土地利用动态与风力侵蚀动态对比研究——以内蒙古自治区为例

内蒙古是我国土壤风力侵蚀较为严重的地区之一,同时也是我国土地利用方式剧烈变化的地区之一。依据两期土地利用数据以及相应年代的土壤风力侵蚀数据,研究了20世纪90年代末期内蒙古自治区土地利用和风力侵蚀的静、动态格局。根据土地利用和风力侵蚀的空间分布及动态变化特点,设计了内蒙古土地利用-风力侵蚀动态区划,基于该区划详细讨论了内蒙古不同地区占主导地位的土地利用动态与风力侵蚀动态,由此揭示了两者之间存在的驱动--被驱动关系。研究发现,在20世纪90年代末期,内蒙古土地利用和风力侵蚀的基本格局没有太大变化,但风力侵蚀强度在总体上增强了;土地利用的变化主要反映为草地的退化和耕地的扩张。土地利用动态与风力侵蚀动态有着良好的时空对应关系:草地的退化与耕地的扩张导致了显著的风力侵蚀增强,而草地的改善以及耕地的收缩对风力侵蚀的影响不如前者明显,这表明了土地利用动态对风力侵蚀动态正、反向驱动的不平衡性。     

全球土地覆被数据集中哈萨克斯坦草地分布的异同及其成因

受社会制度变迁和气候变化的影响,哈萨克斯坦是中亚地区生态退化和草畜矛盾问题最为突出的国家。近百年来,放牧方式的改变、农业开垦的占用、加之暖干化的气候变化影响,使得哈萨克斯坦各类草地生态系统变化的时空格局具有鲜明的特点。因此,研究哈萨克斯坦草地退化的过程与机制对认识中亚地区草地生态系统对气候变化和人类活动的响应尤为重要,也是对绿色丝路建设过程中区域生态可持续发展的科学支撑。土地覆被数据是生态变化研究的基础数据,但目前广泛使用的各套全球数据集间往往存在很大的差异,这会导致对生态变化成因的认知以及对未来变化的模型模拟产生更大的不确定性。本研究从对草地类型识别的定义、空间分布的一致性和空间分布差异的原因3方面对比5类全球土地覆被数据（UMD 1992-1993、MCD12Q1 2001、GLC 2000、CCI-LC 2000、Glob Cover 2005）中哈萨克斯坦草地分布的异同,以期为哈萨克斯坦的相关研究中土地覆被数据集的选择提供依据。研究结果表明：① 分类系统中对草地类型的界定、遥感数据源、辅助分类数据、分类方法、验证数据和方法的不同是5套数据草地资源分布差异的主要原因,其中MCD12Q1数据与其他4套数据的草地分布面积相差最大;② 5套数据中草地分布都重叠（完全一致）或四套数据重叠（高度一致）的区域仅占39.66%,主要位于哈萨克斯坦典型草原带和部分半荒漠草原带;围绕典型草地分布区,空间一致性由内向外逐渐降低。5套数据完全不一致区域占26.78%,主要位于荒漠草原带;③ CCI-LC2000数据与其他几类数据的重叠区域最高,有76%的草地与5套数据的完全一致以及高度一致区重叠;在分布不一致区域中,极易造成混淆的土地覆被类型主要为旱作耕地、灌溉耕地、耕地与自然植被镶嵌体、裸地以及灌丛。     

结合形态学和光谱特征参数的建筑物阴影提取及其高度估算

建筑物高度信息对城市景观规划设计、城市人居和生态环境评估等都具有重要作用。针对当前卫星遥感影像提取建筑物高度研究中存在精度较低、人工干预程度过多的问题,本文基于GF-2卫星遥感影像数据,综合建筑物阴影指数(EMSI)、归一化植被指数(NDVI)和地表反射率等3个参数,实现了建筑物阴影的自动化提取,进而依据空间几何学关系,实现了建筑物高度的快速估算,最后对研究结果进行了实地检验。研究表明,利用建筑物阴影指数、NDVI、地表反射率等3个参数可有效提取建筑物阴影,且利用建筑物阴影进行建筑物高度估算的平均精度达到了95.40%,证明了高分二号卫星影像在提取建筑物高度方面具有较高的可行性。     

基于MODIS数据的中国耕地高中低产田空间分布格局

人口的持续增长和食物消费水平的快速提升使得中国粮食自给问题越发受到关注。后备土地资源补给能力的不足和城市化过程对优质耕地的占用使得耕地资源"开源"和"节流"均存在一定困难,因此,提高耕地资源利用效率、提升耕地生产能力成为当前中国农业发展的根本策略,清晰地掌握全国高中低产田在空间上的分布区域成为国家中低产田改造与高标准农田建设规划的必要前提。本研究应用空间分辨率500 m的MODIS遥感数据和光能利用率模型,在空间上清晰地估算现实农田生产力的基础上,结合高分辨率的耕地分布数据和耕作制度区划信息,探索新的高中低产田划分方法,掌握中国高中低产田的空间分布格局。该方法既能够体现耕地资源条件的区域分异规律,也能表达耕地现实生产能力的空间差异性,并且有效克服了利用统计数据进行高中低产田划分时以县为统计单元导致的县内高中低产田格局不明确的问题。基于该方法划分的高中低产田分别占全国耕地面积的20.66%、39.56%以及39.78%。其中,低产田约有3/4分布于丘陵山地区;高产田则53%分布于平原区。高产田面积最大的五个省均位于黄淮海区域内,其面积总和占全国高产田面积的41.75%。耕地面积位列全国前三的黑龙江省、四川省和内蒙古自治区其高产田面积占比均不足15%。     

基于夜间灯光与LUC数据的川渝地区人口空间化研究

高精度的人口空间分布数据是开展小尺度人口活动变化规律研究的关键数据。夜间遥感影像对于反映人类社会活动具有独特的能力,因而被广泛的应用于社会经济领域的空间数据挖掘。本研究以DMSP/OLS夜间灯光数据、NPP/VIIRS夜间灯光数据、常住人口统计数据、土地利用数据为数据源,在县级尺度上建立逐步回归模型,构建川渝地区人口空间分布数据;并随机抽取研究区内500个乡镇,以常住人口统计数据为真实数据,对人口空间化结果进行精度检验。结果表明：① 2种夜间灯光数据与人口均有较高的相关性,相关系数均在0.76以上,NPP/VIIRS夜间灯光数据与人口的相关性要高于DMSP/OLS,且受拟合模型的影响不大。② 与人口相关性较高的土地利用类型有多种,耕地、林地对人口空间分布也有影响,在建模时不应只考虑建成区。③ 在2种夜间灯光数据分别与土地利用与土地覆被数据（Land Use/ Land Cover, LUC）结合时,使用DMSP/OLS夜间灯光数据和NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的逐步回归模型的复相关系数R²分别为0.796、0.817,模型拟合率较高,而基于NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的人口空间化结果分辨率（500 m）相比DMSP/OLS提高了一倍（1 km）,中心城区与周边城区人口密度变化更加自然,更符合实际人口分布情况。④ 与LUC数据结合时,使用NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的人口空间化结果精度要高于DMSP/OLS夜间灯光数据,表明NPP/VIIRS夜间灯光数据相比DMSP/OLS更适用于人口数据空间化研究。     

哈萨克斯坦食物消费模式及影响因素分析（英文）

人类对生态系统的过度利用使得维持生态系统服务功能和食物消费需求间的矛盾日益突出。哈萨克斯坦作为全球生态问题最突出的国家之一,人地、草畜矛盾非常严峻。因此,探究哈萨克斯坦食物消费模式及影响因素,进而提高食物消费可持续性、维持生态系统服务功能显得尤为重要。本文以2012年、2016年哈萨克斯坦食物消费数据为基础,通过对消费模式的划分及其变化分析,得到了以下主要结论:受消费习惯、食物供给和社会经济发展影响,哈萨克斯坦存在三种食物消费模式,分别为以奶、谷物消费为主的模式,以奶、谷物和肉类为主的模式,以奶、谷物、肉类、蔬果消费为主的模式,三种消费模式特征差异明显,分别分布在哈萨克斯坦的北、中、南地区;值得注意的是,哈萨克斯坦的食物消费有向以奶、谷物和肉类为主的模式变化的趋势。面对不同的食7品消费模式及其变化趋势,政府可通过转变食物生产观念、加大国内外区域间交流合作来增加当地居民的福祉。     

基于GIS的我国三次产业结构空间变化研究

我国的经济社会数据主要以各种级别的行政单元为统计对象,这往往会掩盖行政区域的内部差异,当区域内部差异较大时,这些数据就无法真实反映区域的经济社会实际情况。利用地理信息技术与分析方法,本文给出了经济统计数据空间离散模型,分别计算得到了1995、2000、2005年三个年份的我国第一、二、三产业增加值的空间离散数据(公里格网数据),并由此计算得出1995-2000年、2000-2005年两个时段的中国三次产业空间结构变化空间数据。与传统的以行政区为对象的产业结构数据相比,产业结构空间数据能够更好地反映各地的产业结构变化情况,更详细地表达产业结构的空间差异,为区域产业政策的制定以及区域科学发展评价提供依据。     

土壤风力侵蚀研究现状与进展

土壤风蚀实质上是土壤颗粒在风力作用下发生位移的自然过程,它包含了土壤夹带起沙、空间输移及沉降淀积等三个阶段。风蚀研究的根本任务是对土壤风蚀的范围、强度及数量进行监测、评价以及预测预报。为此,科学家在断面尺度、地块(图斑)尺度以及区域尺度上,以年、月、日、小时等时间尺度展开了研究。当前的风蚀研究主要有以下四个方向:实验室和野外风洞实验研究、野外观测与网络监测、风蚀评价以及风蚀估算与过程模拟研究等。实验室和野外风洞实验有助于人们深入理解风蚀的基本过程;而网络监测数据对于实现风蚀研究从局部到整体的尺度转换具有重要意义;在风蚀评价方面,对风蚀发源地的风蚀评价研究卓有成效,但针对风蚀物运移过程及沉降过程的研究成果还不多见;在风蚀估算和过程模拟方面,一些模型或应用系统已经在不同的区域以不同的时空尺度取得良好的效果,但是要将这些模型和系统在不同的时空尺度上做进一步推广还有许多工作要做。遥感和GIS等现代地理信息技术在区域尺度的风蚀研究中有着显著的优势,并贯穿了风蚀研究的全过程。     

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。     

中国岩石风化作用所致的碳汇能力估算

岩石的风化作用同时参与了短时间尺度和长时间尺度的全球碳循环 ,对碳酸盐岩而言 ,它的风化作用在短时间尺度上对大气二氧化碳循环具有重要影响 ,但在长时间尺度上不产生净碳汇 ;而硅酸盐岩等其他类型岩石的风化过程由于反应速率较慢 ,在短时间尺度上对全球碳循环及其变化反应不灵敏 ,但它所产生的净碳汇是遗漏汇的组成之一 .为了准确估计我国岩石风化所致的碳汇能力 ,简要评价了现有的各种模型和方法 ,并基于GEM -CO2 模型进行了计算 .计算结果表明 ,我国岩石每年因溶蚀、风化作用共消耗的CO2 约为 4 .72× 10 7t,折合成C为 1.4 1× 10 7t,其中由碳酸盐类岩石风化消耗的碳量最多 ,约为 0 .74× 10 7t/a ,占总量的 5 2 .6 5 % .硅酸盐岩及其他类型岩石风化消耗的碳量约为 0 .6 7× 10 7t/a ,占总量的 4 7.35 % .岩石风化所致碳汇能力的空间分布首先取决于岩石类型 ,其次受地区的气候条件控制 .