基于小波变换的生态综合信息图谱的多尺度结构分析

融合小波分析和逐步回归分析方法,对研究区内不同尺度上决定区域生态信息分异的因素进行研究.结果表明,起伏度在研究区中起总体控制作用,坡度的作用有一定范围,人类作用有明显表现.该方法可有效地分解出不同尺度上各作用因子的作用强度,有可能进一步拓展应用于生态信息研究.     

湿地生态水文过程及其模拟研究进展

在明确生态水文学相关概念的基础上,概述了湿地生态水文的研究历程和目前的研究热点.总结和分析相关文献发现,湿地关键水文过程在不同时空尺度的变化规律、湿地生态过程和水文过程的耦合作用机制、多尺度湿地生态水文过程的模拟与调控是目前湿地生态水文学的热点研究内容.总体而言,湿地生态水文研究已经由关注单一类型湿地水文过程向研究多类...     

多尺度土地利用与土壤侵蚀

土地利用能够通过改变一系列的自然现象和生态过程影响土壤侵蚀,尺度不同,土地利用与土壤侵蚀的作用机制也会发生变化。本文针对坡面尺度、小流域／流域尺度和区域尺度,综述了不同尺度上土地利用对土壤侵蚀的影响研究。其中,在坡面尺度上,土地利用与土壤侵蚀的研究主要包括土地利用方式和土地管理措施对土壤侵蚀的影响,相应尺度上的模型有USLE／RUSLE、WEPP等;在小流域／流域尺度上,土地利用与土壤侵蚀的研究主要涉及土地利用结构和土地利用格局对土壤侵蚀的影响,相关的模型有LISEM、AGNPS、EUROSEM和SEDEM等;在区域尺度上土壤侵蚀评价研究主要是通过尺度上推和宏观因子评价的方法进行。多尺度土地利用与土壤侵蚀研究作为自然地理学研究中的热点问题,在进一步的研究中需要关注多尺度综合与尺度转换、土地利用政策效应、土地利用格局与土壤流失过程等方面的研究内容。     

新疆阜康市景观多样性模拟对空间尺度的响应

许多多样性模型仅注重模拟多样性单一方面的信息,忽略了空间尺度因素的作用。比较分析不同模型对空间尺度变化的响应是开展多尺度生态多样性模拟和评估的基础。本文以新疆维吾尔自治区阜康市为案例区,运用7个生态多样性模型对景观元多样性进行了模拟。分析模拟结果发现:①随着空间分辨率的粗化,景观元均匀性方面的多样性变化幅度大于丰富性;②Shannon多样性和Turner多样性在较小的空间尺度上具有一定的规律性;③Whit-taker模型和Margalef模型单纯考虑景观元类型数相对于个体数的变化,景观元类型数对后者贡献更大,前者模拟结果的规律性明显优于后者;④Mladenoff模型和Scaling生态多样性模型综合考虑了景观元多样性的两个方面,但景观元类型数对前者的影响更大,其模拟结果缺乏规律性;Scaling生态多样性模型同时考虑了空间尺度因素的作用,模拟结果具有很好的规律性,更适于多尺度生态多样性的模拟与评估。     

基于RV指数的道路网络干扰效应空间分异研究——以云南省纵向岭谷区为例

不同尺度下道路网络干扰效应空间分布差异研究及其驱动因子识别,对进一步研究道路网络引起的生态系统演变具有重要意义.利用表示道路网络干扰效应的RV(Roadless Volume)指数.以云南省纵向岭谷区为案例区.在不同尺度上分析了道路网络干扰效应的空间分布差异.结果表明,云南省纵向岭谷区道路网络干扰效应总体呈现中部高、两边低的趋势:地州及县域尺度上,干扰效应主要集中在昆瑞公路沿线的地州及县市;流域内部分区尺度上,各个流域的中下游地区干扰效应较强;流域尺度上,红河流域相比其他流域干扰效应强.进一步的相关性分析表明,道路网络干扰效应受生态承载力、道路密度和海拔高度等因素的驱动.     

国内生态足迹模型研究进展与启示

生态足迹模型是一种有效的可持续发展的测度方法.国内生态足迹研究自2000年开始迅速展开.根据目前国内生态足迹研究的175篇论文,对国内生态足迹研究进行了回顾与展望.目前,国内生态足迹研究已从引进介绍的初期阶段过渡到大量应用研究的发展阶段,研究内容主要集中于模型述评、不同区域尺度以及特定产业/部门的生态足迹实证分析3个方面.最后,从生态足迹研究的时间尺度、空间尺度、研究内容与研究方法等4个方面对生态足迹研究进行了展望,以期推动我国生态足迹模型的应用研究与可持续发展研究.     

基于地球空间信息技术的山地景观生态学

本文介绍了地球空间信息及其核心3S技术在山地景观生态研究中的应用,分析了山地景观生态研究中的空间信息特征、信息源和信息获取、信息处理中的尺度问题。总结了山地景观生态研究中的空间信息分析在景观格局与过程、景观动态与空间模拟、景观分类与景观生态评价、景观生态规划与设计等方面的应用。提出了山地景观生态研究应重视空间信息和信息的分析,改变研究的思维方式,尽快于地球空间信息技术全面接轨。指出了当前山地景观生态研究中存在的尺度泛化问题和空间信息来源问题。     

地理单元划分对城市热环境响应规律的影响——以北京为例

尺度效应及空间异质性决定了同一种影响因子在不同地理单元中对生态过程的作用程度存在差异.论文选择城市热环境效应这一典型城市生态过程为研究对象,针对地理单元划分对热环境效应响应规律研究较少的现状,选择土地利用分类、网格、街区、局地气候区4种地理单元,选取常用景观组分指标——归一化差值植被指数(normalized diff...     

延河流域土地利用/覆被变化模型的尺度转换方法

采用延河流域和安塞县2000和2006年的土地利用/覆被遥感影像,结合实地调研获取的2000-2006年该区域生态建设尤其是退耕还林还草数据,分别在流域尺度和县域尺度上,采用主成分分析法对延河流域及位于延河流域上中游的安塞县土地利用/覆被变化及其驱动力进行了分析,建立了耕地面积变化的驱动力模型.研究表明,在这两个尺度上,影响耕地面积变化的关键因素都是总人口和农作物播种面积.以此为基础,基于不同尺度上共同驱动力因子之间的相互关系,建立了不同尺度上耕地变化模型的尺度转换方法.对于不同尺度的土地利用/覆被变化模型,无论其模型形式的复杂程度如何,只要不同尺度上的关键驱动因子相同或存在明确的定量关系,就可以基于关键驱动力因子的定量关系进行不同尺度上土地利用/覆被模型的尺度转换.研究成果为土地利用/土地覆被变化的尺度转换方法研究提供了新思路.     

大明山云贵山茉莉种群的小尺度空间格局

种群的空间分布类型与空间关联性是空间格局研究的两个主要内容.应用点格局分析方法对广西大明山云贵山茉莉种群在0～10 m尺度上的空间格局及其随尺度的变化规律进行了研究.结果表明:1.云贵山茉莉种群在不同尺度(0～10 m)上的空间分布差异不显著,均呈随机分布;2.在0～6.5 m尺度上,云贵山茉莉种群3个龄级均匀分布特征比较明显,而在6.5～10 m尺度上则为随机分布;3.龄级1和龄级2个体在0～10 m尺度上都有显著的正关联;龄级1和龄级3个体在尺度0～2 m上呈正关联,而在2～10 m尺度上无关联;龄级2和龄级3个体在研究尺度上无关联.     

基于遥感的山区县域土地覆被变化的驱动力因子和生态环境效应分析--以重庆市忠县为例

在对重庆市忠县区域TM遥感数据进行波谱信息特征实验分析的基础上，建立了土地覆被信息提取的波段组合方案；通过人机交互目视解译和野外数据检验工作，实现利用遥感影像数据对重要生态安全指标因子之一——土地覆被因子的数据提取，并用GIS技术对其时空变化的驱动力因子和生态环境效应进行分析，效果和效率令人非常满意。这不仅在一定程度上解决了中尺度山区县域的土地覆被数据提取与地学分析的技术和方法难题，而且揭示了忠县土地覆被的时空分异特征。这是用常规与传统的技术方法与研究手段难以实现的，也为山区县域生态环境退化评价和生态恢复研究提供了一种新的方法尝试。通过GIS空间分析，揭示了忠县土地覆被和水土流失的时空分异特征。忠县土地覆被动态变化的生态环境效应表现为耕地与林地在“制高地”上(海拔500m以上)的大互换，在平川坝地地区建设用地大量占用优质耕地、林地等土地覆被类型；水土流失发生的坡度分异不明显，主要分布在200～800m间，与坡耕旱地分布密切相关。从总体上，这种变化使区域生态环境系统的功能发生退化。分析发现，忠县土地覆被变化的驱动力主要有：(1)人口压力和经济发展落后是生态环境系统安全状态恶化的社会经济背景因素；(2)对自然资源不合理开发利用是生态环境恶化的直接人为因素；(3)脆弱的生态环境是生态环境恶化的自然环境背景因素。因此，必须采取包括生态移民、生态建设与生态保护等在内的忠县区域生态安全综合调控措施。     

基于小波变换的生态系统服务权衡尺度效应与影响因素研究——以珠江三角洲为例

识别生态系统服务间的多尺度权衡关系及其影响因素对于指导管理决策和推进可持续发展至关重要,然而尺度响应特征及差异变化成因尚不明确,其中一个重要原因是缺乏科学合理的尺度划分方法。本文评估了珠三角地区的土壤保持、水源涵养、生境质量、自然游憩共4种关键生态系统服务量,基于小波变换的特征尺度估算方法,确定了研究权衡关系的最佳聚合规模序列。应用相关性分析和地理探测器方法,定量化识别权衡强度在各个尺度的影响因素,并比较了不同尺度间主导影响因素的差异特征。结果表明：① 权衡强度在6条样线上的特征尺度突出,2000~11500 m是研究权衡关系的最佳尺度序列范围。② 自然游憩与水源涵养、生境质量之间存在协同关系,自然游憩与土壤保持互为权衡关系。三对服务组合之间的相互作用大多随着尺度的增大而增强,特别是在县级行政管理规模上,所有配对服务表现出最强的协同或最弱的权衡关系。③ 植被覆盖度对权衡强度的驱动作用突出且相对稳定。地形因素是小尺度范围内权衡关系变化的主导影响因素,而气候因素和景观格局指数在较大尺度的影响作用显著。本研究通过优化传统的多尺度研究序列构建方法,为调控各类驱动因素以制定多级管理决策提供参考。     

黄河流域水蚀区土壤侵蚀空间尺度效应分析

以黄河、延河、杏子河、纸坊沟四级流域尺度为例,应用信息熵原理分析了各级流域尺度上土壤水力侵蚀与 其影响因子之间的空间相关性,通过比较各因子在不同空间尺度上与土壤侵蚀的相关性,定量分析了土壤侵蚀过 程的空间尺度效应。分析结果给出了降雨、地形、土质、植被等因子在不同流域尺度上对土壤侵蚀的影响大小,以及 每个尺度上各影响因子重要性的主次顺序。总体而言,随着流域空间尺度的增大,各因子对土壤侵蚀的影响具有放 大或缩小效应,影响因素的主次顺序随之易位,其中微观因子的控制作用有所减小,而宏观因子的控制作用则逐渐 突显。本文建立的流域土壤侵蚀空间尺度效应的定量分析方法和分析结果有助于解决当前土壤侵蚀评估模型普遍 存在的尺度转化和区域通用性问题。     

1970-2015年大别山区生态服务价值尺度响应特征及地理探测机制

生态系统服务功能对于区域生态平衡、生态系统健康、国土生态安全及全球气候变化等方面具有重要作用,生态服务价值的尺度效应及空间分异机制问题值得探讨。以大别山区为研究对象,基于土地利用分类等数据,应用空间统计、热点分析和地理探测器等方法探讨1970-2015年大别山区生态服务价值动态演变、尺度响应特征及生态服务价值的空间分异机制。结果表明：① 1970-2015年,大别山区生态服务价值整体上升9.51亿元,但2010-2015年下降3.95亿元,占总增加值的41.54%,下降热点区主要位于大别山边界处（湖北省境内）及核心区东北部（安徽省境内）;② 4种类型9级幅度的尺度对比分析表明,乡镇单元尺度是大别山区生态服务价值空间分异的特征尺度,其生态服务价值空间差异信息量丰富;③ 地理探测机制表明,16个影响因子中的生态用地占比、土地利用程度和人为影响综合指数对生态服务价值空间分异的解释力q值近40%,是导致空间分异的主要原因;高程和坡度因子q值近30%,为次要影响因素。交互探测q值达50%以上的交互组合主要有三大类30种,自然因子和人为干扰因子、景观格局因子交互协同作用增强了对生态服务价值空间分异的解释力。研究结果可为大别山区生态系统服务功能的精准、多元化调控提供一定的理论依据。     

干旱区绿洲型城市土地持续利用评价:以奎屯市为例

绿洲是干旱区城市发展的主要空间。干旱区绿洲城市土地的高效集约化利用不仅是城市可持续发展,同时是实现绿洲可持续发展的客观需要。从城市用地经济效益水平、城市用地规模合理性、城市内部用地合理性、城市土地生态系统以及城市对绿洲生态环境的影响五个方面,选择26个因素作为参评因子,利用层次分析法、模糊隶属函数及线性加权函数建立干旱区绿洲型城市土地利用评价指标体系数学模型。以奎屯市为例,对评价指标体系数学模型进行实证研究,并针对评价结果,提出可持续利用具体对策,为相关工作提供参考。     

基于三维生态足迹的京津冀城市群自然资本可持续利用分析

生态足迹是区域可持续评估的重要方法,三维生态足迹模型能区分并追踪自然资本存量的消耗与流量的占用。目前三维足迹与自然资本利用研究主要集中在全球和国家尺度。本文以京津冀城市群为例开展区域尺度研究,核算并分析了2010年研究区13个城市的人均区域足迹深度、足迹广度及其组成差异与影响因素,揭示了京津冀城市群自然资本利用格局及生态可持续现状。结果表明：13个城市普遍生态赤字,足迹深度差异受能源消费数量和结构的突出影响,与城市经济发展水平呈“倒N型”库兹涅茨曲线关系。京津冀城市群内4种自然资本利用类型分别为存量资本消耗水平相对于流量资本占用水平严重超前(北京、天津、唐山)、显著超前(石家庄、邯郸)、一般超前(沧州、廊坊、衡水、邢台、保定)及基本一致(秦皇岛、张家口、承德)。上述4种类型地域的区域生态持续性依次从最弱转向较弱、较强、最强。本文在城市群自然资本持续利用的刻画和表达方面取得了较优于传统二维足迹模型的评价结果。     

新疆绿洲城市生态环境系统脆弱性分析

基于对脆弱性概念的理解,在对绿洲城市生态系统脆弱性概念的界定的基础上,运用熵值法,对新疆绿洲城市生态环境系统脆弱性进行评价研究。结果表明:①绿洲城市规模越大,生态环境系统脆弱性越大;②在不同发展类型城市中以工业、石油开采业为主导产业的城市脆弱性较大,以商贸、旅游和农畜牧业加工为主导产业城市脆弱性较小;③从空间分布来看,生态环境系统脆弱性呈现出东疆>北疆>南疆的特征;④绿洲城市生态环境系统对环境污染、能源和水资源消耗量等扰动具有较高的敏感性,这一特征对绿洲城市生态环境系统脆弱性的影响更为显著。最后根据不同城市脆弱性特征将其划分为4种类型。     

土地利用变化及其生态响应综述

1 IntroductionLand use change,as one ofthe m ain driving forces ofglobalenvironm entalchange,is centraltothe sustainable developm ent debate (Figure 1).The types of land use are distinguished as landcover conversion,i.e.,the com plete replacem ent of one …