A model for integrated spatial land use characteristics linking to surface nutrient concentration

Quantifying land use heterogeneity helps better understand how it influences biophysical systems. Land use area proportions have been used conventionally to predict water quality variables. Lacking an insight into the combined effect of various spatial characteristics could lead to the statistical bias and confused understanding in previous studies. In this study, using spatial techniques and mathematical models, a diagnostic model was developed and applied for quantifying and incorporating three spatial components, namely, slope, distance to sampling spots, and arrangement. The upper catchment of Miyun Reservoir was studied as the test area. Total nitrogen, total phosphorus, and chemical oxygen demand of water samples from field measurements were used to characterize the surface water quality in 52 sub-watersheds. Using parameter calibrations and determinations, combined spatial characteristics were explored and detected. Adjusted land use proportions were calculated by spatial weights of discriminating the relative contribution of each location to water quality and used to build the integrated models. Compared with traditional methods only using area proportions, our model increased the explanatory power of land use and quantified the effects of spatial information on water quality. This can guide the optimization of land use configuration to control water eutrophication.     

Dynamic land use change simulation using cellular automata with spatially nonstationary transition rules

The dynamic relationships between land use change and its driving forces vary spatially and can be identified by geographically weighted regression (GWR). We present a novel cellular automata (GWR-CA) model that incorporates GWR-derived spatially varying relationships to simulate land use change. Our GWR-CA model is characterized by spatially nonstationary transition rules that fully address local interactions in land use change. More importantly, each driving factor in our GWR model contains effects that both promote and resist land use change. We applied GWR-CA to simulate rapid land use change in Suzhou City on the Yangtze River Delta from 2000 to 2015. The GWR coefficients were visualized to highlight their spatial patterns and local variation, which are closely associated with their effects on land use change. The transition rules indicate low land conversion potential in the city’s center and outer suburbs, but higher land conversion potential in the inner near suburbs along the belt expressway. Residual statistics show that GWR fits the input data better than logistic regression (LR). Compared with an LR-based CA model, GWR-CA improves overall accuracy by 4.1% and captures 5.5% more urban growth, suggesting that GWR-CA may be superior in modeling land use change. Our results demonstrate that the GWR-CA model is effective in capturing spatially varying land transition rules to produce more realistic results, and is suitable for simulating land use change and urban expansion in rapidly urbanizing regions.     

基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统

光纤监测技术具有分布式、精度高等特点,在地面沉降监测中具有独特优势。但受限于监测成本较高与监测环境复杂,目前地面沉降光纤监测多通过人工采集数据,限制了在特殊环境变化情况下地面沉降的实时信息获取。文章在地面沉降钻孔全断面光纤监测技术的基础上,设计并建立了基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统。该监测系统利用弱反射光栅、时分复用、物联网和数据库等技术,通过4G无线通信手段实现了地面沉降在线自动化监测和远程数据实时采集,并通过客户端系统软件实现数据的存储、查询和分析。将其应用到衡水地区地面沉降监测中,结果表明:钻孔内土层压缩变形主要发生在以黏性土为主的隔水层（Ad2、Ad3、Ad4）;受季节性地下水开采的影响,钻孔100～400 m深度范围内砂土含水层存在波动变化,在监测期内,冬季略回弹,随后春季地下水开采量增大,地下水位下降,土层呈现压缩趋势。监测结果验证了该系统的可行性与准确性,使得整个地面沉降监测流程趋于自动化、规范化和低成本化,具有广泛的应用前景。     

基于地学规律的科尔沁沙地土地整治与生态修复规划方法

内蒙古科尔沁沙地历史上曾是科尔沁大草原,现在是农牧交错区,该区的土地利用关系到生态安全、国家粮食安全和农民生计。该区域“坨甸相间”地貌特点造成不同地形部位土壤含水量存在差异,降水量年际变化大。通过卫星影像数据解译出土地利用/覆被类型图与土壤图进行叠加,获得了显性沙地和隐性沙地数量与分布信息。首先保留耕地以外的其他地类,再利用卫星影像数据反映不同降水年型耕地的归一化植被指数(NDVI),将偏欠水年NDVI低于平均值的耕地退耕还草,消除这些耕地的冬春沙化风险,以进行土地利用布局调整。这种直接利用遥感数据获取土地利用/覆被类型和耕地的NDVI进行土地利用空间布局调整的方法,十分简单实用。本文还根据地貌和沙地降水入渗快的特点,提出了与高标准农田建设模式不同但与区域地理环境相吻合的农田整治模式,即利用自然沙丘作为区域风沙防护工程,土地开发不做大平整,不修建灌溉系统,发展雨养农业。以上根据区域地理环境条件进行土地利用布局和确定农田开发建设模式,可将农业生产与荒漠化防治和谐结合在一起,实现土地可持续利用。     

搬迁农户生计策略与土地利用行为耦合协调度分析--以贵州省习水县为例

易地扶贫搬迁改变了搬迁农户生计策略,同时影响了其土地利用行为,二者之间的耦合协调度直接影响着农户的可持续生计。本文以贵州省习水县易地搬迁农户调研数据为基础,构建以农户生计策略和土地利用行为为子系统的耦合协调度模型,分析2个子系统之间的耦合关系和耦合协调关系。研究表明:纯农型农户、农兼型农户、兼农型农户生计策略与土地利用行为之间的耦合度值介于0.4~0.5之间,水平较低,处于拮抗状态;不同类型农户生计策略与土地利用行为系统耦合协调度值均处于0.39~0.49之间,处于濒临失调阶段,存在较大优化空间;传统的农业生产形式对于改善农户生计无明显效果,引导农户向专业农业型农户转变对于促进移民安置区“人地系统”协调发展大有裨益。研究结果可为农户生计与土地利用的可持续发展提供理论依据。     

西昌市1989—2018年林地草地湿地动态变化特征分析

遥感技术已被广泛应用于生态环境调查与研究。为获取西昌市近30 a生态环境演化趋势,利用1989年、2000年、2010年的专题绘图仪(Thematic Mapper,TM)遥感影像和2018年的陆地成像仪(Operational Land Imager,OLI)遥感影像,通过图像处理、目视解译和野外验证等方法,获得了西昌市1989—2018年的土地利用/覆盖数据,并对林地、草地和湿地的动态变化特征进行了研究。结果表明: 1989—2018年,西昌市林地、湿地和草地面积持续增加,生态环境持续向好; 林地主要分布于安宁河谷和邛海盆地四周山地,在牦牛山、螺髻山一带形成主要林区; 草地主要呈星岛状分布于牦牛山、螺髻山一带林地之间; 湿地以河流湿地与湖泊湿地为主,主要沿安宁河及邛海分布。但仍存在一些问题: 森林存在针叶化现象较普遍、树种单一等问题,需要重点加强林区火灾防范; 草地多数呈零星片状分布,不具有完整的系统结构和良好的功能,多数草地承载力和生产力较低,不宜大规模开发利用,应通过封山育林促使其向森林转化; 湿地分布也比较局限,需要着力予以保护。研究成果可为西昌市生态保护修复措施的制定及经济社会可持续发展提供科学依据。     

1990—2018年长沙市土地利用变化对生态系统服务价值的影响

评估生态系统服务价值(Ecosystem Service Values,ESV)有利于衡量生态系统服务供给潜力和生态效益的大小,对城市生态规划与土地利用管控起到重要的支撑作用。选择长沙市为研究区域,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用现状遥感监测数据集,利用ArcGIS软件和经本地化校正的当量因子法,分析1990—2018年间的土地利用变化特征,并探讨土地利用变化对ESV的影响。结果表明: ①1990—2018年长沙市土地利用变化轨迹以耕地→林地互相转化以及建设用地对耕地、林地的侵占为主; ②1990—2018年长沙市的ESV共减少53.17×10⁸ 元,降幅3.59%,除水域外各类ESV均呈下降趋势,林地和耕地服务价值减少最明显; ③在各单项服务功能中,水文调节的价值最大,其次是气候调节,两者之和占总价值的54%; ④“退耕还林”“退田还湖”“兴工强市”等政策引起的土地利用变化势必对ESV造成影响,城市快速扩张、土地开发会导致ESV不断下降。综合分析认为,在调整研究区土地利用结构、优化土地配置时应充分重视水域、林地等生态系统服务价值较高的土地利用类型,减缓ESV的下降趋势。     

第三次国土调查城镇村内部细化调查方法研究

基于第三次国土调查城镇村内部细化调查的工作要求和数据基础,梳理了城镇村调查边界划定、城镇村土地利用框架构建、城镇村土地利用图斑转绘、城镇村土地利用类型判定、外业补充调查等城镇村内部细化调查环节;归纳了1:2000基础地理信息数据、不动产登记数据、基础性地理国情监测数据等已有调查成果在各调查环节的数据转换利用方式,为城镇...     

天津市地面沉降的特征及其危害

天津是我国北方地面沉降最严重的城市之一,40余年的持续沉降不仅直接造成对安全高程、市政基础设施、房屋等建筑物的破坏,而且还通过安全高程的损失加剧了其他自然灾害的发生,使社会经济遭受严重损失.正确认识天津市地面沉降的特点及其危害,有利于控沉部门制定科学而有效的地面沉降减灾防灾政策和措施.基于对地面沉降所造成的危害分析和阐述,认为不合理开发地下流体资源是导致天津市地面沉降的主要原因,并提出相应预防和治理地面沉降的对策.