中国生态过渡带分布的空间识别及情景模拟

在全球变化及其生态环境效应研究中,如何对生态过渡带的空间分布格局及变化情景进行空间定量识别和模拟分析,对揭示气候变化和人类活动对全球变化的响应及反馈具有指示性意义.在对HLZ模型进行修正和拓展的基础上,建立了生态过渡带类型的空间识别方法.并基于1981-2010年的全国782个气候观测站点数据,在实现全国生态过渡带类型...     

北京市生态用地空间演变与布局优化研究

以北京市为例,在全面探讨生态用地内涵的基础上,综合运用GIS技术和景观格局理论,分析生态用地空间的演变规律,通过对生态用地的生态服务功能、景观空间结构和生态敏感性的全面分析,构建生态用地空间重要性的评价模型,并以重要生态用地空间为刚性框架,分别按照保留城市面积40％,50％,60％作为重点生态用地的情景,提出北京市城市生态用地空间的布局模式.结果表明:基于保护重点生态用地的城镇发展格局,既能够不以牺牲土地利用的经济价值为代价,又能够保障城市基本生态系统服务及其安全格局,是实现“效率”与“安全”双赢的良性空间布局.     

北京市土地利用空间格局演化模拟及预测

土地利用空间格局的演化模拟可定量地从空间尺度揭示区域土地利用变化的驱动因素,是厘清未来时期内土地变化的重要途径。基于CLUE-S模型,以北京市为研究案例,结合1985、2000和2010年三期土地利用数据,运用Logistic逐步回归方法识别了北京市各种土地利用类型演化的驱动因素,对北京市土地利用空间格局进行模拟。在此基础上,基于北京市社会经济发展、土地利用规划、资源禀赋及生态保护等不同情景,对北京市2020年土地利用空间分布格局进行模拟及预测。结果表明：①不同的时期内,驱动因子对不同土地利用类型的影响呈现差异性,其中交通因素及社会经济因素对土地利用类型的转化率影响较显著,坡度对各个土地利用类型的影响较大。②通过对2010年北京市土地利用变化的模拟结果来看,Kappa指数为87.03%,说明预测结果与实际土地利用情况有较好的一致性。③预测结果显示,北京市的城市发展均表现为继续向外扩展,且以东南、东北为主要扩展方向,但扩张的程度存在差异。     

基于SD模型的湖南省土地利用变化情景模拟

运用系统动力学模型（System Dynamic Model,简称SD）对湖南省不同社会经济发展情景模式下的土地需求进行了模拟预测。结果表明：1）不同发展模式下建设用地需求均呈增长态势,其他各类土地需求变化幅度差异较大,其中以水域与耕地差异最大。2）根据可持续发展战略要求,稳定发展情景模式较为理想,在此模式下,各类土地利用需求与现有土地利用状况较为接近,对各类土地需求均不会造成太大压力。3）土地利用现状完全能满足低速发展模式对各类土地的需求,但其前提是降低消费水平与市场自给率;而高速发展型对耕地、水域需求大大超出现有水平。4）在现有粮食消费结构下,若不能有效提高粮食单产水平,人口和经济增长带来的粮食需求将对耕地造成很大压力。     

流域系统综合模拟与情景分析——自然地理综合研究的新范式?

在全球环境变化和经济快速发展的背景下,经济发展与资源环境保护之间的矛盾日益激化,为解决或减弱这一矛盾,管理者需要新的知识体系和科学的决策工具。自然地理综合研究以自然地理要素空间变化及交互过程为主要研究内容,肩负着提供管理者所需新知识体系和科学决策工具的责任。流域作为空间上相对封闭的自然地理单元,其相对独立性为管理者的决策提供了天然的空间单元。流域内各地理要素的空间分布及其过程的交互机理自然成为管理者解决日益激化的矛盾所需的新知识体系,而流域系统综合模拟恰恰为建立这样的知识体系提供了极为有效的研究方式;在管理者评价各种决策的成效时,必须知道各种决策所产生的经济和环境效益,基于流域系统综合模拟的情景分析为管理者提供了所需要的科学决策工具。因此,从解决经济发展与资源环境保护之间矛盾的角度出发,流域系统综合模拟与情景分析应该成为新时代背景下自然地理学综合研究的新范式。文章结合2个小流域情景分析的研究案例,探讨了以流域系统综合模拟与情景分析为核心的现代自然地理综合研究需要解决的科学挑战,即流域系统综合模拟的系统化、空间化、定量化、易用化和决策化。     

银川市景观生态风险评价与生态安全格局优化构建

银川市生态保护与高质量发展已成为黄河流域可持续发展的重要组成部分,亟需优化区域生态安全格局。以银川市为研究区,综合生态风险评价模型和最小累积阻力模型,分析了银川市景观生态风险的时空分异特征,构建了生态安全格局并提出了生态安全保护策略。结果表明：（1） 银川市景观生态风险整体呈中北部高、南部低的空间分布特征,2000、2010年和2020年的景观生态风险指数平均值分别为0.2155、0.2145和0.2130,生态风险整体呈下降趋势,生态风险等级总体由高等级向低等级转移。（2） 共识别优化银川市生态廊道22条,生态节点52个,生态廊道累计长度约511.23 km,大致呈“北西—东南”方向网状分布,北部稀疏、南部密集。6条关键廊道贯穿南北,沿贺兰山国家级自然保护区—黄河—白芨滩国家级自然保护区一带分布,形成了“三纵”的空间格局分布特征。（3） 银川市优化后的生态安全格局由819.56 km²的生态源地、22条生态廊道和52个生态节点构成,并提出了针对生态源地、廊道和节点的生态安全保护策略,以期为银川市景观生态风险评价和生态安全水平的提升提供理论参考和依据。     

生态脆弱区社会—生态景观恢复力时空演变及情景模拟

从最具操作性的景观尺度探究社会—生态系统恢复力的时空分异及其演变,对于揭示人类活动变化对生态环境及其景观服务的影响机制,促进区域可持续发展意义重大。以黄土丘陵沟壑区米脂县作为典型案例地,从生态、社会、生产3个系统维度构建社会—生态景观恢复力评价指标体系,分析研究区各子系统和整体社会—生态景观恢复力时空演变及其相互关系。结果显示：① 研究区2000-2015年社会—生态景观3子系统恢复力空间分异显著且都有增强。其中,“退耕还林”第1阶段（2000-2009年）增强突出,生态、社会、生产三系统恢复力指数分别上升0.134、0.048、0.028;第2阶段（2009-2015年）增强相对减缓,生态、社会、生产三系统恢复力指数分别上升0.038、0.017、0.021。② 总体社会—生态景观恢复力空间分异同样显著,其恢复力指数上升11.60%,呈现中间高东西低的空间格局。③ 子系统与整体景观系统恢复力变化之间有主导性正向关系,且3个子系统恢复力变化协同关系显著,两个或三个系统协同率达到90%以上。最后,运用有序加权平均法,基于干扰指标与适应能力指标的不同权重设置情景偏好,绘制出“不可持续导向型”“维持现状型”和“可持续导向型”3种情景下的社会—生态景观恢复力模拟图,为区域景观适应性管理提供决策支持。     

基于生态用水的地下水系统模拟与优化管理模型

通过对地下水系统与生态用水相互作用过程的研究，把生态用水作为重要的用水项目纳入到地下水系统模型考虑范畴，兼顾地下水的经济、环境和生态功能三者统一，在吉林省大安试验区建立了基于生态用水的地下水系统三维模拟与优化管理模型，采用该模型，分别模拟出试验区1998年和1999年地下水系统水资源各项均衡量，并确定了2000年地下水最佳开采利用方案，实现了地下水资源持续讥效利用，取得了良好的经济、生态和社会效益     

九华山森林生态系统生态服务价值评估

基于LY/T1721-2008((森林生态系统生态服务功能评估规范>,采用实证研究、意愿调查、文献研究等方法,估算了九华山森林生态系统生态服务价值,结果表明:2009年,九华山森林生态系统生态服务价值为84 208.50万元,实物生产价值为4 359.06万元,生态服务价值是实物生产价值的19.31倍.各项生态服务功能价值大小顺序为:涵养水源>保育土壤>生物多样性保护>固碳释氧>森林游憩>净化大气环境>积累营养物质.可为九华山管委会制定旅游、社会经济发展规划,合理开发九华山生态旅游资源,提供理论依据和数据支撑,也可增强人们对九华山森林资源保护的自觉性和主动性.     

北京市人口时空变化与情景预测研究

利用第五次和第六次人口普查数据,分析北京全域乡镇街道尺度人口空间变化格局特征,并借助CA-MAS模型对未来城市人口格局进行情景模拟,以期增进对北京人口时空动态的认识,为北京城市管理决策和宏观调控提供科学参考。研究表明：① 2000-2010年,北京常住人口年均增长率高达3.5%,年均增加近60万人,是同期我国人口增长最快的特大城市之一;② 北京全域人口变化在空间上具有明显的圈层式特征,集中表现为中心区人口增长几乎停滞、近郊区人口快速增长、远郊城市发展新区人口高速增长、远郊生态涵养区往往仅区县政府驻地及重点乡镇人口明显增长;③ 基于CA-MAS的情景模拟分析表明,在自发布局情景下,就业机会进一步向城市中心集聚,人口居住不断郊区化,这将增大城市的通勤压力,加剧城市交通拥堵状况,而通过调整就业参数,强化工作地居住功能的引导政策,则能在一定程度上解决城市内部空间尺度产城失衡的问题,可促进小城镇群的形成,有利于降低城市通勤压力,发挥城市的辐射和扩散作用。本文认为,为实现北京人口空间布局优化,应着力促进就业与居住相协调,推动区域间公共资源均等化,规划多中心组团发展。     

基于EA-SD模型的生态农业系统模拟与优化调控——以平凉市崆峒区为例

以甘肃省平凉市崆峒区生态农业系统为例,基于农业产业链的物质、能量流动机理,运用Vensim软件建立生态农业系统动力学分析模型(EA-SD)。量化分析和模拟了生态农业发展的综合效益及其演变趋势。经模拟,按照现在的发展模式不变,系统不但存在牛粪尿污染等负效应,而且随着肉牛年屠宰量的快速上涨,未来崆峒区可能出现肉牛数量锐减,制沼产业、有机农业衰落,整个系统难以持续发展的情况。根据模拟结果,论文制定了系统优化调控政策,并模拟了优化后系统的发展情景。结果显示,优化能够消除系统缺陷和负效应,提升综合正效应,增强系统的可持续发展能力。本研究的模型及调控过程能够为类似的生态经济系统优化研究提供借鉴和参考。     

城市生态安全的多种评价模型及应用

为了对城市生态安全水平与评价方法进行研究,以深圳和4个中央直辖市为研究对象,根据压力-状态-响应(PSR)模型,构建了城市生态安全评价指标体系并采用层次分析与熵值相结合的优化方法,综合确定权重运用改进的灰色关联度法、物元可拓综合法、模糊综合法和主成分投影法等4种评价模型,对上述城市2006年生态安全水平进行了测算、分析与评价,并对评价模型进行了对比探讨。结果表明:(1)深圳生态安全水平最高,依次为北京、天津和上海,重庆最低;深圳、北京和天津生态安全等级为较安全,上海为临界安全,重庆为不安全;上海发展潜力最大,深圳、北京与天津较大,重庆仍最小。(2)在对城市生态安全评价研究中,模糊综合法与物元可拓综合法评价结果较全面、精确,其中模糊综合法更利于有针对性地分析问题。     

内蒙古生态承载力评价及生态安全格局优化

生态安全水平对区域发展的约束作用不断增强,构建科学合理的生态安全格局可以有效缓解经济发展与环境保护之间的矛盾.以内蒙古自治区为研究区,2000年、2005年、2010年、2015年为间断点,建立区域生态承载力评价指标体系,探讨生态承载力时空演变特征;甄别生态优势斑块,结合自然保护区等重要生态斑块组建生态源地,建立生态源...     

雄安新区生态安全格局识别与优化策略

雄安新区的设立对于调整、优化京津冀城市空间结构具有深远的历史意义。面向“生态标杆”的新区建设理念,生态安全格局识别及优化是保障雄安新区生态安全、实现可持续发展的基本空间途径。本文基于雄县、容城、安新三县生态本底特征,选取并定量评估粮食供给、产水、土壤保持、生境维持和近水游憩5种生态系统服务,识别生态源地;利用VIIRS/DNB夜间灯光数据修正基于地类赋值的基本阻力面,并运用最小累积阻力模型识别生态廊道;最后基于现状生态安全格局,探讨绿色生态宜居新城目标下的生态安全格局优化策略。研究结果表明：雄安三县生态源地占到全区土地总面积的41.88%,包含14个生态源地斑块,主要分布在白洋淀周边;生态廊道总长度107.21 km,分4大组团呈环状分布;现有生态源地辐射面积占到全区的70.6%,在雄县县城周边新建辐射面积为227 km²的生态源地可满足全区85%的源地辐射面积规模要求。本文提出的生态安全格局优化方案可为雄安新区开发建设提供空间指引。     

中国东北地区林地面积变化的动态模拟

There is plenty of forests in Northeast China which contributes a lot to the conservation of water and land resources, produces timber products, and provides habitats for a huge number of wild animals and plants. With changes of socio-economic factors as well as the geophysical conditions, there are dramatic changes on the spatial patterns of forest area. In this sense, it is of great significance to shed light on the dynamics of forest area changes to find the underlining reasons for shaping the changing patterns of forest area in Northeast China. To explore the dynamics of forest area change in Northeast China, an econometric model is developed which is composed of three equations identifying forestry production, conversion from open forest to closed forest and conversion from other land uses to closed forest so as to explore the impacts on the forest area changes from demographic, social, economic, location and geophysical factors. On this basis, we employ the Dynamics of Land System (DLS) model to simulate land-use conversions between forest area and non-forest cover and the land-use conversions within the sub-classes of forest area for the period 2000–2020 under business as usual scenario, environmental protection scenario and economic growth scenario. The simulation results show that forest area will expand continuously and there exist various kinds of changing patterns for the sub-classes of forest area, for example, closed forest will expand continuously and open forest and shrub will decrease a little bit, while area of other forest will keep intact. The research results provide meaningful decision-making information for conserving and exploiting the forest resources and making out the planning for forestry production in the Northeast China region.     

Simulation on the dynamics of forest area changes in Northeast China

There is plenty of forests in Northeast China which contributes a lot to the conservation of water and land resources, produces timber products, and provides habitats for a huge number of wild animals and plants. With changes of socio-economic factors as well as the geophysical conditions, there are dramatic changes on the spatial patterns of forest area. In this sense, it is of great significance to shed light on the dynamics of forest area changes to find the underlining reasons for shaping the changing patterns of forest area in Northeast China. To explore the dynamics of forest area change in Northeast China, an econometric model is developed which is composed of three equations identifying forestry production, conversion from open forest to closed forest and conversion from other land uses to closed forest so as to explore the impacts on the forest area changes from demographic, social, economic, location and geophysical factors. On this basis, we employ the Dynamics of Land System (DLS) model to simulate land-use conversions between forest area and non-forest cover and the land-use conversions within the sub-classes of forest area for the period 2000–2020 under business as usual scenario, environmental protection scenario and economic growth scenario. The simulation results show that forest area will expand continuously and there exist various kinds of changing patterns for the sub-classes of forest area, for example, closed forest will expand continuously and open forest and shrub will decrease a little bit, while area of other forest will keep intact. The research results provide meaningful decision-making information for conserving and exploiting the forest resources and making out the planning for forestry production in the Northeast China region.     

Construction of an ecological resistance surface model and its application in urban expansion simulations

Urban expansion models are useful tools to understand urbanization process and have been given much attention. However, urban expansion is a complicated socio-economic phenomenon that is affected by complex and volatile factors involving in great uncertainties. Therefore, the accurate simulation of the urban expansion process remains challenging. In this paper, we make an attempt to solve such uncertainty through a reversal process and view urban expansion as a process wherein the urban landscape overcomes resistance from other landscapes. We developed an innovative approach derived from the minimum cumulative resistance (MCR) model that involved the introduction of a relative resistance factor for different source levels and the consideration of rigid constraints on urban expansion caused by ecological barriers. Using this approach, the urban expansion ecological resistance (UEER) model was created to describe ecological resistance surfaces suitable for simulating urban expansion and used to simulate urban expansion in Guangzhou. The study results demonstrate that the ecological resistance surface generated by the UEER model comprehensively reflects ecological resistance to urban expansion and indicates the spatial trends in urban expansion. The simulation results from the UEER-based model were more realistic and more accurately reflected ecological protection requirements than the conventional MCR-based model. These findings can enhance urban expansion simulation methods.     

乌鲁木齐市土地生态安全综合评价

土地生态环境是人类生产生活的重要场所,其安全状况与人类社会的可持续发展息息相关.通过选取干旱区城市乌鲁木齐市为研究对象,针对乌鲁木齐市2017年土地生态环境现状,应用生态系统服务价值(ESV)评估、景观生态安全指数(LES)、压力-状态-响应(PSR)模型共同构建乌鲁木齐市土地生态安全评价体系.结果表明:(1)2017...