利用遥感调查的1995~2000年中国土地利用成果进行中国风蚀景观变化过程的分类,对不同风蚀景观发展过程进行了地理分区。探讨风蚀景观变化的方向和速度,特别是土地发生风蚀沙漠化的趋势。在中国近400个气象站点1999年每日4次观测数据的基础上,进行风向频率、风场强度及风能参数的计算,分析风速频率Weibull分布的形状参数k和幅度参数c。利用GIS方法生成覆盖中国的1 km网格,对风场强度等数据进行空间化处理,生成中国地表风速空间分布数据。在此基础上,分析1999年风速变化状况并探讨风场的变化过程。利用RWEQ 风蚀预报模型中的计算方法生成了的风场强度指数。结合风场强度数据,进行风蚀区内风蚀景观变化类型分布数据的对比,指出强风场的存在促使中国西北广大干旱区的草地和耕地遭到破坏,并探讨了风能对土壤风力侵蚀和风蚀景观的驱动过程。同时,在分析风能与风蚀景观空间分布关系的基础上探讨了降低土壤风蚀的措施。最后指出了建立风速和风向驱动下的不同景观的土壤颗粒侵蚀和堆积量模型的重要性。
应用遥感与地理信息系统方法,对南水北调西线调水工程区遥感数据、地理信息数据进行一系列的信息识别、信息提取,获取了工程区地形地势、土地覆盖、植被覆盖度、植被净初级生产力、年均温度和年降雨量等主要的自然环境因子。用海拔高度反映地势状况,土地覆盖类型反映地表覆盖状况,植被覆盖度反映抗侵蚀能力,植被净生产力反映物质能量的循环状况,年均温度反映热量状况,年降水量反映降水状况,建立综合自然环境指数,对调水工程区的自然生态环境现状进行定量评价。按计算结果将调水工程区分为四级区域,并对这四级区域进行空间统计,分析了它们的自然生态环境,为全面深入进行南水北调西线工程区环境影响评价提供可供借鉴的新思路和新方法。
绿洲土地覆盖变化信息的定量提取在干旱区生态环境演变研究中具有重要价值,选择塔里木盆地南部特有的干旱地区和田绿洲于田县为研究区,首先对土地覆盖变化信息提取方法作了对比论述,并对利用卫星遥感数据的空间结构信息以提高分类精度,进而提高分类后比较法的总体精度进行了研究;最终利用该方法做出的系列图件,总结了该地区近10年来的土地覆盖类型变化,并与实地考察结果及有关资料结合,分析了该地区近年来的环境变化及其影响因素,其方法和结论对塔里木盆地南缘绿洲地区未来的环境可持续发展研究具有一定参考价值。
依据我国植被和气候的关系对生物地理模式MAPSS中的某些参数和过程进行了调整。将改进后MAPSS模拟的当前气候状况下潜在植被类型及叶面积指数的分布与我国植被区划图和多年平均的NDVI (NOAA/AVHRR) 比较,发现结果有了很大的改进。将大气环流模式HadCM2对未来气候变化的预测结果应用于改进后的MAPSS对我国植被未来的变化进行了模拟。考虑到未来大气升高的CO2浓度对植物水分利用率 (WUE) 的可能影响,进行了WUE变化和不变化2种预测。结果发现未来气候变化可能导致我国东部森林植被带的北移,尤其是北方的落叶针叶林的面积减少很大,以至可能移出我国境内;华北地区和东北辽河流域未来可能草原化;西部的沙漠和草原可能略有退缩,相应被草原和灌丛取代;高寒草甸的分布可能略有缩小,将被萨瓦纳和常绿针叶林取代。同时模拟的结果表明模型对WUE非常敏感。最后对结果的不确定性进行了讨论。
以东亚地区1982~1989年时间序列降水资料及AVHRR 8 km NDVI 数据为基本数据源,应用地理信息系统技术,分别研究了东亚地区夏季 (5~9月) 降水及土地覆盖的年际变化,并揭示了研究时间段内各自的变化规律。进一步用奇异值分解 (SVD) 模型方法分析了以降水变化为表征的东亚地区气候年际变化与土地覆盖年际变化之间的关系。
在区域农田生态系统生产力模拟模型研究中,空间插值可以提供每个计算栅格的气象要素资料。然而,在众多的气象要素空间插值方法中,并没有一种适合每一个气象要素的普适的最佳插值方法。本文以全国725站1951~1990年整编资料中的旬平均温度和计算得来的675站的月平均光合有效辐射日总量 (PAR) 为数据源,选用了距离平方反比法 (IDS)、梯度距离平方反比法 (GIDS) 和普通克立格法 (OK) 等3种插值方法,进行了方法选取的探讨。交叉验证结果表明：3种方法中,温度插值的平均绝对误差 (MAE) 的排序为IDS>OK>GIDS,其值分别为2.15 oC、1.90 oC和1.32 oC;在作物生长季节 (4~10月),MAE分别2.0 oC、1.9 oC和1.2 oC,表明GIDS法在温度插值方面更具实用价值;对于PAR,MAE的排序为OK>GIDS>IDS,其值分别为0.83MJ/m2、071MJ/ m2和0.46MJ/ m2,说明复杂的方法并不必然具有更好的效果。对这2个气象要素的空间分布特征分析表明：温度和PAR的经、纬向梯度和高度梯度均具有明显的季节性变化特征;温度的纬向梯度有近似正弦曲线的较强的季节变化,表现为夏季高,而冬、春季低;温度的高度梯度年内变化范围为- 0.0033~- 0.0048 oC/m,GIDS法能较细致地反映温度随海拔高度的变化;PAR也具有明显的纬向梯度,其季节变化特征与温度类似。最后,对中国陆地区域以1'×1'进行插值,生成了中国陆地区域的温度和PAR的空间分布栅格图。
1980's以来新疆洪旱灾害损失存在扩大化的趋势,这与我国及世界其它地区洪旱灾害增多的趋势相一致。造成当代新疆洪旱灾害增多、灾损扩大的原因除了全球变暖影响外,人类活动的加剧导致新疆生态环境严重退化、绿洲无度扩张致使临灾区域扩大是新疆近期洪旱灾害增多的主要原因。此外,对未来新疆的洪旱趋势进行初步展望,认为在全球和局域人类活动继续加剧的情况下,未来新疆气候会更加不稳定,降水变率增加,洪旱极端事件会增多,若能采取适当的应对措施,洪旱灾害损失会有一定程度的下降。
景观连通性模型可区分为点连通性模型,线连通性模型,网连通性模型和斑块连通性模型。因为点连通性、线连通性和网连通性已有很长的研究历史,相应的连通性模型 (连通度) 已比较成熟, 所以本文的研究焦点是尚不成熟的斑块连通性模型。斑块连通性被定义为斑块中动物迁徙或植物传播运动的平均效率 (或最小化运动距离)。斑块连通性模型在黄河三角洲新生湿地的应用研究结果表明,斑块连通性与人类活动强度和景观多样性负相关。
通过对江苏滨海平原淤泥质潮滩1980年以来19个固定潮滩断面112个测次滩面高程测量的统计分析, 探讨典型淤泥质潮滩剖面形态对海平面变化的形态响应过程。结果表明, 典型淤涨岸段海平面上升, 多年平均潮位线以上滩面仍将淤积加高, 但淤高幅度除多年平均高潮线附近滩面相对较大外, 其余均较小, 表明随海平面上升该滩带总体淤积速率将趋于减小; 与此相反, 多年平均潮位线以下滩面则趋于蚀低, 且侵蚀强度较大, 表明该滩带的侵蚀有加剧趋向, 最终滩面总体形态将因上带不断淤高和下带不断蚀低而逐渐变陡,剖面上凸形态的曲率不断加大。 典型侵蚀岸段, 海平面上升的效应则相反, 海平面上升, 多年平均潮位线以上滩面强烈蚀低; 而多年平均潮位线以下滩面则强烈淤积加高, 剖面的上凹形态最终将因上带不断蚀低和下带不断淤高而趋于平直。
双核结构模式是指在某一区域中,由区域中心城市和港口城市及其连线所组成的一种空间结构现象。它广泛存在于中国沿海和沿江地区,以及其它国家和地区中。从机理上考察,它导源于港口城市与区域中心城市的空间组合,由于兼顾了区域中心城市的居中性和港口城市的边缘性,从而可以实现区位上和功能上的互补。从形成类型看,可分为内源型和外生型2种类型的双核结构,中国和美国分别是其典型代表。对于后者,还衍生出由新旧首都构成的一种特殊的双核结构现象。双核结构的形成与流域有莫大的关系,据此可建立基于流域的双核结构形成的理想图式。流域自然条件、运输结构的改变,以及运输主通道走向等因素的综合作用,可使双核结构的形成区域由流域拓展至其它一般区域。
用1999年和1987年的第一手抽样调查资料,对桂林国内旅游客源市场12年间的空间演变进行研究,得出了其国内客源市场在空间上逐步分散、吸引半径得以加大、波浪式推进和跳跃性增长的演变结论。还探讨了桂林国内客源市场空间演变的宏观原因,并分析了国内客源市场空间演变对其旅游市场促销的意义和原则。此外,还对桂林和黄山国内客源市场空间结构演变的不同特点进行了简要讨论。
条件估值方法是当前国际上流行的衡量环境物品非利用经济价值的唯一方法。通过调查居民针对不同环境状况变化的支付意愿,从而定量确定环境状况变化带来的经济效益和损失。针对额济纳旗生态系统恶化的现状,以投标支付卡的方法设计了700份调查问卷,调查了黑河流域居民恢复额济纳旗生态系统的支付意愿。分析结果表明,用20年时间将额济纳旗生态系统恢复到20世纪80年代初水平,黑河流域共有92.3 % 的居民家庭存在支付意愿,有支付意愿家庭的平均支付意愿为每年每户37.96元,但随居住区域不同存在一定差异,其中黑河干流区域居民平均支付意愿为每年每户40.15元,要高于周边地区居民平均每年每户32.10元的支付意愿。在综合考虑不同区域居民支付意愿的差异,生态系统经济效益折旧率的基础上将支付意愿在时空尺度上加总,得到恢复额济纳生态系统总经济价值为16.37×108元。
耕地资源对农业和国民经济可持续发展起着不可替代的基础性作用。中国人均耕地资源短缺,快速工业化、城市化进程对耕地的占用使耕地资源更趋紧张。目前的市场机制必然驱动耕地资源不断向获利更多的用途转移,最终会危急食物安全。因此,创新耕地资源利用与保护的调控机制已迫切之至。基于中国耕地资源流失原因及态势的分析,提出了最小人均耕地面积和耕地压力指数概念,并以此为基础提出了构建耕地资源利用和管理调控机制的思路。实际数据分析结果表明,以最小人均耕地面积和耕地压力指数作为耕地保护的基本标准,能因地制宜地兼顾食物安全和经济发展对土地的需求,具有显著的科学性和可操作性。
城郊化是大都市生命周期中的重要阶段之一, 20世纪90年代以来北京进入了典型的城郊化过程。根据1985~2000年遥感影像和1992~2000年2000多个土地开发样本资料,在GIS的支持下,通过对比北京80~90年代城郊化空间特征, 概括出城市用地5种扩展方式和廊道效应作用下的波浪式扩展过程。在模拟分析的基础上结合北京举办2008年奥运会带来的巨大投资规模,预测北京大都市城郊化的3个圈层、8个扇面和6条廊道的发展趋势。
分析了1982~1990年和1990~1998年2个时期的人口增长率,并用空间统计分析方法研究了2个时期人口增长率的空间关联关系。1982~1990年中国可分为北部人口低增长、中西部高人口增长率、中东部低人口增长率和南部高人口增长率等4个区域,1990~1998年中国可分为北部低人口增长率和南部高人口增长率2个区域,2个时期的空间聚类虽然不完全相同,但它们有共同的特点,南部和西部的人口增长率都比较高,北部地区的人口增长率都比较低。最后对实证研究的结果进行了分析。
由于案例推理接近于人类认识、解决问题最原始的思维方式,具有在无法获取机理模型、确定规则或统计模型时,采用简单的历史相似性实现问题的定量求解和预测的特点,成为当前人工智能中备受关注的领域。在讨论案例推理方法发展的基础上,探讨应用案例推理进行地学问题求解的具体方法。从地学数据分析的角度提出了地理案例推理,并结合地理案例的特点,具体讨论了地理案例的表达模型和推理模型,最后结合东海中心渔场预报的实际工作,给出这种方法的具体应用实例。
提出了一种基于神经网络的单元自动机 (CA)。CA已被越来越多地应用在城市及其它地理现象的模拟中。CA模拟所碰到的最大问题是如何确定模型的结构和参数。模拟真实的城市涉及到使用许多空间变量和参数。当模型较复杂时,很难确定模型的参数值。本模型的结构较简单,模型的参数能通过对神经网络的训练来自动获取。分析表明,所提出的方法能获得更高的模拟精度,并能大大缩短寻找参数所需要的时间。通过筛选训练数据,本模型还可以进行优化的城市模拟,为城市规划提供参考依据。
传统空间单元的区域划分通常仅以属性数据作为划分依据,而对单元之间空间依赖关系考虑不周。在尺度空间理论基础上,提出多尺度空间单元区域划分方法,在考虑空间单元属性信息的同时,增加了空间单元的相互依赖关系,使得在空间尺度在由小变大过程中,具有高度空间相互依赖关系的空间单元相互融合,得到不同空间尺度下的区域划分。以江苏省从1978年到1995年的18年社会经济发展数据为基础,进行了全省社会经济发展水平的区域划分的试验,结果表明与实际发展水平的分布情况相吻合。
参照约30个红树林孢粉分析实例,探讨中国南方晚第三纪以来红树林的发展。红树林开始出现于晚始新世;晚第三纪其分布比今偏北;第四纪冰期使红树林向南退缩至雷州半岛北部。末次间冰期42 000～25 000 a BP红树林扩展,以海桑属为代表的典型红树林的北界从现今的19o30'N扩展到23o40'N。末次冰期红树林衰落。早全新世9 600～7 900 a BP红树林复兴,中全新世达到繁盛,向北分布到闽江口(26oN),与现今的北界一致,但是中全新世以来海桑属在19o30'N以北不再出现,奠定了现今红树林地带性分布的格局。
西北太平洋副热带高压是影响我国夏季气候的一个非常重要的环流系统,本文主要分析了其年代际尺度的变化。发现在1979/1980年前后,其强度和范围发生了一次明显的年代际尺度的变化。1980年代以来,副高明显偏强,范围向西向南显著扩展。副高的年代际变化也对我国东部地区的气候产生了显著的影响。主要表现在近20多年来长江中下游地区夏季降水显著增加,华南地区夏季气温显著偏高,以及西太平洋20oN以南台风活动相对偏弱而20oN 以北洋面台风活动相对增强。副高的年代际变化与冬、春季赤道太平洋海表温度及同期热带印度洋海温有密切联系。
根据土地详查和土地利用总体规划资料,分析太湖流域近20年土地利用的现状特点和将来变化趋势。并以1991年降雨类型分别计算了1986、1996和2010年土地利用状况下流域的产水量。结果表明,太湖流域土地利用变化的主要特点是耕地面积的减少和建设用地面积的增加。同样降雨类型,1996年流域下垫面状况下的产水量比1986年的多10.18×108 m3,2010年产水量将比1986年多12×108 m3。太湖流域土地利用变化对流域产水量有较大影响,这与20世纪90年代以来太湖持续高水位的现象相吻合。
自从20世纪60年代大规模开采地下水以来,栾城县的地下水位以每年大约0.65 m的速度下降。降雨量的减少、农业产量的大幅度提高、种植结构的变化以及上游水利工程的修建,都与地下水位的下降有着密切联系。利用Visual Modflow软件,在分析该县水文地质条件与水资源利用的前提下,运用三维地下水流模型,通过有限差分方法对栾城县的地下水系统进行了模拟,结果表明：5个观测孔的地下水位计算值与实测值拟合程度很好,模拟出的地下水流场与实际情况基本一致。利用掌握的水文地质资料,进行参数分区,通过实测资料的校正、调参,模拟出各分区参数值。利用校正后的数学模型,对栾城县地下水对不同开采量的响应进行了计算,结果如下：在现状农业开采量1.01×108m3基础上分别减少14 % (0.14×108m3)、 29 %(0.29×108m3) 和增加29 % (0.29×108m3) 的情况下,到12月份5个观测孔的平均地下水位分别比现状地下水位上升了0.33 m,0.64 m 和下降了 0.45 m。
采用“水文—地貌法”即水文站实测值与侵蚀形态类型相结合的方法,将黄土高原划分为292个侵蚀产沙单元,分别对治理前后侵蚀产沙强度的时空变化特征进行了分析。结果表明：黄土高原自70年代以来,由于降雨因素和水土保持作用的影响,侵蚀产沙强度的结构特征发生了明显变化,侵蚀模数>10000 t/km2.a的极强烈以上的侵蚀面积急剧减少 (减幅71.8 %),减沙幅度最大的区域主要分布在以无定河为中心的极强烈侵蚀区和汾河流域的大部分地区 (减幅50 %以上);黄土高原侵蚀产沙,按流域区段主要来自河龙区间 (54.8 %),按类型区主要来自黄土峁状丘陵沟壑区 (27.4 %) 和干旱黄土丘陵沟壑区 (23.1 %),按侵蚀带主要来自暖温带半干旱草原风蚀、水力侵蚀带 (34.8 %) 和暖温带半干旱森林草原水力侵蚀带 (32.6 %);以侵蚀模数> 10000 t/km2.a作为标准,可将黄土高原划分为7个极强烈以上的侵蚀产沙中心,其面积虽仅占全区总面积的15.5 %,但其产沙量却占到全区总产沙量的42.1 %。
利用REE示踪技术探讨了坡面细沟侵蚀的发育过程。试验结果表明：在细沟发育过程中,各坡段细沟侵蚀量呈动态变化趋势;细沟发育过程可以分为起始、发展、稳定3个阶段,在不同阶段,侵蚀方式、发育特征迥异。总的看来,在坡顶部、上部、中部、下部4个坡段上,细沟发育过程中,坡面下部的侵蚀量较大。但随着放水流量的增加,坡面上部侵蚀量的比重增加。由于溯源侵蚀,最下部坡段的相对侵蚀量从92 %减少到37 %,呈显著下降趋势,其它3个坡段则分别从4.7 %、0.25 %、2.14 %增加到29 %、17 %和23 %。试验结果还表明,REE示踪法不仅可定量测定不同坡位的侵蚀量,还可以揭示冲刷过程中各坡位相对侵蚀量的变化趋势。
根据黄河1919~1999年系列水沙资料,系统分析了其下游水沙变化时空过程,揭示了其发生断流原因及由此引发的环境问题,模拟了不同历史时期水情条件下环境用水需求量,并对如何提高黄河水资源开发承受能力,如何满足其环境用水提出看法。
以黄河中游多沙粗沙区为研究区,在流域泥沙粒径、降雨、地面物质组成、地面形态、植被和高含沙水流等资料采集的基础上,采用“环境要素法”和多元回归分析来阐明泥沙粒径空间分异的机理。研究表明,随降雨不均匀系数的减小,断面最大含沙量的减小,流域内黄土覆盖面积的增大,以及植被盖度的增大和沟谷密度的减小,悬移质泥沙粒径趋于变细,反之,趋于变粗。其中,流域地面物质对泥沙粒径组成起最重要的控制作用,其次是植被,高含沙水流、沟谷密度和降雨影响作用相对较小。
泥沙灾害按驱动力、灾害发生的地貌学系统、灾害的表现形式及具体灾害系统,分层次逐级划分成自然动力与人为动力泥沙灾害2个灾列;流域水系,沟道坡面、河道及平原河口海岸4个泥沙灾害类;侵蚀型、输移(搬运)型、堆积型、复杂型及关联型5种泥沙灾害型;最后分别列出2系列的49个及54个灾种。这是一种比较综合、系统的分类原则和类型划分。从流水地貌、泥沙运动及灾害学相结合来看,泥沙灾害具有自然地理地带性、垂直分带性、群发性、继发性和周期性、渐发性和突发性,以及复杂性和非线性等特征。
根据1995年和2000年土地利用数据, 运用ARC/INFO软件和景观生态学方法, 研究了青藏公路沿线格尔木、曲麻莱、治多3个县 (市) 的土地利用变化和景观格局变化, 修订了单一土地利用类型动态度计算公式,重点分析了公路缓冲带的土地利用变化、景观格局变化和建设用地缓冲带的土地利用变化。主要结论如下：①研究区建设用地增加迅速, 林地、水域、未利用土地增加, 耕地大量减少, 草地退化严重, 其中曲麻莱县草地减少22.8 %,未利用土地增加43.96 %; ②景观破碎化程度加剧, 分维数、多样性指数和景观破碎度均增加; ③与其它交通干线对沿线的“轴向”影响不同, 该段青藏公路以“点”型的辐射效应为标志, 且仅仅影响建设用地周围的区域, 格尔木市的影响范围是3 km, 五道梁的影响范围是1 km;④K=(Ua + Ub - 2Uc) Ua -1T -1 ×100%, 可准确地反映单一土地利用类型变化特点。
青藏高原目前多处所见岩溶地貌主要属第三纪古岩溶之地下部分经后期剥蚀而出露于地表的。风化壳红土和洞穴次生化学沉积等古岩溶相关沉积也多以残留形态出露在已经发生解体的高原主夷平面的南和东南缘。风化壳红土中所含粘粒部分的主要化学成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3;粘土矿物多属“伊利石-高岭石”型组合,少数样品属“高岭石-伊利石”型组合。据硅酸系数和粘土矿物组合判断,古岩溶风化壳红土的发育阶段处在化学风化的初期,但由于目前所见红土仅反映当时风化壳剖面根部的化学风化状况,故其较弱的风化指数仍能间接指示古岩溶发育时期湿热的地表环境。扫描电镜观测结果亦表明,风化壳红土中石英砂的表面结构特征以化学溶蚀形成的为主,机械侵蚀形成的为辅,反映了高原风化壳红土的长期残留特征,对应风化壳发育时期的湿热环境。
中尼公路是西藏西南部经济发展的动脉。沿线泥石流灾害严重威胁到线路的正常运营。本研究根据航空照片和卫星图象解译结果,结合现场踏勘校对,深入地研究了沿线700 km范围内的环境背景条件和泥石流活动规律,确定沿线有泥石流沟842条,其中沟谷型泥石流沟474条,在公路一侧直接危害公路的沟谷型泥石流241条;深入地探讨了这一高原特殊环境下的泥石流活动特性;为公路部门提供了泥石流防治方案,成为线路整治改建的依据。
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基于对湘、桂、黔、滇、藏等地岩溶区红色风化壳的野外和室内研究, 从表生地貌学、粘土矿物学和地球化学的角度分析红色石灰土性质与地貌演化的关系, 提出红色岩溶风化壳发育的二阶段模式: 1) 地貌夷平-风化物质积累阶段,在地貌演化过程中溶蚀残余物质不断积累, 最后在夷平面上形成厚层连续的泥质风化壳。夷平面的地貌水文条件有利于粘粒的形成和保存, 但限制了富铝化作用的有效进行, 造就了岩溶风化壳粘粒含量高、富铝化程度低的特点。这与研究区23个红色岩溶风化壳剖面化学、粒度特征和粘土矿物组合特点是一致的。 2) 地貌切割-风化壳淋溶阶段,原始夷平面上的风化壳大多呈灰色。只有在构造隆升和地表微切割导致地下水位降低、淋溶条件开始改善的情况下, 风化壳才有可能从根本上转为红色。
通过钻孔资料和探地雷达 (GPR) 反射剖面, 揭示了海南岛东部博鳌地区晚更新世以来沙坝-泻湖体系沉积序列和内部反射结构。探地雷达 (GPR) 给出了有关沙体厚度、岩性特征、潜水面深度、海水侵入范围以及沙体含水性等重要参数,是海岸带环境调查的有效手段。通过和钻孔资料的对比,在玉带滩海岸沙坝上部层序中识别出两套具有区域意义的反射波组,南岗村沙洲浅滩识别出一套反射波组。综合分析表明,博鳌地区沙坝-泻湖体系晚更新世以来随海平面的上升经历了基岩侵蚀→河流、河漫滩相→泻湖→海岸沙坝、半封闭泻湖、河口湾的演化过程。
