巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆形态特征与空间分布

白刺灌丛沙堆是风沙塑造的荒漠景观,研究白刺灌丛沙堆形态特征和分布格局对沙源的响应,可为进一步研究其形成演化提供依据。研究通过野外调查测定,对巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆集中分布区的沙堆形态特征及其空间分布进行了研究。结果表明:雏形阶段和发育阶段的沙堆分别占沙堆总数的24.0%和42.2%。该区域相邻沙堆平均间距仅为9.8 m,沿主导风向,相邻沙堆的间距呈现由大快速减小,维持小间距一段距离后,再缓慢增大的分布格局,密度变化与此相反。受高沙源供给及由此带来的强蚀积转换的影响,白刺灌丛沙堆稳定化进程减缓,各项形态特征值均较小。相关性分析表明,白刺灌丛沙堆的高度、长轴长、短轴长、迎风坡长、背风坡长和底面积间均呈显著相关(P0.01)。研究结果说明,在丰富沙源供给条件下,研究区白刺灌丛沙堆处于发育的中早期阶段,在景观上表现出密度大而体型小的特点。     

武汉城市圈乡村聚落空间格局演变及影响因素

为揭示乡村聚落空间格局演变特征及影响机理,以武汉城市圈为研究对象,综合运用空间韵律指数、平均最邻近指数、核密度分析等方法,从不同尺度定量识别了2009—2017年武汉城市圈乡村聚落的空间分布特征和演变规律,并探讨了乡村聚落空间格局演变的影响因素。结果表明:(1)2009—2017年,聚落总体规模增幅2.82%,平均斑块面积增幅1.45%,斑块形态趋于规则,破碎化程度较低,聚落单体布局形态多样化,规模扩张以点状、带状和块状扩张为主;(2)聚落空间保持集聚分布模式,单位面积乡村聚落消亡斑块较新生斑块核密度平均值低74.51%,聚落增减密度变化呈“北疏南密,向中心城区聚集”的特点,聚落局部以面积增加为主,新增聚落向各中心城区集聚;(3)聚落空间演变主要发生在低海拔、低坡度、降水量丰富、气候温暖、农村人口规模较高、经济发展水平较低的地区,并表现出明显的河流指向、道路指向、经济指向等特点。综上,武汉城市圈乡村聚落空间格局在规模形态和空间分布上均发生了演变,并受自然环境和社会人文等因素的影响。     

坡度分级方法对坡度制图的影响

[目的]利用多种分级方法进行坡度制图,探究不同分级方法对坡度制图带来的影响。[方法]选取陕西省绥德县,陕西省眉县境内的秦岭山区,黑龙江拜泉县的3个样区,用多种分级法对坡度进行分级,利用量化指标分析坡度分级对坡度格局和统计分布的影响。[结果](1)就一个样区而言,分位数或Evans分级法比较好;不同地区比较,选用统一分级方案较好;(2)分级后的坡度空间变异急剧减少;(3)所有分级都使坡度信息有所损失;(4)所有分级均难以准确表现坡度的统计分布规律。[结论](1)坡度表面和自然断点分级方法效果较好。(2)随着分级间距的增加,坡度信息量快速减少。(3)坡度统计分布的分析须用坡度表面和自然断点分级进行制图。     

万州区农村居民点空间布局特征与调控

以重庆市万州区为例,借助Arc GIS、Geo Da、Fragtats软件,运用探索性空间数据分析、空间韵律测度及多维特征组合方法,分析研究区农村居民点空间分布、规模和形态,探索居民点布局类型及优化路径。结果表明:(1)在空间分布上,呈"西密东稀"的分布格局;(2)在规模结构上,农村居民点间呈正的空间自相关性,但相关程度较低,西部存在多个低值集簇区,东部多随机分布;(3)离城镇、河流、交通近的区域居民点分布多,形状指标也较大;(4)通过多维度特征组合方法,将万州区农村居民点划分为18种布局形式,以中等规模-形态规整-优势区位、大规模-形态规整-优势区位为主,并从发展模式、基础建设、生态涵养等方面提出相应的优化调控路径。     

乌蒙山区建设用地密度空间分异特征及其影响因素

为了研究乌蒙山区建设用地密度空间分异特征及其影响因素,首先以2015年Landsat-8影像作为遥感数据来源提取乌蒙山区建设用地信息,以建设用地密度为观测值,采用GeoDa软件对乌蒙山区建设用地分布进行自相关性分析,研究了乌蒙山区建设用地在空间上的分异特征以及局部聚集(孤立)和局部异常;后分别基于SRTMDEM 90m分辨率原始高程数据和云南省、贵州省和四川省2015年统计年鉴等资料提取了海拔、坡度、地形起伏度、地表粗糙度4种自然因素与经济和人口等社会经济因素,并进一步对建设用地高密度聚集HH区面积大小划分出的5种县域进行了统计分析。结果显示:(1)乌蒙山区建设用地的空间分布呈空间正相关性,其自相关强度随着阈值距离的增加而减弱。(2)乌蒙山区建设用地密度空间分异特征在空间上有明显的差异性。(3)乌蒙山区建设用地密度分布受坡度、地形起伏度和地表粗糙度等自然因素和GDP、人口密度和三大产业占比等社会经济因素的影响。     

阿拉善戈壁区白刺灌丛沙堆形态特征研究

戈壁地区分布着许多大小不同的白刺灌丛沙堆,为了探究造成戈壁地区灌丛沙堆差异的影响因素,通过对阿拉善戈壁地区白刺灌丛形态(灌丛高度、灌丛长度、灌丛宽度)与沙堆形态(沙堆高度、沙堆长轴、沙堆短轴)指标的测定,分析了白刺灌丛沙堆空间的差异性及其影响因子。结果表明:(1)戈壁地区白刺灌丛沙堆规模受到沙源与风力以及灌丛的影响,规模小于沙漠地区灌丛沙堆。其中,沙源决定了沙堆的发育规模,风力状况决定沙堆形态以及堆积位置,灌丛形态决定沙堆的形态。(2)随着灌丛沙堆的规模越大,灌丛与沙堆参数间相关性越好。灌丛特征决定沙堆特征,其中,灌丛长对沙堆长轴影响最大,灌丛宽对沙堆短轴影响最大,灌丛高度对沙堆高度影响最大。(3)灌丛沙堆在不同立地条件下的沙堆参数关系不同,当灌丛参数间拟合方程为二次函数且二次项系数为负数时,说明灌丛沙堆的发育空间较小,并且可能进入衰退阶段,当沙堆阐述间拟合方程为线性关系时,说明灌丛沙堆正处于发育阶段。     

空间自相关性对冬小麦种植面积空间抽样效率的影响

空间抽样是实现区域农作物面积高效估算的重要手段,农作物分布受自然条件等因素影响普遍存在空间自相关性,但以往针对空间相关性对农作物面积抽样效率的影响研究明显不足。该研究选取安徽省凤台县为研究区,通过2017年4月4景GF-1全色多光谱影像(Panchromatic and Multispectral, PMS)与Google Earth高空间分辨率影像相结合提取研究区冬小麦。设计10种抽样单元尺度、3种抽样外推方法、2种相对允许误差和5种样本布局方式,构建多种冬小麦面积空间抽样方案。利用全局莫兰指数(global Moran’s index)评价不种尺度下抽样单元内冬小麦面积比的空间自相关强度,分析空间自相关性对冬小麦面积抽样效率(抽样误差、样本容量和空间布局)的影响。研究结果表明,抽样单元内冬小麦面积比的空间自相关强度随单元尺度的增大而减小,全局莫兰指数相应地由0.75降至0.50。无论在何种尺度下抽样单元内冬小麦面积比都呈显著的空间正相关性;抽样外推冬小麦面积总体的误差随空间自相关强度的减小呈先减小后明显增大的趋势。在10种抽样单元尺度中,当抽样单元尺度为2000m且抽样比为5%时,无论采用何种抽样方法外推总体的误差均为最小(简单随机抽样、系统和分层抽样外推总体的相对误差分别为17.94%、9.48%和1.82%);当相对允许误差设计为5%时,简单随机抽样外推总体所需样本容量随空间自相关强度的降低从660降至56。而分层抽样的样本容量不受空间自相关性的影响;5种样本布局方式中,采用分层随机抽样方式外推冬小麦面积总体的平均相对误差、平均变异系数和均方根误差最小,分别为1.82%、3.19%和0.11×108 m2。该研究可为有空间自相关存在下的农作物面积空间抽样方案合理设计提供参考依据。     

黄土高原土壤养分空间变异的多尺度分析--以横山县为例

人类干扰所造成的土地利用和植被的镶嵌化分布及地貌特征等影响着土壤养分的空间分异,黄土丘陵沟壑区土壤退化严重,使得土壤特性对其环境因子的变化更加敏感。以横山县为例,从两种尺度上,利用野外调查,实验室分析和典范对应分析(CCA),得到不同尺度下(小流域尺度和县域尺度)土壤理化性质对环境因子的响应。结果表明,坡度是影响土壤养分的重要影响因子,小流域尺度上,坡度和土壤养分、土壤黏粒含量成正相关;县域尺度上,坡度和主要土壤养分等呈负相关。而海拔高度和坡向对土壤养分的影响仅次于坡度,在不同尺度上也有差异。ANOVA分析表明,土壤有机质、总氮、总磷、速效氮和黏粒百分比在两个尺度上的不同土地利用之间差异显著。地形因子和土壤性质的相关分析表明,土壤性质的差异是地形因子和土地利用等外部因子综合作用的结果,而且其作用表现出较大的尺度差异性。     

黄土区不同土层饱和导水率空间变异与影响因素

为掌握黄土区区域尺度不同土层饱和导水率(K_s)空间分布特征,在典型黄土高原地区网格布设243个样点,获取0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土壤K_s及相关环境因子。采用经典统计学与地统计学方法,分析了K_s的空间分布规律、变异特征及影响因素。结果表明:(1)区域尺度不同土层K_s均呈中等程度变异,K_s随土层深度增加而逐渐降低,且不同土层K_s平均值表现为林地草地农地;(2)0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层K_s半方差函数最佳拟合模型分别为球状模型、高斯模型和球状模型,且均具有强烈的空间自相关性;(3)气候、土壤、地形和土地利用方式是影响黄土区区域尺度K_s空间分布的主要因素,可作为模拟区域K_s空间分布状况的预测变量。     

青藏高原坡度坡长因子(LS)空间格局及影响因素分析

地形是影响土壤侵蚀的主要因素,但目前关于青藏高原地形因子的分布格局和影响因素有待研究。基于1弧秒分辨率的SRTM(shuttle radar topography mission)高程数据,计算坡度、坡长、LS因子(slope length and steepness factors,LS),结合高程积分和Hack剖面等,对青藏高原LS因子的分布格局、统计分布特征和影响因素进行研究,结果表明：(1)坡度、坡长和LS因子这3个地形指标,均表现出高原内部小、四周高山大的格局,内流区与外流区的坡度均值分别为6.55°和14.3°,坡长均值分别为122.9,172.2 m,LS均值分别为4.8和12.7;(2)青藏高原LS因子整体受坡度影响,但高原边缘陡峭地区LS因子主要受坡长影响;(3)青藏高原6条主要河流的Hack剖面都呈上凸形态,该地区地貌演化整体上处于幼年期;(4)青藏高原LS因子的分布特征与土壤侵蚀类型及其组合有对应关系：周边地区的高值对应冰川侵蚀—水蚀,西北部的低值对应水力—冻融侵蚀和风蚀,东南部边缘向高原内部过渡地区的较高值对应水力—重力侵蚀。通过分析LS因子的分布格局和统计特征...     

坡位对浑善达克沙地小叶锦鸡儿空间分布影响

坡位对植物种子散布、繁殖和土壤水、热与营养再分配等生态、水文方面各有差异,不适坡位使其生态功能被破坏,造成水土流失、生物多样性降低等失衡生态结构。分析坡位对植物种群的空间分布格局的影响,有助于认识其潜在的生态学过程、种群的生物学特性及其与环境因子之间的相互关系,为合理规划不同坡位植被类型提供依据,对于荒漠化地区意义重大。采用空间格局分析方法,将浑善达克沙地坡位对小叶锦鸡儿空间分布的影响进行了分析。结果表明:(1)在坡上及平地部位,小叶锦鸡儿种群在小尺度上呈现高度聚集分布,随着尺度增大,聚集强度逐渐减弱,最终表现为随机分布,而在坡中及坡下部位,小叶锦鸡儿种群在小尺度上表现为均匀或随机分布;(2)根据冠幅、株高将小叶锦鸡儿分为大苗、幼苗,从坡上、坡中、坡下到平地,小叶锦鸡儿大苗灌丛沙堆与小叶锦鸡儿幼苗灌丛沙堆均表现为负相关关系,随着尺度增大,这种关系逐渐减弱,最后表现为无关联。     

降雨强度和坡度对土壤氮素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强(30,50,65,100mm/h)和坡度(0°,5°,10°)下粘质土坡面土壤氮素流失过程,以及雨强、坡度对单位面积土壤氮素流失量的影响。结果表明:(1)降雨过程中,随着雨强和坡度的增大,氮素流失的浓度和总量都会相应增加,且雨强和坡度越大,氮素流失浓度变化越快,径流浓度稳定时间越早;(2)不同雨强下坡度与单位面积土壤氮素流失量呈线性相关,且随着雨强的增大,坡度对单位面积土壤氮素流失量的影响变小;不同坡度下雨强与单位面积氮素流失量的线性关系显著,当雨强一定时,坡度的改变对氮素流失量的变化速率影响不大;(3)雨强和坡度与单位面积氮素流失量之间有显著的线性关系,相关系数达到0.978 9~0.982 0;(4)相同条件下,雨强对氮素流失量的影响比坡度大;(5)在降雨过程中,累积径流量与3种形态氮的累积流失量之间有显著的线性关系,相关系数达到0.914 5~0.961 1。     

梯田对侵蚀地形指标的影响——以黄土丘陵第2副区为例

[目的]探究人工地形(梯田)对地形指标的影响,分析修建梯田对土壤侵蚀过程的影响,为土壤侵蚀评价中梯田措施因子的确定提供科学依据。[方法]通过无人机航空摄影测量,获取纸坊沟流域高精度DEM数据,通过模拟原始坡面数据和构建水平梯田数据,并对这些数据提取坡度、坡长、坡度坡长因子、单位汇水面积和地形湿度指数,分析了这些因子的变化情况,认识梯田对侵蚀地形的影响。[结果](1)梯田的修建使得坡度减缓、坡长截断、LS因子变小,随着梯田面积占比的增加,坡度、坡长、LS因子均呈减小趋势;梯田区,坡度、坡长、LS因子大致沿等高线呈条带状分布,非梯田区,坡度、坡长、LS因子从分水线向下逐渐增加,到沟底又逐渐变缓。(2)梯田的修建使得单位汇水面积减小、地形湿度指数变大;单位汇水面积的空间格局与坡长比较类似,较高部位单位汇水面积较小、低洼部位较大;梯田区地形湿度指数与坡度有相反的空间分布格局,非梯田区地形湿度指数与单位汇水面积类似。(3)微观尺度上,坡长、LS因子、单位汇水面积以及地形湿度指数均沿田面坡降方向呈增加趋势,在修建梯田或维护梯田时,应尽量保持田面水平或有微小反坡。(4)根据梯田对LS因子的影响,研究...     

土壤粒径及有机碳特征对灌丛沙堆发育阶段的影响研究

为揭示风沙区柠条灌丛沙堆的发育规律,并为灌丛沙堆的发育阶段划分提供参考,对大、中、小三种柠条(Caragana korshinskii)灌丛沙堆顶部、中部和底部的土壤颗粒组成及分形维数、土壤有机碳特征进行研究。结果表明:土壤有机碳含量随灌丛沙堆的增大而递减,与灌丛及其沙堆的外部形态特征呈显著性负相关;随灌丛沙堆的增大,细砂含量逐渐增加,粉粒的含量逐渐减少;土壤粒径分形维数随灌丛沙堆的增大而递减,其与土壤黏粒、粉粒呈显著性正相关,与细砂、极细砂的百分含量呈负相关;土壤有机碳含量与土壤粒径分形维数之间存在显著性正相关。灌丛沙堆具有明显的空间异质性,沙堆上的土壤有机碳含量与土壤的颗粒组成与沙堆大小具有一定的相关性,并可作为划分沙堆发育阶段的标准,但需要充分考虑风力、植物和沙源等因素的影响。     

新疆察布查尔县农耕层土壤养分空间特征及其与地形因子的关系

[目的]研究土壤养分的空间变异程度、分布规律以及与地形因子间的相关关系,为干旱区绿洲农业的施肥区划、土壤资源的可持续利用及精准农业的推广等提供理论依据。[方法]以新疆伊犁河谷典型绿洲区察布查尔县为研究区,应用GIS技术与地统计学相结合的方法,研究伊犁河谷典型绿洲区农耕层土壤养分的空间分布特征及变异规律,并进一步应用典范对应分析(CCA)技术,对土壤养分空间变异与地形因子的关系进行分析。[结果](1)有机质、碱解氮、速效钾含量的变异系数介于24.22%~46.76%,属于中等变异,而速效磷的变异系数为107.51%,属于强变异;区域内存在中等和较强程度的空间自相关性,且速效钾的空间自相关性稍强,碱解氮的空间自相关性稍弱;(2)土壤养分在空间分布上多呈斑块状。有机质在东部相对含量较低;碱解氮中部含量相对较低且在东西方向上变异较强烈;速效磷在东北和西南方向上相对较低;速效钾在中部偏北和东南方向上相对较低且在东部变异较强烈。(3)碱解氮与高程和地形起伏度呈极显著正相关(p0.01),有机质与坡度、地形起伏度呈显著负相关(p0.05),速效钾与平面曲率、剖面曲率呈正相关关系。(4)高程、坡度、地形起伏度、剖面曲率是影响该区域土壤养分空间分布的主要地形因子。[结论]在今后的农业施肥过程中,适当增加东部有机肥的投入,应适当增加中部氮素的输入,应适当增加东北方向上磷钾元素的注入。     

东港市耕地质量空间相关性分析及驱动机制研究

耕地质量在空间分布上具有区域的差异性,开展耕地质量的空间差异性研究和驱动机制探索可为耕地资源的空间保护提供方法借鉴。本文以辽宁省东港市为例,运用空间自相关分析方法,分析了耕地质量在空间上的聚集性规律和分布特征,并探讨了影响耕地质量空间差异的驱动因素,提出了分区保护方案。研究结果表明:(1)在一定的距离阈值下,东港市耕地质量在空间分布上具有较强的空间正相关性,且空间自相关程度受到距离阈值的影响;(2)东港市耕地质量的空间集聚类型多以连片集中的形式出现,具有明显的空间特征;(3)耕地自然等指数,利用等指数和经济等指数的空间分布受到不同主导因素的影响;(4)根据耕地质量局部空间自相关分析结果,可将研究区划分为不同的耕地保护区,并根据耕地质量空间集聚类型进行分区保护和重点整治。     

黑龙江省小流域特征分析

按照小流域划分技术标准与相关技术要求,基于DEM数据,结合黑龙江省行政区划、河湖分布和地物实际,进行空间分析建模和水文分析,提取集水区,划分小流域,并分析其特征。经分析：(1)黑龙江省共有小流域20 424条,密度为0.045 1条/km²,平均面积为21.84 km²,平均坡度为4.31°。(2)全省小流域数量呈“一区一带”的集中分布特征;密度呈“三线”线性分布特征;大兴安岭地区、黑河市、绥化市、伊春市和牡丹江市5个市(地)小流域面积呈弱变异性,其他8个市呈中等变异性;大庆市小流域平均坡度呈弱变异性,其他12个市(地)呈中等变异性。(3)平原及漫川漫岗区小流域的平均面积大于山地丘陵区的,平原及漫川漫岗区小流域的平均密度、平均坡度均小于山地丘陵区的。     

江苏省植被覆盖动态变化及其与气候因子的关系

[目的]研究2000—2013年江苏省植被覆盖状况的时空分布特征,并从年际和季节尺度上分析植被覆盖的空间变化特征以及NDVI与气温、降水量的相关关系和滞后性,以期为区域生态环境监测、生态环境保护和植被可持续发展提供参考。[方法]运用美国国家航空航天局(NASA)发布的2000—2013年MODIS 13Q1级产品(归一化植被指数)和江苏省1999—2013年各气象站点气象资料,采用最大值合成法、趋势线分析法、Person相关分析法和偏相关分析法。[结果](1)14a来,江苏省植被NDVI整体上呈下降趋势,且在时间和空间尺度上有所差异;(2)由于气温、降水量、厄尔尼诺和拉尼娜等事件的影响,NDVI在年际和季节间呈波动性变化;(3)NDVI对降水变化响应的滞后期为1个月,NDVI基本同步于相应气温的变化,仅夏季滞后期为1月。[结论]从时间尺度上看,年际、秋季,NDVI呈下降趋势,而春夏季,NDVI呈上升趋势;从空间尺度上看,江苏省西部的植被覆盖程度明显优于东部沿海和长江中下游平原。NDVI在年际和季节尺度上与气候因子的相关性显著,且与气温的相关性最好。     

基于地形因子的县域耕地土壤侵蚀的空间自相关

探究地形变化对耕地土壤侵蚀空间分布聚集性的影响,为耕地合理利用及水土保持工作提供参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对耕地土壤侵蚀量进行空间估算,并以行政村为单元对耕地的土壤侵蚀强度指数进行空间自相关分析,揭示土壤侵蚀强度的局部聚集特征;选取高程、高程变异系数、坡度、坡度变率4种地形因子,对耕地土壤侵蚀强度指数在0.05显著性水平下的局部聚集区域的地形特征进行分析。结果表明:耕地土壤侵蚀强度指数在行政村之间存在较强的空间自相关性;空间分布特征为,显著高值聚集区(HH聚集区)主要分布在青龙满族自治县的中南、东北和西部,显著低值聚集区(LL聚集区)分布在该县的中北部地区,聚集区的形成均与地形的分布关系密切;HH聚集区在高程、高程变异系数、坡度这3项指标的面积分布上均比LL聚集区高出一个分级梯度。研究结果对耕地合理利用及水土保持措施的制定具有重要意义。     

宁南黄土高原土壤137Cs分布与相关影响因子研究

利用137Cs示踪方法,对宁南黄土高原阳洼流域纵断面土壤137Cs分布及相关影响因子进行了初步研究。结果表明:流域纵断面137Cs面积活度随坡面海拔和水平距离的变化,表现为一种不规则的波动振荡趋势。随海拔降低,纵断面上、中部137Cs面积活度逐步下降,有明显的土壤侵蚀发生;坡面下部137Cs面积活度最高,泥沙沉积的再分布现象明显。流域内林草地剖面土壤137Cs呈指数型分布,坡耕地、梯田137Cs在耕层内呈均一分布,其分布模式与各土地类型土壤有机质的分布状态完全一致。相关分析表明,两者在P<0.01水平达到极显著相关(r2=0.336,n=417)。土壤137Cs的损失和土壤有机质的移动具有相同的物理路径和运移机制;农耕坡地土壤137Cs面积活度随坡度增加有逐步降低的趋势;土地利用方式、坡度、耕作活动是影响纵断面土壤137Cs空间异质性的主要因素。137Cs示踪方法是研究土壤侵蚀空间分布的一种有效工具。