中国土地利用空间格局刻画方法研究

土地利用空间格局研究是土地利用/覆盖变化（LUCC）理论和实践的基础,对土地利用空间格局进行有效刻画有利于国土资源空间优化,提升土地利用规划和管理水平。由于土地利用空间格局的研究范畴尚不明晰,目前土地利用空间格局的研究对形状、斑块分布和结构等方面关注较少,缺乏对不同土地利用类型间相互关系的研究;同时,格局指标繁多且存在较大的相关性,如何建立指标与土地利用空间格局的对应关系值得进一步研究。本文在深刻理解土地利用空间格局内涵的基础上,将面积、形状和斑块分布总结为土地利用几何特征,将结构和多样性总结为土地利用类型特征,建立了土地利用空间格局刻画指标体系,利用模糊C均值聚类分析,明确了指标与空间格局间的对应关系。结果表明,中国土地利用几何特征可以划分为简单大斑块型、复杂大斑块型、复杂小斑块型、简单小斑块型和散布型五种,不同的几何特征反映了不同土地利用类型的面积、形状和斑块分布的特点,体现了区域土地利用类型的组合关系。2010年中国土地利用共存在61种不同的结构,但主要的结构类型仅有14种,结构特征具有明显的空间聚集性,体现了不同土地利用类型的空间分异性。中国土地利用多样性以3~5类为主,占比达66.69%,其特征总体上呈现“东北、东南高,西北低”的态势。该研究丰富了土地利用空间格局研究的理论体系,填补了中国土地利用整体空间格局刻画的空白。     

中国城市标度律及标度因子时空特征

城市标度律刻画了城市系统中城市要素与人口数量之间的规模缩放关系,但标度律在中国城市系统中的适用性和意义尚不明确。本文采用中国275个地级及以上城市数据,探究不同城市要素与人口规模的标度关系,并从时空维度探究标度因子的时空演化规律。结果表明：作为典型的快速城市化发展中国家,中国城市发展符合标度律,且呈现出与发达国家不同的特征：中国城市人口集聚带来的经济产出集聚效应显著,而土地利用、基础设施与公共服务的规模经济效应还有待增强。部分基础设施、生活设施要素与人口规模呈超线性或线性关系,与预期的次线性相悖,基础教育、医疗等要素的标度因子则远低于发达国家的次线性阈值,反映了公共资源向大城市聚集、不同规模城市发展不平衡等快速城镇化进程中城市系统的独特性。标度因子的区域分异反映城市发展协调程度差异,其中东北地区不同规模城市差异最为显著。主要城市要素标度因子随时间的变化表明,中国大城市的经济产出集聚效应在2009年最为显著,而后略有下降;中国大城市土地扩张总体上自2000年以来持续加速,2008年以后仍维持在较高水平,管控城市特别是大城市的外延式扩张、提高土地利用效率具有紧迫性。中国城市标度律研究有助于认知快速城市化地区城市系统特征和演化规律,为实现区域协调发展与落实新型城镇化发展战略提供支持。     

人类世可持续发展背景下的远程耦合框架及其应用

在全球一体化进程不断加深的背景下,国家与地区之间的联系日益紧密,产生了一系列跨国家、跨地区、多尺度的社会—经济—环境影响,远程耦合（Telecoupling,社会、经济、环境的远距离相互作用）科学概念和综合框架的提出为解决上述问题提供了新方法和新途径。为更好促进远程耦合综合框架的正确使用和规范推广,本文系统解析了远程耦合综合框架,厘清各组成部分的定义和功能,梳理了框架的应用现状;通过对3个中国典型案例的阐释,展示了远程耦合综合框架的使用方法、结果分析及由此得出的科学意义和政策价值;最后描述了远程耦合综合框架使用中需要重点关注的问题,并对其应用前景进行了展望。远程耦合综合框架的推广应用有助于以跨国家、跨地区、多尺度的视角,重新审视多个人类与自然耦合系统的相互作用,揭示隐藏的远距离地理空间作用的科学价值,服务于有关政策的制定和实施,促进全球社会、经济、环境的可持续发展。     

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏,给荒漠化监测等相关工作带来很大不便,开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究,对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍,利用无人机遥感提取（光合）植被信息,并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应,获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度,然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系,建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法,可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因,所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低,有待于今后进一步的工作加以改进。     

干旱荒漠区土地利用方式快速转变对土壤入渗性能的影响

研究不同土地利用类型下土壤入渗及其影响因素,有助于城市土地利用管理及径流调节。以快速城市化的兰州新区6种土地利用类型为例,利用圆盘入渗仪,对土壤水分入渗过程进行了实地测量,并利用主成分分析对影响因素进行研究。结果表明：城市化过程中土地利用变化使土壤砂粒和容重增加,总孔隙度和饱和含水量降低;待建地和人工林地的土壤入渗参数值均低于其他土地利用类型。土壤入渗率与有机质含量、总孔隙度、饱和含水量、粉粒含量正相关,与容重和砂粒、黏粒含量负相关。城市化过程中土地利用类型向待建地的转变改变了土壤理化性质及土壤水分入渗能力。     

基于地理探测器和GWR模型的中国重点镇布局定量归因

重点镇是小城镇发展的龙头,形成科学合理的重点镇布局对优化中国城市化战略格局有重要意义。论文以2004年和2014年分别公布的1887个和3675个全国重点镇为样本,对其分布及效应的变动特征进行探究,进而在地级尺度对重点镇布局的影响因子及其作用进行地理探测和局部空间回归。结果表明：① 经增补调整,中国重点镇布局及建设效应的均衡性增强,主要集聚区西移北扩,冷热点的分布突破“胡焕庸线”,经济辐射效应的分化程度减弱,体现出政策因素的有力影响。除县际均衡和区域倾斜政策外,重点镇的分布还受到海拔高度、公路网密度、常住人口城镇化率等因子的显著作用。② 因子探测器、GWR模型和交互作用探测器的结合能更精准地刻画影响因子的作用方式、方向、路径和强度。中国重点镇的布局不是5个显著性因子均匀、独立、直接作用的结果,而是影响均具空间异质性的各因子两两交互作用后增效的产物。③ 县际均衡政策与其他因子的协同作用是形成现有重点镇分布格局的主导力量;区域倾斜政策的效果总体较好,但目标区域还需更准确。     

浙江省县域旅游经济增长的空间溢出效应

论文以浙江省65个县域单元为例,综合运用探索性空间数据分析和空间杜宾模型,实证了2004—2016年浙江省县域旅游经济增长及其影响因素的空间溢出效应。结果表明:① 研究期内浙江省县域旅游经济整体表现出较强的空间依赖性,局部空间关联类型以高—高和低—低集聚为主,高—高集聚区主要位于中心市区,低—低集聚区主要位于浙西和浙南等地。旅游经济增长的空间自相关性表明考察其演化路径时不可忽视空间效应的存在。② 浙江省县域入境和国内旅游经济增长均存在显著的空间溢出效应,本地入境和国内旅游经济每增长1%,将会带动邻近县域入境和国内旅游经济分别增长0.192%和0.249%。经济发展水平、旅游资源禀赋、旅游基础设施和区位交通条件等均具有显著的空间溢出效应,忽视旅游经济增长的空间效应,将会高估这些因素的作用强度。③ 驱动旅游经济增长的各影响因素的作用强度和影响路径存在显著差异,未来应充分关注入境和国内旅游经济增长的空间依赖特征,将驱动旅游经济增长的各因素齐抓并举,方可实现县域旅游经济的高质量发展。     

长江三角洲人口分布演变、偏移增长及影响因素

在长江三角洲区域一体化上升为国家战略背景下,论文运用核密度、重心、集中指数和偏移—分享等方法,研究2000—2018年长江三角洲人口时空演变规律,并采用定量方法探讨人口偏移增长影响因素。结果表明：① 部分城市主导下的人口集散趋势转变,并未显著改变区域人口不均衡格局,且集中度呈现稳步增长态势。② 基于偏移—分享法的研究发现,人口增长格局转变主要表现为部分欠发达地区人口增速加快,如三省一市上安徽省转变为正偏移增长、城市尺度上核心发达城市为主的正偏移增长向部分欠发达城市为主的正偏移增长转变、县域尺度上正偏移市辖区由核心区向边缘区的转移,但人口向少数大城市、市辖区集聚的态势显著,而多样化的人口偏移增长态势表征了未来城市发展策略的差异化需求。③ 经济因素、社会发展和财政水平等是长江三角洲人口偏移增长的重要驱动力,而影响因素的时空演变表明,未来人口均衡化政策的制定不仅要因地制宜,更要与时俱进。     

Population,urbanization and economic scenarios over the Belt and Road region under the Shared Socioeconomic Pathways

The countries throughout the Belt and Road region account for more than 60% of the world's population and half of the global economy. Future changes in this area will have significant influences on the global economic growth, industrial structure and resource allocation. In this study, the proportion of the urban population to the total population and the gross domestic product were used to represent the levels of urbanization and economic development, respectively. The population, urbanization and economic levels of the Belt and Road countries for 2020–2050 were projected under the framework of the IPCC's shared socioeconomic pathways(SSPs), and the following conclusions are drawn.(1) The population, urbanization and economic levels in the Belt and Road region will likely increase under all five pathways. The population will increase by 2%–8%/10 a during 2020–2050 and reach 5.0–6.0 billion in 2050. Meanwhile, the urbanization rate will increase by 1.4%–7.5%/10 a and reach 49%–75%. The GDP will increase by 17%–34%/10 a and reach 134–243 trillion USD.(2) Large differences will appear under different scenarios. The SSP1 and SSP5 pathways demonstrate relatively high urbanization and economic levels, but the population size is comparatively smaller; SSP3 shows the opposite trend. Meanwhile, the economy develops slowly under SSP4, but it has a relatively high urbanization level, while SSP2 exhibits an intermediate trend.(3) In 2050, the population will increase relative to 2016 in most countries, and population size in the fastest growing country in Central Asia and the Middle East countries will be more than double. Urbanization will develop rapidly in South Asia, West Asia and Central Asia, and will increase by more than 150% in the fastest growing countries. The economy will grow fastest in South Asia, Southeast Asia and West Asia, and increase by more than 10 times in some counties with rapid economic development.     

全球粮食安全格局的时空演化

Food security is the primary prerequisite for achieving other Millennium Development Goals(MDGs).Given that the MDG of“halving the proportion of hungers by 2015”was not realized as scheduled,it will be more pressing and challenging to reach the goal of zero hunger by 2030.So there is high urgency to find the pattern and mechanism of global food security from the perspective of spatio-temporal evolution.In this paper,based on the analysis of database by using a multi-index evaluation method and radar map area model,the global food security level for 172 countries from 2000 to 2014 were assessed;and then spatial autocorrelation analysis was conducted to depict the spatial patterns and changing characteristics of global food security;then,multi-nonlinear regression methods were employed to identify the factors affecting the food security patterns.The results show:1)The global food security pattern can be summarized as“high-high aggregation,low-low aggregation”.The most secure countries are mainly distributed in Western Europe,North America,Oceania and parts of East Asia.The least secure countries are mainly distributed in sub-Saharan Africa,South Asia and West Asia,and parts of Southeast Asia.2)Europe and sub-Saharan Africa are hot and cold spots of the global food security pattern respectively,while in non-aggregation areas,Haiti,North Korea,Tajikistan and Afghanistan have long-historical food insecurity problems.3)The pattern of global food security is generally stable,but the internal fluctuations in the extremely insecure groups were significant.The countries with the highest food insecurity are also the countries with the most fluctuated levels of food security.4)The annual average temperature,per capita GDP,proportion of people accessible to clean water,political stability and non-violence levels are the main factors influencing the global food security pattern.Research shows that the status of global food security has improved since the year 2000,yet there are still many challenges such as unstable global food security and acute regional food security issues.It will be difficult to understand these differences from a single factor,especially the annual average temperature and annual precipitation.The abnormal performance of the above factors indicates that appropriate natural conditions alone do not absolutely guarantee food security,while the levels of agricultural development,the purchasing power of residents,regional accessibility,as well as political and economic stability have more direct influence.