通过全面系统地分析大数据特点和应用升级、大数据引发的新一轮产业革命、阐述大数据在国家基础数据库、电子政务业务、新型城镇化建设、物流公共信息服务、互联网金融、电子商务与企业信息化管理、世纪之村服务平台等行业的应用内容,指出当前中国大数据使用面临的问题与挑战,提出解决的方案和途径。
根据历史日记中的华中地区春季植物物候、清代档案中的湖南4地降雪日数记载和区内5个树轮宽度年表,以及植物物候期、雪日观测记录等代用资料;以器测的华中整个地区的逐年气温距平为校准序列,采用逐步回归方法,结合逐一剔除法验证和方差匹配技术,重建了1850-2008年华中地区年均气温变化序列。结果表明：① 自1850年以来,华中地区气温变化以年际至年代尺度波动为主要特征;但至1990年以后则迅速增暖,并超出了原有的年代际波动水平;而1920s中期至1940s中期的温暖尽管也持续了20年,但其温暖程度显著低于1990s-2000s。其间,最寒冷年代则分别出现在1860s、1890s及1950s,最寒冷的年份为1893年。② 华中地区1850年以来的气温年代际波动周期为10~20年和准35年,其中1920s以前主要为12~14年,但自1940s开始则转为18~20年以及准35年。
利用MODIS-NDVI数据,辅以趋势分析、Hurst指数及偏相关分析等方法,本文探讨了2000-2014年秦巴山区植被覆盖时空变化特征及未来趋势,并对其驱动因素进行分析。研究发现：① 近15年秦巴山区植被覆盖呈显著增加趋势,增速为2.8%/10a,其中2010年之前植被覆盖呈持续增加趋势,增速为4.32%/10a,而2010年之后呈连续下降态势,降速为-6.59%/10a;② 空间上,植被覆盖格局呈现“中间高、四周低”的分布特征,高值区主要分布在陕西境内的秦岭山地和大巴山山地;③ 秦巴山区植被覆盖呈增加和减少趋势的面积分别占81.32%和18.68%;然而,分段结果表明,2010-2014年有71.61%的区域植被覆盖呈下降趋势;④ 秦巴山区植被覆盖变化的反向特征强于同向特征,其中46.89%的区域将由改善转为退化,而持续改善地区仅占34.44%;⑤ 植被覆盖变化主要归因于降水的减少,同时拉尼娜年的植被覆盖整体好于厄尔尼诺年;⑥ 人类活动对植被覆盖造成双重影响,是植被覆盖变化的另一重要影响因素。
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。
多次黄河泛滥使现今开封城市地面以下叠置数座古城,出现“城摞城”奇观。泛滥之后的城市重建等人类活动常常扰动正常的沉积层序,给粒度旋回划分带来巨大困难,因此需要寻找其他代用指标。分别在“城摞城”中心区（ZKsz）和郊区（ZKjm）获取25 m连续岩芯,以10 cm间隔分样;用激光粒度法结合筛分开展沉积物粒度分析,用Lim法（1996）测定黑碳含量,用小波分析划分沉积旋回。结果表明：ZKjm岩芯的粒度旋回界线大多与黑碳旋回一致,表明黑碳含量可以作为划分沉积旋回的代用指标。ZKsz钻芯深度8.8~23.5 m之间的地层,粒度旋回和黑碳旋回的数量及其界限基本相同;北宋以后地层（深度0.3~8.8 m）的粒度旋回只有2个,而黑碳旋回有7个,表明黑碳含量适用于城市扰动地层的沉积旋回划分。
阿尔泰山喀纳斯河流域在第四纪期间发生过多次冰川进退,丰富的侵蚀与堆积地貌为区域地貌演化过程分析提供了重要依据,同时,该区的第四纪冰川作用对全球环境变化研究具有重要的科学意义。通过对喀纳斯湖口以下主谷内古冰川地貌的实地考察,测定不同地段多级U型谷底（台地）的海拔高度以及冰川漂砾的上限与分布位置,并对主谷内不同地段不同期次的冰碛物进行电子自旋共振（ESR）测年,研究发生在主谷内的古冰川作用系列、规模及演化过程。结果表明：喀纳斯湖到驼颈湾地区的谷地中主要发生过4次冰川作用,时代分别对应中梁贛冰期（MIS12）、MIS8/10、倒数第二次冰期（MIS6）以及末次冰期。末次冰期冰川作用又可细分为3个阶段,分别对应MIS4、MIS3中期与MIS2;根据三级U型谷的分布特征推断,古冰川作用规模呈现渐次变小的规律,自冰川站至下游接近冰川末端,中梁贛冰期时冰川厚度达50~395 m,覆盖范围包括主谷及两侧的山梁和支谷,延伸的长度和宽度都最大,MIS8/10以及倒二冰期时的厚度分别在102~199 m和88~269 m之间,冰川末端到达驼颈湾附近;鸭泽湖附近坡地上保存完好的多级台地,说明发生在河谷内的古冰川活性大,流动性和连续性较强,具有温冰川的性质;喀纳斯主谷有明显的不对称性,与局部小气候和地形对冰川的发育影响有关。
选取福建长乐典型海岸沙丘进行研究,在光释光（OSL）年代学基础上,结合环境代用指标分析和地质雷达图像,探讨研究区晚全新世以来沙丘发育历史及其古环境意义。结果显示：① 东山（DS）沙丘发育过程主要存在5个沉积期和3个沉积间断。主要反映了东亚季风强度变化,是东亚冬季风的区域响应结果。同时与火山活动、中国东部冬半年气温、夏季风降水具有良好对应关系;② DS剖面保存了近6 ka以来福州盆地海平面变化信息。清晰记录了存在于闽粤台地区的大范围的高海面期,分别是5.6~2.8 ka BP、2.8~1.7 ka BP、1.7~0.8 ka BP,其中1.7~0.8 ka BP阶段最为明显。③ DS沙丘发育过程与闽东北区域人类活动记录以及新石器文化序列具有良好对应关系。5.6~2.8 ka BP、2.8~1.7 ka BP阶段的人类活动主要受到自然环境影响。~1.7 ka BP之后,唐代至五代是福建社会经济的复苏阶段。
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%。
立足反映恢复力属性特征的盆地模型理论,构建基于稳定性景观的恢复力评价体系。从脆弱性、应对能力两大层面以及社会、经济、生态三大子系统入手,建立旅游地社会—生态系统恢复力测度指标体系,运用集对分析法,测度千岛湖旅游地社会—生态系统恢复力,甄别影响恢复力的主要因子,揭示旅游地社会—生态系统恢复力因子影响机理及曲线规律。结果表明：① 1987-2012年间千岛湖旅游地社会—生态系统脆弱性指数由0.4576缓慢上升至0.5622,应对能力指数由0.0282快速上升至0.9725,恢复力指数由0.1276稳步上升至0.8669,恢复力应是脆弱性与应对能力相互作用的结果。② 总脆弱性受生态子系统脆弱性影响最大,总应对能力受经济子系统应对能力影响最大,总恢复力受社会和经济子系统恢复力影响较大。总应对能力对恢复力起着决定性作用,其中社会和经济系统的应对能力作用更加突出。③ 恢复力因子影响曲线可分为线性递增和递减、非线性U型/倒U型递增和递减6种类型,不同阶段、不同因子对系统恢复力作用方式、性质、速率具有差异性,主要以非线性影响为主,且存在不确定性。
运用ArcGIS软件对伊犁河谷文化遗址时空分布进行分析,探讨了遗址时空演变特征与人文历史、自然环境的关系。结果表明：① 从夏—西周到清—近现代6个时期中,遗址数量及在总数中的比重、出现频率呈倒“V”型变化,从萌芽阶段到巅峰阶段,至衰落阶段。② 遗址的空间分布格局由前3个时期的“东高西低”转变为后3个时期的“西高东低”,人类活动空间重心发生了转移。③ 遗址主要分布在1~5级坡度上,其比重由春秋—秦时期的75%增至清—近现代时期的93.75%;而遗址集中分布高程则由春秋—秦和西汉—南北朝时期的4~8级转移到后3个时期的1~4级,且其数量表现出明显的从高海拔的山地丘陵向低海拔平原、从高坡度向低坡度转移。④ 研究区遗址演变模式与典型干旱区遗址迁移模式相反,表现为特殊的“中上游→下游”迁移的“湿润模式”。⑤ 研究区文化遗址分布、时空演变受政治、经济、生产力等人文因素和地貌、海拔、坡度、气候等自然因素的综合影响。由于其气候湿润,水资源丰富,虽然遗址分布和演变表现出一定的河谷谷地、阶地、平原、水资源等“自然因素”指向性规律,但更突出表现为生产力水平、政治稳定、经济发展、商贸交通等“人文力量”指向性规律,这一点在中后期表现得更为明显。
本文系统综述了基于水文模型的蒸散发数据同化研究,阐述了蒸散发作为非状态变量构建数据同化演算关系的难点和瓶颈,并系统分析了利用当前各种通用水文模型进行蒸散发同化的可行性。基于此,尝试提出了一种易于操作且具有水循环物理机制的蒸散发同化新方案,该方案利用具有蒸散发—土壤湿度非线性时间响应关系的分布式时变增益模型（DTVGM）,并进一步完善DTVGM蒸散发机理,构建基于DTVGM水文模型的蒸散发数据同化系统。该新方案将为区域蒸散发精确模拟提供新的思路和借鉴。
基于1960s、1980s以及2010s三期1:5万地形图中水系数据,选取河网密度（Dd）、水面率（WSR）、干流面积长度比（R）、支流发育系数（K）和盒维数（D）,探讨了长江三角洲地区水系近50年的时空格局及变化特征,并分析了城市化对水系结构的影响。结果表明：① 近50年来,长三角水系河网密度、水面率数量特征呈下降趋势,其中武澄锡虞、杭嘉湖和鄞东南地区河网密度减少近20%;结构特征发生变化,秦淮河流域干流面积长度比增加显著,杭嘉湖地区支流发育系数衰减达46.8%;河网复杂度衰退,武澄锡虞和杭嘉湖地区的盒维数衰减分别达7.8%和6.5%。② 城市化影响水系的空间分布,高度城市化地区河网密度、水面率、支流发育系数以及盒维数最低。③ 城市化深刻改变着水系的演化过程。1960s-2010s期间,高度城市化地区的河网密度、水面率衰减剧烈达27.2%和19.3%,河网主干化趋势加剧,河网复杂度下降4.91%。1980s-2010s期间,低度城市化地区支流衰减达53.3%,河网密度大幅下降14.6%。④ 城镇用地的扩张、水利工程的修建和农田水利活动是改变长三角水系的主要方式。
根据1958-2013各年代长江河口河槽海图水深资料,利用Arcmap地图分析软件建立不同时期的水深数据库,以河口河槽水体和泥沙容量为研究对象,结合典型潮汐过程和典型年代水沙同步实测资料,计算长江口各分汊河槽最大理论进潮量和悬沙含量,探讨近50年来长江分汊型河口河槽水体和泥沙容量的变化过程和影响因素。结果表明：① 北港河槽总体稳定,南港河槽仍处于发育阶段,南港河槽发育中心在南港下段,北港河槽上段区域略有萎缩;② 目前,南、北槽河槽由于工程影响仍处于持续调整过程中,进潮量主增区域在南港和南槽,北槽发育模式已经被固定和限制。③ 近30年来,由于流域来水来沙减少,同时北槽深水航道工程的建设,使南、北槽进潮量和悬沙通量及其比例均发生了显著变化;④ 南北港水道悬沙量主要集中于北港下段及南北槽区域,其洪枯季悬沙含量的变化主要受冬夏季风和海洋动力条件的影响。
在长江主河道采砂行为于2000年全面禁止之后,受中国长江中下游房产建筑行业的砂石需求的驱动,大量采砂船转移到鄱阳湖采砂,这种规模化的采砂行为对鄱阳湖的水文环境产生的影响还缺乏定量研究。本研究通过利用地形数据、水文数据和卫星遥感数据,分析了鄱阳湖2001-2010年的采砂场的空间分布和采砂量,定量分析了采砂行为对鄱阳湖水文和泥沙的影响。研究结果表明：① 2001-2007年鄱阳湖采砂船主要集中于松门山以北的通江河道,2007年以后采砂行为扩张到鄱阳湖中部;② 2001-2010年间,鄱阳湖采砂面积范围大约为260.4 km2,挖沙平均深度4.95 m,采砂量达到1.29×109 m3或2154 Mt,体积上相当于使鄱阳湖库容增加了6.5%,重量上相当于1955-2010年以来鄱阳湖自然沉积量的6.5倍;③ 鄱阳湖采砂通过扩大通江河道的过水断面面积,加快了湖水注入长江速率,是引起近年来鄱阳湖秋冬季枯水期提前、枯水期延长的主要原因之一;④ 鄱阳湖采砂过程中通过挖沙、洗沙使沙场附近的水体含沙量增加、水体透明度降低,从而影响长江河道的泥沙平衡。
