the process of constructing the ecological spatial protection pattern. The Markov-CA model realized the simulation of spatial-temporal changes in the dominant ESFs with a high precision Kappa coefficient of above 0.95, which illustrated the feasibility of using this model to simulate the future dominant ESF spatial pattern. The simulation results showed that the dominant ESFs in Qionglai will still undergo mutual conversions during 2019-2025 due to the effect of the their non-stationary nature. The ecological space will still maintain the three dominant ESFs of primary product production, climate regulation and hydrological regulation in 2025, but their areas will change to 32793 ha, 52490 ha and 13024 ha, respectively. This study can serve as a scientific reference for the delimitation of the ecological conservation redline, ecological function regionalization and the construction of an ecological spatial protection pattern.     

长江三角洲城市群热环境安全格局及土地利用变化影响研究

城市化进程的加快对区域热环境具有重要影响,热环境的改变会引发一系列生态环境问题,科学地评价城市群热环境安全对于城市发展的规划布局和建设舒适的人居环境具有重要意义。本文利用多期MODIS地表温度数据产品,在构建热环境安全等级分级标准的基础上,对长江三角洲城市群热环境安全格局时空变化特征和土地利用变化的影响进行了探讨。结果表明：① 2015年长江三角洲城市群热环境不安全区域多分布于城市建成区及建成区周围,以南京、上海、杭州和宁波等城市形成的“Z”型区域最明显,临界安全区域多分布于郊区,较安全区域集中分布于长江以北平原区域,安全区域则主要分布于杭州及杭州以南山地、丘陵区,太湖大部分区域以及长江三角洲城市群北部区域;② 2005-2015年长江三角洲城市群热环境不安全区域、临界安全区域、较安全区域和安全区域分别呈现扩张、小幅增长、缩减和先缩减后扩张趋势;③ 土地利用结构中建设用地比例过高和林地比例过低是导致热环境安全等级下降的主要原因,其次,建设用地侵占大量耕地也是导致热环境不安全区域扩张的主要原因。     

不同氮磷水平对缘管浒苔生长及光合作用的影响

近岸海域的富营养化是被广泛关注的重要海洋生态环境问题,其中N和P是富营养化过程主要的2种营养盐.本实验旨在探讨N和P对缘管浒苔的生长、光合作用以及可溶性蛋白含量的影响.结果表明:添加N和P都显著增加藻体的光合作用速率、可溶性蛋白含量,最终显著提高藻体的相对生长率.缘管浒苔对N和P的利用可以在一定范围内相互弥补.这表明缘...     

金寨震群序列特征参数一致性研究

利用Snoke方法和CAP方法反演2014-08~2015-03间14次M_L≥3.0地震的震源机制解,分析震源参数的时空变化特征;同时使用PTD初至震相方法计算14次地震的震源深度,并与CAP深度搜索法的结果进行对比。结果表明,金寨震群序列密集分布在115.50°~115.53°N、31.50°~31.53°E范围内,在时间和空间上均无明显的发震规律;14次M_L≥3.0地震的震源机制解基本一致,P轴方位角与倾角较为一致,为近NS向水平拉张和近EW向水平挤压作用下的走滑型地震;2种方法计算获得的震源深度结果相近,集中在2~5 km。