应用ARC／INFO建立沙漠化数据库

沙漠化数据库旨在系统地研究我国沙漠化发展过程与演变趋势;揭示沙漠化土地的空间分布规律;探讨沙漠化环境各种人为因素与自然因素之间的内在联系并寻求沙漠化环境与经济发展的关系。应用ARC/INFO建立沙漠化数据库的方法和过程,借助于遥感和计算机技术,把沙漠化环境参数,按空间分布特点,输入计算机系统,来建立沙漠化数据库。实现信息计算机化的存储管理、检索和综合评价分析,使信息处理加工过程压缩在自然或经济变化的周期以内,从而赢得预测、预报的时间,使沙漠化环境的动态分析由定性描述,解释现象进入到数值预报的新阶段。以便为沙漠化综合治理、全面规划、管理决策及动态监测等提供丰富的信息。     

奈曼旗土地沙漠化系统动态仿真研究

本文应用系统动力学理论建立了奈曼旗土地沙漠化动态仿真模型。奈曼旗土地沙漠化系统由种植业、林业、畜牧业、草地和人口五个动态子系统构成。本文根据土地沙漠化系统中正负反馈关系,建立了系统流图和构造方程,并经仿真运算,就农林牧土地利用构成的三种不同方案,对到2040年该旗沙漠化发展趋势分别作了预测。     

耦合自然-人文因素的沙漠化动态系统动力学模型

沙漠化土地是自然、人文因素共同作用下的地表复杂系统,建立耦合自然-人文因素的沙漠化动态模型对于理解沙漠化演变过程、预测发展趋势以及进行科学调控具有重要的意义。本文以鄂尔多斯为典型研究区,利用系统动力学的方法,针对气候变化、土壤水分、人口、经济、放牧、土地利用六大沙漠化驱动力建立其与植被NPP的影响与反馈,结合不同沙漠化等级对应的NPP阈值范围,构建耦合自然-人文因素的沙漠化动态系统动力学模型。模拟的植被NPP与基于MODIS影像反演的实际NPP的对比表明,模型总体较为可靠。对不同情景下研究区2011-2030年植被NPP及沙漠化动态模拟分析表明,降雨是控制研究区沙漠化动态的主要因素,但在未来人类活动不变的情况下降雨量增加50%仍不能改变现有的沙漠化状态; 禁牧休牧相对于退耕还林还草、植树种草等政策更有利于植被恢复,但总体成本较高; 单独政策均无法改变现有的沙漠化状态,而这些政策的取消则会在不同的时间内导致沙漠化朝重度和极重度方向发展。对于地方政府而言,则需要根据自身经济状况合理选择不同政策组合来确保沙漠化的持续改善。     

遥感和GIS支持下的龙羊峡库区土地沙漠化动态研究

地处高寒干旱与半干旱自然环境的龙羊峡库区生态环境脆弱,加之不合理的人为经济活动影响加剧了沙漠化正过程,使本区土地沙漠化普遍发生,威胁到水库的生产、发展,严重影响着库区经济持续稳定地发展。通过多时相、多波段TM影像(1987、1996),结合实地考察,以IDRISI、ARC/INFO、ARCVIEW等为核心软件,以P微机为主平台实现遥感与GIS一体化,建立了易操作可运行的龙羊峡库区地理信息系统,在系统支持下对库区土地沙漠化进行动态监测研究。表明土地沙漠化现象日趋严重,严重沙漠化土地面积日益扩大,平均以21 km²·a^-1的速度递增,沙漠化正过程迅速发展。造成沙漠化普遍发展的主导因子是自然因素,但人为因素也不容忽视,不合理的经济活动加剧了沙漠化正过程发展。     

典型区域土地沙漠化综合管理系统动力学模型分析

土地沙漠化过程是一个由自然和社会因素共同驱动的复杂过程,因此,沙漠化防治策略的制订必须综合考虑沙漠化区域的自然条件和经济社会发展状况。以科尔沁沙地为典型研究区,利用系统动力学的原理和方法,初步构建了这一地区土地沙漠化综合管理的系统动力学模型,探讨了该模型的主要子系统以及各子系统之间的相互作用关系,分析和绘制了人口、种植业、畜牧业、水资源和土地沙漠化5个子系统的系统动力学流图,阐明了各子系统内部不同变量之间的反馈关系,为进一步通过计算机模拟方法确定该区域土地沙漠化综合管理的优化策略和模式奠定了基础。     

我国沙漠化研究的若干问题——2.沙漠化的研究内容

我国开展沙漠化的研究与防治已有半个世纪,但沙漠化土地一直在加速扩展,目前仍然处于"局部治理,整体恶化"的严峻态势,其重要的原因之一,就是未能在认识沙漠化关键科学问题的基础上,建立比较完善的沙漠化科学的基本理论体系来指导防治实践。沙漠化过程研究与防治实践中许多科学问题的解决,是需要以沙漠化科学为主的多学科交叉与综合集成的研究。作者就我国沙漠化学科的主要研究内容开展讨论,认为沙漠化研究应以人-地关系为主线,在时间序列上,将沙漠化环境背景的形成演化、沙漠化与沙尘暴的现代过程及其在全球变化格局下的发展趋势的研究系统化,以揭示沙漠化的形成与演变;在空间结构上,将沙漠化地区的生态环境退化过程与区外乃至全球的大气环流格局视为统一的环境动力系统进行研究,以揭示沙漠化与沙尘暴的空间分异及其对环境和社会经济的影响。通过定量认识人类活动和自然因素影响下研究沙漠化的演变规律及其调控的理论依据和技术途径,为沙漠化防治提供科学基础。据此,提出沙漠化的主要研究内容为:沙漠化过程的自然与人文背景研究、沙漠化(沙尘暴)动力学过程及其调控、沙漠化的生物学过程与植被恢复重建机理和沙漠化综合防治战略与模式。     

我国沙漠化过程中的植被演替研究概述

通过回顾植被演替研究的历史,简要论述了植被演替的理论与发展。综述了我国沙漠化过程中植被演替的研究现状。指出植物群落的逆行、进展演替实质上对应着沙漠化的正、逆过程。植被演替问题的研究与农、林、牧生产和经济活动紧密相连,是合理经营和利用自然资源的理论基础。因此,在沙漠化过程中,从植被演替与生物多样性、种群、环境的关系着手深入研究,有利于提出植被恢复的合理途径,改善生态环境,实现沙漠化土地的整治和可持续发展。     

沙漠化地区可持续发展的概念模型

就沙漠化地区可持续发展概念模型进行了分析,并进一步对比了沙漠化地区可持续发展与沙漠化防治实现途径之间的关系。提出,可持续发展与沙漠化防治尽管目标不同,可内容一致、手段相同,就沙漠化地区而言,其可持续发展的过程就是对沙漠化土地的治理过程、是消除沙漠化发生隐患的过程,也是确保区域发展不受沙漠化困扰、可以持续稳定发展的过程。     

中国北方沙漠化过程及其防治研究的新进展

国家973项目“中国北方沙漠化过程及其防治研究”（G2000048700）恢复了过去2 ka来我国北方沙漠化过程、演变、格局和驱动机制;揭示了土壤风蚀和沙尘起动的物理机制,确定了土壤风蚀容忍量、定量评价体系,风沙电场形成机理、分布规律和影响;确定了主要沙尘源区、沙尘暴移动规律和形成机制,建立了沙尘暴监测、预报预警方法和系统;研究了土壤碳、氮衰减规律及其对沙区植被的影响,揭示了沙漠化过程中植物的受损过程、适应对策和植被恢复机理,阐明了我国近50 a沙漠化的过程、成因、现状及其发展趋势,定量给出沙漠化空间变化态势,提出了重点地区防治沙漠化、社会经济与环境协调发展的模式和对策。为国家防沙治沙和干旱地区生态环境和社会经济可持续发展战略决策提供了科学依据。发展和完善了中国沙漠与沙漠化科学。     

沙漠化地区可持续发展评价: Ⅰ.指标体系

 沙漠化与可持续发展背道而驰。沙漠化的治理需要改善社会经济条件，消除不合理人类活动，遏制风沙过程和减少风沙危害。这四方面内容与可持续发展基本内涵——社会进步、经济发展和生态健康一致。沙漠化全面治理的过程正是沙漠化地区向可持续发展的过程。以沙漠化治理为主线，可以构建适合沙漠化地区的可持续发展评价指标体系。这一体系的目标层是沙漠化地区可持续发展，控制层为沙漠化现状、自然条件、人类活动水平、社会经济条件，具体指标共28个，分别用来描述不同控制层的水平和状态。     

现代人地关系与人地系统科学

人地关系地域系统理论系统提出30 a来,对促进地理学综合研究、学科建设和服务国家重大战略决策发挥了重要的科学支撑与导向作用。深入解析了人地关系地域系统理论的科学内涵及时代价值,诠释了现代人地系统的类型与环境,提出了“人地圈”与人地系统科学研究的主要内容和前沿领域。初步研究表明：① 现代人地系统具有复杂性、地域性和动态性特征,人?地交互作用过程、格局及其综合效应正在发生深刻变化,地球表层人地系统成为现代地学综合研究的核心内容和重要主题。② 科学认知和有效协调人地关系,亟需深入探究人地系统耦合格局与机理,探明人地关系地域系统类型、结构及其动力机制。依据城乡关系将人地关系地域类型划分为城市地域系统、城乡融合系统、乡村地域系统。乡村地域系统可细分为农业系统、村庄系统、乡域系统、城镇系统等子系统,分别对应于作土关系、人居关系、居业关系、产城关系。③ 现代人类活动强烈地作用于地球表层人地系统,形成了人地系统耦合与交互作用的地表圈层——“人地圈”,其实质是现代人类活动与地表环境相互联系、耦合渗透而形成的自然–经济–技术综合体或人地协同体。④ 人地系统科学或人地科学是研究人地系统耦合机理、演变过程及其复杂交互效应的新型交叉学科。它是现代地理科学与地球系统科学的深度交叉和聚焦,以现代人地圈系统为对象,致力于探究人类活动改造和影响地表环境系统的状态,以及人地系统交互作用与耦合规律、人地协同体形成机理与演化过程。人地系统耦合与可持续发展是人地系统科学的研究核心。传承创新人地关系地域系统理论和发展人地系统科学,更能凸显地球表层人类的主体性、人地协同的过程性和可持续发展的战略性,为人地系统协调与可持续发展决策提供科学指导。     

中国城市体系等级结构及其空间格局——基于DMSP/OLS夜间灯光数据的实证

完善的城市体系可以不断优化各个城市的时空资源并强化区域城市的集聚效应,切实推动区域可持续发展与城市综合效益最大化。受惠于城市因素流与城市作用潜力的显著相关关系,节点体系研究可以准确测度城市体系内部各个城市之间的相互作用关系,又避免了功能体系研究所需矢量数据的难以获取与测算庞杂,而DMSP/OLS夜间灯光遥感数据可以综合地定量测度城市地区人类活动的广度与强度。基于夜间灯光指数的引力模型定量测度中国341个城市之间的相互作用关系,并通过二阶段聚类法综合分析其城市体系等级结构与空间格局。中国节点城市被划分为7 大国家节点城市（包括北京、天津、上海、广州、重庆、哈尔滨与沈阳）、26 个区域节点城市与107 个省域节点城市,而中国城市体系则被划分为2 个国家城市体系（北方城市体系与南方城市体系）、8 个区域城市体系（华北城市体系、东北城市体系、西北城市体系、黄河中游城市体系与华东城市体系、华南城市体系、西南城市体系、长江中游城市体系） 与31 个省域城市体系。城市体系的地域范围是相对的、局部的,没有明确的识别界线,不过通过对基于DMSP/OLS夜间灯光数据的中国城市体系等级结构与空间格局与顾朝林实证研究的分析结果进行进一步的综合比对评估,总体而言,基于DMSP/OLS夜间灯光数据对城市体系的等级结构与空间格局进行实证研究是可信的和可行的。     

世界金融地理层级性研究

金融全球化使各国金融系统联系日益密切深入,但世界金融体系在不同地域巨大差异性仍然存在。从经济地理学的视角出发,指出世界金融地域系统呈现出层级性的特征,通过理论分析并运用计量方法证实了世界金融系统层级性这一规律的客观存在。在计量基础上把世界金融体系划分为4个层级,结合实际深入探讨了每一层级的特征,并从金融学和地理学理论角度探索了世界金融地理层级性产生的内在机理,指出世界金融体系内部联系及整体演进均与世界金融地理层级性特征息息相关。正确掌握与运用这一客观规律,不仅有助于推动本国金融系统的健康发展,而且能使之对经济的快速发展和社会稳定发挥积极而持续的促进作用。     

旅游洞穴保护方式演变及保护式开发

以时间为主线,运用归纳总结法和类比分析法对中国旅游洞穴的保护方式进行分析。不同时期有不同的保护方式,主要有无序自发、有序被动和有序主动3种类型。1950年以来,基本沿无序自发→有序被动→有序主动的趋势演变。运用系统动力学方法,提出融“主体-客体、研究、开发、保护、管理、反馈”多位一体的保护式开发新模式。其中,主体、客体及其相互之间的关系构成内核,是该模式的“发动机”及运行和操作的中枢,由其衍生出的开发、保护、管理、研究四大运行系统与反馈系统一起构成外核,是该模式的实际操作和运行过程及结果。该模式的运行是以管理系统为操作系统和主线,经主体-客体系统启动研究系统,确定洞穴的特色,再对其他系统进行分析和构建;同时以反馈系统为调整系统和副线,实时评估运行效果,不断调整、更新各系统。     

城市经济、环境与社会协调发展评价——以西北五省会城市为例

 通过模糊分级评价方法对西北五省会城市的城市经济、环境与社会协调发展进行评价。首先,对区域经济与环境协调发展评价的研究现状进行梳理;其次,建立城市经济、环境与社会协调发展的评价指标体系,改进和使用模糊分级评价方法, 引入协调度、协调发展度和协调发展趋势指数的模型;再次,对中国西北五省会城市自2003-2009年的经济、环境与社会协调发展状况进行评价分析;最后得出,西北五个城市经济、环境和社会协调发展的总体水平不高,并且城市经济系统、环境系统和社会系统之间的协调发展存在着差异,影响了城市协调发展的总体水平。五城市中协调发展状况最好的是银川,其次为乌鲁木齐、西安、兰州,最差是西宁。应引起注意的是,西安、西宁和乌鲁木齐的社会系统处于衰退趋势。     

区域“水—土—能—碳”耦合作用机制分析

在相关研究的基础上,对区域“水—土—能—碳”耦合系统及其要素关系进行解析;分析其耦合作用机制、主要研究视角和影响因素;并提出了未来的研究趋向。① 区域“水—土—能—碳”耦合作用系统不仅体现了地表系统四大圈层的作用,更以水循环、土地利用、能量流通、碳循环的形式构成了区域“自然—经济—社会”的核心内容,该系统不仅反映了区域不同资源类型的匹配关系和开发利用效率,也体现了人类社会对环境的影响程度;② 该系统可以分为三个相互联系、相互作用的子系统：水系统、土地系统和能源系统。它们之间通过不同途径相互联系、互为资源,共同构成了区域社会经济发展的资源基础,而区域碳排放强度则主要取决于水、土、能等要素之间相互需求的类型、产业活动方式和能源类型与结构等;③ 区域“水—土—能—碳”耦合作用机制可以从微观角度、产业活动、土地利用等不同视角来分析;④ 区域“水—土—能—碳”耦合作用系统主要受自然、经济、社会和压力等因素的影响。其中经济因素,特别是经济发展水平、生产效率和技术水平是系统结构、功能和效率的决定性要素;⑤ 未来应重点从区域“水—土—能—碳”耦合系统模拟、其与气候变化和粮食安全的关系、资源耦合开发的碳排放效率及其综合评估与调控研究等方面开展研究。     

城市环境地理信息系统(UEGIS)集成的探索

城市环境地理信息系统是地理信息系统的一个分支，是将计算机硬件、网络产品、应用开发和用户需求结合起来，形成完善的应用工程，它既是经验技术的结合，同时也代表着一种系统、现实、面向应用的思想。本文利用地理信息系统的理论方法，实践和探索城市环境地理信息系统的集成，并从实用的角度探讨了系统集成中系统设计、网络设计、应用系统、硬件配置、软件配置和系统集成过程中应注意的若干技术问题，以使地理信息系统更好地为环境保护服务。     

区域旅游创新协调度的时空演变研究——以广东省为例

基于系统学理论,构建区域旅游创新评价指标体系,将区域旅游创新系统分为创新能力系统和创新效率系统,采用离差算法,对广东省2007—2008年、2012—2013年、2017—2018年3个节点数据进行测算,分析各地市旅游子系统的创新协调水平,揭示出区域旅游创新协调能力“时间上波动、空间上差异”的时空特征。将广东省创新变化型城市分为四大类,发现旅游创新系统是自我调整和优化的系统,该系统能力子系统和效率子系统协调共生,系统协调值的时空变化符合“中心-边缘”的空间衰减规律和经济周期变化规律。     

地理系统模型研究进展

地理系统是多圈层交互的复杂巨系统。地理系统模型是理解和预测不同尺度地理系统格局和过程变化最重要的研究方法。地理系统模型作为可持续发展科学决策必需的工具,是自然地理学重要的研究方向。过去几十年来,在全球变化等全球性重大环境问题和人类科学决策需求的推动下,地理系统模型虽然发展迅速,但还不足以准确地模拟和预测复杂人地耦合系统。本文分别从模型原理、框架和尺度等方面回顾与梳理了地理系统模型从单要素到多要素、从统计到过程、从静态到动态、从单点到区域和全球尺度模拟等发展历程,并总结了地理系统模型对发展人类—自然耦合系统以及模型—数据融合系统的趋势。发展中国的地理系统模型将有助于中国和全球可持续发展的科学决策。     

乡村生产空间系统要素构成及运行机制研究

乡村生产空间系统是一个客观存在的、典型的人地关系地域系统,具有耗散结构特征。论文以系统论为指导,遵循系统科学的基本思维方法,从学理上对乡村生产空间系统的内涵及要素构成进行辨析,并围绕农村生产关系变革划分了乡村生产空间系统的演进历程,在此基础上对乡村生产空间系统的运行机制进行阐释。研究发现,乡村生产空间系统主要由基础要素(资源环境和基础设施)、核心要素(多元经营主体和乡村文化)、驱动要素(资本、技术、信息和市场)和管理要素(制度和政策)4种要素构成;依据乡村生产关系变革、经济体制变迁、城乡关系转变等规律,将新中国成立后乡村生产空间系统的演进历程划分为土地改革运动时期、农业互助合作运动时期、人民公社化运动时期和家庭联产承包责任制时期4个时期,不同时期乡村生产空间系统的要素构成、要素间的联系方式不同,乡村生产空间系统特征表现各异;乡村生产空间系统通过支撑与约束机制、竞争与合作机制以及调控与反馈机制推动自身运行发展。从要素功能、结构关系、协同等视角去审视乡村生产空间系统的运行状态、诊断系统运行的动力机制或障碍因素等,将成为未来乡村生产空间系统研究的重点。