Geo-CA与GIS在区域土壤侵蚀动态监测与模拟中的应用

动态监测和模拟土壤侵蚀的发育及演化过程,对于区域水土保持与环境修复工作意义重大。以黄土丘陵区魏沟流域为例,基于遥感融合影像和GIS技术,采用通用土壤流失方程,计算了其1998年和2004年的土壤侵蚀量,并分析了土壤侵蚀与其环境背景的空间关系;在此基础上,构建了与ArcView软件平台集成的地理元胞自动机,模拟了该流域2004年和2010年土壤侵蚀空间演化情形。结果表明:流域2004年平均土壤侵蚀模数为9242.5 t/(km2.a),1800~1900 m的海拔高程带、15~25°坡度带和南坡是发生土壤侵蚀的主要区域;经模拟,2010年总侵蚀面积为120.65 km2,侵蚀总量1.21×106t,土壤侵蚀状况总体上将有所减缓。     

黄河源区土地利用和景观格局变化及其生态环境效应

基于TM/ETM卫星遥感数据,运用ArcInfo软件和景观生态学方法,对黄河源区1986～2000年土地利用和景观结构的时空变化特征进行了研究。结果表明:源区林地、湿地、草地和冰川面积减少,建设用地、耕地和未利用土地面积显著增加,土地综合利用程度下降。景观破碎化程度加剧,分维数和多样性指数增加,优势度提高,景观异质性增强。黄河源区脆弱的生态体系对土地利用变化响应强烈,造成水土流失与沙漠化程度加剧,导致大范围高寒草甸、草原植被退化,湿地萎缩。区域气候变化及其引起的冻土环境退化,以及所叠加的不合理的人类经济活动和较为严重的鼠虫害是黄河源区生态环境急剧恶化的主要成因。     

基于遥感和GWR的兰州中心城区夏季热场 格局及与土地覆盖的关系

兰州是河谷型城市的典型代表,利用多期Landsat遥感影像,定量反演兰州中心城区1990—2015年的夏季地表温度,分别采用普通线性回归模型(OLS)和地理加权回归模型(GWR)拟合土地覆被变化比例与地表温度的关系,分析其空间非稳定性。结果表明:空间分布上,兰州市中心城区夏季地表温度高的区域主要集中在南北两山的未利用地,黄河流经的河谷盆地温度较低;城市热岛比例指数也呈现出先下降后增长的特点。土地覆被变化比例对地表温度的变化影响显著,且二者之间存在空间上的非稳定性,地理位置和周边环境是产生空间非稳定性的主要原因。OLS回归模型会高估或低估不同土地覆被类型的增温或降温能力,GWR模型的拟合结果优于OLS模型,能够更直观准确地量化土地覆盖比例与地表温度二者关系的空间非稳定性时空格局。     

干旱内陆河流域生态系统服务空间权衡与协同作用分析

为了测度生态系统服务的空间权衡/协同关系,该文以干旱内陆河流域典型地区嘉峪关-酒泉地区为研究区,对其2000年和2010年食物供给、碳储存、水源涵养和土壤保持4种生态系统服务物质量进行定量测算.利用相关分析法和空间热点制图等方法,分析了生态系统服务时空变化,从县域尺度和区域尺度上分析了生态系统服务之间的权衡协同关系,识别了某种服务的物质量或价值量极高的热点区.结果表明:研究区单位面积食物供给的高值区分布在中东部的肃州区及嘉峪关市,碳储存表现为东部及南部较高的分布格局;土壤保持在2000年和2010年变化不大,呈现出从西到东逐渐增大的分布趋势;单位面积水源涵养值由2000年的0.40mm/(m2·a)提高到2010年的0.99mm/(m2·a).县域尺度上,各种生态系统服务之间大多为协同关系,其中食物-碳和水源-碳之间的协同程度较高;区域尺度上,食物供给和土壤保持、水源涵养和土壤保持生态系统服务间存在此消彼长的权衡关系.4种生态系统服务的值均未超过各自平均值的0类服务区和只有1种生态系统服务的值超过其所对应平均值的1类服务区分别占总面积的58.50%和25.20%.该研究结果可为制定差别化的区域发展与生态保护双赢政策提供科学参考.     

基于生态足迹和灰色关联度的甘肃省可持续发展研究

采用生态足迹分析法对甘肃省2000-2008年的人均生态足迹和人均生态承载力进行了测算,并应用灰色关联度分析法分析了甘肃省经济增长与资源消耗的关系。结果表明:甘肃省人均生态足迹由1.909 hm²增长到2.843 hm²,年均增长5.1%。人均生态承载力由0.949 hm²增长到0.969 hm²,年均增长0.26%。人均生态赤字由0.96 hm²增长到1.874 hm²,年均增长8.72%。生态协调系数由1.337降为1.12,年均下降2.19%。建筑用地、林地生态足迹与经济发展的关联度最大。第一产业对生态赤字的影响最大,第三产业对生态赤字的影响最小。     

高原生态城土地利用变化对生态系统服务价值的影响研究——以甘肃省民乐县为例

采用Constanza生态系统服务价值计算公式,结合谢高地等人制定的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,对正在建设高原生态城的民乐县1996—2020年25a间的土地利用变更数据进行分析,估算了民乐县的生态系统服务价值,并对其变化进行对比分析。结果表明:①1996—2009年,民乐县的生态系统服务价值从9.5079亿元增加到10.019 3亿元,预测到2015年和2020年将分别达到10.559 4亿元和10.712 9亿元,区域生态系统服务价值呈增加趋势。②在不同生态系统类型中,森林、草地和农田生态系统提供的生态系统服务价值所占比例较大,而林地面积的增加是引起其生态系统服务总价值持续上升的主要原因。     

甘肃省城市化发展与土地集约利用研究

城市化是工业化发展的必然要求和必然结果,城市土地集约利用是城市发展的必然要求。文章从甘肃城市化发展进程出发,研究了城市化进程与土地利用之间的内在关系,从总体用地结构、城市内部土地利用、城市用地效率等方面进行了分析;并从区域空间的角度,建立城市土地集约利用指标体系,采用主成分分析法,对甘肃省16个城市土地集约利用情况进行了测度。在此基础上,探讨了城市化进程中土地利用存在的问题,并提出了城市化与土地利用和谐发展的对策。     

甘肃省农业现代化水平区域差异的ESDA-GIS分析

基于ESDA-GIS的空间分析框架,利用甘肃省2005年87个县(市、区)的统计数据,对其农业现代化水平总体和局部空间差异格局进行了研究。首先对统计数据进行了概括性因子分析,抽取的投入、产出与社会发展因子值的频率分布都是偏态的。随后对县域农业现代化水平的空间结构进行了探索性分析,通过空间自相关测度分析得出:产出因子和社会发展因子的空间分布具有正相关性,呈现出空间集聚的特征;投入因子的空间相关特征不明显。最后将小城镇的局域空间自相关系数按县级行政单元进行聚类。研究表明:ESDA-GIS空间分析方法可以清楚地解释农业现代化水平的空间异质性问题,并且具有直观的可视化效果。     

基于多源空间数据的土地生态适宜性评价与管制分区——以张掖市为例

利用多种来源的不同专题空间数据,运用特尔菲法建立评价指标体系并确定各评价因子的权重值,以GRID(栅格)作为评价单元,在GIS支持下进行空间叠加分析,对张掖市土地生态适宜性进行了评价,实现了环境评价结果全空间区域的定量表达。对张掖市土地用途管制分区进行了划定,并提出环境友好型的土地生态适宜发展模式。研究表明:利用多源空间数据叠加分析的方法,可以比较综合地了解区域环境背景的整体特点及其差异,评价结果较为客观地反映了张掖市土地适宜性空间分布及其区域分异特点。     

基于主成分分析和GIS的统筹市域土地利用分区研究——以甘肃天水市为例

以乡镇为研究单元,从土地利用的经济发展、社会发展、生态、土地利用现状和效益等5个方面,建立区域土地利用综合分区的指标评价体系,利用主成分分析法对天水市土地利用程度进行综合评价,结合空间聚类分析,将天水市分为3大土地利用区。根据土地适宜性评价结果,结合DEM、坡度、土壤、气温、降雨等资料,利用GIS空间分析方法,将天水市划分为5个管制分区,并提出各分区内土地利用的管制措施。为区域土地利用规划、生态环境保护与建设规划提供科学依据。