空间分异是自然和社会经济过程的空间表现,也是自亚里士多德以来人类认识自然的重要途径。地理探测器是探测空间分异性,以及揭示其背后驱动因子的一种新的统计学方法,此方法无线性假设,具有优雅的形式和明确的物理含义。基本思想是：假设研究区分为若干子区域,如果子区域的方差之和小于区域总方差,则存在空间分异性;如果两变量的空间分布趋于一致,则两者存在统计关联性。地理探测器q统计量,可用以度量空间分异性、探测解释因子、分析变量之间交互关系,已经在自然和社会科学多领域应用。本文阐述地理探测器的原理,并对其特点及应用进行了归纳总结,以利于读者方便灵活地使用地理探测器来认识、挖掘和利用空间分异性。

城市与乡村是一个有机体,只有二者可持续发展,才能相互支撑。依据人地关系地域系统学说,城乡融合系统、乡村地域系统是全新认知和理解城乡关系的理论依据。针对日益严峻的“乡村病”问题,全面实施乡村振兴,既是推进城乡融合与乡村持续发展的重大战略,也是破解“三农”问题,决胜全面建成小康社会的必然要求。本文探讨了新时代城乡融合与乡村振兴的基础理论,剖析了乡村发展面临的主要问题,提出了问题导向的中国城乡融合与乡村振兴科学途径及研究前沿领域。结果表明：① 城乡融合与乡村振兴的对象是一个乡村地域多体系统,包括城乡融合体、乡村综合体、村镇有机体、居业协同体,乡村振兴重在推进城乡融合系统优化重构,加快建设城乡基础网、乡村发展区、村镇空间场、乡村振兴极等所构成的多级目标体系。② 中国“三农”问题本质上是一个乡村地域系统可持续发展问题,当前乡村发展正面临主要农业生产要素高速非农化、农村社会主体过快老弱化、村庄建设用地日益空废化、农村水土环境严重污损化和乡村贫困片区深度贫困化等“五化”难题。③ 乡村是经济社会发展的重要基础,城乡融合与乡村振兴战略相辅相成,乡村振兴应致力于创建城乡融合体制机制,推进乡村极化发展,按照产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕的要求,构建乡村地域系统转型—重构—创新发展综合体系。④ 乡村振兴地理学研究应着眼于乡村地域系统的复杂性、综合性、动态性,探究以根治“乡村病”为导向的新型村镇建设方案、模式和科学途径,为实现新时代中国乡村振兴战略提供理论参考。

克鲁格曼在借鉴经典区位理论的基础上,引入了世界贸易、新经济增长理论的最新研究成果,改造并创新了传统区位理论,在此基础上构造出一套新的空间区位理论—称之为新经济地理学。克鲁格曼以在该领域及此前在国际贸易和世界经济形势预测方面的贡献,获得了2008年度诺贝尔经济学奖。克鲁格曼新经济地理学是经济地理学在新形势下取得的新成果,解决了许多传统区位理论未能解决的难题,而且使经典区位理论获得了新的发展动力。但是,长期以来克鲁格曼新经济地理学被认为与地理界所研究的经济地理学关系不大,未引起地理学界的足够重视。本文从地理学的角度对克鲁格曼所研究的新经济地理学的内涵、研究意义及其与传统区位论的关系等方面,重新解读和审视克鲁格曼的新经济地理学,分析该理论对经济地理学发展的影响,以期对中国经济地理学的创新研究和制订区域科学发展路线图提供参考。

青藏高原是中国乃至全球典型的人口稀疏区之一,但内部人口地域分异明显。通过构建青藏高原乡镇街道尺度的人口空间数据集,系统核算青藏高原人口数量及其空间密度,从经度、纬度、极向和垂直4个维度解析青藏高原人口地域分异规律,并基于“胡焕庸线”思想,提出青藏高原的“祁吉线”人口地理划分方案。结论包括：① 青藏高原人口空间分布不均衡,具有“东南密、西北疏”的总体空间分布特征,距离“寒旱核心区”近疏远密的极向地域分异明显;② 青藏高原人口地域分异与海拔、土壤、水资源、气候、植被等自然环境本底具有高度耦合关系,自然因素间交互作用加强了人口地域分异;③ 青藏高原人口地域分异可以通过连接祁连县与吉隆县的“祁吉线”体现,两侧地域面积大致相同,但是东南半壁与西北半壁人口比例达到93∶7的悬殊;④ “祁吉线”长期稳定,但是东南半壁人口持续微降,西北半壁人口持续微增,未来时期,东南半壁依然是青藏高原城镇化及人类活动的主要区域,而西北半壁应当重视人口增长与生态环境压力的矛盾。

中国改革开放和加入WTO需要人文地理学家进一步面对全球化的挑战,发展符合中国国情、与国际主流学派兼容的人文地理学理论和研究方法。作者从发展过程的角度论述了人文地理学的学科性质,认为人文地理学始终是扎根于自然地理学基础之上发展起来的地理学分支学科之一。作者从人文地理学研究内容和研究方法论两方面描述了当代人文地理学发展的新趋势。

随着地理空间观测数据的多年积累,地球环境、社会和健康数据监测能力的增强,地理信息系统和计算机网络的发展,时空数据集大量生成,时空数据分析实践呈现快速增长。本文对此进行了分析和归纳,总结了时空数据分析的7类主要方法,包括：时空数据可视化,目的是通过视觉启发假设和选择分析模型;空间统计指标的时序分析,反映空间格局随时间变化;时空变化指标,体现时空变化的综合统计量;时空格局和异常探测,揭示时空过程的不变和变化部分;时空插值,以获得未抽样点的数值;时空回归,建立因变量和解释变量之间的统计关系;时空过程建模,建立时空过程的机理数学模型;时空演化树,利用空间数据重建时空演化路径。通过简述这些方法的基本原理、输入输出、适用条件以及软件实现,为时空数据分析提供工具和方法手段。

本文在探究“生产—生活—生态”三生空间理论内涵的基础上,分析了土地利用功能与土地利用类型的辩证关系,依据土地利用现状分类国家标准,建立了三生空间分类与评价体系,揭示了1990-2010年间中国三生空间的格局及其变化特征。结果表明：① 生产空间主要分布在胡焕庸线东南侧的主要城市群及粮食主产区,其扩张区域主要分布于东北平原、新疆西北、宁夏、兰州—西宁、四川盆地、环渤海、长三角、厦漳泉、珠三角等地区,缩小区域主要分布在黄土高原、呼伦贝尔大草原、江汉平原、闽南丘陵等地区;② 生活空间主要集中在全国主要城市及城市群,整体上呈现“东高西低、北高南低;大分散、小集聚”的空间格局,其扩张过程表现为环渤海、长三角、珠三角三大城市群的大规模、区域式扩张和各主要省会城市的小规模、点状式扩张。③ 生态空间主要分布在胡焕庸线西北侧,整体呈现“西高东低,南高北低”的空间格局;④ 工业化、城镇化是中国三生空间变化的基本动力,西北和东北地区的农田开垦、华北平原和三大城市群的城镇化建设、黄土高原的退耕还林等是导致三生空间区域差异的主要原因。本文可以为三生空间的分类规划和优化决策提供参考依据。

人口的持续增长和食物消费水平的快速提升使得中国粮食自给问题越发受到关注。后备土地资源补给能力的不足和城市化过程对优质耕地的占用使得耕地资源“开源”和“节流”均存在一定困难,因此,提高耕地资源利用效率、提升耕地生产能力成为当前中国农业发展的根本策略,清晰地掌握全国高中低产田在空间上的分布区域成为国家中低产田改造与高标准农田建设规划的必要前提。本研究应用空间分辨率500 m的MODIS遥感数据和光能利用率模型,在空间上清晰地估算现实农田生产力的基础上,结合高分辨率的耕地分布数据和耕作制度区划信息,探索新的高中低产田划分方法,掌握中国高中低产田的空间分布格局。该方法既能够体现耕地资源条件的区域分异规律,也能表达耕地现实生产能力的空间差异性,并且有效克服了利用统计数据进行高中低产田划分时以县为统计单元导致的县内高中低产田格局不明确的问题。基于该方法划分的高中低产田分别占全国耕地面积的20.66%、39.56%以及39.78%。其中,低产田约有3/4分布于丘陵山地区;高产田则53%分布于平原区。高产田面积最大的五个省均位于黄淮海区域内,其面积总和占全国高产田面积的41.75%。耕地面积位列全国前三的黑龙江省、四川省和内蒙古自治区其高产田面积占比均不足15%。

推动区域协调发展战略是中国新时期的重大战略之一,面对中国区域发展不平衡不充分的现实,客观上需要构筑一条或多条支撑区域协调均衡发展的主轴线,成为表征区域均衡发展格局的标志线。反复审视中国区域发展版图并计算发现,垂直于胡焕庸线的博台线（连接新疆博乐市与台湾省台北市的西北—东南走向的轴线）可建成中国区域发展均衡线。2016年博台线西南半壁与东北半壁国土面积占比为59:41,而两侧人口占比约为45:55,经济总量占比约为41:59,并分别向50:50的平衡格局演变;两侧人均GDP比值为44:56,人口密度比值为38:62,经济密度比值为32:68,城镇化水平比值为48:52,主要均量指标都逐步趋向1:1的均衡发展格局。进一步分析发现,博台线是连接“一带一路”双核心区的战略扁担线,是国家安宁和台湾回归的祖国和平统一线,是综合交通运输通道支撑连接的实体线和国家城市与城市群发展的琵琶型对称线,也是双向对外开放的中坚线、海陆联动发展的对接线,更是促进东中西部、南北协调发展、解决地区发展不平衡不充分的重要分界线,博台线对推动国家区域协调均衡发展具有不可替代的重要功能与战略作用。建议将博台线建设纳入国家发展战略,制定博台线发展战略规划,充分释放博台线承载的多重潜在功能,突出建设博台线上西北端点、中部战略节点和东南端点三大战略支撑点;开展对博台线的综合科学考察,加大对博台线的科学认知与宣传力度,让中国认识博台线,让世界了解博台线;把博台线建成国家发展的战略脊梁线,让博台线成为破解胡焕庸线、缩小地区发展差距的新路径。

中国人文地理综合区划是以中国自然地理要素的地域分异规律为基础,充分考虑全国人文要素的地域分异性和相似性,将全国划分为不同空间层级、相对独立完整、并具有有机联系的特色人文地理单元。是一项基础性、综合性、前沿性与实用性的重要工作。通过人文地理综合区划,将突出中国人文地理要素的地域分异性、地方特色性和复杂多样性,因地制宜地推动人文地理学科发展,为面向国家和地方发展战略需求推动“一带一路”建设、新型城镇化和生态文明建设、为营造重点地区良好的地缘政治环境提供基础性的科学支撑。本文在吸纳已有的各类自然和人文地理区划成果的基础上,按照综合性、主导性、自然环境相对一致性、经济社会发展相对一致性、地域文化景观一致性、空间分布连续性与县级行政区划完整性等原则,以自然、经济、人口、文化、民族、农业、交通、城镇化、聚落景观和行政区划10大要素为基础划分依据,构建中国人文地理综合区划指标体系,采用自上而下与自下而上相结合的区划思路和空间聚类分析方法,将中国人文地理划分为东北人文地理大区Ⅰ、华北人文地理大区Ⅱ、华东人文地理大区Ⅲ、华中人文地理大区Ⅳ、华南人文地理大区Ⅴ、西北人文地理大区Ⅵ、西南人文地理大区Ⅶ和青藏人文地理大区Ⅷ共8个人文地理大区和66个人文地理区。该区划方案填补了中国人文地理没有综合区划的空白。各个人文地理大区和各个人文地理区之间呈现出不同的地形地貌属性、气候属性、生态属性、人口属性、城镇化属性、经济发展属性、聚落景观属性、地域文化属性和民族宗教属性。中国人文地理综合区划方案与已经划出的中国自然地理综合区划、中国经济区划、中国农业区划等有较大程度的吻合性,体现出在自然与人文要素双重作用下的中国人文地理综合区划的地域分异规律。

综合运用时序变化趋势、空间集聚分析等方法,从种植结构类型和种植比例变化趋势分析了1980年以来中国县域种植结构的时空特征。结果表明：① 近30年来中国前10位的种植结构类型有16种,2002年后多元种植结构逐步替代单一型种植结构。粮食作物占优的单一种植结构类型呈逐年递减趋势,其中1980年全国82.7%的县级农业种植结构是水稻、小麦、玉米及其组合种植类型,2002年后的果蔬类型增加改变了种植结构格局。② 全国种植县中有47%的水稻、61%的小麦和29.6%的玉米的种植比例显著减少,其他作物呈现增加趋势。粮食作物由以水稻为主的格局调整为水稻、小麦和玉米共存格局,其中玉米种植面积比例在空间上变化最为显著,在中国形成北东—西南向的“玉米减少带”。种植结构调整热点的城市地区,城市化对种植结构变化影响显著,水果和蔬菜类种植比例在城市化地区快速增加。③ 种植结构变化趋势在1300个县形成空间集聚效应,水稻的高高聚集占全国县数的2.86%、小麦占5.64%、玉米占6.11%、大豆为4.53%、麻类为1.62%、棉花占7.77%、蔬菜占8.24%、薯类占12%、水果占10%、糖料占1.41%、油料占9.35%,主要分布于中国东北、新疆和沿海的城市化地区。

黄河流域与黄河所经地区在国家发展中具有极为重要的战略地位。2019年9月习近平总书记在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上发表了重要讲话,具有重大战略意义。本文对黄河流域的综合治理与可持续发展形成了初步认识,指出新时代黄河流域全面深刻转型发展的任务仍然艰巨,需转变理念,持续推进能源清洁高效利用,因地制宜重点推进产业发展,不搞粗放式大开发,搞好资源耕地保护等方面应是推进黄河流域综合治理及保障可持续发展的重要举措,认为“黄河经济带”在全国经济层面上不存在,目前不适宜将“黄河三角洲”确定为国家战略。

耕地复种是中国普遍的农业种植制度,对保障国家粮食安全和促进农村经济发展十分必要。本文基于1999-2013年1 km×1 km旬SPOT-NDVI数据和3期耕地数据,利用S-G （Savitzky-Golay）滤波方法,重建了农作物生长NDVI曲线;基于二次差分算法及相关阈值限定,提取了各时相复种指数;分析了1999-2013年中国耕地复种指数的时空变化过程。结果表明：① 中国耕地复种指数从北到南逐渐增加,其中种植制度上43.48%的耕地实行一年一熟,56.39%的耕地实行一年两熟,仅有0.13%的耕地实行一年三熟。② 1999-2013年间,中国耕地复种指数整体上呈现显著上升趋势,年均增加约为1.29%（P < 0.001）;但空间差异明显,复种指数显著降低（P < 0.1）的耕地仅占全国耕地的2.12%,主要分布在河北、北京、天津交界地区,安徽中部,四川的成都平原,江西的鄱阳湖平原,湖南的北部和南部以及广西的中部;16.40%的耕地复种指数显著上升（P < 0.1）,主要分布在甘肃的东部,陕西的渭河平原,山西的西部,河北、山东和天津交界处,山东的山东半岛和湖北的江汉平原。③ 耕地复种指数年际变化率与地形起伏和经济发展水平具有较好的相关关系：起伏度增强,复种指数上升;经济发展水平提高,复种指数降低。

中国主体功能区划方案是刻画未来中国国土空间开发与保护格局的规划蓝图,主体功能区规划已上升为主体功能区战略和主体功能区制度。2004-2014年,笔者组织系列研究项目,配合国家编制主体功能区规划,研究地域功能基础理论和功能区划技术流程,提出国家和省区尺度进行空间管制的地域功能区域类型为城市化区域、粮食安全区域、生态安全区域、文化和自然遗产区域等4类,在此基础上转化为以县级行政区划为单元的优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发4类主体功能区。研制了由水资源、土地资源,生态重要性、生态脆弱性、环境容量、灾害危险性、经济发展水平、人口集聚度和交通优势度等9类可定量指标及战略选择为1项定性指标构成的地域功能识别指标体系,进行了单项指标评价,开发并运用地域功能适宜程度综合评价指数进行了综合评价,测算了各省区保护类区域下限、开发类区域上限以及开发强度等关键参数;研讨了以规划为应用指向的主体功能区划分方法,形成中国首部主体功能区划方案,按照全国主体功能区规划口径,2020年与2010年相比,全国国土空间开发强度从3.48%增加到3.91%;按照省区集成的主体功能区规划口径,优化、重点、限制开发区域的土地面积比重分别为1.48%、13.60%、84.92%,城市化、粮食安全、生态安全区域的土地面积比重分别为15.08%、26.11%、58.81%。结合区域发展水平、资源环境承载状态、民生质量等相关分析,给出了主体功能区的主要特征。通过区划方案校验,国家和省区分两级采用笔者主持制定的《主体功能区划技术规程》互动完成的全国主体功能区划方案,同预判的吻合程度多为80%以上。

以2004年之后的Landsat TM/ETM+和ASTER遥感影像为基础,参考第一次中国冰川目录及其他文献资料,经过影像校正、自动解译、野外考察、人工修订、交互检查和成果审定等技术环节,完成占全国冰川总面积85.5%的现状冰川编目,确定中国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×10⁴βkm²,约占全国国土面积的0.54%,冰川储量约4.3~4.7×10³βkm³。中国冰川数量和面积分别以面积<0.5βkm²的冰川和面积介于1.0~50.0βkm²的冰川为主,面积最大的冰川是音苏盖提冰川（359.05βkm²）。中国西部14座山系（高原）均有冰川分布,其中昆仑山冰川数量最多,其次是天山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山,这5座山系冰川数量占全国冰川总数量的72.3%;冰川面积和冰储量位列前3位的山系分别为昆仑山、念青唐古拉山和天山,尽管喀喇昆仑山冰川数量和面积均小于喜马拉雅山,但前者冰储量高于后者。从冰川海拔分布来看,海拔4500~6500βm之间是冰川集中发育区域,约占全国冰川总面积的4/5以上。冰川资源在各流域分布差异显著,东亚内流区（5Y）是中国冰川分布数量最多、面积最大的一级流域,约占全国冰川总量的2/5以上;黄河流域（5J）是冰川数量最少、规模最小的一级流域,仅有冰川164条,面积126.72βkm²。新疆和西藏的冰川面积和冰储量约占全国冰川总面积的9/10。

基于MODIS-NDVI遥感数据以及地表气象数据,计算了2001-2013年华北地区的修正Palmer干旱指数（Palmer Drought Severity Index,PDSI）和植被覆盖度,总结出植被覆盖度以及PDSI的年际变化规律,从华北地区生态分区的角度分析了二者的相关关系。结果表明：① 华北平原的植被覆盖度呈南高北低、中部高四周低的分布特点,最低为内蒙古高原草原生态区的0.61,最高为淮阳丘陵地区的0.84;② 2001-2013年,华北平原整体植被覆盖度主要呈上升趋势,其中华北的北部、西部、南部山区及丘陵地带植被覆盖度主要呈上升趋势,而华北平原农业区以及京津唐城郊地带植被覆盖度呈下降趋势;③ 华北地区的东北部有变潮湿的趋势,南部则有变干旱的趋势,其他地区干旱条件变化不明显;④ 华北地区植被覆盖度与气候干旱程度的平均相关系数为0.20,73.37%的地区相关系数为正,正相关关系最为明显的地区为华北地区的西北部,而北京、天津、以及河北省与河南省一级、二级城市的城郊地区相关系数多为负值。⑤ 在华北大部分地区,夏季和秋季的气候干旱条件对植被覆盖度的影响最为明显。