共塑空间格局 严格底线管控——安徽省生态保护红线划定管控实践

<正>根据水源涵养、生物多样性、水土保持等生态功能重要性,安徽省划定生态保护红线面积不低于1.96万平方千米,重点分布在皖西大别山、皖南山区、沿江平原等区域,进一步夯实国家“6大生态区”的陆域生态基础分区,构建“一心两屏四廊多点”的生态空间格局。     

基于生态安全格局识别的国土空间生态修复分区：以浏阳市为例

本文以浏阳市为研究范围,基于景观生态学,运用InVEST模型中的生境质量、遥感指数分析以及自然保护地范围识别生态源地,结合坡度、高程及景观阻力面构建生态阻力面,以此识别生态廊道,形成网络状生态安全格局的基本框架。在此基础上进行生态修复分区,并针对各区域提出对应的措施与对策。     

基于多特征指标和层次聚类分析的河源区范围自动划分方法研究

河源区边界是重要的国家基础地理信息之一,但除长江、黄河等大江大河外的我国大部分其他中小流域仍缺乏确切的河源区边界信息,需要科学划定河源区边界以支持流域水生态保护相关政策的规划与实施。对此,本文在确立河源区划分原则、明确划分依据的基础上,提出了基于多特征指标和层次聚类分析法的河源区边界划定方法。以沁河流域为研究案例,首先利用均值变点分析法计算沁河流域子流域提取的最佳汇流累积量分位数阈值为0.15%,再基于子流域的多特征指标运用层次聚类分析法最终确定河源区范围边界,并将该方法应用于长江、黄河流域进行验证分析。结果表明：① 基于多特征指标和层次聚类分析提取的沁河流域河源区范围处于河底比降法、水文站点方法得到的源区范围面积之间;② 该方法在长江、黄河流域河源区划分结果的交并比分别达到85.40%和79.99%,侧面验证了本文方法进行河源区边界划分的合理性与适用性。基于多特征指标和层次聚类分析的河源区边界自动划分方法可以简捷高效地识别缺乏明确河源区边界信息的流域河源区范围,为我国河源区生态安全屏障识别、水资源保护相关政策的规划和实施提供科学支撑。     

县级国土空间生态修复规划探索——以莒县为例

国土空间生态修复是筑牢生态本底、优化空间格局、提升生态功能、塑造美丽生态国土的重要推动力.当前全国各地国土空间生态修复规划编制工作处于探索和初期规划编制阶段,体系框架和具体思路尚未明确,本文以莒县国土空间生态修复规划为例,从本底分析、问题识别、目标定位、格局优化、修复分区等方面进行了探索,形成了一套较为完善的生态修复体...     

基于自然资源大数据的城市多功能景观识别与国土空间规划分区

多功能景观能够同时提供多种景观功能,可以充分缓解生态环境压力。在自然资源大数据支撑下基于基层行政管理单元开展的多功能景观研究,可以更加快速准确地反映区域自然地理格局与社会经济发展格局的空间特征与区域差异,其将景观功能管理和行政管理有效结合,能为市县级国土空间规划中控制线的划定和国土空间规划分区提供从功能评估到空间识别等多方面的技术支撑。本文在广泛收集土地利用变更调查数据、自然资源调查评价数据、气象数据、多源遥感数据等自然资源大数据的基础上,结合社会经济数据和兴趣点数据,基于InVEST模型、CASA模型、通用土壤流失方程以及核密度分析等方法对烟台市6种景观功能进行了空间量化;再以村级管理单元为基本空间单元进行景观功能热点分析以识别多功能景观区;利用Spearman相关系数分析各种景观功能间的权衡与协调作用;最后基于二阶聚类法进行景观功能聚类以开展烟台市国土空间规划分区,并制定相应的保护与发展策略。研究表明：① 烟台市35.5%的村级管理单元为多功能景观区;② 自然景观功能间呈协同作用,而自然景观功能与居住和经济承载功能间存在显著的空间冲突和权衡作用;③ 根据景观功能聚类结果,烟台市被划分为生态保护区、农业农村发展区、城镇功能发展区和城镇核心区,面积占比分别为30%,55%,11%,4%。规划分区与现状管理边界在空间上具有较强的一致性和协调性,表明在自然资源大数据支撑下,基于景观功能聚类分析的国土空间规划分区具有相当的准确性和实用性。     

山东黄河流域国土空间生态修复布局与路径

本文在分析山东黄河流域生态基础条件、生态本底状况,识别流域主要生态问题的基础上,提出了流域生态修复基本思路,构建了“两屏两心多廊”的流域生态修复格局,进行了流域生态修复分区;提出了流域生态修复的具体路径,主要是泰山和徂徕山-莲花山区域、黄河和大汶河生态廊道、黄河三角洲和东平湖湿地的生态修复;为实现流域一体化保护修复,从法律、经济、技术等方面构建了流域生态修复协同推进机制。     

县级国土空间生态修复规划探索

国土空间生态修复是筑牢生态本底、优化空间格局、提升生态功能、塑造美丽生态国土的重要推动力。当前全国各地国土空间生态修复规划编制工作处于探索和初期规划编制阶段,体系框架和具体思路尚未明确,本文以莒县国土空间生态修复规划为例,从本底分析、问题识别、目标定位、格局优化、修复分区等方面进行了探索,形成了一套较为完善的生态修复体系框架,为编制其他城市的国土空间生态修复规划提供参考。     

基于珞珈一号夜间灯光数据的广州市建设用地识别

夜间灯光数据和人类活动密切相关,可用于识别城市建设用地。目前主要利用DMSP/OLS和NPP-VIIRS夜间灯光数据进行建设用地识别,由于数据质量原因,这两类数据的识别结果精度较差。珞珈一号夜间灯光数据与比以往夜间灯光数据相比,时间分辨率、空间分辨率和光谱分辨率明显提升,是进行建设用地提取的更理想的数据源。本研究首先对珞珈一号夜间灯光数据进行辐射和影像配准,提高数据质量,然后利用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)影像分类方法对广州市2017 年建设用地分区识别,并利用Kappa系数分区、分地类评价识别结果精度。研究发现：① 利用珞珈一号夜间灯光数据识别建设用地的精度明显优于利用DMSP/OLS和NPP-VIIRS夜间灯光数据识别结果的精度;② 广州市中心城区辖区的建设用地识别结果精度较高,识别结果Kappa系数均在0.9以上;外围辖区识别结果精度相对较低,识别结果Kappa系数为0.85左右;③ 城市、建制镇等单个地块面积较大、灯光亮度较高的地类识别结果精度较高,识别结果Kappa系数均在0.9以上;村庄用地、铁路公路用地由于单个地块面积小、布局比较分散、部分路段无照明条件等原因,识别结果Kappa系数相对较低,为0.85左右;采矿、风景及特殊用地夜间基本无人类活动,缺少夜间灯光,难以用夜间灯光数据识别,Kappa系数为0.45左右。本研究证明了利用珞珈一号夜间灯光数据能有效识别建设用地,同时丰富了珞珈一号夜间灯光数据的应用场景。     

基于深度卷积网络和分水岭分割的耕地地块识别方法

耕地地块作为精准农业的重要支撑,现有地块边界大多依靠人工勾绘。随着遥感技术的发展,基于遥感影像自动提取耕地地块成为研究主要方向,其中基于深度学习的方法能够克服传统检测方法难以适应复杂场景的局限而被广泛使用,但现有检测方法仍存在问题,基于深度卷积模型直接识别耕地区域会丢失内部边界、而基于边缘检测模型识别耕地边界时则会同时得到大量无关边界;此外,现有的基于阈值提取地块的策略所提取的地块不够规整,存在内陷的问题。针对上述问题,本研究提出一种基于深度卷积网络和分水岭分割的耕地地块提取方法,从信息检测和地块提取两方面进行改进：① 将耕地边界视作一种地物类别,在深度卷积网络中进行类别概率检测,帮助实现对耕地边界的语义识别。② 基于改进后的D-LinknetXt网络进行检测,其网络架构适合于对耕地边界这类线性目标的提取,同时更换原始D-Linknet网络的残差单元,帮助提高了网络的特征提取能力。③ 基于分水岭分割对耕地地块进行提取,利用了区域分割方法获取边界的封闭性,并且这种以区域为单元进行分割并合并的方式,解决了原有方法在像元尺度上基于阈值提取所遇到的提取地块存在内陷的问题,使地块更规整准确。在一景高分二号影像上进行检验,并设计两类精度指标,从全局边界精度和地块几何精度两方面进行方法性能评估。实验结果表明,本方法的精度优于3种对比方法,在代表边界精度的F1分数上达到了0.933,地块几何精度为0.829。本研究所提出的方法能够更加准确的对耕地地块进行提取,并适用于实际应用中。     

基于生态系统评价的山东省国土空间生态修复重点区域识别

国土空间生态修复是落实生态文明建设的重要抓手。科学识别国土空间生态修复重点区域,合理布局生态修复空间是当前国土空间生态修复规划面临的难点之一。本研究以山东省国土空间生态系统评价为基础,通过对山东省生态系统服务功能、生态环境敏感性和生态系统恢复力综合评价,研究识别出山东省生态修复重点区域,并对各重点区域提出了生态修复的主导方向,为国土空间生态修复规划编制提供了支撑。     

AlexNet支持下的地图建筑物形状分类方法

地图目标的形状在地图制图综合、空间查询等研究中发挥着重要作用。地图建筑物形状的识别与分类作为建筑物轮廓化简与典型化的基础,一直是制图综合研究的热点问题。目前,主要的建筑物形状识别方法主要依赖对建筑物轮廓的描述,对建筑物等地图面状要素的形态特征有较强的依赖性,通常只在应对特定类型的规则轮廓或直角化轮廓时能发挥较好的效果,对于形状不规则或复杂的情况识别不佳。本文提出一种AlexNet支持下的地图建筑物形状分类方法,将矢量地图中建筑物数据的形状分类问题,转化为建筑物栅格图像的分类问题,通过完成卷积神经网络的图形分类实现建筑物的形状识别。该方法首先结合空间认知规律提出一系列典型建筑物形状类型,然后利用矢量-栅格转换的方法从OSM数据采样单体建筑物栅格图像,通过人工标识获得建筑物形状分类训练样本,训练AlexNet卷积神经网络分类模型,最后利用训练好的模型对大比例尺建筑物数据进行智能形状分类与识别。本文利用北京、香港2个城市的OSM建筑物数据作为样本训练建筑物形状分类模型,并在广州部分城区的OSM建筑物数据上进行验证。相较传统形状相似性度量方法,本文提出的方法对实验区建筑物的识别分类总体查全率提高了2.48%,达到92.32%,对于较为复杂的形状（如T形、十字形）识别也具有更高的精度,查准率分别提高了13.83%和24.53%。实验结果表明本文提出的方法对建筑物形状分类的效果有明显提升,能够实现常见建筑物形状的有效分类,为下一步的建筑物化简、典型化等综合操作打下了基础。     

基于空间结构模式匹配的褶皱地貌类型自动识别

褶皱的自动化识别是构造解译、地貌类型划分、三维建模等工作的基础。目前,基于地形形态进行空间统计特征分析的地貌类型自动识别方法,难于满足以“对称重复”空间结构为特征的褶皱构造地貌的识别需要。本文以基于ARG的褶皱场景建模为切入点,利用形式文法定义不同褶皱类型的空间结构模式,形成了一种基于空间结构模式匹配的褶皱构造自动识别方法,进而有效地支持了褶皱地貌的自动化识别。该方法包括4个环节：（1）根据核部地层与横切剖面线提取原则,提取可能存在褶皱的场景条带;（2）基于邻接ARG建模方法对场景条带进行场景空间结构的建模与化简;（3）将化简后的邻接ARG模型表达成句子,并通过判别其能否由模式文法推导而来,实现针对不同褶皱构造模式的匹配识别;（4）基于识别出的褶皱场景进行山、谷的进一步判别,最终确定褶皱构造地貌类型。实验表明,本方法可以较为准确地识别出庐山北部山地区域的褶皱构造,并确定褶皱地貌类型。该方法基本解决了构造地貌类型的自动化识别问题,是对传统地貌形态划分方法的有效补充。     

Water quality assessment for Ulansuhai Lake using fuzzy clustering and pattern recognition

Water quality assessment of lakes is important to determine functional zones of water use. Considering the fuzziness during the partitioning process for lake water quality in an arid area, a multiplex model of fuzzy clustering with pattern recognition was developed by integrating transitive closure method, ISODATA algorithm in fuzzy clustering and fuzzy pattern recognition. The model was applied to partition the Ulansuhai Lake, a typical shallow lake in arid climate zone in the west part of Inner Mongolia, China and grade the condition of water quality divisions. The results showed that the partition well matched the real conditions of the lake, and the method has been proved accurate in the application.     

地球关键带与岩溶关键带: 结构、特征、底界

地球关键带已成为表层地球系统科学的重要研究领域, 代表了未来地球系统科学研究的新理念和发展趋势。岩溶分布面积约占全球陆地面积的15.2%。岩溶关键带是一个独特的关键带类型。目前对岩溶关键带的科学内涵还缺乏统一的认识, 对岩溶关键带的结构、特征和底界等问题还缺少相关的讨论。在回顾地球关键带科学发展的历程和归纳其主要特征的基础上, 梳理了岩溶关键带概念提出的背景、发展的过程, 总结了岩溶关键带的特征, 并对仍存在较大争议的岩溶关键带底界问题进行了分析讨论, 同时对岩溶关键带的进一步发展方向进行了分析。总结表明, 岩溶关键带是在可溶岩地区岩石圈、水圈、大气圈、生物圈、土壤圈界面上物质循环、能量流动所塑造的地球关键带类型。岩溶关键带的范围是可溶岩地区的植被冠层到岩溶含水层底板, 包括了植被层、土壤层、表层岩溶带、包气带、饱水带。岩溶关键带具有典型地表、地下双层地质结构及特殊的以碳水钙耦合循环为主的地球化学过程, 对环境变化敏感。通过对比发现, 岩溶关键带具有以下8个主要特征: ①碳酸盐岩积极参与关键带物质循环过程; ②对环境变化敏感; ③多层次水文地质结构; ④横向空间异质性强; ⑤地下空间网络庞大; ⑥具有大跨度的生物群; ⑦具有基岩-植被-水直接相互作用的独特的生态水文过程; ⑧横向边界受分水岭变迁的控制。岩溶关键带的底界为地表以下一定范围降雨补给来源的水体对碳酸盐矿物(方解石、白云石等)的溶解已没有影响且已没有可能产生进一步溶解碳酸盐矿物能力的深度。根据学科发展趋势和国家需求, 今后应进一步关注以下4个方面的研究: ①我国不同类型岩溶关键带的结构、形成及演化机制; ②退化岩溶生态区关键带服务功能与区域可持续发展; ③工程活动对我国岩溶关键带结构、属性和演化过程的影响; ④气候变化与我国岩溶关键带结构、功能、属性变化的耦合过程。      

桂西北天峨地区下石炭统有孔虫带及地层划分

桂西北天峨地区孤立碳酸盐台地 ,上泥盆统顶部至上石炭统下部有孔虫十分发育 ,可划分 15个有孔虫生物组合带 ,它们是地层划分对比的重要依据。以有孔虫Eoendothyra与Quasiendothyra的灭绝、Bisphaera的大量出现划分泥盆系 /石炭系 ,以Eoparastaffella的出现作为维宪阶的底界 ,以Globivalvulina或Pseudostaffella的出现作为上、下石炭统的划分标志 ,生物分带明显 ,与岩石地层分界吻合或基本一致 ,是较理想的地层分界     

Automatic recognition of loess landforms using Random Forest method

The automatic recognition of landforms is regarded as one of the most important procedures to classify landforms and deepen the understanding on the morphology of the earth. However, landform types are rather complex and gradual changes often occur in these landforms, thus increasing the difficulty in automatically recognizing and classifying landforms. In this study, small-scale watersheds, which are regarded as natural geomorphological elements, were extracted and selected as basic analysis and recognition units based on the data of SRTM DEM. In addition, datasets integrated with terrain derivatives(e.g., average slope gradient, and elevation range) and texture derivatives(e.g., slope gradient contrast and elevation variance) were constructed to quantify the topographical characteristics of watersheds. Finally, Random Forest(RF) method was employed to automatically select features and classify landforms based on their topographical characteristics. The proposed method was applied and validated in seven case areas in the Northern Shaanxi Loess Plateau for its complex andgradual changed landforms. Experimental results show that the highest recognition accuracy based on the selected derivations is 92.06%. During the recognition procedure, the contributions of terrain derivations were higher than that of texture derivations within selected derivative datasets. Loess terrace and loess mid-mountain obtained the highest accuracy among the seven typical loess landforms. However, the recognition precision of loess hill, loess hill–ridge, and loess sloping ridge is relatively low. The experiment also shows that watershed-based strategy could achieve better results than object-based strategy, and the method of RF could effectively extract and recognize the feature of landforms.     

华北1999—2009年水平形变应变场特征

根据华北地区GPS观测数据计算了华北活动块体的运动速度和应变率,以及块体边界带的活动速率和应变率,研究了华北块体的运动和应变率特征,以及边界断裂带的应力作用特征。形变揭示出华北亚板块从西向东运动方向由东向偏转为南东向,NE NNE向断裂带呈现右旋,NWW EW向断裂带呈现左旋。各个次级块体的主压应变应力轴方向存在一定的差异。边界断裂带现今应变应力状态页不相同,郯庐断裂带北段和山西断陷带以压性为主,具有应变能积累显示,但是应变率相对较小,应变能积累缓慢。     

Territorial suitability assessment and function zoning in the Jiuzhaigou earthquake-stricken area

An earthquake in the Jiuzhaigou area caused numerous secondary disasters, such as rolling stones, land collapse, landslides and debris flow, which badly affected the safety of human settlements and influenced the spatial layout of the post-disaster reconstruction. Therefore, carrying out assessments of land and identifying a suitable zone for human habitats were very important. This research creates the territorial suitability assessment and function zoning conceptual model in the earthquake-stricken area, and the new methods of the territorial suitability evaluation system were used to divide the spatial functional zones of the earthquake stricken area, which provide a theoretical guidance and decisionmaking basis for the reconstruction of the disaster area. The results showed that:(1) The Jiuzhaigou earthquake-stricken area comprises of an ecological area that has a high level of importance to the ecosystem. In the earthquake-stricken area, 65% of national land is at an altitude of 3000-4000 m, and therefore not suitable for a high level of intensive reconstruction, but reconstructed in an eco-friendly manner.(2) The zone suitable for reconstruction comprises mainly of the river valley and the flat terrain of western parts. The land with low suitability is mainly located on steep terrain, such as highmountains and low gullies. The geographic and geomorphic conditions limit the spread of a suitable reconstruction zone.(3) The earthquake-stricken area mainly comprises of a tourism industry gathering area, population gathering area, agriculture and animal husbandry development area, and ecological preservation area with areas of 76 km^2, 44 km^2, 1591 km^2 and 7512 km^2, respectively. Scientifically zoning the reconstruction areas using scientific evaluation may provide guidance for the location of reconstruction sites.     

A Method for Alpine Wetland Delineation and Features of Border: Zoigê Plateau,China

Accurate wetland delineation is the basis of wetland definition and mapping, and is of great importance for wetland management and research. The Zoigê Plateau on the Qinghai-Tibet Plateau was used as a research site for research on alpine wetland delineation. Several studies have analyzed the spatiotemporal pattern and dynamics of these alpine wetlands, but none have addressed the issues of wetland boundaries. The objective of this work was to discriminate the upper boundaries of alpine wetlands by coupling ecological methods and satellite observations. The combination of Landsat 8 images and supervised classification was an effective method for rapid identification of alpine wetlands in the Zoigê Plateau. Wet meadow was relatively stable compared with hydric soils and wetland hydrology and could be used as a primary indicator for discriminating the upper boundaries of alpine wetlands. A slope of less than 4.5° could be used as the threshold value for wetland delineation. The normalized difference vegetation index(NDVI) in 434 field sites showed that a threshold value of 0.3 could distinguish grasslands from emergent marsh and wet meadow in September. The median normalized difference water index(NDWI) of emergent marsh remained more stable than that of wet meadow and grasslands during the period from September until July of the following year. The index of mean density in wet meadow zones was higher than the emergent and upland zones. Over twice the number of species occurred in the wet meadow zone compared with the emergent zone, and close to the value of upland zone. Alpine wetlands in the three reserves in 2014 covered 1175.19 km2 with a classification accuracy of 75.6%. The combination of ecological methods and remote sensing technology will play an important role in wetland delineation at medium and small scales. The correct differentiation between wet meadow and grasslands is the key to improving the accuracy of future wetland delineation.     

据断层垂直形变确定华北活动块体边界

根据中国华北地区断层形变测量资料的系统处理结果和已知构造带的分布 ,给出了该区现今主要块体的活动边界 ,分别统计了不同区带断层垂直运动的平均速率 ,对其差异性进行了对比 ,并结合地震活动的空间分布进行了分析。结果表明 ,不同区带的断层活动差异性显著 ,断层测点分布条带与主要构造带或地震活动带一致时 ,其断层垂直运动的平均速率较高 ;在区块与条带相交或相邻的情况下 ,条带上比区块的断层平均活动速率明显偏高