顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。     

西北地区大气水汽含量时空分布及其输送研究

利用ECMWF和NCEP/NCAR 1979-2016年逐月再分析资料,分析了我国西北地区大气水汽含量的时空分布及其输送特征。结果表明：（1）西北地区水汽含量在20世纪80年代中期至90年代末呈增多趋势,从90年代开始至21世纪初呈减少趋势。就季节而言,西北地区夏季水汽含量最多,占年平均水汽含量的46.6%。（2）西北地区水汽分布与降水分布具有一致性,水汽含量主要集中在西北地区东部及其西部的天山山脉、塔里木盆地东部一带,达12～30 mm,中部水汽含量较少,不足10 mm,水汽含量的空间分布呈现出“两边高中间低”的分布形式。（3）西北地区水汽输送以西风和季风两大环流系统为主,纬向西风水汽输送可达100～500 kg·m^-1·s^-1,在全年水汽输送中占主要地位,夏季从印度洋来的强度可达100～200 kg·m^-1·s^-1的西南季风水汽输送对西北地区东部影响较显著。（4）西北地区水汽源主要位于新疆天山山脉、青海中东部、甘肃河西走廊中西段、宁夏和陕西北部等地区,而水汽汇则位于甘肃南部、陕西南部一带。     

基于面向对象的空间目标3维交互式建模的设计

3维数据模型的建立是实现真3维GIS的一个核心问题。在充分分析现有3维数据模型的基础上，比较了传统模型的优缺点。针对空间目标建模的特点，设计了一种面向对象的3维数据模型。考虑到软件的实用性和可扩展性，着重论述了3维交互式设计及数据管理。     

渤海湾天津近岸海域水环境空间变异分析

由于海岸带的地理条件和海洋动力特性的复杂性以及人类开发活动对海岸带的影响,近岸海域的生态环境系统在空间分布上有很大的变异性.基于现场实测资料,建立系统的空间变异分析模型,对海岸带生态环境空间变化规律进行分析,可以充分了解不同区域的污染特征和变化趋势.应用所构建的空间变异分析模型对渤海湾天津近岸海域的水环境特性进行分析,结合对应年份的入海流量及其变化,分析了天津渤海湾海岸带污染的主因子和区域水环境的分布特征,结果可以对海洋功能区的划分和水环境综合评价结果进行验证和补充.     

1996-2011 年南非人口空间分布格局与演变特征

南非是中国在非洲的最大投资目的地与经贸合作伙伴, 特别在基础设施建设方面发展迅速。南非人口空间分布研究对开展中南合作具有重要意义。本文通过收集整理南非历年来的全国人口普查资料统计数据, 运用空间自相关模型、不均衡指数、人口重心模型和偏移—分享模型, 分析了南非人口的空间分布格局和演变特征。研究结果表明, 南非人口分布具有显著的“东高西低”的空间格局, 呈现出以工业化程度较高的大都市区和港口城市为中心的“多核心”集聚的分布特征;空间自相关分析得出人口高集聚区主要分布在大都市区和沿海港口城市, 低密度集聚区主要集中分布在中西部地区;从变化趋势上来看, 1996-2011 年间人口分布不平衡趋势不断加强, 人口重心向西北方向移动;偏移—分享分析表明, 南非人口增长速度先后经历了从1996-2001 年快速增长到2001-2007 年缓慢增长, 再到2007-2011 年高速增长的“高—低—高”增长阶段;省域层面上看, 豪登省和西开普省一直是南非人口集聚较强地区。     

近10年中国大气PM10污染时空格局演变

为分析近10 年来中国PM₁₀污染时空格局演变,运用统计学和GIS 方法对2002-2012 年PM₁₀监测数据进行分析,结果表明：① 地级及以上城市ρ（PM₁₀）年均值由0.130 mg·m^-3下降至0.076 mg·m^-3,达标城市比例由37.6%上升至92.0%;环保重点城市ρ（PM₁₀）日均值超标天数比例由24.7%下降至7.0%。② 12 月份PM₁₀污染最重,其次为1 月和11 月;8 月份污染最轻,其次为7 月和9 月。③ PM₁₀的重污染区域明显减小,由集中连片分布变为零星点状分布。但空间格局未发生明显变化,北方尤其是西北、华北地区及山东、江苏、湖北一直是PM₁₀污染相对严重地区。④ 北方地区PM₁₀污染重于南方地区,两者的差异主要发生在北方采暖期（1-4 月及11-12 月）。⑤ PM₁₀污染的改善主要体现在重污染城市的改善,1/10 左右的重污染城市对降低全国PM₁₀平均浓度的贡献约占1/3,而清洁城市PM₁₀污染则有加重趋势。⑥ 环保重点城市污染天气以轻度污染为主,占全部污染天数的80.4%。受沙尘天气影响,3、4 月份发生严重污染天气的比例较高。     

SOFTWARE REVIEWS

THE BENCHMARK SYSTEM , Version 5.6. Get-A-Ref , Version 4.2. MapInfo , Version 3.0. OSU MAP-for-the-PC , OSU MAP-for-the-PC, Version 3.0. Duane F. Marble, Jay Sandhu, and others Spatial Regression Analysis on the PC , Version 1.0. Daniel A. Griffith     

Spatially distributed hydrotope‐based modelling of evapotranspiration and runoff in mountainous basins

River basins in mountainous regions are characterized by strong variations in topography, vegetation, soils, climatic conditions and snow cover conditions, and all are strongly related to altitude. The high spatial variation needs to be considered when modelling hydrological processes in such catchments. A complex hydrological model, with a great potential to account for spatial variability, was developed and applied for the hourly simulation of evapotranspiration, soil moisture, water balance and the runoff components for the period 1993 and 1994 in 12 subcatchments of the alpine/pre‐alpine basin of the River Thur (area 1703 km²). The basin is located in the north‐east of the Swiss part of the Rhine Basin and has an elevation range from 350 to 2500 m a.s.l. A considerable part of the Thur Basin is high mountain area, some of it above the tree‐line and a great part of the basin is snow covered during the winter season. In the distributed hydrological model, the 12 sub‐basins of the Thur catchment were spatially subdivided into sub‐areas (hydrologically similar response units—HRUs or hydrotopes) using a GIS. Within the HRUs a hydrologically similar behaviour was assumed. Spatial interpolations of the meteorological input variables wereemployed for each altitudinal zone. The structure of the model components for snow accumulation and melt, interception, soil water storage and uptake by evapotranspiration, runoff generation and flow routing are briefly outlined. The results of the simulated potential evapotranspiration reflect the dominant role of altitudinal change in radiation and albedo of exposure, followed by the influence of slope. The actual evapotranspiration shows, in comparison with the potential evapotranspiration, a greater variability in the lower and medium altitudinal zones and a smaller variability in the upper elevation zones, which was associated with limitations of available moisture in soil and surface depression storages as well as with the evaporative demand of the local vegetation. The higher altitudinal dependency and variability of runoff results from the strong increase in precipitation and the decrease in evaporation with increased altitude. An increasing influence of snow cover on runoff as well as evapotranspiration with altitude is obvious. The computed actual evapotranspiration and runoff were evaluated against the observed values of a weighting lysimeter and against runoff hydrographs. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

西北干旱区极端高温时空变化特征分析

利用1961—2010年西北干旱区83个气象观测站的日气温资料,通过线性倾向率、百分位法及Mann-Kendall法得出西北干旱区极端高温的具体变化特征。用百分位法对西北干旱区日气温数据进行处理,确定极端高温指标的阈值,得出极端高温强度和极端高温事件的频率。结论如下:自1989年开始,西北干旱区年极端高温呈显著上升趋势,空间上西部大于东部,局部地区盆地南缘大于北缘;极端高温日数呈明显的上升趋势;四季极端高温均有上升趋势,秋季增长率最高、冬季最低,秋季极端高温日数增长速率最大;季极端高温及高温日数高值区分布在西北干旱区西北和东南部的盆地边缘,干旱区沙漠边缘及戈壁区;西北干旱区年、季极端高温日数均与年平均气温相关性突出。