2000—2020年漓江流域生态服务价值时空分异

[目的] 研究2000—2020年漓江流域生态服务价值(ESV)时空分异格局及变化规律,为优化土地利用结构和实现“双碳”目标提供空间治理方法。[方法] 基于遥感信息挖掘和地理信息分析平台,用价值核算及其动态度、敏感性分析方法评估生态服务价值,用空间自相关方法研究ESV时空格局,用地理探测方法诊断ESV分异的主导因素及驱动机制。[结果] ①漓江流域土地利用/覆盖空间异质性显著;林地、耕地面积最大,但变化平稳,建设用地增长迅速。②漓江流域生态服务价值约合3.75×10⁷元,其中林地、草地的ESV值最高,占总价值的52.44%。其变化呈先迅速增加、后缓慢减少的趋势,其中原材料生产、水土保持价值增强显著,而食物供给、水源涵养价值降低明显。③ESV总体上呈中游低值与上、下游高值的分异格局,表现为正向的空间集聚特征。[结论] 城镇扩张是漓江流域ESV时空分异及其动态变化的核心驱动,人类活动对ESV的扰动趋向增强。     

Spatio-Temporal Changes in the Rice Planting Area and Their Relationship to Climate Change in Northeast China：A Model-Based Analysis

Rice is one of the most important grain crops in Northeast China （NEC） and its cultivation is sensitive to climate change. This study aimed to explore the spatio-temporal changes in the NEC rice planting area over the period of 1980-2010 and to analyze their relationship to climate change. To do so, the CLUE-S （conversion of land use and its effects at small region extent） model was ifrst updated and used to simulate dynamic changes in the rice planting area in NEC to understand spatio-temporal change trends during three periods： 1980-1990, 1990-2000 and 2000-2010. The changing results in individual periods were then linked to climatic variables to investigate the climatic drivers of these changes. Results showed that the NEC rice planting area expanded quickly and increased by nearly 4.5 times during 1980-2010. The concentration of newly planted rice areas in NEC constantly moved northward and the changes were strongly dependent on latitude. This conifrmed that climate change, increases in temperature in particular, greatly inlfuenced the shift in the rice planting area. The shift in the north limit of the NEC rice planting area generally followed a 1＆#176;C isoline migration pattern, but with an obvious time-lag effect. These ifndings can help policy makers and crop producers take proper adaptation measures even when exposed to the global warming situation in NEC.     

多源小班时空数据更新框架

将时空理论与当前森林资源调查和监测工作紧密衔接,提出由时空数据建模、数据采集、时空数据库和数据更新共同构成的框架。不同方式采集的数据,被组织成3个层次的对象,更新到按时空数据模型定义的时空数据库中,并实现正确的对象关联、空间约束和时间约束。通过原型系统验证了框架的可行性。     

黄河流域耕地生态安全动态演进及时空异质性

耕地生态安全是粮食安全的基础。基于国家公顷生态足迹模型测算2000—2021年黄河流域耕地生态安全，采用标准差椭圆和时空地理加权回归模型，揭示黄河流域耕地生态安全的时空演进特征，识别其驱动因素的时空异质性。结果表明：黄河流域耕地生态安全总体呈现"N"型变动趋势，仍具有较大提升空间。从空间格局来看，黄河流域耕地生态安全呈现"东北—西南"方向收缩、"西北—东南"方向扩散态势，耕地生态安全差距变大。城镇化、财政支农及降水有利于提高黄河流域的耕地生态安全，农村居民收入及化肥施用强度则具有抑制作用，各影响因素存在明显的时空分异性。     

洪雅县退耕竹林碳储量时空格局

建立退耕还林重点示范县洪雅县竹林碳储量多元线性回归遥感模型,基于碳储量遥感模型估算出四川省洪雅县退耕还林以前(1994年)、退耕还林后第4年(2004年)和退耕还林后第7年(2007年)的竹林碳储量,利用地理信息系统软件对竹林碳储量的时空格局变化进行定量分析。结果表明:13年间(1994—2007年)洪雅县竹林碳储量和面积均呈现逐年上升趋势,前期(1994—2004年)增速大于后期(2004—2007年);竹林碳储量和面积分布规律相似,都呈现出向低海拔、平缓坡和各坡向发展的趋势,其中2004年>25°坡度区域竹林碳储量和面积变化最明显,2004年>25°坡度区域竹林碳储量增加量占总增加量的79.53%,竹林面积增加量占总增加量的78.18%,表明退耕还林工程的实施是区域竹林碳储量与面积增加的驱动力;竹林碳密度呈现先降后升总体略微降低的特点,1994年碳密度最高为33.76tC·hm-2,2004年下降为33.25tC·hm-2,2007年又恢复到33.67tC·hm-2;利用克里金插值(Kriging)对模型进行优化可在一定程度上提高预测精度。     

Multi-scale optical flow estimation of the video based on gradient optimization

A new algorithm based on gradient optimization is proposed for optical flow estimation of video images with different motion ranges. The original video images are transformed by using Loggabor filtering on phases and measures,and then the spatio-temporal gradient is calculated by using the obtained feature images. The optical flow is calculated with the spatio-temporal gradient. The video images are layered and processed with coarse-to-fine image pyramid method. The theoretical analysis and experimental results show that the algorithm is suitable for the video optical flow motion estimation of the significant range. It can not only obtain the video images following the human visual resolution characteristics, but also optimize the spatio-temporal gradient, while the optical flow calculation is more accurate. Besides, the time complexity of this algorithm is equivalent to that of the traditional optical flow method, and the accuracy of the algorithm is superior to the methods suggested by Horn-Schunck, Duan,et al.     

棉株不同座果点纤维品质的时空分布

为了明确棉株不同座果点棉花纤维品质的差异及对品质贡献率的大小，于2000至2001年研究了不同座果点对品质的贡献率。结果表明，第二座果点棉铃对纤维品质的贡献率最大，达到38.31%，其次是第一座果点（31.81%），再次是第三座果点（29.88%）。确定了棉株65个座果点的品质特点，并以综合指标为尺度进行了聚类分析，结果表明，可将这些座果点分成差异明显的6大类，其中Ⅱ-Ⅴ类为优质类，Ⅰ类、Ⅵ类为较差类；就时间分布而言，7月20日以前（伏前桃）的纤维品质最差，贡献率仅16.38%，7月20日至8月20日（伏桃）的纤维品质最好，贡献率达35.36%，8月21日至9月10日（早秋桃）的品质贡献率为28.54%，而9月10日以后（晚秋桃）品质贡献率减少为19.72%。     

基于DPSIR模型的黄土高原生态敏感性演变格局及驱动力分析

摸清生态系统敏感性时空演变格局，对其驱动因素及未来发展趋势进行探测是修复和提高生态系统稳定性的重要内容。黄土高原是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一，探究该地区生态敏感性时空演变特征及驱动因素，科学划分生态敏感性治理分区对于促进国家生态文明建设具有重要意义。基于“驱动-压力-状态-影响-响应”（driving-pressure-state-impact-response，DPSIR）框架，耦合空间距离指数和全排列多边形图示指标法构建生态敏感性指标体系，使用地理信息演变图谱和地理探测器研究黄土高原2000—2020年5个时间点生态敏感性时空格局和驱动力，最终划分生态敏感性治理分区。结果表明：1）研究期内黄土高原生态敏感性表现为西北高、东南低的分布特征，时间上先增加后下降。2）研究期内黄土高原生态敏感性转移类型以波动稳定型为主，生态改善区面积占比最大（35.17%），变化0次和1次的面积占比62.06%，生态环境演变稳定向好。3）生态敏感性的各驱动因素中，NDVI和降水量以及两者与其他因子的交互作用对于黄土高原生态敏感性具有明显的驱动作用。4）2030年低度敏感将成为黄土高原的主要敏感类型；沙地和农灌区以及黄土高塬沟壑区的中西部是生态敏感性治理的重点地区。整体来看，黄土高原生态环境有所好转，生态治理措施取得了积极成效，该研究可为黄土高原生态治理及高质量发展提供参考。     

喀斯特山区耕地时空演变与影响因子分析

喀斯特山区因其耕地资源特殊性使得社会经济发展限制因素尤为突出，厘清其演变规律对区域社会-经济-生态的可持续发展具有重要影响。该研究以贵州省耕地为研究对象，结合GIS空间分析功能，采用核密度、Lorenz曲线和地理探测器等方法对2000、2005、2010、2015、2018年共5期耕地数据的空间分布和时空演变进行深度探究。结果表明：贵州省耕地"西北多、东南少"，空间非均衡分布，省会周围、生态脆弱敏感区及喀斯特地貌发育区域耕地总量较少；耕地分布呈现空间正相关性，高-高聚类区域自然条件比较相似，低-低聚类区域大多为典型的喀斯特地貌或其他生态敏感脆弱区；时间尺度上耕地总量和密度均在2005年出现递减拐点，2000-2018年以地类转出为主，主要流向为林地、草地和建设用地，动态变化程度随时间推移愈加强烈，到末期稍减；空间尺度上各期耕地增减都较为均衡，面积的减少量稳定，增加量则由高值骤降至低值，并在低值处趋于稳定；地理探测显示影响贵州省耕地空间分布的主要因子为人口、GDP，次要因子为路网密度、平均坡度，其中社会经济因素影响力大于自然因素。     

不同利用方式下红壤坡地土壤水分时空动态变化规律研究

利用连续3年土壤水分定位观测数据，研究了红壤坡地不同利用方式下土壤水分的时空动态变化规律。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨和植被类型的影响。土壤水分季节变化分为相对稳定期、消耗期和补给期三个时段；土壤剖面（0～90cm）水分含量从表层到深层表现为增长型，依据2003年土壤水分标准差和变异系数。将土壤剖面划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层3个层次；土壤剖面水分变异系数随降雨量和土层深度的增加而减小，随植被根系的增长而变大。平水年，深根系区与浅根系区土壤水分变化差异表现在30cm深度以下，而丰水年其差异主要表现在土壤表层（0～30cm）；无论平水年还是丰水年，深根系区土壤水分变幅均比浅根系区大。