利用黄河源地区1985年和2000年1:100 000土地利用/覆被数据,结合1:250 000 DEM、道路和居民点数据与野外调查资料,分析草地退化与坡向、海拔及距道路和居民点距离之间的关系,探讨黄河源区15年间土地覆被变化特征与规律。结果表明,退化草地占源区总面积的8.24%,冬春季牧场退化率显著高于夏季牧场;草地退化是黄河源区研究时段内土地利用/覆被变化最主要的特征。草地退化表现为:① 阳坡退化率高于阴坡;② 受人口密度影响,草地退化率与海拔高度成反比,相关系数为-0.925;③ 距离居民点越近,退化率越高。尤其当与居民点距离 ≤12 km时,草地退化率与其相关系数高达-0.996;④ 在距道路4 km以内,草地退化率与道路距离成反比,相关系数高达-0.978。1985年以来,源区的草地退化有自然因素的影响,但人类活动的影响仍起主导作用。科学地减少当地居民对草地的过分依赖是解决脆弱的江河源区环境退化的根本。
针对中国西部干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对干旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被区系差异和环境背景干扰的问题,并参考国际上遥感—生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以中国西部干旱区喀什地区叶尔羌—喀什噶尔河流域山地—绿洲—荒漠生态系统为案例,利用AVHRR/NOAA气象卫星遥感数据和气候资料估算了1992年和1998年中国西部喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地—绿洲—荒漠生态系统1 km分辨率年净第一性生产力,并进行了变化探测分析。模拟检验结果精度较好,生态系统碳吸收的空间异质性特征明显。结果表明,考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结果较为合理,也为引入其他生态模型应用到干旱区生态系统研究提供了借鉴,从而为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径。
广东拥有全国面积最大的红树林湿地。但近年来经济的快速发展使得该湿地系统发生了很大的变化。利用多时相的遥感图像和专家系统方法对珠江口红树林湿地的时空变化进行了分析。结合雷达遥感图像,对红树林群落分类及生物量估算进行了研究,改善了单独使用光学遥感的不足。获得了试验区红树林的变化趋势、类型分布及生物量等情况,为红树林湿地的生态保护提供了重要信息和新的监测手段。
在长江口用声学多普勒流速剖面仪 (ADCP) 进行走航式断面观测,结果表明,采集水样获取的悬沙浓度与ADCP记录的声学信号 (后向散射强度) 之间存在显著相关关系,因此可据ADCP声学数据获得沿观测断面的高时空分辨率的悬沙浓度剖面。分析结果表明,在徐六泾附近断面以往复流占优势,大潮期间单位时间最大水、悬沙通量值出现于涨潮期,落潮历时较长,落潮期水、悬沙通量分别大于涨潮期水、悬沙通量,净通量向海。长江口南槽拦门沙外侧主要为旋转流,涨潮期间内的水、悬沙通量均分别大于落潮期间的水、悬沙通量。2003年11月12日的观测结果表明,潮周期内通过徐六泾断面向海输运的水与悬沙通量分别为109 m3 和108 kg量级;径流量与悬沙输运率分别为104 m3/s和103 kg/s量级。1998年以来徐六泾ADCP流量观测数据与同时间的大通径流量之间存在着显著的相关关系,故可由大通径流量估算徐六泾径流量,作为长江入海径流量,以作为历史资料整编的一种手段。结果表明,长江入海年径流总量略大于大通年径流总量;而在枯水期间入海径流量小于大通径流量。
基于宜昌、汉口、大通3个典型控制站的长期月径流序列,本文采用奇异谱分析方法、消除波动趋势法 (DFA) 等手段,识别长江干流径流序列的趋势、突变、周期振荡等时序结构及其长期记忆特征。主要结论有:①长江干流径流序列存在明显的准15年周期振荡特征,该周期振荡1970s以来受到某种扰动而弱化;② 宜昌站径流序列于1926 年、1970 年发生两次突变,均以径流减少为特征;汉口站径流序列于1955a发生突变,也以径流减少为特征;大通站径流于1955年、1988年发生两次突变,前者以径流减少为特征,后者以增加为特征;③ 长江干流月径流序列存在较强的确定性成分,长期记忆特征明显;集水面积越大,径流序列的长期记忆越强,表现出明显的记忆累积效应。
降水、植被与侵蚀过程三者之间关系的研究,是地表过程领域中重要的科学问题,迄今未能完全解决。通过对黄土高原地区大量实测资料的分析,揭示了森林覆盖率和降雨侵蚀力随年降水量的非线性变化。发现了森林覆盖率随年降水变化过程中的临界点,即当年降水小于450 mm时,森林覆盖率很小且基本上不随年降水而变化;当年降水大于450 mm以后,森林覆盖率随年降水的增大而急剧增大。同时还发现,降雨侵蚀力随年降水量的变化过程也存在着两个临界点。当年降水量小于300 mm时,降雨侵蚀力很小且基本上不随年降水而变化;当年降水量超过300 mm时,降雨侵蚀力随年降水量的增大而迅速增大;当年降水量大于530 mm以后,降雨侵蚀力随年降水量增大的速率进一步加大。从分析与上述各临界点相联系的植被抗蚀力和降雨侵蚀力的对比关系入手,解释了黄土高原地区侵蚀强度随年降水变化的非线性图形,即随年降水的增大,侵蚀强度先是增大并达到峰值,然后再减小。并讨论了上述各个临界点对于黄土高原侵蚀治理的应用意义。
以大量实测横断面资料为基础,研究了1973~1997年不同水沙过程对黄河下游二级悬河形成过程的影响。发现花园口至高村河段二级悬河集中形成于1985~1997年的枯水阶段。高村以下河段二级悬河的形成可分两个阶段,1973~1985年大水条件下是冲刷主槽和淤积滩地的时期,但是由于泥沙主要堆积在靠近滩唇的部位,造成河床横比降增大;1985~1997年枯水条件下泥沙在主槽中大量淤积,导致二级悬河的形势更加严重。生产堤限制了泥沙的堆积范围,导致生产堤内滩地平均高程增长速度明显快于生产堤外滩地平均高程增长速度,生产堤距较窄的河段生产堤内滩地平均高程增长速度较快,显示了生产堤对二级悬河的发展有促进作用。
风水复合侵蚀或风水交互作用是干旱、半干旱地区常见的侵蚀过程。这种风力与流水对同一侵蚀对象 (区域) 的共同作用或交替作用塑造了风蚀水蚀交错区特有的侵蚀地貌景观。作为一个相互联系、影响的复杂系统,风水复合侵蚀具有明显的时空分布特征,其侵蚀过程可以划分为古代过程与现代过程。由于以往的风蚀和水蚀研究相互独立,风水复合侵蚀的研究起步较晚。在研究中存在着尺度转化与研究方法不成熟等问题。对风水复合侵蚀的机理与防治以及土壤复合可蚀性的研究都将成为今后研究中的重点与难点。
在冰川与积雪消融研究中,度日模型应用较为广泛,该模型是基于冰雪消融与气温,尤其是正积温之间的线性关系建立的。度日因子是该模型的重要参数,反映了单位正积温产生的冰雪消融量,其空间变化特征对于不同模型模拟冰雪消融过程的精度有较大影响。 本文根据中国西部不同地区数十条冰川的短期考察和观测资料,分析了西部冰川度日因子的空间变化特征,结果表明:由于青藏高原及其周围地区独特的气候和热量条件,西部冰川度日因子具有明显的区域特征。在同一冰川上,度日因子的空间变化较为明显。从冰川类型来看,与极大陆型及亚大陆型冰川相比,海洋型冰川的度日因子较大。总体看来,西部冰川的度日因子由西北向东南逐渐增大,这与中国西部冰川的气候环境变化趋势是一致的,即在干冷的气候条件下,度日因子较小;而在暖湿的气候条件下度日因子较大。
运用微气象学方法对极端干旱区荒漠绿洲小气候进行了观测,分析我国极端干旱区荒漠绿洲的微气象特征并与林地外进行了对比。同时讨论晴天、阴天和沙尘暴天气的PAR的差异,分析了产生这些差异的原因。结果表明荒漠绿洲具有改变太阳辐射、调节近地层地表及地下温度、缩小温差、降低风速、提高土壤及大气湿度等重要生态作用。绿洲内部的太阳总辐射比林冠层顶部减少49.3%~49.83%;生长季胡杨和柽柳林内的气温均低于林地外,胡杨林平均比林外低1.62 oC,柽柳林比林外低0.83 oC,而且森林覆盖率越高降温作用越明显;群落上层气温高于群落下层, 气温随高度增加而增加;林内大气相对湿度均高于林地外,生长期,胡杨林内比林地外高8.5%,柽柳林高4.2%;胡杨林地平均风速为0.33 m/s,比林地外低2.7 m/s;柽柳林平均风速为0.72 m/s,比林地外低2.31 m/s。在沙尘暴日,PAR明显小于阴天日和晴天日下的值,而φ浊Q非常大,且变化不稳定,该结论对研究大气层的稳定性有极其重要的意义。
从阐释开发区“特区”运作机制、“新经济”型产业结构、配套住宅开发策略等特有开发模式及内在结构特性入手,以西安市为实证案例,以翔实的调研数据为支撑,剖析了开发区建设发展与城市经济—社会空间极化分异之关联及其典型过程与效应;并通过开发区与非开发区、新城与老城、新经济区与旧产业区之间在投资强度、发展速度、软硬环境、形象面貌、经济活力与潜力、人口成分与素质等诸多方面分异对比日益鲜明的一系列事实,论证了开发区建设发展已成为强化凸显当代中国城市经济—社会空间极化演变的机制之一。研究结果有助于更深入全面地认识评估“开发区”——这一机制独特、存在广泛、极富改革开放新时期特色的城市发展模式之影响与绩效。
巨型城市区的概念于1999年由P. Hall提出,是中心大城市向新的或临近的较小城市极度扩散后所形成的,是21世纪初正在出现的新城市模式,其概念强调区域在全球化中的作用,并认为城市间高级生产性服务业产生的联系与区域的多中心结构相关联。近年来,长江三角洲作为中国最大的经济核心区,城市发展呈现出新的趋势和特点,上海依托长三角腹地建设全球城市成为共识,以上海为中心的大都市连绵带正在向巨型城市区演变。在介绍巨型城市区的概念的基础上,从多中心、功能性和网络性三个角度对长江三角洲巨型城市区的特征进行了初步分析,并指出长江三角洲巨型城市区是一个多中心网络状的城市区域。
以居民消费行为与商业区位选择为研究目的,从消费者属性和商业环境双重视角,构建计量经济模型分析居民消费区位偏好和区位决策行为。研究表明,教育程度、职业类型、收入水平、交通出行方式和购物出发点等居民属性特征显著影响着居民消费区位的偏好,居民对区位、商品价格、服务质量、休息场所、配套设施、停车场等商业环境满意度的评价水平明显影响着居民的消费区位决策,但居民对交通条件、商业规模和商业氛围等满意度的评价水平对消费者区位选择决策的影响并不显著。因此,针对不同消费者要开发和建设不同类别的商业区,以满足不同层次居民的消费需求;另外,良好的商业区位、多元化商品价格、高质量服务水平、完善的休息场所和配套设施、充足的停车场设施等是吸引居民消费的重要条件,也应该是商业区环境建设的重点内容。
运用主成分分析和聚类分析方法对广州2000年第五次人口普查的200个反映社会空间结构的变量进行分析,提取出影响广州市社会空间结构的5个主因子,据此将广州市划分为7类社会区。与1985年的广州社会区研究对比,归纳出基于老城区发展的、基于工业和教育飞地发展的、基于农村社会区发展的社会区演变的三种模式,从转型期制度与政策变化、历史因素、政府对城市管理与调控等方面分析了社会区分异的机制,总结了转型期中国大城市的社会空间结构模型,比较了中西方社会区结构的差异,并从职业分异、家庭生命周期、外来人口等方面对广州未来社会区的演变做了分析。
设施布局是城市规划中的热点问题,其中具有代表性的韦伯型设施区位应用广泛,能够于离散的空间点区位中配置设施的最佳位置,可解决诸多类型设施的选址问题。以多设施重心模型、最大福利模型和p-中心模型为例,从地计算的角度出发研究其模型及可计算方法。运用可视化开发工具Delphi 7.0作为开发平台,使用建立在OCX技术基础上的专业GIS控件MapObjects进行集成二次开发,建立设施区位分析系统,实现模型的计算及地理分析功能,并以上海市松江区新桥镇社会事业发展规划为例,运用该系统解决其社会事业发展对应设施选址问题。结果表明具有合理性,能够作为设施规划布局的辅助决策依据。
以加权平均旅行时间为指标,1986年、1994年、2005年为时间断面,探讨了长江三角洲地区公路网络中主要节点城市可达性空间格局及其演化规律,并结合公路货运特征 (货运量区位商) 分析了各节点可达性水平对其发展的影响。结果显示:研究期内,可达性空间格局总体变动不大,其值以上海、苏州、嘉兴为中心向外围呈不规则环状增高;公路网络的逐步完善极大地提高了区域内主要城市间的可达性,但不同阶段可达性演化特征不同,第二阶段 (1994~2005年) 可达性提升较之第一阶段 (1986~1994年) 更为显著;可达性值变化幅度与初始值有关,可达性值变率在第一阶段由北往南逐渐降低,而在第二阶段呈多极格局;随路网的不断完善,可达性水平由中心向外围呈圈层式优化;多数城市可达性状况优于平均水平,各节点城市相对可达性在第一阶段变化不大,但分布趋向于不均衡,第二阶段改变较大并趋于均衡分布;各节点城市可达性对其发展的影响可分为良好支撑、相对制约和基本适应三种类型。
根据1990年、1995年和2000年3期西藏拉萨地区土地利用现状调查数据,利用GIS空间分析方法,系统地分析了1990年至2000年间拉萨地区的土地利用时空变化特征。得出: ① 10年来拉萨地区的土地利用类型转变主要发生在人类活动比较集中的城镇附近和河谷地区,很多地段的天然植被由人工植被所取代,植被覆盖度和生物产量明显提高,有效地改善了这些区域的土地覆盖状况,这些变化是这一期间实施的农业综合开发中旨在改变区域生态环境的人工植树造林和改良草场等人为有目的地改变土地利用类型的直接结果;② 10年内面积增幅最大的是林地,增加了2.56%;③ 土地利用类型变化最广泛的是牧草地,由牧草地变成耕地、园地、林地、居民点及水域的,其中牧草地变成林地的面积最大,占变化面积的94.09%;④ 耕地变成林地的面积占耕地移出总量的54.86%,变成居民点的占移出面积的38.25%;⑤ 水域变成林地的面积占变化面积的93.13%。
耕地不断流失的根本原因在于耕地农业利用的比较收益低下,所以建立耕地保护机制的主要途径在于:一方面提高耕地利用的比较收益,另一方面通过提高耕地征用的价值补偿来抑制乱占耕地行为。这两条途径归结于重建耕地资源的价值。本文提出耕地资源具有经济产出价值、生态服务价值和社会保障价值,并尝试用市场价格分别加以评估。耕地资源的经济产出价值为耕地年收益与贴现率之商,生态服务价值为耕地生态服务年价值与贴现率之商,社会保障价值是耕地提供的养老保险和就业保障价值之和。分别选择广东省潮安县、河南省淮阳县和甘肃省会宁县三个县作为案例的评价,以显示我国东、中、西部之间的区域差异。结果表明:耕地资源价值量在各地区之间呈现东高西低的差异;在耕地资源价值构成中,社会保障价值在三个案例区都占60%以上,但所占比重从东到西渐增,说明农民对耕地资源的依赖程度与社会经济发展水平呈反相关。耕地资源的经济产出价值在总价值中所占比重则从东到西递减,主要源于自然和经济生产率的差异。生态服务价值所占比重也表现出东低西高的特点,反映出生态系统从复杂到简单的变化使得农田生态系统对于西部地区生态环境显得更加重要。农业用地为社会提供了大量外部效益,这可成为实行农业补贴的一大理由,也是计算补贴量的一种依据;更可作为提高征地补偿标准的依据。在我国现阶段,耕地是大多数农民赖以生存的主要资源,在农村社会保障体系不完善甚至不存在的情况下,耕地的社会保障功能不可忽视。
土地利用转型是土地利用变化的表现形式之一,也是由IGBP和IHDP联合发起的全球土地研究计划 (GLP) 的重要研究内容。目前土地利用/覆被变化 (LUCC) 研究仍然有待进一步理论化,在学科综合与集成基础上提出的假设对土地变化科学显得尤为重要。土地利用转型研究需要寻求一种综合的方法,来对社会和环境变化的时间尺度和历史背景进行整合。通过分析特定时期内中国农村建房的影响因素及相应的管理政策,在了解中国农村建房发展过程的基础上,提出了中国农村宅基地转型趋势的理论假设:随着社会经济的发展,农村宅基地在增加的建设用地总量中所占比例将由高逐渐降低,直到这一比例趋向于一个固定值。最后运用长江沿线样带农村宅基地转型研究结果验证了该理论假设。
利用多智能体和元胞自动机对城市土地资源的可持续利用进行了规划。根据环境经济学资源分配原理和可持续发展理论,提出结合多智能体及元胞自动机的微观规划模型,在时间和空间上合理分配及规划城市土地资源的利用,以避免浪费不可再生的土地资源。该模型由相互作用的多智能体层、元胞自动机层和环境因素层组成,可方便地探索不同土地利用政策下城市土地利用发展情景,能够为城市规划提供有用的决策依据。以广州市海珠区为实验区,在可持续发展为前提的规划下,模拟了1995-2010年的城市扩展的动态变化,并讨论了在不同规划情景下城市土地资源的利用效率及合理性。
根据渔子溪流域1986年和1994年的遥感影像土地覆被解译资料为基础,建立了模拟渔子溪流域生态环境变化的Markov Chain模型和Patch-dynamics模型,并以2002年遥感影像资料作为验证数据对模型进行了误差分析。以此为基础,分别以1年和8年的时间尺度对渔子溪流域土地覆被及其生态服务价值的变化进行了模拟,结果表明,时间尺度对模拟结果具有显著影响:在1年和8年的模拟尺度下,以Markov Chain模型得到的流域生态服务价值在1986~2018年间变化的相对误差为20%;不同土地覆被类型在不同步长下模拟结果的相对误差不一样,表明不同土地覆被类型变化的特征时间尺度不一样,以Patch-dynamics模型的模拟结果为例,步长为1年比步长为8年的相对误差大的土地覆被类型为耕地 (-8.2%/-5.6%)、有林地 (-0.5%/-0.4%)、草地 (0.7%/0.4%) 和居民建设用地 (-29.9%/-16.4%),它们的年际变化较大,其变化趋势不稳定,受到人为偶然因素的影响明显;而相对误差较小的土地覆被类型为灌木林 (-1.5%/-1.7%) 和永久冰雪覆盖 (27.3%/41.9%),它们的变化趋势较为稳定,主要受比较稳定的自然因素的影响。研究还表明,采用Markov Chain模型的模拟结果与采用Patch-dynamics模型的模拟结果总体上是一致的,但后者的模拟结果更稳定、更可靠。
在人类活动深刻影响和全球环境变化背景下,传统地理—生态过程研究正发生深刻变化。本文在概述地理—生态过程研究概况的基础上,指出:(1) 地理—生态过程研究的基本科学问题包括结构与过程、综合与集成两大方面,涉及结构、功能、动态、驱动力、过程、机制、要素集成、过程集成、区域集成等科学要点;(2) 地理—生态过程研究的重点集中在尺度—结构—过程相互作用、自然—经济—社会相互联系、地貌—水文—生态过程相互耦合、地理—生态过程与资源环境效应相结合等领域;(3) 地理—生态过程研究的发展呈现出系统化、综合性、交叉性和应用性的发展趋势;(4) 未来地理—生态过程研究的重大论题包括地表系统中的物质、能量和生物流过程研究,地表环境变化的驱动力研究,区域综合和区域内异质性研究,尺度推绎与转换研究,地理学的整体性研究,方法论创新,应用研究等内容;(5) 未来地理—生态过程研究应当注意加强观测、实验、调查与模拟,加强遥感与野外观测的结合,加强区域综合和全球研究,加强学科交叉等。
通过考虑水的自然循环与水在人类活动影响下的循环 (二元水循环),后者包括水资源开发利用率、耗水率、污水排放浓度影响,探讨了二元水循环下河流生态需水“质”与“量”的综合评价,以区别以往仅从自然水循环 (一元) 出发评价河流生态需水的缺陷。建立了二元水循环下的河流生态需水的水量与水质计算方法,并确定了河流生态需水的“质”与“量”的评价标准,实现了河流生态需水水量与水质的综合评价。以辽河流域为例进行实证分析,计算了一元水循环下西辽河、东辽河、辽河干流、浑太河、东北沿黄渤海诸河等水资源分区的河流生态需水,分别占径流的39.3%、63.0%、43.9%、43.3%、43.5%,采用Tennant推荐流量及等级进行评价,结果是:除西辽河属于“中”等级外,东辽河、浑太河、辽河干流、东北沿黄诸河等均在“好”等级以上,东辽河达到“极好”等级。与之对应的二元水循环下的河流生态需水比例分别是57.5%、74.1%、60.8%、60.3%、60.4%,综合评价结果显示:从水量角度评价,西辽河不能达到生态需水“量”的标准,其余能够达标,从水质角度评价,西辽河、浑太河、辽河干流、东北沿黄诸河等均不能够达到“质”的标准,东辽河可以达标。从“量”与“质”相结合的角度评价,仅有东辽河可以达标。因此,水质状况是决定辽河流域河流生态需水是否满足生态系统需求的主要问题。
以冰川融水补给为主的喜马拉雅山北坡的卡鲁雄曲流域,近20年平均气温以0.34 oC/10a的趋势上升,高于西藏年均温0.26 oC/10a的增长率,更是明显高于全国和全球气温的增长率,且极端最高温都出现在20世纪90年代。后10年气温 (1994~2003年) 比前十年 (1983~1993年) 升高0.5 oC,径流量增加了26%;不同月份径流增加强度不同,10~2月增加了44%,7~9月增加了27%,3~6月增加了24%。径流对气候变化的响应最灵敏 (一年中有8个月的增加趋势通过了α = 0.05的显著性检验),尤其是秋冬季的径流 (增加趋势超过α = 0.01的显著性检验)。受冰川消融和季风影响,不同时期的径流有不同的影响因素,但存在共性,即气温对径流起着积极主导作用,而降水对径流的影响具有不确定性,即正负双面效应。
冬克玛底河流域作为青藏高原腹地长江源区典型代表性高寒山区流域,有较大面积的冰川、积雪存在。本文以冬克玛底河流域2005年5~10月的实测水文、气象资料为基础,运用SRM融雪径流模型对不同分带数对融雪径流模拟效果的影响和不同测站气温分别作为气温驱动变量对融雪径流模拟效果的影响分别进行了模拟试验。结果表明:不同分带会对SRM模型融雪径流量模拟产生一定的影响;而不同的气温作为驱动变量对模拟的效果影响很大,这表明SRM模型对气温驱动变量非常敏感。同样根据流域内径流与气温降水的相关分析看到日径流量与气温相关性较好,线性相关系数最好达到0.72,而径流与降水线性相关系数为0.20。根据以上模拟实验和相关分析选择合适的分带和具有代表性的站点气温,SRM模型模拟的两个优度指标最好可达到Nash-Sutcliffe 系数 (R2) = 0.83和体积差 (Dv) = 0.95%。 考虑到SRM 模型对气温的敏感性,利用最终选择的模拟方案并结合气温升高1 oC气候情景假设来考虑气温、降水和径流之间的关系。模拟结果表明:气温升高1 oC后,(1) 模拟时期内的径流总量由原来模拟的25.5 × 106 m3增加到33 × 106 m3;(2) 冰川物质平衡线从原来的 5600上升到5750米,冰川消融区从5.8 km2增大到13.5 km2,冰川消融量增加,对径流量的贡献明显增大。(3) 气温的升高加速积雪融化并改变降水形态是径流在5~6月变大的主导因素。7~10月份的径流变大则主要是由于冰川消融。
可持续土地利用模式是土地生态经济可持续发展的必然要求,但目前对可持续土地利用模式的科学基础研究较为薄弱。可持续土地利用模式的科学基础是土地类型及其空间组合结构,利用遥感和地理信息系统等新技术、基于社会发展需求的小尺度、大比例尺土地类型制图及其空间结构研究将是今后土地分类学的重要研究方向之一。目前土地利用中存在的与环境相关的问题,多数源自于违背土地类型自然属性的客观要求。退耕还草还林政策的实施,体现了土地利用需要遵循土地类型自然属性的客观要求。以天山北坡为例,在可持续土地利用模式的科学基础分析的基础上,根据土地类型及其空间组合结构,进一步完善和提升了近年提出的干旱区绿洲-中山带立体双带模式和干旱区山地利用模式;并基于典型的干旱区绿洲格局提出了冲洪积扇绿洲集约利用模式、冲积平原绿洲农业规模经营模式以及河流尾闾三角洲绿洲生态利用模式。
以不同时期长沙市城区土地利用现状图为基础,通过对城市用地结构比例、扩张强度指数、人口弹性指数、经济弹性指数、紧凑度变化指数等指标的具体研究,从时间序列、空间形态、结构演变等方面对长沙市城市土地扩张特征进行了系统分析,并结合区域社会经济发展情况从自然地理环境、人口与经济发展、交通设施建设、规划与区域发展战略引导、体制与制度创新等方面探讨了城市土地扩张的作用机制。研究表明:从1949年到2004年,长沙市城市土地扩张速度和强度逐步上升,整体上呈现出非理性向理性发展的趋势,扩张形态也经历了一个由单一的外部空间扩展向外部空间扩展与内部填充相结合转变,由以圈层状、轴线状为主的连续扩展形态向以斑块状与组团状为主的非连续扩展形态转变的过程,总体而言,长沙市城市土地扩张是一个具有阶段性、多样性和复杂性的过程。无论是哪个阶段,城市土地的扩张均受到多重力量的影响,某一时期的城市土地扩张是多重速度、多重模式以及多重形态的有机叠合体,由于力与力之间的均衡与偏向性差异而导致了不同时期城市土地扩张主导特征的凸现,最后在各阶段性合力的共同作用下,形成了现有城市土地边界和形态。
土地利用可使土壤理化性质产生一系列的变化,从而影响到岩溶作用的方向和强度。以广西马山县弄拉典型峰丛洼地区为例,通过野外溶蚀试片法探讨了不同土地利用方式对岩溶作用的影响。结果表明不同土地利用类型土下溶蚀量存在显著差异。林地与园地土下溶蚀量极大部分大于20 mg/a,明显高于灌丛地及 (休) 耕地 (多小于20 mg/a)。总体上,溶蚀量从大到小依次为园地、林地、耕地、休耕地与灌丛。其中至少有两个主要控制因素:土壤有机质和土壤CO2:林地和园地土下溶蚀作用主要受前者控制,土壤有机质含量越高、pH越低,土下溶蚀量越大。在耕地与灌丛条件下由于土壤有机质含量较低,土下溶蚀量主要受土壤CO2控制。
利用分级初级生产力模式反演估算了2003~2005年0o~41oN,105o~130oE海域的初级生产力,并分析了它们的时空演化。同时还计算了该时段内渤海、北黄海和南黄海、东海北部和南部以及南海的平均初级生产力状况,结果得出它们的年平均初级生产力 (2003~2005年) 分别为564.39、363.08、536.47、413.88、195.77和100.09 gCm-2a-1。北黄海、南黄海及东海南部的初级生产力分别在春季 (4~6月) 和秋季 (10、11月) 出现两次峰值,且春季的峰值高于秋季。然而,南海的两个峰值则分别出现在冬季 (1月)和夏季 (8月),且冬季的峰值高于夏季。渤海和东海北部则呈现单峰 (6月) 分布。渤海和南黄海的初级生产力几乎在整年内都高于其它海域,而东海南部和南海的初级生产力则在整年内都低于其他海域。其中,南海的初级生产力最低,月平均全都低于400 mgCm-2d-1。除南海以外的其它5个海域,在春季时期 (东海南部为3~6月,其他海域为4~7月) 的初级生产力最高,平均约占年平均值的41%,其年际变化也最大,平均标准偏差为6.68;而秋季时期 (东海南部为10~1月,其他海域为8~11月) 对年平均的贡献也很大,平均约33%;其他月份 (东海南部为2月和7-9月,其他海域为12~3月) 的贡献则最小。南海的初级生产力则在冬季时期 (12~3月) 最高,约占年平均的42%,夏末秋季 (8~11月) 次之,约30%,春季时期 (4~7月) 最低。叶绿素-a、海表温度、光合有效辐射、季风活动、河流排放、上升流、黑潮以及沿岸流等物理-化学环境因子是造成中国近海初级生产力时空演化的主要原因。
三峡库区的长江阶地是研究川江、峡江水系演变的重要证据。发育冲积物的阶地主要出现在库区西半部的川东和重庆的中低山、丘陵区,最多有6级。阶地研究中遇到的主要问题是难以确定阶地的形成时代。我们采用TL法和ESR法测量了三峡库区6个地点阶地的堆积年龄。测量数据显示,ESR法基本不适合测定三峡库区冲积物的年龄;尽管TL法本身存在缺陷,但测得的T1~T4的堆积年龄得到其他独立的测年结果的支持。阶地T1~T4的TL年龄依次为7~17 ka、28~46 ka、62~81 ka和103~105 ka。此外,根据年代地层对比的方法以及前人的古地磁测量结果,推测三峡库区第四级阶地的年龄大于101 ka,第五级阶地的年龄大于392 ka,而第六级阶地的年龄小于780 ka。从而初步建立了三峡库区阶地堆积的时间序列。
内蒙古黄旗海湖泊沉积物剖面层次结构清晰完整,通过对该剖面全样、77 μm~20 μm和小于20 μm三个不同粒级Rb、Sr含量和磁化率的系统测定,结果表明,湖泊沉积物中小于20 μm粒级成分的Rb、Sr含量和Rb/Sr值变化阶段明显,Rb/Sr值与磁化率分布曲线十分吻合,因此,小于20 μm粒级成分的Rb/Sr值与磁化率包含更加真实的古气候环境信息。Rb/Sr值反映了风化的强度,因而可以作为指示夏季风环流强度的代用指标。黄旗海湖泊沉积物的地球化学Rb、Sr元素含量和Rb/Sr值以及磁化率值波动特征具有深刻的环境演变背景,由此揭示的环境特征在一定程度上反映了全新世气候千百年尺度的波动变化,与全球气候波动有关。
对于给定的区域而言,区内任意一点可达性的评价应当是区内可达性和区外可达性的综合评价。利用MapX控件和Delphi编程工具,开发了基于时间最短的区域可达性计算与分析信息系统,生成了可达性的分值扩散图。基于长江三角洲的陆路交通网,从时间距离的角度对长江三角洲内16个地级市目前和未来的区内可达性和区外可达性进行了评价。结果表明,长江三角洲区域可达性呈现出以上海为中心的扇状辐射,可达性最好的是上海和嘉兴,可达性最差的是台州和南通。随着苏通大桥、杭州湾跨海大桥和舟山大陆连岛工程的建成,长江三角洲地区内所有城市的区内可达性都有了提高,尤其是绍兴、宁波和泰州,区内可达性减少了1h,其余城市区内可达性平均减少了25 min。随着南通洋口港的建成,长江三角洲境内江苏城市以海港为节点的区外可达性都有不同程度的提高,到达海港的平均时间减少了近1h。
运用改进的基于距离的产业地理集中度测度方法M'函数,利用2001北京市第二次基本单位普查资料和2002北京市130部门投入产出表,研究了北京市25个制造业行业的空间分布结构,以及14组投入产出关系较为密切行业间的空间临近分布状态。发现25个制造业行业在不同的距离范围内呈不同程度的集中分布,随着距离的增加,集中度基本呈下降的趋势。各行业的空间集中程度差别较大,原料指向和劳动力指向型行业空间分布的集中程度高,资金和技术密集型行业空间分布的集中程度相对较低。定量分析表明,比较优势和产业联系是影响北京制造业空间集聚的主要因素,促进北京制造业行业地理集中;产品市场竞争、外商投资和技术外溢推动产业布局趋向分散。行业间空间临近分布的集中度低,多数行业间表现为分散分布。相对而言,劳动密集型或原料型制造业行业间空间临近分布的集中度较高;资金或技术密集型行业与其他行业间空间临近分布多为分散状态。进一步研究表明,投入产出对行业间空间临近分布具有较强的解释力。
外商直接投资理论强调跨国公司的垄断优势和东道国的区位优势决定外商直接投资的产业分布。本文认为外商直接投资的产业分布还可能取决于因产业地理集聚和地方化贸易所形成的竞争优势。本文采用1999~2004年北京外商直接投资的产业流资料建立面板数据回归模型,引入产业地理集聚系数、产业联系等变量来研究影响外资产业分布的因素。统计分析表明,在空间上比较集聚、产业内联系较强的产业能够吸引更多的外商直接投资;前期外商投资对于跟进投资具有显著的示范效应、信息溢出效应以及产业联系效应,从而直接导致外资的产业累积效应。外商也强烈偏好资本技术密集型产业以及在国际市场上具有显著比较优势、盈利率高的产业。外商在充分利用其垄断优势、产业比较优势和竞争优势的同时,也尽量避开实际劳动成本较高和进入壁垒较高的垄断性产业。本文的结果显示,发挥本地优势,完善产业配套,促成产业集群是提升城市吸引外商直接投资的有效途径。
采用可以多层次分解的Theil系数测量1990~2004年我国入境旅游时间尺度上的地带间、地带内和省际差异变化状况。结果表明,1990~2004年中国入境旅游省际差异逐渐缩小,变化速度变缓;地带内差异大于地带间差异,地带内差异是构成省际差异的主要因素,特别是东部地带内差异是我国入境旅游区域差异的主要贡献者。总体上看,中国入境旅游省际差异20世纪90年代初居高不下,90年代中期急剧缩小,21世纪初持续下降,并有小幅波动;地带间差异除1991年和2003年急剧上升外,其余年份持续下降;东部地带内差异较大,但差异迅速缩小,中部地带内差异居高不下,变化明显,西部地带内差异较小,波动不明显。结合中国区域经济差异的时空变化进行比较研究,有两个有意义的发现:一是入境旅游区域差异逐渐缩小和经济差异逐渐加大的发展方向刚好是相反的。研究结果验证了发展入境旅游可以起到调整区域经济差异的作用,能起到缩小区域经济发展差距的作用。二是中国入境旅游地带间差异逐渐缩小,而中国区域经济差异地带间差异却逐渐扩大,说明入境旅游在缩小地带间差异方面也发挥一定的作用。
借用Zipf指标和差异度指标,采取由“假设”到“论证”的研究方法证明旅游流规模结构符合Zipf法则。以1996年至2004年四川省国内旅游统计数据为样本,研究了旅游流的规模等级结构特征。结果表明,国内旅游流规模结构符合Zipf定律,具有分段特征,用回归拟合可进一步分析各标度区的内部结构特点。标度区可分为有效标度区和无效标度区两种类型。从四川省旅游业的发展情况看,旅游流规模结构中无效标度区的空间分布面积逐渐减少,而有效标度区面积正在逐步扩大。Zipf参数可以用来进行标度区分段,分析有效标度区的内部结构和旅游流总体结构体系的变化规律;对不满足Zipf法则的分段区域,则用均衡度和差异度分析其内部结构的差异化程度。用Zipf参数分析有效标度区,用均衡度和差异度指标分析无效标度区旅游流规模结构所得结果既与客观实际相符合,同时又能更清晰地反映该结构的标度分段特征、各标度区内部的差异化程度以及历年所发生的结构分布变化规律,这对丰富旅游流的分析方法具有重要价值。