LUR模型模拟的南昌市PM2.5浓度与土地利用类型的关系

城市土地利用对城市大气污染具有重要影响,探究两者间的关系对于促进城市大气污染治理、保障人体健康具有重要意义。该研究首先利用土地利用回归(land use regression,LUR)模型模拟南昌市中心城区PM_(2.5)浓度空间分布。其次,根据土地利用主导方式的不同,在南昌市中心城区选择商业区、工业区、居住区、教育区和对照区各5个,作为样本功能区,分春、夏、秋、冬四季统计各样本功能区PM_(2.5)浓度,运用方差分析与多重比较法定量研究不同类型功能区四季PM_(2.5)浓度差异。研究结果表明:1)四季LUR模型调整R2分别为0.713、0.741、0.898、0.964,检验样本平均绝对误差率为12.03%,说明构建的四季LUR模型拟合情况好,可以有效地对监测点以外区域PM_(2.5)浓度进行估计;2)功能区类型对PM_(2.5)浓度影响显著,城市土地利用方式显著影响PM_(2.5)浓度,且这种影响与季节无关;3)各类功能区之间PM_(2.5)浓度差异显著水平不一致,工业区与商业区、居住区与教育区均无显著差异,工业区、商业区均与教育区和居住区有显著差异,对照区与其他4类功能区均有显著差异。该研究探索了城市土地利用与大气污染耦合的新思路,研究结果为优化城市土地利用,缓解大气污染提供参考。     

北京市道路防护林带内外PM2.5质量浓度特征及与气象要素的相关性

以北京市奥林匹克森林公园北侧的北五环路防护林带为研究对象,通过在林带外及林带内布设5处PM2.5质量浓度监测点进行3个月的定位监测,分析北京市道路防护林带内外PM2.5质量浓度特征,并通过建立PM2.5质量浓度与风速、温度、相对湿度等气象要素的相关关系,分析气象要素对PM2.5质量浓度的相关性.结果表明：1）在时间变化规律上,林带内PM2.5质量浓度08：00和12：00相对较高,其他时间段相对较低,18：00后质量浓度又开始增加,林带内PM2.5质量浓度在日变化规律上呈单峰或双峰变化,林带内外PM2.5质量浓度的日变化规律基本一致;2）在空间变化规律上,林带内PM2.5质量浓度水平比林带外相对较高,距北五环路40 m处PM2.5质量浓度值相对其他布置点2、20、30和60m处都高;3）林带内PM2.5质量浓度与风速、温度呈负相关关系,与相对湿度、气压呈正相关关系;4）林带内PM2.5质量浓度与温度的关系可以用幂函数来描述.     

土地利用转型时空特征及其影响因素研究——基于江苏北中南三县的比较分析

基于江苏省北中南的赣榆、仪征和常熟三县2009年、2012年和2016年三期遥感影像、土地利用变更调查数据及社会经济统计数据,运用GIS和SPSS分析了三县2009～2016年土地利用转型的时空特征,并对三县五种主要土地利用类型转换的影响因素进行辨识。结果表明:(1)土地利用转型的时空特征方面,三县的主要土地利用类型转换和时空分布特征差异显著,三县的建设用地均呈增加趋势,但增加的主要来源不同。(2)土地利用转型的影响因素方面,三县土地利用类型转换是多种人文和自然因素共同作用的结果,人均GDP、农民人均纯收入、第二产业增加值、第三产业增加值、距主要铁路距离及距主要河流距离是五种土地利用转型的主要驱动因子,但三县不同土地利用类型转换的主要影响因素存在差异。通过对不同区域土地利用转型的时空特征及影响因素进行对比研究,能够辨识土地利用类型转换的主要驱动因子,对土地利用的可持续发展具有重要意义。     

福建省碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应

[目的] 研究福建省生态系统碳储量及其对土地利用变化的响应,为生态系统保护提供参考。[方法] 基于土地利用数据和碳密度数据,运用InVEST模型模拟福建省1980,2000,2020年碳储量;利用冷热点分布、转移图谱和矩阵分析碳储量和土地利用的时空特征;最后分析碳储量对土地利用变化的响应。[结果] ①福建省碳储量整体均较高,82.5%以上区域的碳储量为中等以上(＞3 000 t),主要分布在山地丘陵地区,也是高碳储量的热点集中区;高(热点)低(冷点)碳储量集中区转移较少;1980—2020年总碳储量波动略升高,2000—2020年不同碳储量等级彼此之间转移相对较多。②福建省土地利用/覆被以林地为主(61.4%~62.9%),其次是耕地(16.9%~18.3%)和草地(15.2%~17.2%);土地利用/覆被变化在1980—2000年较稳定,在2000—2020年较剧烈。③林地、草地和耕地的总碳储量较高,水域、建设用地和未利用地总碳储量较少;耕地总碳储量减少,建设用地总碳储量增加,林地和草地有增加也有减少;由土地利用/覆被变化导致的总碳储量转出和转入最多均为林地,其次是草地和耕地;总碳储量净转移为负的是林地,其他为正,林地转移引起的碳亏损最多。[结论] 耕地、林地和草地是福建省的主要土地利用类型,它们贡献了较高碳储量,并相互转移引起了碳储量变化。     

基于AOD数据的新疆大型露天煤炭开采区PM2.5和PM10反演

MODIS气溶胶产品AOD与PM2.5、PM10浓度高度相关,已广泛应用在PM2.5、PM10浓度模拟.该研究以新疆维吾尔自治区大型露天煤炭开采区准东矿区为研究对象,结合实测的2014年5月、7月、9月、12月PM2.5、PM10质量浓度数据与经过垂直湿度订正的MODIS气溶胶产品AOD,利用多元回归进行拟合建模,从建立的40个模型中选取最优模型并据此对研究区PM2.5、PM10的质量浓度进行定量估算.结果表明:AOD与PM2.5、PM10呈极显著正相关;4个月AOD与PM2.5、PM10质量浓度估算模型最优模型均为多项式模型;其中7月AOD与PM2.5质量浓度拟合模型较好(R2=0.6258),实测值与预测值拟合趋势线R2为0.8057;9月PM10拟合模型效果理想(R2=0.7329),实测值与预测值拟合趋势线R2为0.8077;将AOD代入最优模型反演PM2.5,从空间层面上反映出各区域PM2.5浓度差异明显.研究结果可为AOD的深度利用与PM2.5、PM10浓度的遥感估算提供参考,在大气污染物空间分布、监测大气环境质量、污染预测等方面都具有重要意义.     

基于不同土地利用的吉林省碳排放时空格局分析

利用吉林省2000—2013年的土地利用和能源消耗数据,运用基于碳排放系数的碳排放计算模型、K-均值聚类分析法和碳排放—GDP指标组合法,分析吉林省碳排放时空格局特征。研究结果表明:(1)2000—2013年吉林省净碳排放量迅速增加,由2000年的2 323.66×104t增加到2013年的6 258.79×104t。吉林省碳排放状况可划分为2个阶段,分别是经济低速增长碳排放快速增长阶段(2000—2006年)和经济快速增长碳排放缓慢增长阶段(2007—2013年)。(2)建设用地是主要碳排放源,对碳排放的贡献率超过84%,林地为主要碳吸收,但碳吸收量总体却在减少,平均每年减少1.44×104t。(3)吉林省净碳排放量区域差异显著,呈现出从东向西、从南向北(除白城)逐渐增加的趋势,以不同土地利用和净碳排放量为依据,各市州碳排放类型可以划分为4类。(4)分析吉林省各市州碳排放、GDP的变化,白城、辽源、白山和延边属于"低碳排放—低GDP型",松原、四平、长春和吉林属于"高碳排放—高GDP型",通化属于"中碳排放—中GDP型"。     

基于RS和GIS的县域土地利用变化特征分析

基于RS和GIS技术,结合土地利用变化指数模型定量分析了江西省新建县1991—2000年(分两个时段)的土地利用变化时空特征。结果表明,研究期间耕地面积减少2199.181hm2,林地面积增加1655.375hm2,建设用地面积增加1880.467hm2,未利用地减少1290.016hm2,草地和水域面积变化不大。6种土地利用类型中建设用地变化动态度最大,其次为未利用地,再次为林地和耕地,且研究区1991—2000年区域综合土地利用动态度为0.165%。土地利用程度综合指数1991年、1996年、2000年分别为243.687、244.084、244.868,呈上升趋势。土地利用空间动态度仍以建设用地为最大,其次为未利用地和草地,耕地最小。同时,研究得出了各土地利用类型在研究时段的“涨势”或“落势”状态。新建县1996—2000年区域土地利用变化空间动态度比1991—1996年有所下降,且土地利用变化逐渐由双向转移向单向不平衡转移转化。     

1990年以来武汉城市圈土地利用变化时空特征研究

武汉城市圈是全国首批资源节约与环境友好型社会建设综合配套改革试验区之一,也是长江经济带发展战略和中部崛起战略的重点区域。科学认识武汉城市圈土地利用变化时空格局的历史特征,对区域土地利用政策的制定和实施具有重要的意义。对已有的土地利用分类编码方式进行改进,结合土地利用动态度模型,对武汉城市圈1990年、1995年、2000年和2005年4期土地利用数据进行分析,形成对武汉城市圈1990年以来土地利用变化的基本规律、阶段性趋势和空间差异的科学认识。结果表明:1990年以来,武汉城市圈耕地、林地和草地大面积减少,水域和建设用地面积有较大幅度的增加。在不同的发展阶段,武汉城市圈土地利用变化呈现出不同的规律:1990—1995年武汉城市圈的土地利用变化以耕地减少为主要特征;1995—2000年武汉城市圈土地利用变化以耕地和水域的相互转换为主要特征;2000—2005年武汉城市圈土地利用变化以耕地向水域和建设用地转换为主要特征。武汉城市圈土地利用变化表现出明显的空间差异性:土地利用动态度最大的区域集中在武汉市及其周边县域;从单一土地利用类型看,耕地、林地、建设用地动态度最大的区域也主要集中在武汉市及其周边县域,而水域动态度最大的区域集中在仙桃市和潜江市。     

结合SOM与动态度方法的土地利用及其时空演变研究

[目的]验证结合自组织神经网络(self-organizing map neural network,SOM)与动态度的方法在时间序列土地利用地类与结构的交互分析中的适用性,从多尺度展开土地利用地类及其结构演变分析,为城市土地资源可持续开发和利用提供参考。[方法]基于湖北省黄石市2005,2010,2015年土地利用数据,运用土地利用动态度,分析市域层面地类变化和转移特征,构建SOM模型实现乡镇层面结构空间表达,综合二次聚类和动态度分析整体土地利用演变规律。[结果](1)建设用地著增加,贡献者为耕地、林地、未利用地;耕地持续减少,转换为建设用地和采矿用地与裸地;未利用地大量减少。(2)乡镇级土地利用结构变化趋势以耕地型向城镇/耕地型过渡为主。(3)中部、西部及南部乡镇土地利用变化和缓,东北部乡镇土地利用变化活跃,土地利用结构类型也发生了变化。[结论]SOM与土地利用动态度结合的方法适用于多尺度长时间序列土地利用时空演变综合分析。     

中国省域土地利用可持续性评价及时空格局特征

为了揭示中国省域尺度土地可持续利用程度及其时空格局特征。该研究运用基于"国家公顷"改进的生态足迹模型构建土地利用可持续性系数,对中国31个省区1998-2008年土地利用可持续状态进行综合评价,借助ArcGIS 10.0软件平台,绘制出研究期内中国土地利用可持续程度的空间格局地图,并以此进行时空分析。结果表明:从时序变化特征看,各地区土地利用可持续性总体偏低且出现不同程度的赤字现象,近71%的省区土地利用可持续性呈上升态势但增速不平衡,部分省区变动幅度较大;从空间格局及其演变特征看,土地可持续利用程度从高到低排序依次为东部沿海地区东北地区中部地区西部地区,局部省区虽有变化,但总体格局变幅较小,土地利用处于Ⅱb、Ⅲc、Ⅲb的省区分别下降了4、6和13个百分点,而处于Ⅲa的省区则上升了23个百分点,上升的省区中大都为中西部地区,土地利用可持续性的空间格局不断优化且呈良性演变趋势;人均生态足迹的本底基数较大,且人均生态足迹和人均生态承载力的变化率相差较小是导致土地利用产生赤字的主要因素,人口较快增长也是一个重要因素,贸易和区域互补可为减少或消除土地利用产生的赤字提供重要的解决路径。该研究可为中国省域尺度土地开发与可持续利用战略、政策与对策制定提供科学依据和决策参考。     

基于景观结构的福建省沿海生态风险时空特征

[目的]研究福建省沿海地区区域生态风险变化规律,为该区生态修复工作提供理论依据。[方法]利用ArcGIS和Fragstats软件,基于土地利用变化的生态环境脆弱度和损失度构建景观生态风险评价模型,并利用地统计分析和空间自相关性分析方法,探究研究区生态风险分布特征及生态风险的空间相关性。[结果]建设用地、林地和水域的面积呈上升趋势,灌丛、草地、耕地、滩涂和未利用地的面积均呈现出下降趋势,且碎化程度加深,分离度加大,而建设用地的破碎度和分离度逐渐下降,地域分布逐渐趋于集中;2000—2013年的生态风险空间分布均大致呈带状分布,低、较低及中等生态风险等级的面积均有不同程度的增加,较高、高生态风险等级的面积均有不同程度的减小;研究区内生态风险指数在空间上具有较强的集聚效应,且生态风险指数空间分布均以高—高聚集和低—低聚集为主。[结论]总体生态风险呈下降趋势,生态环境逐步好转,但景观生态问题依然很严峻,因此政府部门要在发展经济的同时注意当地的生态环境,实现经济与生态环境的协调发展。     

不同时空尺度下流域景观格局与水质的相关性研究——以嫩江右岸典型子流域为例

流域景观格局与水质的相关关系依赖于研究的时空尺度,区分时空尺度的研究有助于为流域水陆一体化管理提供准确依据。以嫩江右岸典型子流域为例,从亚流域、河流廊道2个空间尺度,丰水和枯水期2个时间尺度,研究了景观格局与河流水质的相关关系,分析了相关关系的时空差异。空间尺度上的研究结果表明：（1）亚流域尺度上与水质指标相关性显著的景观指标个数较河流廊道尺度多;（2）随尺度增大,NO3—N,综合污染指数与林地景观百分比的负相关性先增后减,400m处负相关性最强;TDS,NH4—N,NO3—N,综合污染指数与耕地景观百分比的正相关性先增后减,300m处正相关性最强,300～400m是嫩江支流廊道管理的关键区域。时间尺度上的研究结果表明,丰水期与水质指标显著相关的景观指数个数较枯水期多;丰水期林地、草地和耕地景观与水质指标的相关性强,而枯水期建设用地景观与水质指标的相关性强。     

峰丛洼地石漠化区景观格局的形态学特征及空间演变规律

[目的] 探究峰丛洼地石漠化区景观格局的形态学空间分布特征,为揭示峰丛洼地石漠化区景观格局动态变化和生态保护的可持续发展提供理论参考和指导。[方法] 利用形态学空间分析(MSPA)方法对岩溶石漠化景观识别、处理、分类得到核心、环线等互不重叠的7类景观类型,应用景观动态度、景观格局指数、景观转移矩阵和热点分析探究峰丛洼地石漠化区景观格局的形态学时空演变特征。 [结果] ①2000年形态学景观类型分布最广(190.60 km²),2022年分布最少(147.32 km²),在形态学景观类型中核心是研究区内主要的景观类型,2000年面积最大为121.62 km²,2022年面积最少为76.05 km²,主要分布在研究区西北部和南部区域;孤岛在形态学景观类型中面积最小,其面积1990年最少为1.12 km²,2022年最多为3.07 km²,孤岛和分支等景观类型分散分布在各核心之间。 ②研究区形态学景观空间分布趋于分散,且形态学景观多样性、复杂程度和景观破碎化程度增加;研究时段内,形态学景观类型单一动态度分别为0.10,-0.18和-2.13,说明形态学景观面积呈现收缩趋势并且形态学景观类型1990—2000年发育最为剧烈,2000—2010年发育最为平缓。 ③形态学景观类型转移方向主要是核心景观类型转移为边缘和孔隙景观类型,总体来看形态学景观主要转移方向是形态学景观转移为背景,并且背景的转入量大于转出量。高—高聚集区域呈现出向磨合村、老街村和安乐村扩张的趋势,低—低聚集区域呈现出向三光村和老街村扩张的趋势。 [结论] 研究区形态学景观面积处于快速减少阶段且形态学景观类型趋于复杂,核心是主要的形态学景观类型,形态学景观的演变特征主要由核心的变化导致。     

甬台温海岸带景观格局及生态脆弱性时空演变特征

[目的]分析浙江省宁波市、台州市及温州市的海岸带土地利用景观格局及生态脆弱性演变特征,以促进海岸带地区可持续发展,为生态建设及修复提供理论支撑。[方法]基于甬台温海岸带1995—2015年三期土地利用数据,采用"压力度—敏感度—恢复力"评价模型对研究区进行景观类型脆弱度和生态脆弱度评测。[结果]①景观格局变化表现为:耕地面积减少最多,其次为滩涂和林地;建设用地面积增加最多;耕地、林地斑块数量增多,呈破碎化趋势。②生态脆弱度高区域集中在杭州湾南岸的余姚市、慈溪市和台州湾的路桥区,20 a来研究区高脆弱度区域增多,整体生态脆弱度增加。③区域生态脆弱度与扰动指数、破碎度呈显著正相关,和景观脆弱度指数则完全相关。[结论]甬台温海岸带景观类型变化明显,生态脆弱性增强。     

2005-2018年黄河三角洲景观格局脆弱性的时空变化规律

[目的]研究黄河三角洲景观最适宜分析粒度、尺度,并进行景观格局脆弱性演变规律分析,为土地资源的可持续利用和生态环境建设提供理论依据.[方法]以2005,2012,2018年3个时期的Landsat遥感影像为数据源,运用景观格局指数法、变异系数法从景观水平和类型水平两个角度确定研究区最佳空间分析粒度;运用网格法和地统计方...     

福建省水土流失的时空变化

[目的]对福建省1990—2015年的水土流失进行动态监测和时空变化分析,为该区水土保持工作提供科学参考。[方法]以福建省为研究区域,基于USLE水土流失方程,结合GIS,RS等技术开展研究。[结果](1)福建省境内以轻度流失为主,水土流失主要分布在西部和东南部,中部和北部分布较少,在空间上呈现出东南沿海向西北内陆减少的趋势,25a来以轻/中度流失与微度流失的相互转化为主。(2)1990—2015年,福建省水土流失面积总体呈减少趋势,共减少了3 825.55km2,以轻度流失面积减少为主,尤其在2010年后,水土流失面积减少加快。相对于内陆地区,沿海地区水土流失改善明显。[结论]25a来福建省水土流失总体情况改善明显,水土流失治理取得了显著的成效。     

1981-2010年重庆地区季节性干旱时空变化特征分析

根据重庆市34个气象观测站点的实测气象数据,选择标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了1981-2010年各气象站点逐年逐月SPI值,统计30年间各站点的干旱情况,在此基础上从年、季两个尺度分析了重庆市各地区的干旱频率、干旱强度和干旱范围(干旱站次比),研究其干旱的时空变化特征.研究结果表明:(1)重庆市年尺度干旱发生频率呈西高东低的分布特点,干旱发生强度整体主要为中等强度,渝东北干旱强度最高,中西部和渝东南强度较低,干旱发生范围在30年间呈逐渐增大趋势,年际干旱站次比差异性大,基本与历史上的重大干旱年份相吻合;(2)季尺度冬旱频率最高,夏旱次之,春旱最低;夏旱强度最高,秋旱稍低,春旱强度最低.春、夏、冬旱的强度和频率空间分布较为相似.干旱演化在春、冬季呈下降趋势,夏、秋季呈上升趋势,说明对夏、秋干旱的防灾御灾工作需要进一步加强;(3)结合年、季尺度,从总体上看,干旱主要频发于渝东北和中西部,其强度也较大,渝东南干旱发生的频率和强度都较低.     

甘肃省极端降水指数时空变化特征

为了明确甘肃省极端降水事件的时空发生规律和变化特征,根据气候变化监测与指数专家组(ETCCDI)推荐的11个极端降水指数,分析了极端降水指数的时间变化特征,基于GIS技术采用空间地统计方法,研究了极端降水指数空间分布特征。结果表明：在时间分布上,持续干期呈显著减弱,变化速率为-2.129(p<0.05),持续湿期微弱下降,变化速率为-0.005(p<0.05),其余10个极端降水指数呈增强趋势(p<0.05),尤其年降水总量增加显著,变化速率为2.56(p<0.05)。总体来看,极端指数变化存在明显周期性,大致可分为2～3个周期;突变多发生在20世纪60年代中后期。在空间分布上,全省极端降水指数的空间变化特征较为明显,包括年降水量在内的10个极端指数由河西走廊向东递增,持续干期与之相反。综上,甘肃省极端降水指数变化具有明显的时间和空间差异。     

白洋淀湿地景观斑块时空变化研究

景观格局变化可以深刻地反映人类活动对生态环境的影响,研究白洋淀湿地景观格局时空变化对于明晰湿地水环境质量的恶化原因具有重要意义。通过综合运用GIS技术和景观格局指数法,对白洋淀1987、1999和2007年LandsatTM遥感影像进行解译分析,研究了白洋淀20年间景观格局动态变化。结果表明：苇地、耕地和水域是淀区主导景观类型,所占比例高达86.62%~93.06%,苇地为42.74%~58.02%。淀区斑块数和密度增加了23.01%,景观破碎化程度加剧。景观均匀度指数由0.74降至0.67,多样性指数由1.44降至1.25。苇地和耕地面积增加最多,分别为18.08%和28.05%;水域和干草地减少最多,分别为35.78%和76.53%景观分维数范围为1.05~1.27,受人类影响较大;苇地从1.27降至1.19,水域从1.16降至1.09,人为影响明显增强;裸地、林地和干草地的分维数最小,分别为1.06~1.08,1.05~1.09和1.07~1.09。根据主导景观类型时空变化,将白洋淀划分为G、WG和WS区。G和WG区主导景观类型均表现出从水域到苇地再到耕地转化趋势,WS区的水面和苇地在外源调水的作用下得以维持,水域整体向东部转移。建议白洋淀湿地保护以水域、苇地和草地为核心,控制淀内及周边人类活动对自然景观的扰动。调水要充分考虑白洋淀的景观时空特征,尽量降低对重要景观类型和生物多样性的影响。     

浙江省水土流失的时空动态研究

浙江省大量基础设施建设项目的开工建设,在不同地区和不同建设工期表现出的水土流失特征各不相同,且不同的土地利用方式和利用强度造成的水土流失类型和规律也不相同,充分体现了经济发达地区不同于过去和经济相对落后地区的水土流失特征。经济发达地区的水土流失特征可归纳为:水土流失面积小、强度大,强度水土流失空间分布分散、时间集中性强、动态变化速度快,水土流失治理效益显著,人为诱发水土流失突出。出现上述特征的原因可概括为:开发建设项目不同工期水土保持措施效益差异是强度水土流失面积波动的原因之一,经济开发和劳动力转型是水土流失面积减少的原因之一,农业经济林开发建设是导致林地水土流失比重大的原因之一。提出了今后水土保持工作应采取的新措施和重点治理的新方向。