以土壤保持量为评估指标，应用修正通用土壤流失方程，评估了黄土高原水土保持生态系统服务功能，分析了近20 a 来的黄土高原土壤保持量的空间分布及其动态变化，对于揭示全球气候变化背景下黄土高原林草植被建设的生态成效具有重要的科学价值和现实意义。结果表明：1990—2010 年黄土高原平均单位面积土壤保持量为305 t·hm-2·a-1，年均土壤保持总量为190×108 t。1990—2000 年农田、草地和林地生态系统平均单位面积土壤保持量分别为249、285 和640 t·hm-2·a-1，2000—2010 年平均单位面积土壤保持量分别增加了14.6%、2.9%和7.4%。黄土高原草地和林地的土壤保持率分别为83%~88%和94%~97%。农田生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区较大，农灌区和河谷平原区偏低；草地和林地生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为沿东南向西北减少的变化趋势。与1990—2000 年不同，2000—2010 年农田、草地和林地生态系统土壤保持量的空间变化特征表现为较为明显的增长趋势，尤其是黄土丘陵沟壑区陕西榆林、延安地区和山西吕梁山区一带。
大规模建设高产稳产、旱涝保收的高标准基本农田是当前土地整治的重要任务，论文从分析区域防灾减灾能力入手，将农业生产自然风险综合评价引入高标准基本农田建设区划定，在识别区域主要风险类型的基础上，应用可变模糊集理论，借助GIS 方法，划分综合风险等级，根据风险强度和整治可行性划定高标准基本农田建设区。结合对关中地区的实例分析，研究表明：①使用可变模糊集理论，综合考虑各单因子风险差异，可减少风险定量化的模糊不确定性；②综合风险由致灾因子危险性和承灾体脆弱性共同决定，风险评价结果可为筛选高标准基本农田建设适宜区提供依据；③综合风险等级、集中连片程度和整治潜力共同确定土地整治时序，可为划定高标准基本农田建设区和确定整治规划提供参考。
测算和评价后备适宜建设用地潜力是区域工业化和城镇化发展的重要基础工作之一。论文在建立后备适宜建设用地潜力多要素分步式算法及技术流程的基础上，借助GIS 空间分析技术，利用1：5 万DEM数据、1：10 万土地利用图、县级行政区划图和各类保护区分布图，测算和评价了广西西江沿岸20 km 范围内及沿江主要城市周边后备适宜建设用地的数量、等级和空间分布特征。研究结果表明：广西西江沿岸20 km范围内后备适宜建设用地面积为1 962.64 km2，占土地总面积的比重为4.82%；来宾和柳州接壤的柳江东岸存在一个后备适宜建设用地富集区域，具有成片集中开发利用的前景。南宁和柳州2 市城区周边的后备适宜建设用地数量较为丰富，具备进一步规模性开发和建设的用地条件；百色、崇左、来宾、贵港和梧州5 市城区周边的后备适宜建设用地潜力相对较为有限，未来建成区规模的拓展应适当控制。
以2001—2010 年MODIS NDVI 植被数据为基础，并结合该区同期气温和降水量数据，采用线性趋势分析、偏相关分析、Hurst 指数等数理分析方法，研究了近10 a 来柴达木盆地植被时空变化特征、影响因素及未来可能的变化趋势。结果表明：①2001—2010 年柴达木盆地植被生长季NDVI平均值（NDVI）呈显著增加趋势，线性增长率为0.041/10 a。柴达木盆地主要植被类型灌丛、草原、荒漠NDVI 的线性增长率分别为0.043/10 a、0.034/10 a、0.028/10 a；②柴达木盆地植被变化具有阶段性特征，整体呈“S”型增长，具有两次明显的植被快速增长期；③柴达木盆地植被改善面积占研究区总面积的12.43%，并主要分布在布尔汉布达山、祁漫塔格山、鄂拉山、柴达木山、宗务隆山的高山区，冬给措纳湖周边和绿洲核心区。植被退化面积仅占研究区总面积的0.35%，并主要分布在绿洲边缘区，特别是柴达木河绿洲和那陵格勒河绿洲的中下游地区；④植被NDVI 与1—5 月平均气温以及5—8 月可利用降水量呈显著正相关关系，植被生长与温度呈显著正相关的区域主要分布在绿洲核心区及高山区，占植被区面积的8.36%，植被生长与可利用降水量呈显著正相关的区域主要分布在低山区及山地河谷地带，占植被区面积的30.95%；⑤植被生长季延长和生长加速是柴达木盆地植被NDVI 增加的主要原因，气候的暖湿化是促使柴达木盆地植被改善的主要驱动力；⑥柴达木盆地植被改善具有强持续性，未来大部分区域植被将持续改善。
合理评估流域生态风险，对于优化流域景观格局、建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态功能具有十分重要的意义。文章以干旱内陆河典型流域为研究对象，以三期遥感数据为基础，构建生态风险指数，结合ArcGIS的空间分析功能，对流域生态风险的时空特征进行分析，结果表明：1987—2010 年，流域景观发生较大了变化，草地面积减少12.73×104 hm2，未利用地面积增加15.59×104 hm2；将生态风险划分为5 个等级，其中低生态风险区向流域上游不断迁移，面积减少31.89×104 hm2，较低生态风险区向上游和中游不断延伸，面积增加29.30×104 hm2，高生态风险区向下游不断扩展，面积增加58.69×104hm2；流域生态风险转换方式共有7 种，低向高等级转化的总面积为122.56×104 hm2，高向低等级转化的总面积为6.12×104 hm2，生态风险呈增高趋势。
圩区是南方平原水网地区一种重要的地理单元，圩区陆地生态系统维持和调节功能的研究对于圩区内的土地利用优化、生态环境保护与恢复等都有重要的意义。研究选取太湖流域西部地区的圩区，采用物质量评估的方法，对陆地生态系统的水量调节、净化环境、土壤保持和生境维持等4 种类型的生态服务功能进行了量化评估，研究结果表明：①圩区陆地生态系统年可调节水量43.71×108 m3，削减总氮6 079.72 t，削减总磷734.99 t，保持土壤150.76×104 t，景观综合指数介于0.96~1.11 之间，体现出较大的服务价值；②圩区陆地生态系统维持和调节功能的总量和单位面积量在空间上都存在差异性。从总量来看，宜兴、溧阳和金坛各市区较高，武进、丹徒和丹阳的服务功能总量较低，地形及水系分布是造成这一差异的主要原因；从单位面积的服务功能量来看，丹徒和丹阳较高，金坛、溧阳和宜兴处于一般水平，武进最低，圩区内土地利用方式的不同是造成这一差异的主要原因；③圩内生态系统服务功能的管理和恢复应参考服务能力大小，因地制宜区别对待。生态服务功能较强的市区，应发挥其生态功能的优势；生态服务功能较弱的地区，应采取一定的措施对其生态服务功能进行恢复；④研究成果对于圩内生态环境保护与恢复、土地利用结构优化等也具有参考价值。
以黄河流域为例，通过集成RS/GIS 技术，利用生态水文评估工具中模块化生态水文综合管理系统（EcoHAT）对研究区植被生态用水过程进行定量模拟，模拟出该流域20 世纪50年代以来像元尺度上植被生态用水量，得到研究区植被生态用水时空结构差异。结果表明：在年际变化上，20 世纪60 年代和80 年代偏多，而70 年代和90 年代偏少，2000 年生长季植被生态用水量为263.5 mm；年内变化整体与降水变化趋势相一致，最大值集中在6—8 月；从植被类型看，最小是草地，其次为灌丛，最大为林地；从水资源分区上看，最小的是兰河干流区间，伊洛河流域最大。其中，兰河干流区间、河龙干流区间、内流区、湟水流域、龙兰干流区间、龙羊峡以上及洮河流域普遍小于400 mm，汾河流域、黄河下游、泾河流域、北洛河流域、沁河流域、渭河流域、龙三干流区间、三花干流区间及伊洛河流域普遍大于400 mm。
论文利用我国西南地区地面降水资料和ISCCP D2 云资料，通过SVD、合成分析等方法，分析研究了该区域夏季雨层云、高层云、深对流云与降水量、雨日的关系。结果表明：西南的贵州、重庆地区夏季的雨层云与雨日、雨量具有较好的关系，尤其是与雨日的相关系数高达0.73。除云南中、西部地区外，西南其余地区夏季高层云与雨量、雨日具有较好的关系，且相关系数与雨层云接近，反映此地区发生降水时，一般是雨层云和高层云相伴存在。夏季的深对流云也与雨量、雨日具有较好的关系，由于深对流云常产生阵性强降水，对降水量贡献较大，所以与雨量关系更为显著，其相关系数高达0.86，并且在三种降水性云系中与降水关系最好。
水资源安全是山区资源环境安全和山区资源环境承载力研究的核心问题之一。在分析云南省水资源时空分布格局的基础上，提出了云南省水资源安全综合评价指标体系，采用层次分析法确定了各指标的权重，构建了云南省水资源安全综合评价模型，对云南省水资源安全状态以及优、劣势因素进行了评价分析。研究结果表明云南省水资源时空分布不均，社会经济条件较好的滇中地区水资源短缺严重，在95%保证率下，昆明市人均水资源量仅为611m3，水资源压力最大。对云南省各市（州）水资源安全综合评价表明，云南省水资源安全地域差异突出，云南省南部和西南部水资源安全形势较好，其中西双版纳州和德宏州水资源安全指数超过0.58，属安全等级；云南省东部地区水资源安全形势不容乐观，其中云南省东北部的昭通市水资源安全形势最为严峻，水资源安全指数仅为0.24，是全省平均水平的55.68%；另外，滇中地区的楚雄州由于地处干热河谷地区，季节性水资源短缺非常严重，水资源安全问题同样严重。水资源量是影响云南省水资源安全最重要的因素，工程性缺水和干旱问题亦非常突出。因此，必须加强水利工程建设力度，重点解决人畜饮水困难问题，提高农田旱涝保收率，同时重视水生态环境保护，提高水资源利用效率，提升抵御干旱灾害和水资源短缺的能力。
基于1961—2011 年东北地区88 个气象站逐日气温资料，采用Kendall-Theil 线性趋势估计等方法探讨了该地区热量资源的时空变化特征。结果表明，近50 多年东北地区稳定≥0 ℃积温以25～95 ℃·d/10 a 的趋势显著增加，三江平原的增加趋势明显大于东部山区。稳定≥0 ℃气温的起始期在东北北部和中部显著提前，终止期在北部基本显著延后，日平均气温稳定≥0℃的日数在北部和中部地区基本以2～4 d/10 a 的趋势显著增加。东北地区大部分站点终霜冻日期明显提前，初霜冻日期明显延后，无霜冻期基本以3～5 d/10 a 的趋势显著增加。稳定≥10 ℃积温以30～110 ℃·d/10 a 的趋势显著增加，稳定≥10 ℃气温的起始期北部地区显著提前，终止期南部地区显著延后，作物有效生长期在中部和北部地区基本以2～4 d/10 a 的趋势显著增加。
采用1960—2009 年甘肃省河西地区13 个观测站逐日气象资料，应用FAO Penman-Monteith 模型计算各气象站年和月的地表湿润指数，进行标准化后统计极端干湿事件频率。采用反距离加权插值法、Mann-Kendall 法及Morlet 小波分析对河西地区极端干湿事件的时空演变特征进行探讨。结果表明：近50 a，河西地区极端干旱和湿润事件频率在波动变化中分别呈减少和增加趋势，其倾向率分别为-0.009 次/a、0.019 次/a，且2000 年以后，趋势更为显著；空间变化上，区域内极端干旱事件倾向率的空间差异整体呈减小趋势，以2000—2009 年的空间差异为最小。20 世纪60 年代，大部分区域极端干旱事件频率增加区与极端湿润事件频率减少区相对应，而极端干旱事件频率减少区与极端湿润事件频率增加区相对应。突变分析表明，极端干旱和湿润事件频率分别在1998 年和1986 年发生突变。平均风速、平均气温和相对湿度是影响河西地区极端干湿事件的主要气象因子，极端干旱和湿润事件频率的主周期分别为19 a和26 a。
生物结皮是旱区普遍存在的活性地被物，在生态系统中发挥重要的生态功能，研究其发育特征与形成机理是有效管理和利用该资源的基础。退耕还林（草）工程实施以来，黄土高原地区生物结皮大面积发育，但相比荒漠地区，相关的研究工作还较薄弱。生物结皮的发育具有过程的复杂性和空间的分异性，诸多荒漠地区的研究结果不能直接外推至黄土高原地区。鉴于此，论文选择黄土高原典型小流域，通过全面调查和测算分析，应用GIS 软件，探讨了生物结皮的空间特征及其影响因子。结果表明：①流域内藓类共有2 科8 属13 种，狭网真藓、真藓、尖叶对齿藓分布最广；②苔藓结皮占绝对优势，面积为4.18 km2，占流域面积的60.7%，主要分布在干扰少、侵蚀弱、水分好的梁峁坡或梁峁顶上；③土壤、植被、坡向均对苔藓结皮的发育有显著影响。同黄土地相比，沙地苔藓结皮的覆盖度高、呈连片分布。乔、灌植被下的生物结皮发育优于草本群落，植被盖度对苔藓结皮产生先促进后抑制的作用（拐点约在覆盖度30%处）。总体上，阴坡生物结皮的覆盖度、厚度均高于阳坡。
论文基于对渔业统计和海洋调查资料的集成研究，运用渔获物平均营养级指数探讨了近50 a 来渤海捕捞渔获物资源结构的变化特征及其影响因素，发现1956—2000 年间，渤海捕捞渔获物平均营养级（Y）与公元年份（X）具有Y=-0.008X+19.777 （R=-0.710，n=41，Sig.=0.000）的统计关系，渤海捕捞渔获物平均营养级每年下降约0.01。黄河入海径流量与捕捞渔获物平均营养级之间正相关性显著，其机制是淡水输入量通过改变适应不同盐度渔业资源生物幼体的相对组成而最终影响其成体后的组成结构；通过食物链的传递，水体氮磷比的升高和硅的降低也会对其产生影响；浮游动物与底栖动物生物量比值与浮游食物链和底栖食物链渔业资源生物量比值有很好的对应关系，表明上行作用对捕捞渔获物资源结构的变化具有重要影响。
森林植被类型信息对于生态的保护、规划和建设具有重要的意义。论文针对单一时相遥感数据在提取森林植被类型信息方面的局限性，探讨了基于多时相MODIS遥感数据实现提取主要森林植被类型信息的方法。将四川省的森林植被划分为常绿落叶混交林、常绿阔叶林、常绿针叶林、落叶阔叶林、落叶针叶林5 种类型。通过对其年内生长差异的分析，选取多时相（2005 年1 月9日、2 月26 日、4 月22 日、7 月19 日和10 月23 日）特征数据，利用光谱和时相特征知识建立了常绿林、落叶林和针叶林的提取模型；通过特征组合与逻辑判断，实现了5 种植被类型信息的提取，提取精度总体达到84%，植被类型最低精度达到76%。研究表明，该方法可以节约大量的人力、物力和财力，在大范围的植被类型调查与监测方面具有较大的应用价值。该研究表明，四川省2005 年的森林覆盖率为28.43%。各类型按所占百分比由高到低的排序为落叶阔叶林、常绿针叶林、常绿阔叶林、落叶针叶林和常绿落叶混交林。该数据对四川省森林植被的保护和利用具有重要的应用价值。
与传统的在景观尺度上对城市扩张占用耕地时空特征及其演变规律的研究不同，论文从微观层面提出基于Agent 的城市扩张占用耕地动态模型（Urban Encroachment on CroplandDynamic Model，UECDM），多角度深入探索耕地向城市用地转变的驱动机理及其时空动态特征，并提出协调二者平衡的可持续发展对策。在UECDM模型中引入视域分析，通过模拟地形和观察点将视觉景观的量化评价结果应用到居民居住区位决策过程，从而分别构建包含可视域的能够更全面表征环境要素及其内部关系的元胞自动机层和不同类型Agent 相互作用的多智能体层，兼顾人类决策行为和城市空间生长自组织性。应用该模型对天津城市扩张占用耕地进行动态模拟研究，并从数量与空间格局两方面展开精度验证，Kappa 系数达到0.795，依据4 个景观格局指数计算得到模拟结果的平均相对误差为3.86%，表明模型具有较高可信度。对不同时期模拟结果的分析表明，天津城市扩张占用耕地空间主要表现为“摊大饼”式外延扩展和跳跃式“卫星城”，研究结果将为未来城市发展规划和耕地保护提供决策支持。
融雪是水文过程的重要影响因素，为了对天山北坡气候极端高寒地区进行长期洪水预报预警，该研究以SWAT （土壤和水评估工具）模型为基本框架对其融雪模块进行修改，将基于物理过程的分布式融雪径流模型耦合入SWAT模型，并基于高程带对改进前后的模型进行了对比验证。通过对新疆天山北坡军塘湖河流域进行模拟、参数率定与验证后发现，原SWAT 模型在参数率定期间（2000 年1 月1 日至2004 年12 月31 日）的Nash-Stucliffe 效率系数（NSE）略低于基于物理过程的模型SWAT-JTH，但在验证期（2006 年1 月1 日至2010 年12 月31 日），SWAT原模型NSE高于改进后的SWAT-JTH 模型。两种方法模拟效果均可以满足实际融雪模拟精度的需求。研究发现，温度因子方法（SWAT融雪模块）虽较基于物理过程的模型结构更简单，但在合理率定参数后却可以得到较好的效果。虽然现今观测和实验手段还不能满足物理过程模型精度要求，以及物理模型本身的错误叠加现象对目前的研究带来了诸多不确定性，但由于物理模型对于极端条件下的模拟及物理过程的模拟具有很大优势，未来随数据精度的提高，将继续深入该物理模型的改进研究。该研究将对高寒山区分布式融雪径流预报预警的发展起到一定的促进作用。
气温作为重要的气候资源之一，在植被长势、农业灾害和气候变化研究中发挥着举足轻重的作用。目前大尺度农业、气候模型都需要空间分布的气温作为输入参数。除了用有限的台站数据空间插值获取气温栅格化数据外，遥感技术更为连贯精细的气温空间观测提供了有力的数据支持。为服务区域尺度气温相关的科研及业务工作，论文首先介绍了目前国内外气温遥感估算的主要方法，包括简单统计法、高级统计法、温度-植被指数分析法（TVX法）、地表能量平衡法及大气温度廓线外推法。再根据实际应用需要，重点总结比较了最高、最低和平均气温及不同时空尺度气温的遥感估算特点。最后讨论了气温遥感估算在实际应用中存在的问题并探讨了未来的研究趋势。
