北宋中期耕地面积及其空间分布格局重建

以北宋暖期为研究时段,依据历史文献中有关“田亩”与“户额”的记载资料,通过对赋役、户籍、土地等制度的考证,订正了北宋中期各路耕地面积和府级人口数量;并以地面坡度、海拔高程和人口密度作为影响土地宜垦程度的主导因子,网格化重建了北宋中期境内耕地空间分布格局(60 km×60 km)。结果表明：(1) 北宋中期境内耕地约7.2 亿亩,北方占40.1%,南方占59.9%;人口数量为8720 万人,北方占38.7%,南方占61.3%;境内土地垦殖率为16.6%,人均耕地面积为8.2 亩。(2) 垦殖率较大的地区主要分布在黄淮海平原、长江中下游平原、关中平原、两湖平原以及四川盆地等,其垦殖率基本在40%以上;而岭南、西南(除成都平原外)、东南沿海和山陕黄土高原等地区垦殖率较低,其垦殖率大多小于20%。(3) 耕地分布在不同海拔高度和坡度上存在明显差异,其中低海拔(< 250m)、中海拔(250~1000 m) 和高海拔(1000~3500 m) 地区的耕地分别为4.43、2.15 和0.64 亿亩,其相应平均垦殖率为27.5%、12.6%和7.2%;而平耕地(≤ 2°)、缓坡耕地(2°~6°)、坡耕地(6°~15°) 和陡坡耕地(>15°) 的面积分别为1.16、4.56、1.44 和0.02 亿亩,其平均垦殖率分别为34.6%、20.7%、8.5%和2.3%。     

清代西南地区耕地空间格局网格化重建

本文以现代耕地分布格局为基础, 通过量化地形(海拔、坡度)、气候生产潜力(光照、温度、水分)和人口密度等因子与耕地空间分布的关系, 重建了清代西南地区6 个时点分辨率为10 km×10 km的耕地数据。结果表明:①就整体而言, 清代西南地区耕地空间格局的变化表现在两个方面:一是垦殖范围的扩张, 1661-1911 年土地垦殖率在0~10%的网格占比减少了约24%, 主要分布在四川盆地和云贵高原;二是垦殖强度的提高, 1661-1911 年垦殖率大于30%的网格占比提高了10.3%, 最为显著的是四川盆地和云南中东部地区。②就清代西南地区耕地数量增减来看, 整个时段可划分为3 个阶段:前期(1661-1724 年) “复原性”垦殖, 60 多年间土地垦殖率在0~10%的网格占比减少了11.4%;中期(1724-1820 年)缓慢“拓展性”垦殖, 全区垦殖率在0~10%的网格占比下降约7%, 在30%以上的网格占比提高约7%;后期(1820-1911 年)局部抛荒与再垦, 垦殖率在0~10%的网格占比从75.0%降至72.2%, 在30%以上的网格占比从9.1%提高至10.9%。相关分析表明, 本文网格化重建的清代西南地区的耕地空间格局具有一定的合理性。     

西藏雅鲁藏布江中游河谷地区1830年耕地格局重建

通过收集、整理《铁虎清册》中记录的雅鲁藏布江中游河谷地区1830年的耕地税收数据,将其换算为现代耕地面积,在此基础上运用网格化模型重建出该区1 km×1 km空间分辨率的耕地格局。结果显示：① 从耕地数量分析,1830年研究区耕地面积约895 km²,其中政府占有耕地39%,贵族占有耕地31%,寺庙占有耕地29%。② 从耕地分布格局分析,研究区内耕地分布较少,只有27.4%的网格具有耕地分布,且呈分散分布状态,耕地主要分布在雅鲁藏布江干流及主要支流宽阔的河谷地区。③ 从垦殖程度分析,全区垦殖程度较低,其平均垦殖率仅有0.6%,其中垦殖率最高的地区是拉萨,平均垦殖率为6.3%;日喀则、江孜、乃东、琼结等地垦殖率均达到3%左右;工布地区和西部县区垦殖率均在1%以下,耕地垦殖率区域差异明显。     

清末耕地空间分布格局重建方法比较

揭示历史时期土地利用/覆盖变化是认识人类活动对气候和环境影响的基础。本文在耕地面积、人口数量、土地利用及森林分布等多源数据基础上,分别以近代耕地空间分布格局和历史时期耕地潜在分布区为边界条件,通过构建耕地垦殖倾向指数模型分配耕地面积,在1 km×1 km象元尺度上重建了清末(1908年)松嫩平原耕地空间格局,并对重建结果进行分析比较。结果表明:1两种方法重建的耕地空间分布范围格局基本一致,耕地空间定位吻合率约为68%。清末(1908年)耕地集中分布在松嫩平原东部和南部地区;2以历史时期耕地潜在分布为边界条件的重建结果,较以近代耕地空间分布格局为限制范围的重建结果更准确,更符合历史事实。     

青藏高原东北部河湟谷地1726 年耕地格局重建

整理、校正了1726 年（雍正四年）河湟谷地历史文献中的田亩数据,并在GIS技术的支持下建立了该区1726 年具有空间属性（2 km×2 km）的耕地分布格局。结果显示：1726 年河湟谷地耕地总面积为1.427×10³ km²,其中番地占64.7%,屯科秋站垦地占35.3%。河湟谷地虽然面积较大,但受自然环境条件的限制,可耕之地较少,该区仅有47%的网格具有耕地分布,耕地集中分布在湟水河干流区及大通河中游地区和龙羊峡以下的黄河谷地。从耕地垦殖强度分析,受自然环境条件和政治格局的双重影响,1726 年该区整体垦殖率较低,全区仅有1.4%的耕地网格垦殖率在40%以上,而68.3%的耕地网格垦殖率在10%以下,正处在广泛的开荒垦殖阶段。垦殖强度在空间分布上也存在明显差异,其中西宁县整体垦殖率水平最高,其耕地网格平均垦殖率达到了13.5%。     

新石器时代晚期华北地区耕地重建

全新世以来农业的起源使全球人类活动日益加剧,而新石器时代晚期（在中国大约距今7 ka—5 ka）农业发展正处于从刀耕火种向耒耜翻耕过渡阶段,由此被认为是人类活动改变自然植被的关键时期。中国华北地区丰富的考古遗迹记录了该时期人类活动的状况。基于已发现和挖掘的考古资料,运用考古学关联建模方法推算出新石器时代晚期华北地区各聚落遗址的人口规模与耕地面积,并在此基础上重建了耕地空间分布格局。结果显示：① 新石器时代晚期华北地区的人口规模至少为50.61×10 ⁴人。其中,河南地区人口最多,约为30.46×10 ⁴人,山东地区约13.72×10 ⁴人,河北地区约6.43×10 ⁴人。② 耕地面积至少约102.22×10 ⁴ hm2,约是现代耕地的4.6%,整个华北地区垦殖率达到1.99%。河南地区耕地面积最大,约为61.52×10 ⁴ hm2,垦殖率达3.68%;山东地区次之,约为27.72×10 ⁴ hm2,垦殖率为1.75%;河北地区最少,约为12.98×10 ⁴ hm2,垦殖率为0.69%。③ 遗址周围3 km范围内是个体聚落耕地的主要分布区,约占总耕地面积的83.43%。④ 在地形分布上,63.36%的耕地分布在低海拔的平原和台地,仅2.43%分布在海拔1000 m以上的地区。就耕地分布的坡度而言,81.55%的耕地分布在坡度小于2°的地区;16.61%的耕地介于2°~6°的缓坡地区;6°~15°的坡地地区仅占耕地的1.84%。     

清代中期苏皖地区耕地数据网格化处理及精度对比

格点化区域历史土地利用数据是进行历史土地利用/土地覆被变化环境效应模拟的基础。本文基于苏皖地区耕地垦殖倾向,分别采用清代中期苏皖地区省域及县域耕地数据进行网格化降尺度处理,分配至10 km×10 km的网格中,并将两种分配结果进行对比评估来定量探讨数据的空间范围大小对格点化数据的精度影响。得到以下结果:①用苏皖省域耕地数据和县域耕地数据模拟的网格化结果之间存在差异,平均差异率为16.61%。相对差异率较小(-10%~10%)的网格有24.55%,较大(>70%或<-70%)的网格有13.3%,主要存在于洪泽湖流域及苏北北部沿江平原(黄河改道前入海口处)。②苏皖地区清代中期耕地的空间分布具有一定的地域差异。耕地垦殖率较高的地区主要集中于苏南平原地区的太仓市和昆山市北部,苏皖西北部的砀山县、丰县和沛县,垦殖率均在80%以上;而苏北北部旧黄河入海口、洪泽湖流域、太湖流域及安徽南部山区丘陵地区垦殖率较低,多在10%左右。③1735 年耕地主要分布于海拔高度≤100 m,坡度≤2°的地区。到1980s 时,不同坡度下的垦殖率有较大增加。     

北宋路域耕地面积重建及时空特征分析

基于垦田和户口史料及耕地分布影响因子的分析,本文建立了北宋册载垦田数据的订正方法以及路域耕地分布倾向模型和分配模型,重建了北宋4个时点的路域耕地面积。结果表明：① 北宋开宝九年（976年）、至道三年（997年）、治平三年（1066年）和元丰元年（1078年）的耕地总量分别为468.27×10⁶今亩、495.53×10⁶今亩、697.65×10⁶今亩和731.94×10⁶今亩,百年间耕地面积增加了约2.64亿今亩;垦殖率从开宝九年（976年）的10.8%,增加至元丰元年（1078年）的16.9%,提高了约6个百分点;而人均耕地面积由15.7今亩降至8.4今亩。② 从空间变化特征看,东南地区是北宋土地垦殖发展最快的地区,土地垦殖率增加了约12.0%,北宋中期长江中下游平原局部地区垦殖率高达40%;其次是北方地区,土地垦殖率增加了5.2%,北宋中期黄淮海平原的土地垦殖率也超过了20%;西南地区农业发展相对落后,区域土地垦殖率仅增加1.2%,除成都府路外,各路垦殖率均低于6%。③ 从评估结果看,本文所构建的路域耕地分配模型具有一定的可行性,相对误差绝对值小于20%的路域占总路数的84.2%,结果能较好地反映北宋时期路域耕地面积的时空变化特征。     

清代中期江苏省土地利用格局网格化重建

针对当前历史土地利用空间重建研究多基于单一地类且空间分辨率较低的特征,提出较高分辨率全地类土地利用空间重建方法。以1820年为时间断面,以现代江苏省域为研究区,以历史文献记载、历史地理学研究成果、现代统计数据、自然环境数据等为支撑,将土地利用类型划分为耕地、聚落用地（含城镇用地、农村居民点用地）、水域和其他用地（含林草地及未利用地）,考虑区域自然资源和社会经济特征,提出理论假设,对府级耕地、城镇用地、农村居民点用地数量进行修正;沿用以现代土地利用格局为基础反演历史土地利用格局的基本思路,从人地关系角度出发,采用治所邻近度分析、综合评价等方法重建了1820年100 m×100 m空间格网下的江苏省土地利用格局,同时,通过不同地理分区统计及降尺度对比间接验证等分析了重建结果。结果表明：① 1820年江苏省耕地、城镇用地、农村居民点用地、水域用地及其他用地面积分别占区域总面积的48.49%、4.46%、0.16%、15.03%和31.86%;② 1820年研究区内土地垦殖率较高,但建设用地比率较低,受人口分布、地形及河网密度等影响,不同地理分区土地利用差异较为显著;③ 农村居民点用地及耕地的降尺度分析结果均呈显著线性正相关,在一定程度上表明研究结果具有合理性。     

中国西部地区历史草地面积重建的方法——以甘宁青新区为例

历史草地面积重建作为历史土地利用与土地覆被变化研究的重要组成部分,可为区域乃至全球环境变化研究提供重要的基础数据。但受研究客体特性与重建资料多寡的制约,目前无论是数量估算上还是空间格局重建上均非常薄弱。本文试图在客观把握中国西部地区历史草地变化趋势与特征的基础上,利用现代遥感土地利用数据和潜在植被数据,确定土地垦殖前草地植被潜在分布范围;并结合历史耕地网格数据,构建以间接扣减为核心的草地面积重建方法;重建甘肃、宁夏、青海和新疆等省区过去300年的草地网格数据。结果表明：土地垦殖前,案例区草地覆被率高达40.87%。受土地垦殖的影响,在过去300年草地面积呈持续减少的态势。草地面积由1661年的1.11亿 hm²下降到1980年的1.03亿 hm²,并经历了1661—1724年的急剧减少、1724—1873年的缓慢减少和1873—1980年的快速减少三个时段,草地年均减少量分别为4.76万 hm²、0.75万 hm²和3.38万 hm²。在空间上,研究时段内草地垦殖区呈现出由甘肃、宁夏向青海、新疆转移的特点。以历史文献资料和1980年遥感草地网格数据为基础,对重建的草地数据开展了可靠性评估。评估显示,重建结果能够较好的再现草地变迁过程。本文构建的重建方法可被用于中国西部地区长时段的草地面积重建。     

准格尔丘陵区小流域土地覆盖变化的模型测算及空间位置转换

基于3个时相的土地覆盖类型图,在GIS的支持下,利用空间模型、数量模型和土地覆盖变化强度指数对内蒙古准格尔丘陵区五分地沟小流域土地覆盖变化进行数量测算,同时以耕地为例进行土地利用类型空间位置变化案例分析。模型测算结果表明：灌木林地、水域、居民点、草地是研究区域转出为其它土地覆盖类型的“敏感”类型；变化强度结果显示,1979-1987年内,草地、沟壑地是变化强度最大的土地覆盖类型；1987-2002年时段内,变化强度较小,反映出人类对于研究区干扰活动的减弱。耕地空间位置转换分析显示,耕地新增面积很大,并呈均匀、离散分布。     

过去300 a大清河上游南部流域耕地变化重建

过去300 a耕地变化重建是环境变化研究的基础。华北地区河湖演变对历史土地开垦的影响需要在历史耕地重建时予以考虑。论文基于清代地方志、民国统计资料和现代土地利用数据,通过量化坡度和历史时期潜在耕地垦殖率因子,建立宜垦性模型,重建过去300 a白洋淀与大清河上游南部流域5个时间断面上空间分辨率为1 km×1 km的耕地变化,并结合大清河南支的河道变迁和白洋淀演变过程分析了县域尺度下河道变迁、湖群演变对土地开垦过程的影响。结果表明：① 近300 a来研究区开垦范围向山区扩展,开垦强度不断加深,平均垦殖率由1646年的0.162增至1980年代的0.579;② 白洋淀收缩为安新、容城、任丘、高阳和蠡县土地开垦提供良好的物质基础,清中后期5县垦殖率较同期周围县高约3%~40%不等,且增长速度明显快于周围县;③ 古河道为肃宁、河间、任丘和安国的土地开垦提供了物质基础,河流改道后肃宁、河间和任丘的垦殖率分别增长为原来的2.12、2.6和2.86倍;安国垦殖率增长了37%,为同期增长最为显著的县;④ 新河道虽会冲毁部分土地,但泛滥区却能为土地开垦提供物质基础,故途经地垦殖率有增有减,蠡县和高阳的垦殖率分别增加为原来的1.80倍和1.88倍,望都、清苑垦殖率分别增加3%、4%,定州垦殖率减少4%。     

青藏高原河谷地区历史时期耕地格局重建方法探讨——以河湟谷地为例

青藏高原受其特殊自然地理环境条件的限制,耕地主要分布在自然环境条件相对优越的河谷地区,人为因素对耕地分布范围的作用和影响极其微弱,尤其是在历史时期生产力水平较低的前提下,耕地的空间分布主要取决于土地的宜垦程度。本文将影响青藏高原河谷地区耕地分布的因子按其性质分为限制性因子和非限制性因子,并以此为基础排除了高原河谷地区不适宜耕作的地区,在适宜耕作的地区根据土地的宜垦程度,按"先优后劣"的原则将历史时期的耕地数据分配到空间上。选取青藏高原农业发展历史悠久的河谷地区之一河湟谷地作为实例,重建该区1726年耕地空间格局。将重建结果与已有的M模型重建结果进行对比分析,两者重建的耕地在空间分布上呈现出一致性,但重建结果在垦殖范围与垦殖强度上存在一定的差异;M模型的重建主要是以现代耕地分布格局为基础重建,忽略了现代耕地空间分布受现代农业技术的影响;而本文模型则是从低生产力水平前提下影响历史时期耕地分布的因子出发,重建结果更具合理性。     

元江干热河谷区坡耕地景观格局变化研究

基于元江干热河谷区1990年、2000年和2010年三期土地利用数据为基础,利用景观生态学原理选取8个景观指数,定量分析坡耕地景观格局的变化。结果表明:元江干热河谷区坡耕地面积大、比例高,退耕还林还草工程成效显著,2010年坡耕地的空间分布格局接近于1990年。坡耕地向坡度小的区域扩张,25°以上的陡坡耕地面积变化不大。500~800 m的海拔范围坡耕地分布面积最广,且斑块最为复杂和破碎。距离河流越近坡耕地分布面积越大、坡耕地斑块越破碎。     

遥感和GIS支持下的云南省退耕还林还草决策分析

以云南省为例，探讨利用地理信息系统技术来确定需要退耕还林还草的耕地数量及其空间分布，其中包括4个步骤，首行,建立土地利用，土壤侵蚀，坡度，植被指数，水体，降雨和温度等数据库，其次，从土地利用数据库中提取旱地的数据，并与坡度数据，土壤侵蚀数据，植被指数数据进行叠架分析，对水体建立缓冲区，并与耕地数据进行叠加分析，再次，退耕还林还草的原则，并在GIS的支持下，确定需要退耕还林还草的空间分布及其面积，最后，利用降雨和温度数据进一步确定分别退耕还林和还草的空间分布及其面积，研究结果可以为云南省的生态环境建设提供科学的依据。     

三峡库区坡耕地退耕与粮食安全的空间分异

坡耕地退耕还林还草作为生态环境建设的一项重要措施，已在全国逐步开展。坡耕地退耕使耕地数量减少，并影响到退耕地区粮食产量减少，尤其在坡耕地分布集中、交通不便地区的尤为突出。本文利用GIS技术对三峡库区坡耕地空间分布进行了分析，探讨了三峡库区坡耕地退耕后粮食安全隐患产生的原因，初步揭示了粮食供需矛盾的空间差异，并结合交通便利状况，划分粮食安全区、警戒区，危机区等三种不同类型的区域。     

中国传统农区历史耕地数据网格化方法

建立具有空间属性的历史时期土地覆被数据集有助于更好地模拟土地覆被变化的气候 与生态效应。根据我国历史时期土地开发利用的特点, 深入分析了影响我国历史时期土地开 发利用的主导因子, 量化了海拔高度、坡度、人口分布等自然及人文要素与耕地分布的关系, 并以此为依据设计了一套将我国传统农区历史耕地数据网格化的方法与算法模型, 计算各网 格(分辨率为60 km×60 km) 耕地面积占整个农区耕地总面积的比重、以及各网格的耕地面 积与垦殖率; 同时利用基于《嘉庆重修一统志》重建的中国传统农区历史耕地资料, 采用上 述方法与算法建立了研究区内1820 年(清嘉庆二十五年) 60 km×60 km 空间尺度的耕地数据 集, 并绘制了分布图。重建结果与册载府级田亩数据的比较分析表明: 该方法与算法可以有 效地将以行政区域为统计单元的中国历史耕地数据量化为具有统一且更高空间分辨率的网格 化数据集。     

粤北山区地形因素对耕地分布及其动态变化的影响

地形因素是影响土地资源结构和变化的重要因素之一.以翁源县为例,在遥感与GIS技术支持下,采用改进的地形分布指数来分析粤北山区地形对耕地的分布与变化的影响.结果表明:耕地的空间分布与变化对地形十分敏感.研究区内,耕地分布频率最高的地形范围是坡度2°～4°和海拔0～200 m.1993～2005年12 a间,耕地面积增加了94.9 km2.增加的耕地主要处在低海拔、缓坡区域(100～200 m范围内耕地增量占总的耕地增加量的94.8%,0°～2°范围内耕地增量占总的耕地增加量的82.8%).新增的耕地主要是作为后备耕地资源的林草地转化而来,耕地分布有向高海拔区域扩展的趋势.地形不但影响耕地的空间分布,还影响耕地的质量,并且海拔和坡度对耕地质量的影响机制也不同.改进的地形指数能更有效的描述和比较土地利用的空间分布及动态变化.     

太平天国战争前后安徽的垦殖考量

以安徽垦殖为例,充分考虑各种误差因素,把误差控制在一定范围的要求,借助历史学的研究方法对文献资料进行考证与鉴别,运用现代的统计科学对数据进行一致性检验与修正,尝试对太平天国战争前后安徽的垦殖变动进行量化处理,提出耕地数据重建及无资料时段垦殖率插补的可行性方法,并以此完成战争前后分县垦殖率的重建,进而利用GIS再现区域垦殖变化格局。资料检验表明,这是一种较为合理的土地利用空间格局度量方法。     

天津市1980–2019年土地利用及土地生态安全时空演变分析（英文）

土地生态安全问题直接威胁着区域的可持续发展,探索其时空特征有助于分析区域间土地生态格局。采用1980、2000、2010以及2019年四期天津市Landsat TM遥感影像为数据源,在Arc GIS和Geo Da等软件的支撑下,利用土地利用动态度的方法,测算研究区土地利用变化,再运用土地生态安全指数和空间自相关分析法,研究天津市各区土地生态安全的空间相关性及内部异质特征。结果表明:(1)近40年天津市土地利用变化剧烈,建设用地不断扩张,耕地、未利用地面积持续缩减;(2)土地生态安全综合水平处于高安全区,蓟州区生态安全等级最高,中心城区、滨海新区生态安全水平较低;(3)各区土地生态安全空间异质性不明显,空间集聚性较强。