基于格网的GCM数据修订分析未来海南岛农业水热资源的变化特征

以海南岛为研究区域，选用5个大气环流模式（GCMs）1970−1999年的逐日输出数据和同期地面气象观测数据，使用空间插值降尺度到0.5°×0.5°格网。以格网单元为基础，应用系统误差修订（修正值法或比值法）和多模式集合平均方法（贝叶斯模型平均法BMA或等权重平均法EW），训练与验证GCMs输出值并进行综合修订。在此基础上，分析RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下，未来海南岛近期（2020−2059年）和远期（2060−2099年）农业水热资源，包括年平均气温、1月平均气温、≥10℃积温、≥20℃积温、年降水量、1月降水量和≥20℃界限温度生长期间降水量的变化特征。结果表明：GCMs输出值的系统误差和BMA权重系数在格网间存在较大的空间差异，且GCMs输出值低估逐日最高气温约3.55℃，高估逐日最低气温约1.19℃，逐日降水量仅为观测值的54.35%。基于格网的综合修订，可有效降低GCMs输出值在空间上的不确定性，BMA与EW的修订结果相似，均优于单一GCM模式。通过格网BMA综合修订后，最高气温、最低气温和降水量在验证期的相关系数r分别约提升0.10、0.07和0.06；均方根误差RMSE分别约降低2.38℃、1.01℃和1.01mm；较单一GCM相对观测值的偏差平均约减少3.25℃、1.13℃和25.67mm。未来海南岛农业热量资源在空间上主要表现为从中部向外围逐渐升高，高温主要分布在南部至西部沿海地区，年平均气温的增幅全岛较为接近，1月平均气温、≥10℃积温和≥20℃积温的增幅分别表现为由东向西、由北向南和由中部向外围递减。在时间上，RCP8.5情景下所有农业热量资源均为极显著增加且增温最快，RCP4.5情景为先增加后平缓，RCP2.6情景较为平缓，远期无显著增温。未来海南岛降水资源在空间上转为由东向西逐步递减的格局，南部和北部沿海地区降水变率增加，西部和中部降水变率减少，在时间上无显著变化趋势。随着未来海南岛气候变暖和降水格局的改变，农作物适宜种植面积扩大，会对农业生产带来巨大挑战，应提前布局，做好趋利避害。     

格网化小麦生长模拟预测系统设计与实现

利用作物生长模型模拟小麦区域生产力,分析气候变化对农业生产的影响是研究粮食安全的热点问题之一。拥有操作方便、计算快速特点的小麦区域生产力模拟系统,可有效提高作物生长模型区域应用能力。该研究在分解小麦生长模型WheatGrow算法基础上,利用Python语言构建了格网化小麦生长模型,实现了基于空间格网数据的小麦区域生产力模拟。验证试验结果表明:模拟产量的均方根误差为1 070 kg/hm~2,标准均方根误差小于20%,系统所集成的WheatGrow模型具有较好的预测性;同时,结合格网数据分块构建区域模拟的并行计算策略,优化了区域模拟的性能。在此基础上,采用GIS组件式开发模式,在.NET平台下开发格网化小麦生长模拟预测系统,实现作物生长模型与GIS耦合,为研究区域小麦产量潜力,评估气候变化对小麦生长影响,制定农业决策提供软件工具。     

省域尺度下土壤养分的最佳采样尺度确定

合理的采样尺度,尤其是在大尺度区域,对实时掌控土壤养分的空间分布状况以及精准农业的发展具有重要意义。本文以山西省为例,以368 843个土壤养分采样点数据为原始数据,选择11个格网尺度(0.5km×0.5km、1km×1km、1.5km×1.5km、2km×2km、2.5km×2.5km、3km×3km、3.5km×3.5km、4km×4km、4.5km×4.5km、5km×5km、5.5km×5.5km)对土壤养分点进行样点选择,比较分析不同尺度下土壤有机质、全氮、速效钾、速效磷的基本统计信息、半方差变异函数和普通克里金插值精度,以确定山西省土壤养分的最佳采样尺度。研究表明:在不同尺度下,这4种土壤养分均处于中等变异强度,平均值、中位数、标准差变化不大。土壤有机质和全氮在大尺度下受结构性因素影响变大,速效钾则变化不明显,速效磷空间变异分析结果较差,对该指标进行了剔除。分析不同尺度下插值精度指标,土壤有机质、全氮、速效钾的最佳预测尺度分别为4.5km、3.5km、2.5km尺度。综合各分析结果,最后确定2.5km为山西省土壤养分最佳的采样尺度。对不同地貌原始密度样点和2.5km尺度下样点空间制图,分析不同地貌下土壤养分含量各等级分布面积占总面积的差异,发现两种密度分布状况在不同地貌、不同等级的差异甚小。     

地质地层数据处理的GRID类设计及DLL实现

地质工作需要处理大量的三维空间数据，这类三维数据体可以统一到一种通用的三维数据结构———Sufer的 GRID格式数据结构。在 GRID格式数据基础上，建立其多种操作方法的 GRID 类并实现其动态链接库，进而可以方便的实现不同语言平台的动态调用。阐述了 Sufer明码格网文件结构，介绍了重要属性、I/O 操作、运算符重载、查询方法等属性方法的设计，分析了单点查询流程，并采用 C＋＋Builder开发工具中的DLLWizard实现了DLL的建立。在四川盆地川西坳陷海相烃源岩生烃史模拟数据处理及模拟结果分析工作中的应用验证了其快速、方便、准确的特点。     

格网分辨率对生态动力学模型模拟结果的影响

以2009年4月太湖生态学实验数据为基础,研究了15、20、25、30 m格网分辨率下NPZD生态动力学模型模拟结果的差异性.结果表明,格网分辨率和平均浓度及浓度均方根之间存在较复杂的关系,难以用统计方法加以描述.总体而言,格网分辨率的不同,生态动力学模型计算得到的磷浓度、悬浮泥沙浓度和叶绿素a浓度的平均值、均方根和空间布局也将不同.在实际应用中,应该选择适宜的格网分辨率进行生态学参数模拟,进而实现对太湖水体状况的正确模拟与预测.     

河道生态治理工程——生态格网工艺

河道护岸、挡墙工程是河道生态整治的一项重要措施,在实施过程中,要结合当地实际和城市发展需求,合理选择河道护岸工程的结构形式,突出生态和环境保护,使河道整治工程与两岸景观融为一体,与城市文化、历史、人文相协调,提高城市品位,改善人们居住的环境.论述了城市河道综合整治工程中,根据刚性硬质护岸存在问题,提出了生态工程措施,通过综合整治来恢复河道生态,提高城市水景观质量.     

河道生态治理工程━生态格网工艺

河道护岸,挡墙工程是河道生态整治的一项重要措施,在实施过程中,要结合当地实际和城市发展需求,合理选择河道工程的结构形式,突出生态和环境保护,使河道整治工程与两岸景观融为一体,与城市文化,历史,人文相协调,提高城市品味,改善人们居住的环境.论述了城市河道综合整治工程中,根据刚性硬质护岸存在的问题,提出了生态工程措施,通过综合整治来恢复河道生态,提高城市水景观质量.     

广东省1980-2018年“三生”用地转型对生态环境质量的影响

[目的] 研究基于格网单元的广东省“三生”用地转型对生态环境质量的影响,为区域生态、经济协调发展提供科学依据。[方法] 基于广东省8期土地利用现状遥感监测数据和“三生”土地利用主导功能分类体系,对该区“三生”用地转型特征及生态环境质量进行定量研究。[结果] ①1980—2018年,广东省农业生产用地面积大幅减少,共减少了5 369.61 km²,城镇生活用地、工矿生产用地面积大幅增加,分别增加了4 526.02 km²,2 406.93 km²,农业生产用地和林地生态用地间转换现象明显。②“三生”用地空间转型主要表现为工矿生产用地、林地生态用地中心逐渐靠近广东省几何中心,农业生产用地、城镇生活用地中心逐渐远离几何中心。③广东省生态环境质量指数从1980年0.648 1降至2018年的0.641 4,生态环境质量空间分异明显,呈现“沿海低—内陆高”的分布特点。④Getis-Ord G_i^*指数表明,生态环境质量变化热点区域集中在粤东西北地区,冷点区域多位于珠江三角洲地区。⑤广东省生态环境存在改善和恶化两种趋势。[结论] 建议充分考虑区域自然条件、功能定位以及导致生态环境变化的主导因素,制定土地政策措施,实现土地利用方式创新,更好地推动广东省区域均衡发展。     

基于格网GIS的喀斯特山区草地生态脆弱性评价

以贵州省长顺县为研究区,以多元空间信息为基础,采用层次分析法(AHP)和主成分分析法并结合格网GIS技术,对评价体系中的各指标进行10m×10m尺度下的格网化,运用栅格数据的空间叠加方法及生态脆弱性的评价模型,分析获得了长顺县草地生态脆弱性的空间数据。根据生态脆弱性指数(EVI)将喀斯特山区的草地资源生态脆弱程度分为5个等级。分析结果显示,严重脆弱区的面积为36.32km2,所占比重最大;其次是中度脆弱区和极端脆弱区面积分别为28.09和24.99km2,最后,轻度脆弱区和潜在脆弱区面积分别为16.54和8.60km2,所占比重较小。从总体上看,长顺县草地生态脆弱性等级较高,喀斯特山区草地的生态脆弱性主要是由于特殊的地质背景和人类频繁活动干扰的结果。