延河流域景观格局与生态水文过程分析

延河流域作为典型的黄土高原丘陵沟壑区,水土流失是最主要的生态环境问题,其生态环境治理能为整个黄土高原生态恢复重建提供典型范例,因此评价延河流域景观格局变化对水文过程的影响,对流域景观格局与水文过程的研究具有重要的科学价值和现实意义。本文通过利用SWAT模型模拟的延河流域的41个子流域的水文响应单元,建立延河流域的“源—汇”水文响应单元景观格局指数,通过计算不同地形条件下水文响应单元随着坡度变化的面积累积百分比,构建了新的“地形—水文响应单元 (Slope-HRU) 综合景观指数”。并与SWAT水文模型所模拟获得的子流域径流量、产沙量进行相关性分析,评价“地形—水文响应单元 (Slope-HRU) 景观指数”对水文过程的表征能力和适用性。结果表明：在子流域尺度上Slope-HRU景观指数和产沙状况存在明显的区域分异规律,而且R值空间变异情况基本上与产沙量的空间变化规律相反,即R值呈现由南向北,由东向西递增,而产沙量由南向北,由东向西递减。R值与年产沙量在数值上呈显著相关关系,相关系数为-0.60;再将Slope-HRU景观指数与所选取的7个常用景观格局指数相结合,构成新的综合景观指数,发现它们与子流域的产沙量耦合关系明确,均显著负相关,相关系数绝对值范围为0.43~0.63。     

毛乌素沙地风沙环境变化研究的理论和新认识

作为地球环境系统的重要组成部分,沙漠和沙地对气候变化响应敏感。沙漠沙地的环境变化关系到区域的可持续发展,并且通过一系列反馈作用,会影响区域与全球的气候环境。位于中国北方中部的毛乌素沙地是全球中纬度地区的典型沙地,其环境变化与全球其他沙漠沙地具有相似性和同步性。中国学者对毛乌素沙地风沙环境变化的研究开展较早,在国内外有重要的影响。本文系统梳理了该方面的相关研究,围绕“风沙环境变化的过程与机制”这一核心问题,总结学术界在毛乌素沙地晚新生代形成发展、晚第四纪扩张与多旋回变化、全新世中期固定以及晚全新世沙丘再活化等方面取得的重要进展,尤其是获取了毛乌素沙地不同阶段风沙环境变化的关键证据,并据此提出“构造—轨道尺度上沙地形成与变化的全球温度变化驱动”“千年—百年尺度沙丘系统的非线性响应”等新的理论认识。未来应继续加强沉积证据的积累、新测试手段的拓展应用、基于过程分析的精细重建、数值模拟与预测等研究,着力探究风沙环境变化的动力学机制、人与干旱区环境复杂系统的耦合关系以及各圈层的互馈作用,这对于自然地理学学科传承、交叉学科的融合发展以及地球系统科学的理论构建都具有深远意义。     

地表温度“源—汇”景观贡献度的影响因素分析

在中国快速城市化进程中,城市热岛是严重的环境问题之一。探究城市热岛的影响因素,建立与自然因子、社会经济因子、景观形态因子的关联,对解决中国“城市病”,实现可持续发展具有重要的意义。本文首先在全国尺度上基于地表温度“源—汇”景观指数识别地表温度的“源”景观/“汇”景观,在此基础上计算“源—汇”景观贡献度及其效应,分析其时空演变规律;其次,基于空间杜宾模型分析自然因子、社会经济因子和景观形态因子对“源—汇”景观贡献度的影响,结果发现：① 2005—2015年间,可缓解热岛效应的省份冬季较夏季多,冬季“强”和“较弱”景观贡献度比值区域集中分布在中国北部和南部;夏季“强”的“汇”与“源”景观贡献度比值区域集中分布在中国北部地区。② 对于本地因子,景观形态对“源”或“汇”景观贡献度的影响较大,缓解热岛效应将附近小“汇”斑块结合来降低地表温度“汇”景观的离散度;其次,夏季适当在“源”景观里增加相对湿度、并增加其植被覆盖率,严格控制“源”景观和“汇”景观的建筑密度及建筑高度,可达到最佳降温效果。③ 邻域因子中相对湿度和建筑密度的影响更大,景观形态中增加“源”景观的离散度及其边缘密度,或增加“汇”景观集聚度,简化其形状均有利于缓解邻域的热岛效应。     

遍在景观的特点、类型及成景方式——基于中国“八景”景观

旅游业是中国经济高质量发展的重要行业,旅游资源是旅游业发展的基础,深入挖掘“文化”主题的旅游资源是重要课题。本文基于人地关系地域系统、尺度与尺度转化等地理学理论,使用19478个“八景”景观数据资料,运用归类分析等多种研究方法,从旅游景观组成结构与旅游资源的空间分布特性视角,提出了“遍在景观”概念,并探究了旅游景观结构的新模式。主要结论如下：① “遍在景观”概念体系。本研究界定了“遍在景素”内涵与属性,构建了“景素-遍在景素-遍在景观”概念体系与“景观指数、最丰指数假设”的分析指标,从而在理论体系上有所创新。② 遍在景观形成机制与途径。要素之间的相互作用是遍在景观形成的动力来源,要素的区域性是遍在景观价值形成的缘由,要素的整体性是遍在景观形成的基础,尺度转化是遍在景观演变的条件。遍在景观以“借景、择时、选位”三种主要途径组景。③ 遍在景观结构模型与特点。本研究构建并论证了遍在景观“二要素、三要素、四要素”结构模型,推导出了对应的景观指数增量模型,归纳了遍在景观具有近零费用、稀缺性、时间性和人为创造性4个特点。④ 遍在景观组成比例和开发程度。“八景”景观随机抽样和山西省案例研究表明,中国“八景”景观大部分包含遍在景素,自然遍在景素与自然局地景观组成比例最高,为56.28%。遍在景观结构以三要素为主,其中,以择时为主,选位次之。目前国内遍在景观开发利用程度很低,景观指数低于理论值。本研究结论为拓展旅游资源范围提供了一种新视角,为旅游业高质量发展提供了一种新思路,实践意义也很重大。     

滨海开发带景观格局指数的尺度效应及对土地利用变化的响应——以江苏省大丰市为例

以江苏省大丰市为例,基于景观生态学方法,从斑块类型和整体景观两个水平研究了滨海开发带景观格局指数的尺度效应及其对土地利用变化的响应。结果表明:斑块水平上,耕地、水域及水利设施用地是对尺度变化较为敏感的用地类型;斑块密度、斑块结合度指数、斑块聚集度指数、有效网格大小、面积加权平均形状指数是对尺度变化较为敏感的指数。景观水平上,不同转换尺度形成的土地利用景观的空间异质性差异不大;各景观指数随尺度增加均呈现出下降的趋势,其变化可用指数函数或二项式函数进行拟合。2008年以来土地利用变化使景观的丰富度和结构的复杂性有所提升,景观斑块的破碎度、连通性和聚集性降低,分离度增大。总体上滨海开发带土地利用变化使研究区景观格局更加合理,生态稳定性进一步增强。     

基于生态适应性循环三维框架的城市景观生态风险评价

本研究以城市社会—生态系统为风险评价对象,引入生态适应性循环三维框架,将景观生态风险评价指标从单一的景观指数层面扩展至“潜力—连通度—恢复力”三维准则,并以深圳市为研究区,基于有序加权平均（OWA）算法对评价结果进行情景设置。研究结果显示,评价中干扰指标主要影响风险评价结果属性值域,而风险空间格局则受暴露指标制约;深圳全市景观生态风险整体呈现“西高东低”的分布格局,城市新建成区风险最高,大鹏半岛风险最低,羊台山与笔架山公园则是城区内部的相对风险低值区;基于OWA方法设置情景偏好,绘制“忽视”、“正常”及“重视”三种风险情景下的城市景观生态风险图。本研究基于生态适应性循环理念集成社会—生态系统时空动态干扰与暴露指标表征城市景观生态风险,并通过OWA方法变换主观偏好、降低评价不确定性,可以满足不同发展思路下的城市开发布局需求,从而为城市景观发展空间权衡提供决策支持。     

不同气候带的河道与沙丘分布格局及其类型划分

风水交互作用是干旱区常见的地貌现象和重要的地表过程,干旱区河流通过提供物源和场所控制沙漠分布的格局,沙漠分布与风沙活动制约河道发育和泥沙输移,在不同时空尺度表现不一,但关于二者交互作用的分类处于探索阶段,尚未形成分类体系,尤其在地貌格局分类上多为定性描述。因此,自西向东选择位于3个气候带的中国西部克里雅河、中部毛不拉格孔兑以及东部西拉木伦河,利用遥感影像解译获取河道与沙丘信息,探讨近源沙丘的分布与河型之间的组合关系。结果表明：河型、河流流向与风向之间的关系、水文以及距离河道的远近影响河道与沙丘组合的地貌格局;在河道-沙丘尺度上,划分为弯曲河道-对称式边滩沙丘、顺直河道-边滩沙丘、分汊河道-心滩式沙丘、网状河道-格状镶嵌式沙丘4种类型。     

宁杭城市多时空尺度居住空间分异与比较

城市居住分异具有社会群体与住宅空间的社会—空间双重属性,已有研究多关注社会经济属性,采用非空间分异指数开展单个城市和较大尺度的实证分析,较难有效反映中国当前城市内部日趋复杂多变、异质破碎的居住分异景观。基于住宅空间视角,采用多群体分异指数、空间分异曲线、指数分解模型与地理探测器等方法,以南京、杭州为案例城市,从街道、街区与网格3个尺度,分析宁杭2009—2018年居住空间分异及其影响因素。研究表明：空间分异指数因考虑到住宅空间位置和邻域环境,可作为对非空间分异指数的一种改进;南京不同住宅类型空间分异程度高于杭州,主要是由城市空间结构差异造成的;居住空间分异是城市社会空间资源非均衡配置的结果,其中“中心位势”和“教育配套”等因素对城市居住空间分异的影响最为显著;宁杭城市居住空间分异的共性与特性并存,揭示出城市比较研究的可行性与必要性。通过创新性探索,为中国城市居住分异研究提供新视角、新方法和新思维。     

广州市银行业的空间布局特征与模式

以广州都市区2013年全部类别银行的1 637个银行网点为基本数据,利用平均最邻近距离、核密度函数、缓冲区分析、空间模式提炼等方法探索广州市银行业的空间布局特征及其类别差异,总结其空间分异模式。结果表明：① 广州市银行业空间不均衡性布局显著,并呈现中心集聚特征;② 不同类型银行的分布特征差异显著。国有商业银行的服务便利性和数量等级高,网点密度大,构成了广州市银行业的主体;③ 广州市银行业布局总体呈现由中心向外围逐渐递减的“圈层+扇形”空间模式。其中,核心商圈是银行业高度集聚区,中心城区密度递减最为显著,近郊区密度最低;④ 不同类型银行的空间密度模式差异显著。国有商业银行、全国性股份制银行和城市商业银行分别呈现由中心到外围非均匀递减的倒“S”型、“L”型和“阶梯型”曲线模式。外资港资银行呈现为核心商圈集聚模式。农村商业银行为均质的“一”字型直线模式。     

中国城市群城市用地扩张时空动态特征

认识城市群城市用地扩张特征、扩张质量及景观生态效应等综合信息将有助于城市群空间高质量发展规划与决策。选取10个不同发育等级的城市群作为研究对象,综合运用城市用地扩张强度指数、城市用地扩张强度差异指数、景观扩张指数、景观格局指数,分析1990—2015年期间城市群城市用地扩张时空特征及景观生态效应,并构建人口、经济与城市用地协同发展指数,据此分析城市用地扩张中“人—地”关系协同程度。结果表明：① 1990—2015年,各个城市群城市用地面积持续增加,建成区的范围不断扩大,扩张强度呈现“上升—下降”的趋势;在2010年之前成熟型城市群的扩张强度最高,2010年之后培育型城市群成为扩张强度最高的类型。② 城市群城市用地扩张总体上呈现不均衡布局的趋势,高速扩张区域主要分布在沿海地区。从全国视角来看,东部高于中、西、东北部,整体城市群快速扩张的中心由东向西移动。③ 城市群城市用地空间扩张模式表现出边缘式和飞地式两种空间扩张模式并存,不同发育等级之间具有明显差异性,成熟型城市群的空间结构较为稳定,其他两种类型的城市群空间结构初具雏形或尚未形成。④ 城市群城市用地扩张“吞没”了郊区和农村地区,破碎化程度、形状的复杂程度较高,景观格局表现出不稳定。⑤ 城市群“人口—土地”协同程度逐步增强,“经济—土地”协同程度整体较高,整体上表现出城市用地扩张质量有所提升。新时期城市群城市用地应严格控制扩张规模,加快中小城市的发展,促进城市群城市用地扩张均衡发展,为城市群国土空间高质量发展提供重要参考。     

干旱区沙漠与河流复合地貌过程研究进展

沙漠-河流过渡带是独特的地理单元,在世界主要沙漠中普遍存在,河岸沙丘地貌发育过程是其独特性的突出表现。一方面,河流通过提供物源和场所控制河岸沙丘地貌的发育过程与格局,另一方面,沙丘发育过程改变河道。本文回顾了沙漠与河流复合地貌过程研究取得的重要进展,包括沙漠与河流交互关系、沙漠和河流交互尺度以及河岸沙丘地貌形成与发育过程等。但水系变迁与沙漠演化、沙丘复杂性与河谷形态之间的关系,以及如何建构沙漠河岸风水复合地貌过程模型等问题,将是未来需要突破的难题,这有助于促进风沙地貌与流水地貌的高度融合,丰富沙漠科学和干旱区水文的理论体系。     

基于遥感和GIS的干旱区绿洲景观破碎化分析--以金塔绿洲为例

以2个时期的遥感图像所解译的土地利用数据为基本信息源，基于GIS工具，选用斑块密度、廊道密度、斑块破碎度、分离度和斑块面积变异系数5个指标对金塔绿洲的破碎化程度进行了分析。结果表明：(1)1990～2000年，金塔绿洲总体的景观破碎化程度轻微地降低。(2)从景观类型上看，基质的破碎化程度增强；水浇地面积增大，趋于集中分布，破碎化程度降低；城镇用地破碎度增加，分离度减小。这些变化与人类开发利用活动的程度和方式有关，体现了荒漠基质受人类影响而逐步形成的典型农业型绿洲的特点。     

策勒河流域荒漠类型特征研究

策勒河流域荒漠类型多样,在干旱区具有典型代表性。基于Landsat5的TM遥感影像数据、数字高程模型（DEM）数据,利用GIS技术,结合野外调查、样品采集及实验室粒度、有机质、盐分分析,对策勒河流域荒漠类型分类,并编制荒漠类型分布图。据地貌类型、物质组成、植被盖度等指标将流域内荒漠分为2个一级类,7个二级类,14个三级类,建立策勒河流域荒漠类型分类系统。流域荒漠自下游向上游具有依次是沙漠、砾漠、岩漠、土漠和寒漠空间分布的规律;荒漠总面积2 416.76 km²,占流域总面积的70.45%,砾漠占荒漠总面积的45.52%,为最大一类,泥漠所占比重最小。可为流域环境保护、荒漠化防治提供依据,为其他干旱区荒漠类型研究提供参考。     

历史时期乌兰布和沙漠北部的环境变迁

乌兰布和沙漠北部在先秦时期即已形成沙漠,由于黄河及屠申泽等水分条件的影响,当时尚存在着几处绿洲,西汉临戎等3座县城就建立在这些绿洲上。其后,由于黄河干流改道,屠申泽干涸,导致了绿洲的沙漠化。     

西北干旱区内陆河年径流过程的非线性特征——塔里木盆地三源河的实证分析

以塔里木盆地三源河为例,基于1957-2002年的时间序列,运用小波分析方法从不同的时间尺度上分析了年径流过程的非线性变化趋势,并运用关联维数和R/S分析方法揭示了其分形与混沌特征.主要结论如下:(1) 西北干旱区内陆河年径流过程,是复杂的非线性系统,它们具有波动性以及分形和混沌特征.(2) 从大的时间尺度,即16(24)年的时间尺度上来看,阿克苏河、叶尔羌河的年径流量,在整体上基本呈上升趋势,而和田河在整体上却基本呈轻微的下降趋势.如果把时间尺度缩小到8 (23)或4 (22)年,则各河流的年径流量就不再是上升或下降趋势,而是呈明显的波动变化,而且4(22)年尺度上的波动比8(23)年尺度上的波动更加明显.(3)和田河、叶尔羌河与阿克苏河的关联维数分别为3.222 7、3.211 8与 3.209 2,均为非整数,是分形,这说明三源河的年径流过程具有混沌特征.由于每一个关联维数都大于3,这就意味着,要从动力学角度描述三源河的径流过程,至少需要4个独立变量.(4) 从1989-2002年期间的Hurst指数可以判断,在2002年以后的14年里,阿克苏河与叶尔羌河的年径流量基本上将呈增加趋势,而和田河基本上将呈轻微的减少趋势.     

辽代西辽河流域气候变化及其环境特征

来自^14C测年、花粉分析、历史文献记载、考古调查几方面研究证明,辽前期西辽河流域处于气候温暖期,此时流域内发育了黑土层,为农业生产发展提供了条件。而且由植物、动物乃至于流域内的河流、湖泊组成的生态环境也处于良性发展阶段,为辽王朝的崛起提供了基础。西辽河流域的地理位置决定了该地区基本的自然地理特征,气候波动不会超越该地区所处自然地带的局限性,辽代西辽河流域在典型草原的背景上,仍然分布有成片的沙地,且时常存在风沙现象。     

地下水位变化对干旱区植被盖度的影响及其空间变异特征

Sampling and testing are conducted on groundwater depth and vegetation coverage in the 670 km^2 of the Sangong River Basin and semi-variance function analysis is made afterwards on the data obtained by the application of geo-statistics. Results showed that the variance curve of the groundwater depth and vegetation coverage displays an exponential model. Analysis of sampling data in 2003 indicates that the groundwater depth and vegetation coverage change similarly in space in this area. The Sangong River Basin is composed of upper oasis, middle ecotone and lower sand dune. In oasis and ecotone, influenced by irrigation of the adjoining oasis, groundwater level has been raised and soil water content also increased compared with sand dune nearby, vegetation developed well. But in the lower reaches of the Sangong River Basin, because of descending of groundwater level, soil water content decreased and vegetation degenerated. From oasis to abandoned land and desert grassland, vegetation coverage and groundwater level changed greatly with significant difference respectively in spatial variation. Distinct but similar spatial variability exists among the groundwater depth and vegetation coverage in the study area, namely, the vegetation coverage decreasing (increasing) as the groundwater depth increases (decreases). This illustrates the great dependence of vegetation coverage on groundwater depth in arid regions and further implies that among the great number of factors affecting vegetation coverage in arid regions, groundwater depth turns out to be the most determinant one.     

Influence of groundwater level change on vegetation coverage and their spatial variation in arid regions

Sampling and testing are conducted on groundwater depth and vegetation coverage in the 670 km2 of the Sangong River Basin and semi-variance function analysis is made afterwards on the data obtained by the application of geo-statistics. Results showed that the variance curve of the groundwater depth and vegetation coverage displays an exponential model. Analysis of sampling data in 2003 indicates that the groundwater depth and vegetation coverage change similarly in space in this area. The Sangong River Basin is composed of upper oasis, middle ecotone and lower sand dune. In oasis and ecotone, influenced by irrigation of the adjoining oasis, groundwater level has been raised and soil water content also increased compared with sand dune nearby, vegetation developed well. But in the lower reaches of the Sangong River Basin, because of descending of groundwater level, soil water content decreased and vegetation degenerated. From oasis to abandoned land and desert grassland, vegetation coverage and groundwater level changed greatly with significant difference respectively in spatial variation. Distinct but similar spatial variability exists among the groundwater depth and vegetation coverage in the study area, namely, the vegetation coverage decreasing (increasing) as the groundwater depth increases (decreases). This illustrates the great dependence of vegetation coverage on groundwater depth in arid regions and further implies that among the great number of factors affecting vegetation coverage in arid regions, groundwater depth turns out to be the most determinant one.     

Changes in vegetation and landscape patterns with altered river water-flow in arid West China

Landsat TM images of Tarim Basin in western China for 1986, 1999 and 2004 were analyzed for quantifying the patterns of landscape change relating to changes in water supply. Results showed that vegetation area and NDVI mostly decreased from 1986 to 1999, and increased from 1999 to 2004, while changes in desert area displayed an inverse pattern. Saline alkali soil showed a tendency of increase from 1999 to 2004. Spatially, percentage of vegetation area decreased and percentage of desert area increased with distance from the river in the upper section, while such patterns were not observed for both the middle and the lower sections. Landscape displayed a pattern of fragmentation from 1986 to 1999 and integration from 1999 to 2004. Shape of vegetation patches tended to become more regular from 1986 to 1999 and more irregular from 1999 to 2004. Our results indicated hydrological control of spatio-temporal variations of vegetation and landscape pattern in arid regions. Water diversion can be effective for raising the local groundwater level and improving plant growth, but its effect is largely restricted to areas adjacent to the water pathway.