“三区”视角下山东省国土空间演变特征及均衡性研究

  目的  国土空间“三区”包含农业空间、城镇空间、生态空间,在“三区”视角下探讨山东省国土空间时空演变特征及均衡性差异,为优化区域国土空间开发保护格局提供有益的借鉴。  方法  选取1980 ~ 2020年8期土地利用数据,在土地利用转型图谱与转移矩阵、土地利用动态度、空间自相关、基尼系数与空间洛伦兹曲线等模型方法的支持下,从不同尺度对山东省国土空间时空演变特征及均衡性进行研究。  结果  ①山东省国土空间格局以农业空间为主,占国土空间的75%,城镇空间与生态空间的比重约为1∶2。国土空间演变总体上表现为农业空间、生态空间缩减,城镇空间扩容。②农业生产空间缩减,源自农村生活空间和城镇空间的侵占,且城镇空间侵占的时段更长;农村生活空间呈弱增态势,均衡性较为稳定。③城镇生活空间转入幅度较高,分布趋于均衡;工矿生产空间以外延增长为主。④生态空间受农业空间与城镇空间的挤压,规模不断缩减,不同类型生态空间的演变速度显著不同,空间分布异质性强,均衡性差。  结论  山东省“三区”矛盾较为突出,城镇空间的发展侵占农业空间、生态空间,导致农业空间破碎化、生态空间不断缩减,未来应在满足城镇空间合理需求的同时,促使农业空间提质,生态空间优化。     

黄河三角洲国土空间演变的时空分异特征与驱动力分析

科学有效掌握国土空间时空演变特征及其驱动机制是优化与构建国土空间保护开发格局的基本前提。该研究以黄河三角洲为例,围绕"过程-格局-驱动"的逻辑主线,基于2000、2010和2020年遥感数据构建国土空间分类体系,利用弦图可视化模型和地学信息图谱刻画国土空间演变过程,借助重心偏移模型和空间自相关分析法明晰国土空间演变的时空格局特征,通过地理探测器解析国土空间演变的驱动机制。结果表明:1)2000—2020年黄河三角洲国土空间规模与结构变化日益显著,不同类型之间发生着农业空间内部互换、生态空间与农业空间互换以及城镇空间向生态空间的转移过程。2)2000—2020年黄河三角洲不同类型国土空间重心偏移呈同向连续和异向迂回现象,沿海地区的HH集聚和LL集聚特征显著,并在不同时期表现为农业空间和城镇空间占用生态空间转向城镇空间反哺生态空间和农业空间的特点。3)2000—2020年黄河三角洲前后两个时期国土空间演变的驱动力存在差异,由早期的交通区位和经济发展水平为主控因子逐渐转向后期以政策制度环境为主导的驱动机制。积极开展黄河三角洲资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价,构建合理有序的国土空间保护开发秩序是实现该地区可持续发展的重要支撑。     

环滇池地区2000-2020年“三生”空间格局演变及其驱动力

[目的] 研究环滇池地区“三生”空间格局演变及驱动力,为研究区国土空间优化和滇池保护提供支撑。[方法] 基于环滇池地区2000,2005,2010,2015和2020年5个时期土地利用和社会经济数据,采用空间分析、动态度、转移矩阵、景观格局指数和地理探测器等方法,分析环滇池地区2000—2020年“三生”空间格局演变及驱动力。[结果] ①环滇池地区生态空间和生产空间持续缩减,生活空间逐渐增加;“三生”空间综合动态度波动上升,但生产空间和生态空间单一动态度持续下降;生态空间和生产空间缩减区域与生活空间扩张区域均主要位于滇池周边;官渡区、安宁市和呈贡区“三生”空间变化最为剧烈。②空间转移特征表现为：生态空间和生产空间主要转向生活空间,生活空间主要转向生产空间;生态空间主要来源于生产空间,生产空间主要来源于生态空间,生活空间来源于生产空间和生态空间。③景观格局指数显示,“三生”空间破碎化有所降低,但仍处于较高水平,斑块形状先复杂后简单,凝聚程度先下降后紧实,“三生”空间中斑块呈现均匀化分布趋势,景观多样性增强。④自然地理因素是“三生”空间格局演变的基础性决定条件,社会经济因子是“三生”空间格局演变的直接推动力,政策规划因子是“三生”空间格局演变的间接推动力。[结论] 环滇池地区“三生”空间动态变化显著,空间差异明显,格局演变受到自然地理、社会经济和政策规划因子多重作用。     

三峡库区县域"三生空间"时空演变特征与情景模拟

探究区域"三生空间"时空演化规律和未来发展态势是进行国土空间规划和治理的重要基础，可为区域国土空间有序利用和整治修复指明方向。该研究运用转移矩阵、动态度模型分析1990－2020年三峡库区重庆市石柱县"三生空间"规模、结构及格局的动态演变特征，基于FLUS模型模拟在自然发展、耕地保护和生态保护3种情景下石柱县2035年的国土空间格局。结果表明：1）石柱县以生态空间为主，生产空间次之，生活空间占比最小，总体呈现出西部以生产空间为主，东部以生态空间为主的空间特征。2）研究期内，石柱县生产空间小幅减少，生态空间略有增加，生活空间增幅显著。"三生空间"转移呈现出"整体分散、局部集中"的空间特征。3）3种情景模拟下，石柱县"三生空间"变化显著。自然发展情景下，农业生产空间向其他空间均有转出，但转出转入面积基本平衡，其他空间均呈现出不同程度的扩张，而绿被生态空间呈现大幅度萎缩趋势。耕地保护情景下，农业生产空间的转出得到严格控制，耕地得到有效保护，但绿被生态空间成为最大的转出空间。生态保护情景下，生态空间格局得到有效保护，其面积有所增加，但农业生产空间萎缩明显，其他类型空间面积均有所增加。总体而言，研究结果与研究区社会经济发展趋势和区域发展格局形成较好的对应关系，可为研究区国土空间治理和优化提供理论支撑。     

空间分析在土壤重金属污染研究中的应用

空间分析技术是土壤重金属污染研究中的一个重要工具。与经典数据统计分析方法学相比,空间分析考虑了数据的空间位置和空间关联性,能挖掘土壤重金属在二维甚至三维空间上的空间分异和时空变异特征,并对这些结果进行可视化使之以更加直观的形式呈现出来。本文概述了探索性空间数据分析(ESDA)、空间回归分析、地统计学及空间插值分析、空间随机模拟等主要空间分析理论和方法。在此基础上,综述了空间分析在土壤重金属污染调查采样设计、空间统计分析、空间变异分析及制图、土壤重金属污染来源解析及污染不确定性研究等方面的应用和研究动态,介绍了一些应用于土壤重金属污染研究的空间分析新方法,并就空间分析方法在土壤重金属研究中的应用前景和发展趋势做了展望。     

基于土壤生物空间异质性分析的空间土壤生态学研究

土壤生物以不同的方式改变着土壤的物理、化学和生物学特性。了解土壤生物的空间异质性是很关键的。土壤生态学和空间生态学结合的新的研究领域─空间土壤生态学关注空间在土壤生物种群结构及动态中的重要性。本文通过对土壤生物空间异质性的分析,内容包括空间土壤生态学的提出、土壤生物空间异质性研究的意义、研究方法,重点综述了影响土壤生物分布格局的因素、尺度,土壤生物空间分布对植被-土壤系统的影响,土壤生物空间异质性的作用,其中包括土壤生物空间异质性与多样性的关系、土壤生物对局部干扰的响应、土壤生物空间格局对植被的影响。     

两种灌木根系对异质生长空间的适应分布特征

为探究灌木根系对异质空间的适应策略,以紫穗槐和胡枝子两种灌木为研究对象,采用盆栽控制生长空间的研究方法,以放置不同形状的木板在盆内模拟不同喀斯特异质空间条件(孔隙型、圆形裂缝型、条形裂缝型和孔隙+岩石阻挡型),研究了异质空间条件下两种灌木根系分布特征。结果表明:(1)异质空间条件下紫穗槐和胡枝子根系各项指标均高于均质空间,异质空间条件对根系生长有促进作用。不同植物受异质空间的影响程度不同,胡枝子在异质空间下的根系生物量显著高于均质空间。不同异质空间对根系生长的影响不同,紫穗槐和胡枝子根系均在孔隙型和圆形裂缝型两种空间条件下最为发达。(2)紫穗槐和胡枝子根生物量分布特征受异质空间影响。在异质空间下两种树种根生物量的垂直分布均集中分布在土层深度5—10 cm和15—20 cm范围内,水平分布均集中分布在距植株中心0—3 cm内。紫穗槐根系生物量的水平分布受异质空间具体形状影响较大,孔隙型空间和圆形裂缝型空间对其水平分布影响较为显著。(3)两种灌木对异质空间的适应策略不同,紫穗槐根系对异质空间的适应策略为寻找更多空间,而胡枝子根系对异质空间的适应策略为占据有限空间。综上,紫穗槐和胡枝子根系生长受空间影响,两种灌木根系对生长空间适应策略不同。     

西北干旱区绿洲县域3类空间冲突分析与模拟

[目的] 对西北干旱区绿洲县域3类空间冲突进行分析与模拟,为该区国土空间合理布局、区域可持续发展提供科学参考。[方法] 以西北干旱区绿洲县域——新疆麦盖提县为研究区,基于土地利用主导功能构建空间分类体系,将国土空间划分为城镇、农业与生态空间;根据景观格局指数构建空间冲突测度模型探讨2009—2019年空间冲突水平演变特征;通过CA-Markov模型预测2024年空间布局并分析冲突强度变化特征。[结果] ①3类空间呈现“两增一减”的变化动态,城镇空间面积呈逐年递增趋势,由1 537.74 hm²增加至4 582.24 hm²;农业空间由84 670.06 hm²增加至107 447.66 hm²;生态空间面积减少25 822.69 hm²。②2009—2019年空间冲突强度显著增强,中等空间冲突、较高空间冲突与高空间冲突评价单元所占比例分别增加了50.41%,13.45%,0.53%。③2024年城镇空间、农业空间将分别增加2 981.19和4 285.96 hm²,生态空间将减少7 267.16 hm²;冲突水平以所占比例为60.24%的中等空间冲突为主。[结论] 2009—2019年城镇空间、农业空间逐年增加、生态空间逐年递减,各类空间的无序变化导致空间冲突强度整体增强,通过预测2024年3类空间变化趋势与2009—2019年保持一致,并以中等空间冲突为主。     

基于综合视角的县域国土空间冲突测度与功能优化——以江西省宜黄县为例

[目的] 测度国土空间冲突强度,分区探讨国土空间冲突管理和优化国土空间利用途径,为县域国土空间可持续开发利用提供新的思路。[方法] 以江西省宜黄县为例,通过景观生态指数模型、可开发强度分析、用地现状与适宜性评价叠加3种方法,以"把握景观格局-明确开发强度-摸底适宜性-实现功能优化"综合视角为导向,构建综合视角下国土空间冲突测度模型,识别乡镇尺度下空间显著冲突与区域本位基底相耦合的综合冲突类型区,进而提出功能优化措施。[结果] ①2010-2020年宜黄县城镇化趋势扩大,生态空间的容纳度变低,国土空间主要表现为农业生产空间和生态空间向工矿生产空间和城镇生活空间转移。②2010-2020年宜黄县区域空间冲突强度加剧,不同时段和区域下空间冲突强度和分布情况差异显著,可控空间主要分布在南部,轻度和中度冲突在域内分布较为均匀,重度冲突主要分布在北部、中部和东部。③根据开发强度和冲突产生诱因,可将宜黄县乡镇划分为地形发展劣势区、城镇开发密集区和自然保护地集中区3类,作为空间功能优化的重点。④宜黄县乡镇尺度上空间冲突类型区分布存在差异性,表现为:农业空间与生态空间冲突>城镇空间与生态空间冲突>城镇空间冲突>农业空间冲突。⑤由综合冲突测度模型,得到宜黄县域内包含8种综合冲突组合,归并后可分为城镇扩张无序、城镇规模扩张、城镇规划不当、总体发展滞后和城镇发展滞后5种冲突类型。[结论] 2010-2020年宜黄县空间冲突强度加剧,区域生态安全和粮食安全受到不断挑战。应当加强空间冲突分区管控,针对性优化区域国土空间资源开发利用。     

基于功能空间分类的抚仙湖流域“3类空间”时空格局变化

为了了解高原湖泊流域“3类空间”的布局结构,探析流域在发展过程中“3类空间”的格局变化及其变化趋势,本文以抚仙湖流域为研究对象,从土地功能空间分类的角度研究抚仙湖流域“3类空间”分类体系,并分析了2005—2015年流域“3类空间”时空格局变化特征,为抚仙湖流域生态环境保护决策和国土空间格局优化研究提供理论参考。结果表明:（1）2005—2015年抚仙湖流域城镇空间呈上升趋势,10 a增加了71.37%,农业空间呈下降趋势,10 a减少了6.38%,生态空间先升后降,总体增加了0.48%;（2）2005年、2010年和2015年抚仙湖流域“3类空间”格局基本一致,以生态空间为主,但城镇空间格局、农业空间格局和生态空间格局的分布存在明显差别,城镇空间和农业空间主要分布于抚仙湖流域的北部,而生态空间除抚仙湖湖泊水面外在流域四周均有分布;（3）从变化程度上看,“3类空间”格局变化差异显著,城镇空间和农业空间格局变化主要发生在流域北部,而生态空间则在湖泊中部沿岸地区。     

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。     

基于洛伦兹曲线和土地利用转型的喀斯特山区“三生”空间分布研究

[目的]对贵州省都匀市"三生"空间分布进行研究,为喀斯特山区"三生"空间可持续发展、县域科学开展国土空间规划、生态环境保护提供参考依据。[方法]采用洛伦兹曲线、基尼系数及转型模型对都匀市2009—2018年"三生"空间进行综合研究。[结果]①2018年,都匀市"三生"空间现状主要以生态空间为主,生态空间占都匀市国土面积的69.19%,比例较高;其次为生产空间,比例为26.87%;而生活空间则占比相对较小。②2009—2018年间生产空间和生态空间面积呈现出下降趋势,生活空间面积则呈现出增长趋势,从二级空间转移来看,城镇和农村生活空间面积增长来自农业生产空间和林地生态空间,城市建设发展占用部分林地资源和农业资源。③从2009—2018年洛伦兹曲线和基尼系数来看生态空间和生产空间分布相对平均,而生活空间与其他空间相比更远离绝对平均线,下凹程度大,2009—2018年基尼系数均介于0.3～0.4间,生活空间分布基本合理。④从区位熵来看,生态空间优势区域主要为研究区西部地区,生活空间优势区域主要集中在中部地区,生产空间优势区域主要为南部及东部地区。[结论]都匀市"三生"空间分布基本合理,城市以生态空间为主,在今后城市建设中,应在保障生态空间的同时,合理进行城市发展,避免过多占用生态用地。     

基于空间功能值的矿粮复合区三生空间重构

在分析矿区对"三生空间"分布影响基础上,重构三生空间,实现空间优化和协调发展。该文以江西省上饶市弋阳县旭光乡矿粮复合区为研究区域,借助每个村庄斑块所表现出的住户数量来表示生活空间功能值,采用地区修正后的单位面积价值当量法测算得到生态和生产空间功能值,并基于AVC(吸引力、生命力和承载力)理论调整"三生空间"布局。结果表明:矿区对生产-生活-生态空间具有一定的负面影响,表现为"三生空间"功能值与矿区距离成反比;生产-生活-生态空间无序镶嵌分布,具有少数集中、大多数分散的特点;经过空间重构,提高了三生空间功能值,空间格局由无序向规整转变。通过以AVC理论和空间功能值为空间重构理论依据重构后,生态空间功能值由23587.22万元增加到24 307.13万元,生产-生活-生态空间有序镶嵌、多数集中、少数零星分布。     

空间数据挖掘关键问题研究

信息化的发展使得更多的空间数据被利用,因此获取空间知识也越来越重要和有意义,并使得空间数据挖掘成为一个很有前途的研究领域。本文着重阐述了空间关联规则、空间分类规则、Rough集理论和空间数据挖掘结果的可视化问题,最后探讨了空间数据挖掘的未来发展方向。     

2000-2020年黄河流域国土空间格局演变及生态响应

黄河流域国土空间格局变化将深刻影响生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)和功能，科学揭示其响应规律是构建高质量国土空间体系的应有之义。为此，从“三生空间”视角切入构建了两级衔接的国土空间分类体系，借助转移矩阵和修正的ESV评估模型，刻画了黄河流域2000–2020年间多级自然边界的国土空间格局及ESV演变特征，并采用图谱法揭示了ESV的时空响应规律。结果表明：1)2000–2020年间，一级空间中的生产空间持续减少，生活空间逐渐增加，生态空间较为稳定；二级空间中，除了农业生产空间和其他生态空间面积减少外，其他均呈上升态势。转化类型以草地生态空间与农业生产空间、其他生态空间以及林地生态空间的相互转换为主，集中分布在流域中上游地区。2)近20a间生态系统服务价值总体看涨，由2000年的10 976.59×10⁸元上升至2020年的11 210.96×10⁸元，草地生态空间、林地生态空间贡献最大。空间格局呈现“中部及西南部最高，东北部和东南部较高，西北部最低”的特征，显著增加的区域逐渐增多。3)生态增值区范围分布...     

基于多源空间数据的"三生"空间异质性评价与分区划定

为优化"三生"空间评价方法体系,探索海南岛"三生"空间聚集性与协调度特征并制定有效的空间分区方案,该研究从空间异质性角度出发,采用多源空间数据从栅格尺度上对同地类不同地块的"三生"空间功能进行评价,再通过空间自相关及三角坐标图分析乡镇尺度上"三生"空间的聚集性与协调度特征,并为国土空间优化提供相关分区方案。结果表明:1)海南岛生产空间高分值区域集中分布在沿海市县,呈"四周高、中间低,北部高、南部低"的分布特征,且城镇生产空间与农业生产空间有所差异;生活空间高分值区域多集中在各市县城镇范围内,整体呈"小集聚、大分散"的空间格局;生态空间高分值区域集中在中部地区,呈"中间高、四周低,南部高、北部低"的分布格局。2)乡镇尺度上海南岛生产、生活、生态空间功能值的Moran’sI指数分别为0.569,0.221和0.716,表现出空间自相关性特征,据此面向全岛提出基于空间聚集性的"三生"空间分区方案。3)海南岛各乡镇"三生"空间存在较大的协调度差异,高值区以生态主导和"三生"协调型为主,分别占乡镇总数的51.72%与43.97%;低值区则以生态主导型为主,占乡镇总数的72.41%,据此面向全岛提出基于空间协调度的"三生"空间分区方案。该研究有效识别了同地类不同地块"三生"空间的异质性,并从空间聚集性与协调度视角提出"三生"空间分区管制方案,能够为当前国土空间优化提供参考。     

主体功能区视角下长三角地区国土空间格局时空演变及其碳排放效应分析

基于主体功能区视角分析国土空间格局演变特征及其碳排放效应可为完善主体功能区制度和推动国土空间绿色低碳利用提供依据。该研究利用2000—2020年土地利用数据分析长三角地区主体功能区划实施前后国土空间格局时空演变规律，结合碳排放数据以及贡献率分析测度了国土空间转移导致的碳排放效应。结果表明：1)长三角地区城镇空间和生态空间持续增加、农业空间减少，主体功能区实施后国土空间变幅趋缓；2)各主体功能区内国土空间变化量的增减关系表现为负相关关系，空间上存在显著的异质性；3)研究期内长三角地区净碳排放量(以C计)减少了14 956.57 kg/(m²·a)，空间异质性特征显著，且主体功能区规划实施后栅格尺度上由碳排放转为碳汇的数量增多；4)农业生产空间转为林地生态空间以及农业生活空间转为农业生产空间是导致净碳排放量减少的主要原因，而农业空间转为城镇空间则是导致各主体功能区碳排放量增加的原因，主体功能区规划实施后造成碳排放量变化的国土空间类型趋于多样化。主体功能区规划的实施有助于国土空间减碳增汇，未来应进一步完善主体功能区制度，因地制宜编制低碳导向型国土空间规划。     

绿洲土壤表层含盐量空间变异分析的插值方法研究

为了比较土壤表层含盐量空间变异性研究的各种空间插值方法的优劣,以渭库绿洲为例,运用基于ArcGIS的4种空间插值方法（反距离加权、样条函数、克里格、协同克里格空间插值方法）,分析了土壤表层含盐量的空间变异性。并通过分析各个交叉检验统计量来验证评估数据的误差,从而选取最优的空间插值方法。结果表明:4种插值方法的插值结果基本能反映含盐量的空间分布特征,简单克里格法更适合绿洲表层土壤含盐量的空间插值;通过空间插值可以发现表层土壤含盐量呈现出东南高、西北低的态势。对渭库绿洲土壤盐分空间分布特征及空间变异进行了解,有利于土壤盐渍化的快速诊断,是盐渍化土壤治理和改良的重要基础。     

西南喀斯特区贫困空间剥夺的识别及空间格局分析

西南喀斯特区是生态环境脆弱和多维贫困复合区域,研究该区域的贫困空间剥夺有助于揭示特定区域的贫困原因和空间分布,为制定减贫措施提供理论依据。该文在引入贫困空间剥夺概念的基础上,构建贫困空间剥夺指标体系,运用空间自相关、热点分析和地理探测器等方法,对云南省罗平县153个行政村进行了贫困空间剥夺识别和空间格局研究。结果表明:罗平县贫困空间剥夺程度较深,自然剥夺、经济剥夺、生态剥夺、能力剥夺和机会剥夺5个维度和多维贫困空间剥夺的程度均以中高度剥夺为主;贫困空间剥夺集聚性较强,存在6个高值集聚区和1个低值集聚区;空间格局分布地域性明显,单维度贫困空间剥夺分布呈现不同的空间形态特征,多维贫困空间剥夺呈现"中心低、外围高"的空间结构;最后,针对5个重点贫困空间剥夺区域提出了政策建议,为统筹城乡贫困治理和实施乡村振兴战略提供科学参考。     

海岸带地区三生空间演变与协调性分析——以惠安县、晋江市为例

使用中科院2000、2010、2018年三期土地利用分类图,将土地利用类别重新分类为生活生产空间、生产生态空间、生态生产空间、生态空间四种三生空间类型,对比惠安县、晋江市两地三生空间演变趋势,使用GIS结合Fragstats分析空间冲突变化趋势。结果发现:(1)两地生活生产空间均明显增加,生产生态空间均明显减少,惠安县生活生产空间增加、生产生态空间减少的速率低于晋江市;(2)空间冲突上,惠安县经历了冲突增强—冲突减弱两阶段变化;晋江市则为冲突减弱—冲突增强;晋江市整体冲突水平一直较高,可能与其经济发展水平较高及就地城镇化特征有关。