为了研究土地利用规划对建设用地扩张的管控效果,论文从规划目标一致性与实施有效性两个视角出发构建概念模型,选择GIS 空间分析方法与Logistic 计量模型作为技术支撑,对江苏通州进行案例研究。结果表明:① 基于一致性视角,从空间规模与空间结构控制效果来看,通州土地利用总体规划在2002—2010 年间对建设用地扩张的管控效果较差,对具体地类而言,新增城镇工矿用地的管控效果要优于农村居民点用地;② 基于有效性视角,规划对建设用地扩张具有显著影响,规划确定的建设预留区对建设用地扩张起到了明显的空间引导作用,但与预期相反,规划基本农田保护区却未发挥出应有的约束作用;③ 综合来看,规划实施的一致性较差,且规划管控仅在一定程度上有效,处于不完全理想的状态;④ 对比可知,发展到一定阶段之后,空间区位变量对建设用地扩张的驱动作用会相对更强,意味着集聚发展可能成为必然,有必要强化规划实施的空间管控效果。该模型能够较好地评价土地利用规划对建设用地扩张的管控效果,可为完善规划实施评价的理论与技术方法提供参考。
随着我国人口的迅速增长以及工业化、城镇化进程的加快,生态环境遭到破坏,使得食物生产不稳定,食物安全问题日益突出,评价我国食物生产功能具有十分重要的意义。依据食物生产产量,根据营养成分转化率,将各类食物折算成热量来统一核算,研究评价了我国生态系统食物生产功能的空间分布特征,并利用ArcGIS、SPSS进行空间分析及影响因子分析,结果表明:① 2010 年,我国生态系统的食物生产总量为11 765.28×1012 kJ,空间上呈现东南多西北少的分布格局;② 华东、华中、东北地理区,河南、山东、黑龙江三省具有较高的食物生产能力;③ 耕地质心的转移并没有引起食物生产质心的转移,技术要素的投入更能提高食物生产能力,研究发现粮食播种面积、有效灌溉面积、化肥使用量等与食物生产热量呈显著正相关(P<0.01)。因此,充分利用自然资源,合理增大技术要素投入的力度,是提高我国食物生产能力的重要途径。
论文以区域农田生态服务价值为基础,以经济发展程度、区域农田生态赤字/盈余与区域提供的生态承载力比值为调节系数,建立农田生态补偿空间转移模型,基于农田生态账户的概念从县(市、区)级层面对武汉城市圈48 个县(市、区)的农田生态补偿空间转移额度进行测算。结果显示:① 武汉城市圈农田生态系统服务总价值为75.00×108元,涉及农田生态补偿空间转移额2.31×108元。② 48 个县(市、区)中,24 个为农田生态支付区,支付区中武昌区的支付量最大,达到5 967.92×104元,最小为14.94×104元(铁山区);24 个受偿区中最大受偿额为238.91×104元(黄陂区),最小为5.14×104元(英山县)。③ 农田生态补偿空间转移量占地方当年财政收入的比例在0.07%~5.24%之间波动。论文提出的农田生态补偿空间转移模型简单、可行,也适用于其他更高或更低的尺度上有农田分布的地区进行农田生态补偿空间转移额度的核算。
农用地整理是当前中国土地整治的重点,增加有效耕地面积、提高耕地质量和规模化程度是农用地整理的主导方向与建设目标,相应要求农用地整理项目安排应与现状耕地的数量与质量之间存在协调关系。为了从空间和时间上分析这一协调性,根据2006—2012 年农用地整理项目数据,结合全国土地利用现状和农用地分等定级成果,通过建立县域尺度下一致性模型和重心模型,从全国和省级二个空间尺度,分析了农用地整理项目安排与耕地资源在时空分布上的协调性,得到以下结论:① 全国层面上,14.4%的耕地区域安排了52.2%的整理项目,项目安排与耕地资源分布的均衡性较差;② 省域层面上,多数省份整理项目安排与耕地资源的分布较为一致;③ 各等别耕地整理比例与其耕地面积比例较为一致,优等地和低等地的整理比例逐渐上升,高等地整理比例趋于下降,中等地整理比例基本稳定;④ 各等别耕地重心及整理重心按优等地、高等地、中等地、低等地由南向北分布,优等地和中等地的整理项目安排逐渐趋于均衡化,高等地整理开展偏于其耕地重心北侧,低等地整理分布较为不均。
土地利用变化图谱单元能够把表示“空间单元特征的图”与表示“时间发展之起点与过程的谱”合为一体,并建立起空间—属性—过程一体化数据信息。论文以TM/ETM影像为空间数据源,构建三峡库区1990—2000 年和2000—2010 年两个阶段农林地利用变化信息图谱,以及融合1990、2000、2010 年这三个时期土地利用现状的变化模式图谱,以探讨库区近20 a 来的农林用地变化轨迹和特征规律。结果表明:① 1990—2000 年阶段的农林地利用变化图谱主要以农林地间及其和草地互换、建设用地占用农林地的图谱单元类型为主。空间差异上最为显著的是“耕地→建设用地(编码15)”、“草地→林地(编码32)”和“林地→草地(编码23)”,空间分离度较低。② 2000—2010 年阶段的农林地利用变化图谱单元分离度增大,农林地利用发生转换空间进一步扩张。最显著变化的是“耕地→林地(编码12)”和“耕地→建设用地(编码15)”图谱单元类型,其次是农林地转换为水域图谱类型(编码14 和24)的面积增大。③ 库区农林地利用变化模式以前期变化型和后期变化型为主,反复变化型和持续变化型发生概率较小,库区农林地利用的转换具有明显的时间阶段性特征。
首先分析了中国不同天然气流动类型区的发展状况,并将全国划分为无流地、单向输流地、单向汇流地和双向交流地4 种流动类型,然后重点分析了天然气源汇地空间格局现状集散特征以及空间格局的演化规律。主要结论如下:① 天然气无流地、单向输流地、单向汇流地和双向交流地在“十一五”期间其数量都趋于稳定;天然气输流中心数量少、流量大,而汇流中心数量大、分布广,在地理空间上呈现出显著的集中输流和分散汇流的特征。② 中国天然气各输出源地的空间现状具有地理分散性的特征,而资源汇地具有较强的正自相关性,呈显著的空间集聚模式。其中,长三角两省一市以及北部的山东省表现为“高-高”集聚,而云南、四川、西藏、青海、甘肃地区则呈现出“低-低”集聚特征。③ 中国天然气源地空间形态变化分三个不同发展阶段:2001—2003 年相对平稳,2004—2006 年西北向移动,空间扩张,分散化明显,2007—2011年东向转移,空间收缩,密集化特征显著;我国天然气汇地空间形态变化分两个不同的发展阶段:2001—2005年东西向扩张、南北向收缩,2006—2011年空间结构相对平稳,密集化趋势明显。
鉴于高时空变异地区降水观测的需求,论文提出了基于ISODATA动态聚类法和最大似然法分区逐月回归的TRMM数据订正方法,并以横断山区为例,利用地基台站降水数据对1998—2012 年的TRMM 3B43 V7 数据进行了实验研究,并探讨了过去15 a 横断山区的降水时空分布特征及变化趋势。结果表明,TRMM 3B43 V7 数据在横断山区的总体精度较高,单站精度较低。订正后的TRMM 3B43 数据,与实测值偏差大为减少,降水相对偏差大于10%的站点由原始数据的16 个(42.1%)减少为7 个(18.4%),有81.6%的站点年降水量相对偏差小于10%,且相对偏差大于等于20%的站点仅3 个,能够基本满足横断山区降水时空分布特征研究的精度需要,有效地弥补了有限站点观测的不足。研究区内年降水量从东南向西北递减,与东亚季风在该区域的走向一致;1998—2012 年横断山区的降水量主要呈减少趋势,减少地区主要分布在南部以及中西部地区。夏季降水减少趋势最为突出,秋季次之,冬春变化趋势不明显。横断山区大部分区域的降水量与东亚夏季风指数正相关,与东亚冬季风指数负相关;最近15 a,研究区东亚季风指数持续变小,恰好与研究结果中的降水减少趋势一致。
基于青藏高原地区1961—2010 年高分辨率的逐日降水格点资料,按多雨区、相对少雨区、相对多雨区、少雨区和干旱少雨区选取青藏高原8 个研究区域。对近50 a 青藏高原年和季节降水量的分布形式以及变化趋势进行了分析。结果表明:青藏高原平均年降水分布不均匀,存在区域差异,呈现出由其东南部向西北部递减的分布形式。且同时存在季节差异,夏季降水最多,其次是春季和秋季,冬季降水最少。其中夏季降水分布形式与年降水分布形式对应较好;其他季节降水普遍集中在高原南部、东南部以及西南部。年降水变化以102°E为界,以东降水逐年减少,以西增加。季节降水变化趋势存在明显的区域和时域差异,在降水量较大的季节和区域,其降水增加趋势相应较大,反之较小。四季中除了夏季位于高原中东部较大范围的降水减少区以及冬季拉萨地区附近的两个降水减少中心外,其他地区各季节都表现出降水增加的趋势。
基于1970 年代、1990、2000、2010 年4 个时相的冰湖编目数据,分析近40 a 来中国喜马拉雅山区不同时段、不同流域和不同海拔冰湖的变化特征。近40 a 来中国喜马拉雅山区冰湖变化总体呈现“数量弱减少、面积持续显著增大”的趋势,平均数量减少0.3%,面积增加53.1%±11.5%,但冰湖变化年代际差异明显。西部流域冰湖面积增速明显快于东部流域,由西至东,平均以线性递减率为2.4%/(°)的趋势减少。不同海拔高度的冰湖面积呈扩张态势,76.7%的流域冰湖面积年净增率在不同高度带上呈现出“单峰型”增长模式,其他流域呈“双峰型”甚至“多峰型”扩张模式,体现不同高程上冰湖扩张的复杂性与气候变化的垂直差异性。
为了估算自然因素和人类活动对松花江流域径流量变化的相对影响程度,采用累积距平、有序聚类等方法,对松花江干流6 个水文站1955—2010 年径流量序列进行了分析,揭示了径流量变化过程中各站都存在3 个突变点及被其分割的4 个变化阶段。应用累积量斜率变化率比较方法,在不考虑蒸散影响时定量估算了不同阶段降水和人类活动对径流量的贡献率。结果表明:与基准期相比,之后三个时期降水对径流量的贡献率约为26%~35%、0.1%~10%和25%~43%,而人类活动对径流量的贡献率分别约为65%~74%、90%~99.9%和57%~75%。可见人类活动是松花江流域径流量变化最主要的影响因素。虽然在国内大多数流域仍在增强,但在松花江流域自1999年以来已明显小于之前两个时期,却仍然高于降水量的影响程度。
根据1957—2012 年全国608 个气象站的逐日气象资料,利用Penman-Monteith 公式计算作物潜在蒸散量,对全国及水资源一级分区潜在蒸散量时空分布特征、变化趋势进行分析;基于ArcGIS 及SPSS 软件,采用主成分分析方法,对潜在作物蒸散量的影响因子及其分布特征进行探讨。结果表明:近56 a来,全国年潜在蒸散量在616~2 128 mm之间,河西走廊、南部岭南地区、海南岛以及华南沿海作物潜在蒸散量较大,而在黑龙江一带、四川盆地及西南地区东部,潜在蒸发量较小。各分区年均潜在蒸发量均呈现减少趋势,西北诸河区倾向率最大,为-12.22 mm/10 a;影响潜在蒸散量的因子中,第1 主成分为热力学因子,第2 主成分为水分因子和辐射因子,第3主成分为地理因子和空气动力学因子,第4主成分为高程因子。
全球气候变暖导致我国夏季普遍高温,传统的近距离山地避暑,已不能满足大众对凉爽气候环境的需求。论文着眼我国高纬地区消夏旅游,选取212 座城市1980—2010 年长期气候观测数据,利用温湿指数、风寒指数、衣着指数对40°N以北城市夏季气候舒适度进行定量测评。研究结论如下:① 从气候舒适度角度分析,空间上,东北地区适合消夏旅游的地域广阔,内蒙古和新疆北部山地,适合消夏旅游地域较小;时间上,6 月气候舒适度最舒适,均值为7.62,8月次之,7 月较差,均值仅6.81。② 从旅游舒适期长短分析,东北三省以及新疆的阿勒泰消夏期最长,达60 多天,而河北北部、内蒙古中部、新疆伊犁消夏期为30~45 d,内蒙古西部、新疆天山谷地最短,小于30 d;时间上,一年中8 月舒适期最长,均值25.1 d,7 月次之,6 月最短,均值为19.9 d。③ 高纬地区,消夏旅游区划分为6 种。在我国更适宜消夏旅游的地区,主要分布在我国高纬地区的中东部,并且以东北三省最具竞争力。研究可为游客消夏旅游目的地选择和相关部门消夏旅游开发及战略制定提供参考。
论文以无常规水文监测高寒湿地纳帕海为例,基于流域产汇流的时滞效应,建立了湿地区气候因子(日累计降水量)与水文因子(湿地明水量)之间的经验关联模型,以模拟湿地水文情势的波动。研究首先通过对1990—2011 年不同时相的48 期纳帕海湿地Landsat TM/ETM+遥感数据进行解译,提取明水景观变化信息;再利用研究区1988—2011 年逐日降水数据经过统计计算后生成的不同时间步长日累计降水量与48 期明水面积序列进行回归分析,筛选出最佳时间步长日累计降水量并获得其与明水面积之间的经验关联模型;进而借助纳帕海湿地明水面积与明水量之间的经验方程建立湿地明水量-最佳日累计降水量关联模型。模拟结果表明:8—9 月是纳帕海湿地的主汛期,9 月多年平均明水量可达866.11×104 m3;干、湿季明水量差异较大,干季平均明水量为95.91×104 m3。上述模拟结果能够与遥感影像解译所获取的信息和实地调查信息保持基本一致,说明此模型能够较好地模拟研究区水文情势波动,为无监测高寒湿地水文情势研究提供了一种新的思路,同时也为该地区湿地洪灾防范提供了数据基础和方法指导。
