农业地域系统演变的动态模拟与优化调控研究——以东北地区为例

着眼于人地系统的复杂动态特征,基于东北地区农业地域系统的结构分析,运用系统动力学理论方法,构建农业地域系统演变的动态仿真模型。依据区域农业发展态势与未来目标,进行多情景模拟,提炼出传统发展、种植业结构优化发展和农牧综合协调发展3种代表性调控模式。对比分析后认为,农牧综合协调发展模式是东北地区农业地域系统较为合理的发展模式。构建合理农业地域结构必须控制非农用地快速扩张、挖掘农业综合生产潜能、培育优势农产品基地和产业带。     

运用系统动态学方法研究区域可持续发展问题的一些探讨

本文在分析区域可持续发展系统一般特征的基础上,讨论了运用系统动态学方法研究区域可持续发展问题的优势,潜力和面临的种种问题,提出了解决有关问题的一些具体途径,并初步形成了基于系统动态学的应用与扩展的区域可持续发展研究方法体系框架。     

城镇化与生态环境耦合动态模拟模型研究进展

按照地理学科发展趋势,对城镇化与生态环境耦合的研究将由定量描述转入动态模拟。目前,城镇化与生态环境耦合动态模拟模型呈现多元化。论文系统梳理了其中4类常见的动态模拟模型,包括城镇化与生态环境耦合系统动力学模型、基于人工智能算法的城镇化与生态环境耦合动态模拟模型、基于土地利用变化的城镇化与生态环境耦合动态模拟模型以及基于多模型集成的城镇化与生态环境耦合复合模型。主要结论如下：系统动力学模型被广泛应用于城市复杂系统、城市转型和可持续发展以及城镇化与生态环境单要素耦合的动态模拟之中,但存在空间解释不足以及忽视系统自适应性等问题;人工智能算法(ANN和BN)在自学习、自组织、自适应系统或不确定性系统模拟中具有显著优势,并被应用于城市扩张、环境变化、资源需求以及生态脆弱性的识别之中,但应用面相对狭窄且限制条件偏多;土地利用变化模型(CLUE/CLUE-S、CA和MAS)局限于从土地城镇化视角模拟城镇化与生态环境耦合;基于多模型集成的复合模型实现了各模型之间的优势互补,已成为城镇化与生态环境耦合动态模拟模型的发展趋势。今后,应从技术和理论2个层面实现城镇化与生态环境耦合动态模拟模型的进一步发展,并加强对微观过程的模拟。     

A spatiotemporal data model for river basin‐scale hydrologic systems

Despite a long history of synergy, current techniques for integrating Geographic Information System (GIS) software with hydrologic simulation models do not fully utilize the potential of GIS for modeling hydrologic systems. Part of the reason for this is a lack of GIS data models appropriate for representing fluid flow in space and time. Here we address this challenge by proposing a spatiotemporal data model designed specifically for large‐scale river basin systems. The data model builds from core concepts in geographic information science and extends these concepts to accommodate mathematical representations of fluid flow at a regional scale. Space–time is abstracted into three basic objects relevant to hydrologic systems: a control volume, a flux and a flux coupler. A control volume is capable of storing mass, energy or momentum through time, a flux represents the movement of these quantities within space–time and a flux coupler insures conservation of the quantities within an overall system. To demonstrate the data model, a simple case study is presented to show how the data model could be applied to digitally represent a river basin system.     

An oases dynamics model and its application in the Manas oasis

This study applies theories of systems and system dynamics to ecological economic systems in the oasis environment, with the intention of finding the basic characteristics of the oasis environment and its feedback structures. This study explores the inner mechanisms of economic development in the oasis environment and its relationship to policy variables. This model is applied to economic development in the Manas oasis of the Xinjiang Uygur Autonomous Region of China. System dynamics method starts from studying feedback structure within the system study and then searches for the best solution through identifying the right “policy point” and through model simulation in the computer. It embodies the cream of “systems cybernetics theory”. This study is justified because the nature of the oasis system and the simulation results are scientifically sound and practically feasible.     

Comparative spatial inequality dynamics: The case of Mexico and the United States

In this paper we examine the trajectory of regional income inequality dynamics for two neighboring national systems. Using data on 3038 US counties and 2418 Mexico municipios, from 2000, 2005, and 2010, we employ recent extensions of spatial Markov chains and space-time mobility measures, to consider the following questions: Are regional inequality dynamics fundamentally distinct between Mexico and the United States? Does the role of spatial context influence the distributional dynamics of the two systems? Finally we examine if there is a distinct international border region that displays inequality dynamics different from those of the internal regions of the two national systems. Strong evidence of spatial heterogeneity in regional income mobility is found between the two national systems, with Mexico having higher mobility relative to the US. The international border region is found to have distinct mobility dynamics from either national system, experiencing the strongest mobility. Extensive evidence of spatial contextual effects are found throughout the US-Mexican pooled data set indicating that a region's transitional dynamics are influenced by incomes of neighboring regions.     

An oases dynamics model and its application in the Manas oasis

This study applies theories of systems and system dynamics to ecological economic systems in the oasis environment, with the intention of finding the basic characteristics of the oasis environment and its feedback structures. This study explores the inner mechanisms of economic development in the oasis environment and its relationship to policy variables. This model is applied to economic development in the Manas oasis of the Xinjiang Uygur Autonomous Region of China. System dynamics method starts from studying feedback structure within the system study and then searches for the best solution through identifying the right "policy point" and through model simulation in the computer. It embodies the cream of "systems cybernetics theory". This study is justified because the nature of the oasis system and the simulation results are scientifically sound and practically feasible.     

Defining agents' behaviour based on urban economic theory to simulate complex urban residential dynamics

In recent years, agent-based models (ABMs) have become a prevalent approach for modelling complex urban systems. As a class of bottom-up method, ABMs are capable of simulating the decision-making as well as the multiple interactions of autonomous agents and between agents and the environment. The definition of agents' behaviour is a vital issue in implementing ABMs to simulate urban dynamics. Urban economic theory has provided effective ways to cope with this problem. This theory argues that the formation of urban spatial structure is an endogenous process resulting from the interactions among individual actors that are spatially distributed. However, this theory is used to explain urban phenomena regardless of spatial heterogeneity in most cases. This study combines GIS, ABM and urban economic models to simulate complex urban residential dynamics. The time-extended model is incorporated into an ABM so as to define agents' behaviour on a solid theoretical basis. A spatial variable is defined to address the neighbourhood effect by considering spatial heterogeneity. The proposed model is first verified by the simulation of three scenarios using hypothetical data: (1) single dominated preference; (2) varying preferences on the basis of income level; and (3) spatially heterogeneous environment. Then the model is implemented by simulating the residential dynamics in Guangzhou, China.     

基于重力模型的中国城市体系空间联系与层域划分

新中国成立以来,中国大陆城市体系空间格局发生了深刻的变化。传统的城市体系空间联系主要从人流、物流、技术流、信息流、金融流进行数据的收集和分析,也有运用图论原理进行Rd链分析。近来,随着社会主义市场经济的迅速发展,城市之间的联系变得异常复杂、数据不易得到。本文试图运用重力模型方法对中国城市间的空间联系强度进行定量计算,据此刻画中国城市体系的空间联系状态和结节区结构。从研究结果看,所得结论与实际情况基本吻合。     

珠江三角洲区域一体化研究综合信息系统的设计与应用

在分析地理信息系统技术发展与应用现状的基础上,设计了珠江三角洲区域一体化研究综合信息系统的结构框架。根据珠江三角洲的实际情况,并在经济地理学,城市地理学,区域科学等理论的指导下,开发了针对该区域一体化研究的模型分析系统。基于元数据库的数据集成与模型管理技术,能对不同数据源,不同数据类型与时空特性的多元数据处理与分析。本综合信息系统在区域产业布局,资源窨组合,城市体系空间结构演化等方面得到应用,将为     

Regional groundwater flow modelling of Upper Chaj Doab of Indus Basin, Pakistan using finite element model (Feflow) and geoinformatics

A 3-D finite element model (Feflow) has been used for regional groundwater flow modelling of Upper Chaj Doab in Indus Basin, Pakistan. The thematic layers of soils, landuse, hydrology, infrastructure and climate were developed using Geographic Information System (GIS). The numerical groundwater flow model is developed to configure the groundwater equipotential surface, hydraulic head gradient and estimation of the groundwater budget of the aquifer. Integration of GIS with groundwater modelling and satellite remote sensing capabilities has provided an efficient way of analysing and monitoring groundwater status and its associated land conditions. The Arcview GIS software is used as additive tool to develop supportive data for numerical groundwater modelling, integration and presentation of image processing and modelling results.
The groundwater behaviour of the regional model shows a gradual decline in watertable from year 1999 onward. The persistent dry condition and high withdrawal rates play an influential role in lowering down the groundwater levels. Different scenarios were developed to study the impact of extreme climatic conditions (drought/flood) and variable groundwater abstraction on the regional groundwater system. The results of the study provide useful information regarding the behaviour of aquifer in order to organize management schemes on local and regional basis to monitor future groundwater development in the area.     

面向PRED问题的人地关系系统构型理论与方法研究

人地关系所涉及的因素复杂,以致在科学研究的实践上只能够根据研究目的和方法手段,在繁杂的因素中抽象出主要的方面进行研究。在总结各种人地关系系统构型理论的基础上,提出了面向区域PRED问题的人地关系系统构型理论,指出了PRED构型具有针对性、综合性、地域性、动态性、可调控性等特征,分析了PRED构型的基本方法与工作步骤,提出了集成化、变结构、多层次多区域化的PRED模型系统设计思想,并探讨了PRED协调模式的主要内容及划分PRED协调区的构想。     

系统动力学在旅游研究中的应用

系统动力学方法以一种结构性的视角,通过对各种系统关系进行精确的量化分析,已被广泛运用于各种社会现象的研究之中。通过分析旅游现象中存在的高阶次、非线性、多重反馈、复杂时变系统的关系特性,认为系统动力学在旅游研究中加以应用,具有可能性与必要性,并结合生态旅游研究、旅行社研究、旅游经济研究、城市旅游研究等研究领域,进行了该方法运用的初步探讨,以期促进系统动力学方法在旅游研究中的应用,丰富旅游研究的理论与方法。今后应不断创新研究方法,加强跟踪研究,将系统动力学方法应用于旅游企业研究、区域旅游和城市规划、生态环境、旅游可持续发展、旅行社供应链研究等方面是今后研究的重点。     

区域资源环境综合承载力研究进展与展望

区域资源环境综合承载力是人地关系和谐和可持续发展的重要基础,也是自然地理综合研究的前沿及热点内容。近年来,区域资源环境综合承载力研究取得了长足进展,体现在：①建立了综合、广泛的评价指标体系;②资源环境综合承载力与人地关系的调适;③综合研究方法的应用;④对资源环境综合承载力的时空动态研究的关注及尝试。目前,资源环境综合承载力研究应用于国土空间开发、产业规划、灾后重建、资源环境监测及预警等领域。未来仍需在完善指标体系的构建、研究尺度及动态变化等方面加强研究,以此深化综合自然地理理论及实践研究,为区域资源、社会和生态环境可持续性研究提供支撑。     

脆弱性视角下辽宁沿海地区人海关系地域系统特征演化及可持续发展模式

从脆弱性视角探究区域的可持续发展,将人海关系地域系统分为资源环境系统、经济系统和社会系统。运用集对分析和脆弱性评估相结合的方法,运用主、客观相结合的组合赋权法确定指标权重,分析1996—2014年辽宁沿海地区人海关系地域系统脆弱性的演变趋势,运用三角图法对1996—2014年辽宁沿海地区人海关系地域系统脆弱性进行分类,进而探究其可持续发展的模式。结果表明:(1)辽宁沿海地区人海关系地域系统脆弱性虽然波动频繁,但整体呈下降态势,稳定性显著增强;(2)研究期内,辽宁沿海地区人海关系地域系统没有出现单一子系统脆弱型,而复合子系统脆弱型和均衡脆弱型是其主要类型;(3)建议通过规避模式、适应模式及循环模式,加强陆海统筹,控制海洋资源的过度开发,充分合理利用资源,发展科学技术,培养人才,加强海洋污染治理和环境保护,降低辽宁沿海地区人海关系地域系统脆弱性,从而实现可持续发展的目标。     

系统动力学在区域发展规划中的应用——以山东省莱州市为例

本文结合山东省莱州市区域发展规划研究,阐明系统动力学在区域发展规划中应用范围、过程及意义,并针对系统动力学方法与模型在区域发展规划中的特点,对区域发展规划中数学模型的多功能化发展进行概括说明。     

远程耦合视角下的土地利用/覆被变化解释

传统的土地利用覆被/变化驱动力研究在很大程度上并未充分考虑远距离相互作用的影响,对全球化世界中由远距离相互作用驱动的土地利用/覆被变化日益缺乏解释力。鉴于此,本文旨在将远程耦合（Telecoupling）理论框架引入到土地利用/覆被变化的动力机制研究中来。在概述土地利用/覆被变化驱动力研究的基础上,从驱动力背景的变化出发,切入远程耦合框架的介绍,并基于此给出远距离相互作用驱动土地利用/覆被变化的经验证据;认为远程连接、全球化和城市化是远距离相互作用驱动土地利用/覆被变化的3种主要形式;进而提出建立“时—空—事”三位一体的土地利用/覆被变化解析路径、土地利用/覆被变化的近远程驱动力分解和基于网络的跨系统综合研究是土地利用覆被/变化驱动力研究中应用远程耦合框架的重点内容。     

中国不同气候区基于火险气象指数的火险概率模型

目前,森林火险气象指数被广泛用于世界多个国家和地区.本研究目的为,基于火险气象指数,在中国不同气候区建立火险概率模型.本文在中国4个气候区,使用1998-2007年的气象及火灾数据,以位置变量、月份、海拔、加拿大、美国及澳大利亚的气象火险指数、植被指数为自变量,建立了半参数化Logistic回归模型,分析各自变量与着火概率及大火发生概率之间的非线性关系.在不同区域,模型所选自变量组合不同,这与各气候区不同气象及植被状况有关.通过模型模拟数据和实际观测数据散点图、火险概率图、大面积火灾数量预报曲线图,分析了模型的预测能力.研究结果表明,在4个气候区,海拔和NDVI指数对着火概率影响显著.模拟可燃物含水量的气象火险指数由于反映出了植被的季节变化特征,在中国北部成为火险概率模型中的重要因子.模拟土壤有机层可燃物状况的火险气象指数在中国南部(东南、西南)成为火险概率模型的重要因子.在中国4个气候区,应用半参数化Logistic回归模型,可以有效模拟月时间尺度着火概率及大火发生概率,并为分析火险气象指数的预报能力提供了有效途径.本研究为进一步分析气候与火险之间的动态关系提供了理论基础.     

中国农业地域分异与现代农业区划方案

农业是自然再生产与经济再生产过程的统一,农业地域格局取决于自然、经济、社会和技术等要素的综合影响,而且伴随着这些要素的长期变化而产生时空演化和区域分异,由此奠定了综合农业区划的科学基础。本文探讨了中国工业化、城镇化、信息化和农业现代化协调发展新战略,剖析了现代农业发展环境的时空转变及其动态特征,建立了农业自然要素与农业地域功能耦合测度指标体系,应用聚类分析和定性评判综合手段提出了新时期中国现代农业区划原则和方法,制定了全国现代农业区划方案。该方案包括15个农业一级区、53个农业二级区,并与1981年农业综合区划方案进行比较分析,深入揭示了快速工业化、城镇化、信息化进程中中国农业生产结构、地域功能、格局动态和发展趋向,为新时期加快各地区现代农业战略性结构调整,促进农业现代化发展奠定了重要基础,为创新发展现代农业与乡村地理学,促进地理学综合研究服务国家战略需求提供了重要参考。     

“农业专家决策支撑系统”的原理和方法

本文在总结多年的研究与实践经验基础上,提出了“农业专家决策支撑系统”的基本原理与方法。这类系统的设计目标是帮助基层领导提出农业结构的优化方案,提出农林牧渔与农产品加工业的协调发展战略,并在结构优化基础上制定农业年度生产计划和长远发展规划,提高农业开发投资(资金、物资、运输和仓储等)和农业布局决策的科学水平。开发这类系统的关键技术包括:基于预测模型的农业发展规划/计划的计算机模拟方法,农业结构优化多标准评价模型,农业投资决策评估模型,农业专家知识获取和知识库建立方法,农业运输和仓储系统分析和发展战略决策方法,决策支持系统和专家系统的用户界面设计中的对弈策略与可视化技术,农业资源与环境信息管理中的ＧＩＳ与 Ｗｅｂ ＧＩＳ开发、应用技术,数据库共享服务与农村经济发展动态分析中的统计分析与制表和地图制作、报表联合应用技术,综合性系统的集成技术等。