西安市城市化与城市生态环境耦合协调发展研究

以西安市为例,构建了城市化水平综合指标体系和生态环境综合指标体系,并应用灰色关联度模型及耦合协调度模型对二者关系进行了研究。结果表明:①1996—2010年,西安市城市化水平综合得分不断提高;②西安市生态环境综合水平呈现波动中向良性方向发展的态势;③灰色关联度分析表明,人均耕地面积等生态环境压力指标是影响西安市城市化的最主要因素,而人口密度等社会经济城市化指标是胁迫生态环境的主要原因;④西安市城市化与城市生态环境耦合度的时序变化表现出明显的波动性,耦合度以颉抗阶段为主,耦合协调度基本处于中高度协调水平。     

基于深度学习算法的京津冀地区综合干旱评估模型构建

及时准确的干旱评估对社会经济发展和农业生产具有重要的指导意义,当前的干旱评估指标通常仅考虑植被或降水等单方面影响因素,在实际干旱评估中存在一定的局限性。本研究综合考虑降水、温度、地形等多个干旱致灾因子,以主要产粮基地京津冀地区为例,基于2007-2017年地表温度（Land Surface Temperature,LST）、归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）以及降水等多源数据,利用深度学习框架Tensorflow构建以标准化降水蒸散发指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）为目标值的综合干旱评估模型。利用决定系数（R2）和均方根误差（RMSE）对模型进行测试;利用站点标准化降水指数（Standardized Precipitation Index,SPI）、土壤相对湿度数据以及2016年京津冀地区的气象灾害数据,从时间和空间上对模型的可靠性进行验证。结果表明：模型的训练集和测试集在不同月份上均表现较好（R2均大于0.5而RMSE均小于0.55）。模型输出的综合干旱指数（Comprehensive Drought Index,CDI）在密云站上与SPI和SPEI接近,变化趋势基本一致,并且与站点SPI和土壤相对湿度的相关系数分别大于0.7和0.4,均通过了0.01水平的显著性检验。空间上,相较于SPEI,CDI计算的2016年3-7月京津冀地区干旱事件结果与实际情况符合度更高,表明该模型适用于京津冀地区干旱评估。     

基于GEE的关中平原城市群植被时空演变及影响因素

[目的]探究2000—2020年关中平原城市群植被时空变化特征及驱动因素,为区域生态文明建设提供科学指导。[方法]基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用2000—2020年Landsat影像计算得到的增强型植被指数(enhanced vegetation index, EVI),结合趋势分析、热点分析、地理探测器模型等方法分析了关中平原城市群年最大EVI(EVI_max)变化格局及驱动因素。[结果](1)2000—2020年关中平原城市群年EVI_max整体呈上升趋势,未发生变化的土地利用/覆盖类型年EVI_max值均呈波动上升趋势,其中草地的上升速率最大。(2)空间上,关中平原城市群年EVI_max值呈由南向北递减的趋势,高值区主要位于南部的秦岭山地。趋势分析结果表明年EVI_max呈显著上升和显著下降的面积分别为70.16%和3.61%。(3)年EVI_max的空间集聚特征表现为热点和冷点数量呈轻微下降和显著下降趋势,冷点区域逐渐转化为次...     

基于HJ小卫星影像的北京市冬小麦测产研究

粮食产量的估测对制定粮食政策和调整种植结构具有重要的意义。本研究以北京市为例,利用2013年4月30日、5月12日和5月29日三期冬小麦抽穗、灌浆时期的HJ小卫星NDVI数据,结合北京市实产地块数据建立了北京市冬小麦估产回归模型,并对北京市各区县和北京全市的冬小麦单产进行了估算。结果显示:分区县地块回归的北京市冬小麦主产区大兴、房山、通州和顺义的小麦单产分别为5148.96 kg/hm2、4849.30 kg/hm2、5350.64kg/hm2和5108.84 kg/hm2,P值分别为0.000、0.000、0.000和0.001;北京市全市的冬小麦单产为5049.24 kg/hm2,精度验证的结果显示实测单产和预测单产具有良好的对应关系,其R2=0.92,RE=2.18%,RMSE=154.61 kg/hm2。以上研究结果表明利用HJ小卫星的NDVI数据可以快速、准确的估算北京市及其各区县的冬小麦单产。     

河北省2000-2017年荒漠化的时空演变及其气候驱动因子

[目的] 对河北省荒漠化进行遥感监测及驱动因子分析,为该区荒漠化防治提供可靠的理论依据和数据支持。[方法] 基于2000—2017年MODIS13A3的NDVI数据和气象数据,以荒漠化指数为评价指标,采用趋势分析、未来趋势变化分析、气候因子驱动分析的方法,分析了河北省荒漠化的时空演变及其驱动因素。[结果] ①2000—2017年河北省荒漠化呈减少趋势,减少速率为0.009/18 a,其中极显著减少（p<0.01）比重为11.13%,显著减少（p<0.05）比重为8.86%;②河北省未来荒漠化呈持续性和反持续性的比重分别为41.29%和58.71%,其中弱持续性与弱反持续性所占比例分别为37.43%,51.35%;在现有基础上,未来趋势变化以基本不变为主,持续性特征与反持续性特征所占比例分别为14.89%,19.6%;③研究区荒漠化指数与生长季气温、降水的偏相关系数较小,相关性不显著。[结论] 河北省2000—2017年荒漠化整体呈改善趋势,但具有明显的空间异质性,荒漠化区域主要集中在坝上高原地区,Hurst指数表明未来荒漠化在局部地区可能呈逆转态势;就气候因子而言,气温的升高和降雨的减少对研究区内荒漠化起到推进作用。     

基于MODISNDVI数据的陕甘宁地区植被覆盖时空变化及其对极端气候的响应

干旱、热浪等极端气候事件对植被生态系统有重要的影响。基于MODIS NDVI数据集、日降水、日平均气温以及最高和最低气温数据,辅以Sen趋势分析、相关分析等方法,分析了2000—2014年陕甘宁地区植被覆盖的时空演变及其对极端气候的响应。结果表明:(1)近15年来陕甘宁地区NDVI呈显著增加趋势(p0.01),其增加速率为0.066/10a,就不同的植被类型来看,草地、灌丛、栽培作物、针叶林和阔叶林均呈现显著上升的趋势(p0.01),其上升速率分别为0.06/10a,0.058/10a,0.077/10a,0.039/10a和0.036/10a;(2)空间上,NDVI呈由东南向西北递减的分布格局,显著增加的区域主要位于榆林、延安等生态工程重点建设的区域;(3)就极端气候指数的变化来看,除TXx外,其他极端气候指数的变化均未通过0.05置信水平检验;(4)在月尺度上,NDVI与极端降水指数(RX5day和RX1day)和极端气温指数(TMAXmean,TMINmean,TNx,TNn,TXn和TXx)存在显著相关性;(5)在季节尺度上,春季和秋季植被NDVI与极端气候指数均存在显著的相关性(p0.01),夏季植被NDVI与极端降水指数呈显著正相关(p0.05),冬季植被NDVI与RX5day呈显著负相关(p0.05);(6)滞后性分析表明月NDVI与极端降水指数(RX1day和RX5day)和极端气温指数(TMAXmean和TXx)前1个月的相关性大于当月、前2个月以及前3个月,表明该地区的植被对这些极端气候指数的响应存在一定的滞后性。     

西安市城市化与生态环境协调发展研究

构建了西安市城市化水平综合指标体系和生态环境综合指标体系,并运用变异系数法对1996年以来西安市城市化系统和生态环境系统进行了综合测度,同时采用灰色关联分析法及其耦合协调度模型从时间维度对城市化与生态环境两者演变规律进行了分析,结果表明:1996～2009年,西安市城市化综合水平随时间的推移而不断提高;西安市生态环境综合水平呈现波动发展,但总体上向良性方向发展;灰色关联度分析表明,生态环境压力是影响西安市城市化的最主要因素,而社会经济发展水平的提高、城市人口的增多等是胁迫生态环境的主要原因;西安市城市化与生态环境耦合度的时序变化表现出明显的波动性,耦合度以颉抗阶段为主,耦合协调度基本处于中高度协调水平。     

1965—2015年海河流域干旱时空变化特征分析

基于海河流域1965—2015年月降水和气温数据,利用标准化降水蒸发指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI）、Mann-Kendall检验和经验正交函数(Empirical Orthogonal Function, EOF)分析等方法,分析海河流域干旱时空特征。结果表明：1）就时间变化来看,年、春、夏季SPEI序列呈干旱化趋势,秋季呈湿润化趋势,仅夏季干旱变化通过了0.05显著性检验。年、季干旱发生频率表明春旱显著,各年代干旱站次比表明近51年来干旱范围有所增加。2）就空间变化来看,中等干旱在年、夏季集中于永定河系的东部、大清河系及北三河系,春、秋季集中于滦河河系、大清河系及漳卫河系的西部;轻度干旱在年、春、夏季集中于滦河河系、北三河系、大清河系,秋季集中于永定河系、子牙河系及漳卫河系。年、春、夏季在流域范围内呈干旱化趋势,秋季在永定河系、大清河系、北三河系及滦河河系呈湿润化趋势。3）就空间模态来看,近51年来海河流域第一模态的年、季主要时空分布型为全流域一致型,第二模态的年、夏、秋季主要时空分布型为南部—北部反向分布型,春季呈西北部—东南部反向分布型。     

典型年份渭河流域蓝水绿水时空差异分析

以西北地区湿润/干旱过渡地带的渭河流域为例,采用降水距平百分率和标准化降水指数识别湿润年、正常年和干旱年,同时结合SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型的输出结果分析各典型年该流域蓝水绿水的时空分布差异。结果表明：（1）采用降水距平百分率和标准化降水指数两种方法确定1983、1997和2007年分别为湿润年、干旱年和正常年;（2）模型评价的结果表明,SWAT模型的月径流模拟的精度较高,可以准确描述渭河流域的径流变化过程;（3）在流域尺度上,绿水流的变化在湿润年、干旱年和正常年的变化相对稳定,绿水系数在湿润年、干旱年和正常年分别为82.06%、93.47%和87.72%;（4）从空间分布来看,蓝水绿水资源在渭河流域的分布呈现自东南向西北减少的趋势,绿水系数的空间分布表明在湿润年份（1983）或地区（东南部）绿水比重明显低于干旱年份（1997）或地区（北部）。     

陕西省城市化与资源环境的耦合演进分析

以陕西省为例,构建了城市化与城市资源环境综合指标体系,应用熵值法和协调发展度模型研究了其城市化水平与资源环境耦合关系的演变趋势,结果表明:①1990-2009年,陕西省城市化水平不断提高;②1990-2009年,陕西省城市化水平与资源环境之间的耦合协调度经历了低度协调耦合、中度协调耦合和高度协调耦合3个状态;③陕西省各地市的耦合协调发展类型存在着明显的地域差异,关中地区的耦合协调程度高于陕北和陕南地区;④陕西省各地市的耦合协调度同区域经济发展水平存在着一定的空间对应关系.