在1980s 乌鲁木齐河流域进行的降水误差观测试验结果基础上, 依据我国726 个气象站1951~2004 年逐日观测资料, 对降水的动力损失、微量降水以及湿润损失进行系统的修正, 以期获得更准确的长系列降水资料, 为区域乃至全球水热循环过程和水文学研究提供基础资料。修正结果表明, 在大部分地区由风速作用引起的动力损失是主要的误差来源, 但在降水较少的地区湿润和微量降水观测损失也起着重要作用, 全国726 个台站年降水修正量在8~740 mm 之间, 平均约125 mm, 相应的修正幅度在5%~72%, 平均约18%。从时间看, 冬季修正系数大于夏季, 但冬季修正量小于夏季; 从空间分布看, 西北地区年修正量一般小于50 mm, 东南地区大于100 mm, 总修正系数由西北向东南地区减少, 其中西北地区大于30%, 而西南地区小于20%, 这一修正系数高于全球的11%左右的平均修正量。
采用澜沧江漫湾电站上游旧州站和下游允景洪、清盛站1987~2003 年逐月悬移质泥沙含量实测资料, 分析对比了三站年内泥沙分配不均匀系数、集中度和集中期、变化幅度等特性。将上述参数与澜沧江上游干流漫湾与大朝山电站建设的响应进行关联研究, 分析电站建设进程对河道输沙变化的驱动作用。结果表明: (1) 旧州水文站泥沙年内分配与区域气候变化 (降水) 趋势一致, 研究时段内不均匀性系数呈上升趋势, 维持天然河道输沙特性; 允景洪和 清盛水文站的泥沙年内分配不均匀性系数对电站建设等人类活动的响应程度不一致, 允景洪站泥沙含量不均匀系数先减小后急剧增加, 而清盛站呈微弱减小态势。(2) 旧州水文站泥沙年 内分配集中度及集中期基本无变化; 允景洪与清盛水文站的泥沙年内分配集中度变化较大, 泥沙集中期在在电站施工的高峰期(1987~1992 年、1997~2003 年) 后延, 且不同步, 允景洪在漫湾施工期后延5~6 天, 而清盛则后延将近半个月,而在大朝山施工期, 允景洪的后延响应 却明显于清盛。(3) 旧州站相对、绝对泥沙变幅逐时段递增, 允景洪站年内最大与最小月泥沙含量的相对、绝对变化幅度均减小, 清盛站泥沙含量的相对变化幅度却先增后减, 绝对变化 幅度则一直减小。三站泥沙年内极值变幅以及电站建设前后的响应差异, 说明三站泥沙变化的驱动因子有明显不同。这些关于泥沙含量年内分配特征规律的发现, 为研究澜沧江干流电站建设对上下游泥沙变化以及跨境影响的科学评价提供了新的佐证。
对2005 年9 月采自珠穆朗玛峰北坡海拔6523 m 的东绒布冰川积累区一批雪坑样品中重金属Ba, Co, Cu, Zn 和Pb 的浓度利用电感耦合等离子体质谱仪进行了测试, 重金属浓度范围分别为(pg/ml); Ba2~227、Co2.8~15.7、Cu 10~120、Zn29~4948、Pb14~142。并利用气体稳 定同位素质谱仪MAT-252 对样品稳定氧同位素比率(δ18O) 进行了测试, 雪坑样品对应的时间为2004 年夏到2005 年秋, δ18O和重金属元素的浓度都存在着季节变化特征。在夏季风期间δ18O 值和重金属元素的浓度都很低,而在非夏季风期间δ18O值和重金属元素浓度升高,反映了不同的水汽来源对重金属浓度季节变化的影响及其环境意义。Co, Cu, Pb, Zn 的地壳富集系数(EFc) 分别为: 3.6、27、33、180, 表明该地区Pb, Cu, Zn 已经受到了人类活动的污染, 其中Zn 受到的污染最大。
以清代以来史料为依据, 在现代清查统计资料和前人研究成果的基础上, 通过对森林变迁大体趋势及主要过程的客观把握, 重新校订了1949 年和1700 年前人的估算数据, 回溯估算了1750~1900 年中国各省区每50 年森林面积与森林覆被率值, 并与现代森林清查资料衔接, 分析1700~1998 年近300 年来中国森林变迁的时空特征。结果表明: 近300 年来中国现境内共减少森林面积约0.95×108 ha, 森林覆被率减少9.2 个百分点, 变化曲线呈先抑后仰; 以1960s 为界, 此前呈加速递减态势, 260 年间减少森林面积达1.66×108 hm2, 覆被率下降约17 个百分点；1960s 以后呈逐步增长态势, 近40 年间增加森林面积约0.7×108 hm2, 覆被 率提高了约8 个百分点。结果还表明: 近300 年来中国森林消长, 西部地区均小于东部地区; 在1700~1949 年的锐减期中, 东北、西南和东南三区是森林面积缩减最为严重的地方, 大部分省区覆被率下降超过20 个百分点, 其中黑龙江达50 个百分点, 吉林达36 个百分点, 川渝地区达42 个百分点, 云南达35 个百分点；在1949~1998 年的恢复期中, 西部各省区森林覆 被率增加均小于5 个百分点, 东部地区(除黑龙江、湖北和沪宁外) 均超过5 个百分点; 其中 粤琼、广西、安徽、京津冀、山东、河南、浙江、福建等省区高达10 个百分点以上。
利用1982~1996 年5 个站点的植物群落物候观测数据和物候累积频率拟合法, 划分各站逐年的植被物候季节, 并确定各季节初日对应的当地归一化差值植被指数(NDVI) 阈值。 在此基础上, 通过对物候站各年NDVI 曲线的年型聚类分析和区内所有像元逐年NDVI 曲线的空间聚类分析, 实现植被物候季节的时空外推估计, 从而得到我国暖温带落叶阔叶林地区1982~1999 年植被物候季节初日和生长季节长度的时空格局。结果表明, 多年平均的植被物 候季节初日和生长季节长度呈现出主要随纬度和海拔高度变化的空间格局。在这18 年中, 整 个区域的物候春季初日以提前为主, 且以华北平原提前的趋势最为显著；夏季、秋季和冬季 初日以推迟为主, 也以华北平原推迟的趋势比较显著；因此, 华北平原植被生长季节呈显著 延长的趋势。本文揭示的植被物候季节初日的趋势变化与华北地区各季节气温的趋势变化基本吻合；植被生长季节的趋势变化特征与欧洲单种植物物候生长季节, 以及欧亚大陆和我国温带遥感植被生长季节的趋势变化基本一致, 但植被生长季节初、终日期和长度的趋势值明显大于后者, 表明该地区植物物候对于气候变暖的响应更加敏感。
植被空间分布格局深受环境影响, 分析植被与环境之间的关系一直是植物生态学的中心问题。论文从黄土高原自然植被恢复问题出发, 引出植被恢复的参照标准- 潜在自然植被。 依据气象站和雨量站观测资料, 建立气温降水与海拔高度和地理位置的统计方程, 以GIS 为技术支撑, 对两大环境变量进行空间化。通过野外观测取样, 结合气温降水的空间分布, 界定祖厉河流域不同草地覆盖度的生境空间。根据生境空间边界函数, 对整个流域内的潜在草地植被分布进行模拟。草地分布现状与潜在草地分布对比发现, 低覆盖草地由北向南扩展, 占潜在中覆盖草地面积的37.39%, 占潜在高覆盖草地面积的34.98%。中覆盖草地也在此向南部区域和北部山地扩展, 占潜在高覆盖草面积的11.51%。高覆盖草地收缩到南部和北部山地狭小地带, 仅占其应有区域的4.84%。
运用地理信息系统(GIS) 与数字高程模型(DEM) 分析了马口—田家镇河段1963 年、1972 年与2002 年河道地形数据, 较为系统地研究了该河段过去40 年冲淤时空变化。研究结 果认为, 1972 年与1963 相比冲刷量达到789.9 hm3, 冲刷面积为39.7×104 m2; 2002 年与1963 年相比冲刷量达到1196.5 hm3, 冲刷面积为59.4×104 m2; 2002 年与1972 年相比冲刷量 达到960 hm3, 冲刷面积为54.3×104 m2。由以上结果认为, 马口—田家镇河段近40 年来以冲刷为主; 河道冲淤变化以马口卡口与田家镇卡口等窄深河段最为剧烈, 宽浅河段与顺直河 段冲淤变化较为和缓, 冲淤变化幅度不大; 卡口上、下端以淤积过程为主, 而卡口顶冲水流的顶弯部位以冲刷过程为主。研究河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响很大, 对未来三峡工程建成后, 三峡大坝下游来水来沙以及研究河段冲淤变化的影响研究提供借鉴。
通过对长江口崇明东滩高潮滩、中潮滩以及光滩柱状样的有机元素(C、N) 含量与碳稳定同位素组成(δ13C)、粒度组成等的测定, 研究盐沼土壤有机质更新特征及其滩面趋势。结果表明, 长江口盐沼土壤POC - δ13C 相关特征与山地土壤剖面上部土层的基本类似, 盐沼土壤有机质主要源于长江流域表层土壤, 有机质年龄不足100 年。不同高程柱样TN - C/N、POC - TIC 与POC - δ13C关系特征表明盐沼土壤有机质更新程度普遍较低, 有机质更新特征呈明显的滩面变化趋势。光滩有机质基本反映沉积母质特征, 更新程度极低; 中、高潮滩有机质更新作用已经发生, 随着滩面演变, 处于不同更新阶段的有机质组分混杂程度提高。盐沼滩面过程塑造垂向沉积层序, 层序中独特的沙、泥纹层构造导致物质上下运移困难, 有机质更新作用受到抑制。盐沼滩面过程直接影响有机质的累积与更新, 对于有机质更新的时空特征具有显著制约。
基于长江口2003 年2 月采集的58 个表层沉积物样品及以同步水动力资料的分析表明, 表层沉积物中值粒径自江阴—口外逐渐变细, 由江阴附近的217.8 μm 减少到南槽口外的12.1 μm; 浑浊带海域表层沉积物中值粒径北港最大, 平均为126.2 μm, 北槽其次, 平均为48.4 μm, 南槽最小, 平均为14.2 μm; 口外海域则北槽最大, 为22.4 μm, 北港其次, 为16.5 μm, 南槽最小, 为12.1 μm。沉积物分选性大多为中等—很差, 中值粒径越大, 分选系数越 小; 沉积物偏度大多是近对称—极正偏; 峭度表现为中等峭度—很窄尖。横沙以上区域表层 沉积物类型以砂为主, 口外海域沉积物类型以粘土质粉砂为主, 浑浊带海域表层沉积物类型复杂多样。长江口主槽表层沉积物中值粒径与落潮历时、Ve/Vf 值和余流值等动力参数呈正相 关关系, 落潮动力条件是决定长江口表层沉积物中值粒径大小的主要动力因素。
定义了城镇边界的划分规则, 通过卫星遥感影像获取了苏南沿江地区1984 年、1991 年、2000 年和2005 年的城镇边界, 利用分形维数(半径维数、网格维数、相关维数、边界维数)、紧凑度指数以及空间自相关指数(Global Moran I、Local Moran I), 定量揭示了区域城镇扩展的空间模式。结果表明: 分形度量可以定量揭示区域城镇的空间分布特征以及空间组织 结构, 空间自相关可以定量揭示城镇的空间扩展过程、聚簇模式, 二者相互结合, 可以测度区域内城镇扩展的空间模式, 揭示城市群/ 城市连绵区的形成过程; 苏南沿江地区城镇扩展从改革开放初期自发的以大城市为中心的点状扩展模式, 经历了由政策驱动下以融合填充为主导的点- 轴延伸模式, 发展到以经济辐射联系为策动力基于区域产业空间组织的城镇连绵集聚模式, 一个大的城市群正在形成。特别自2000 年以来, 城市群的空间结构特征日益显现。区域内城市的多中心现象始终存在, 但空间极化作用逐渐削弱。
首先运用Mann-Kendall 方法将1978 年改革开放以来江苏省区域经济发展划分为三个不同阶段。然后采用城市中心性指数和交通时间成本对传统势能模型中的城市规模和距离因子进行了修正, 并运用GIS 的栅格算法得到主要年份江苏省不同等级中心城市的经济影响区范围, 分析其格局变化特征: ① 南北格局向东西格局转变; ② 南部经济影响区向北扩展; ③ 苏南地区新中心城市的出现。最后, 探讨了江苏省城市经济影响区的变化机制, 认为交通轴线的发展状况、经济发展水平和社会生产要素投入差异是导致城市经济影响区格局变化的主要原因。其中, 不同的交通轴线对周边地区带动作用差异明显; 经济发展水平则显现出苏南一枝独秀, 苏中、苏北趋同发展的趋势; 生产要素投入中资本、技术投入对经济影响区的格局变化起主导作用。
选取中国183 个城市的1991 年、1995 年、1999 年和2003 年4 个时间段的统计数据, 在Arcmap 软件中采用自然断裂法进行等级划分, 将城市交通运输总体发展水平的等级划分为5 级, 利用SPSS 统计分析软件进行分析, 得到1991-2003 年中国城市交通运输发展水平等级差异变动特征: 中国城市交通运输发展水平等级呈现明显的“纺锤形”结构, 交通运输发展水平明显高于平均发展水平的城市个数和明显低于平均发展水平的城市个数所占比例低于32%, 68%以上的城市其交通运输发展水平接近全国平均水平; 发展水平较高的城市在以省区为单位的空间分布上呈现集中—分散—分散—集中的特征, 而等级较低的城市在空间上呈现分散无规则分布格局; 中国城市交通运输发展水平的等级差异呈现“U” 形变化, 1991- 1995 年差距逐渐缩小, 1995-1999 年差距逐渐增大, 1999-2003 年差距逐渐缩小, 但各时间段内的变动幅度不大; 城市交通运输发展水平上升的城市在空间分布上集中于河南、山东、江苏等省, 城市交通运输发展水平下降的城市集中于黑龙江、吉林、陕西、湖北和湖南等省。
根据区域经济发展、资源—能源消耗及环境污染的相互关系, 结合生态学表现, 基于三角模型工具及经济可持续发展定义, 分析评估区域经济可持续发展状况和长期趋势。对滁 州市1975-2005 年经济可持续利用进行系统研究, 不仅对研究区经济发展现状存在问题的解决具有实用价值, 而且对区域经济的可持续利用研究具有方法论意义。结果显示2005 年研究区域经济发展处于一般可持续性状态, 且区域内七个行政子单元可持续发展形势介于弱可持续性到一般可持续性状态, 东南部可持续性状况优于西北部。1975-1998 年, 滁州市经济发展表现为一般可持续发展趋势, 而1998-2005 年凸现为相对很强可持续发展趋势, 这些状况和趋势与近30 年间滁州市在环境保护方面的不懈努力有一定关系。
采用分布动态方法(MEDD), 从省区经济增长空间分布的形状和流动性两方面考察1978-2004 年中国省区经济增长空间分布的动态演进, 结果表明, 中国省区经济增长的空间分布形态经历多极化—收敛—双峰状的变化过程, 其中, 俱乐部收敛省区内部的经济发展差距由扩大到再次缩小, 俱乐部间的发展差距由缩小到再次扩大, 说明收敛俱乐部间的经济差距在扩大。1990 年后, 地区经济增长的活跃性提高; 转移概率矩阵、无条件和空间条件动态随机核估计及密度等高线图显示空间相互作用影响着省区经济增长未来的空间分布, 空间因素是影响地区经济增长分布的重要因素, 相邻地区经济增长互相依赖, 因地理位置临近所产生的空间溢出效应促使了相似经济水平地区的空间聚集。
从产地—市场空间关系角度, 定量分析了我国地级行政区域的市场潜力及其空间格局, 揭示了市场通达性与区域发展之间的关联。我国市场潜力指数从沿海地区向内陆地区逐级递减,形成了以沿海地区为中心、内陆地区为外围的中心- 外围格局, 而且差异在继续扩大。市场潜力与区域经济发展之间在宏观尺度上呈现高度的空间关联, 市场潜力高的区域是经济总量集中分布的地区。这种关联印证了市场通达性是区域经济发展的重要影响因素之一, 市场潜力与区域经济发展之间存在着循环因果关系。这种循环累积效应使得沿海地区在未来发展中将继续处于优势地位, 并导致区域发展差异的进一步扩大。鉴于地区间经济联系对产地- 市场空间联系的重要性, 经济区位分析需将视野从本地市场扩展到地区间经济联系。西部地区发展与沿海地区的经济联系受到距离和运输成本的限制, 应重视扩大内需, 改善其市场通达性, 促进当地经济发展。
基于人居环境自然评价的需要, 运用GIS 技术, 采用窗口分析等方法, 提取了基于栅 格尺度(10 km×10 km) 的中国地形起伏度, 并从比例结构、空间分布和高度特征3 个方面系 统分析了中国地形起伏度的分布规律及其与人口分布的相关性。研究表明: 中国的地形起伏度以低值为主, 63%的区域低于1 (相对高差≤500 m); 空间分布呈现西高东低、南高北低的格局; 随着经度和纬度增高, 地形起伏度呈逐渐下降趋势, 28oN、35oN、42oN 纬线和85oE、102oE、115oE 经线上的地形起伏度符合中国三大阶梯的地貌特征; 随着海拔高度增加, 地形 起伏度呈现逐渐升高趋势。实证分析表明: 中国的地形起伏度与人口密度有较好的对数拟合关系, 拟合度高达0.91; 全国85%以上的人口居住在地形起伏度小于1 的地区, 在地形起伏度大于3 的地区居住的人口总数只占全国0.57%。中国地形起伏度与人口分布的相关性区域差异显著, 东北、华北、华中和华南等地相关性显著, 内蒙古与青藏地区几乎不存在相关性。
从消费者行为活动切入是研究城市商业空间结构的重要视角。在问卷调查的基础上, 分析10 年来基于认知距离的北京市居民购物行为空间结构的演变特征及其影响机制。结果表明: 北京市居民购物的平均出行距离整体上有缩短趋势; 居民不同类型商品购物出行空间结构的演变和购物地点的演变都呈现出不同的特点; 10 年来北京近郊区居民购物出行空间的等级有明显下降趋势, 中心城区居民则变化不大。上述演变特征均反映出北京商业发展的离心化和多中心化趋势: 居住地附近的低等级商品购物行为逐渐增多, 区域性购物中心、大型超市以及家电卖场对高等级商品购物产生巨大吸引力。影响北京市居民购物行为空间结构演变的因素可以归结为宏观环境变化和购物供给方变化(外生因素) 以及购物需求方变化(内生因 素) 3 个方面, 它们互相影响、互相作用并形成综合性机制模式, 有效推动了北京市居民购物行为空间结构的演变。
元胞自动机(CA) 被越来越多地用于复杂系统的模拟中。许多地理现象的演变与其影响要素之间存在着复杂的关系, 并往往具有时空动态性。在研究区域较大和模拟时间较长时, 定义具体的规则来反映这种复杂关系有较大的困难。为了解决CA 转换规则获取的瓶颈问题, 提出了基于案例推理(CBR) 的CA 模型, 并对CBR 的k 近邻算法进行了改进, 使其能反映转换规则的时空动态性。将该模型应用于大区域的珠江三角洲城市演变中。实验结果显示, 其模拟的空间格局与实际情况吻合较好。与常规的基于Logistic 的CA 模型进行了对比, 所获得的模拟结果有更高的精度和更接近实际的空间格局, 特别在模拟较为复杂的区域时有更好的模拟效果。
人口空间分布信息在环境健康风险诊断、自然灾害损失评估和现场抽样调查比较等地理学和相关学科研究中占有重要的地位。目前随着对地观测技术和地理信息科学的飞速发展, 如何精确地进行人口数据空间化成为了研究的难点和热点。针对采用传统方法解决人口空间化问题所遇到的困难和不足, 设计了遗传规划(genetic programming, GP)、遗传算法(genetic algorithms, GA) 和GIS 相结合的方法, 以GIS 确定量化影响因子权重, 以GP 建立模型结构, 以GA 优化模型参数, 成功建立研究区—山西省和顺县的人口数据格网分布表面。实验证明与传统建模方法(如逐步回归分析模型和重力模型)相比, 所提方法建模过程更为智能化与自动化, 模型结构更为灵活多样, 而且数据拟合精度更高。
通过对中亚热带山区天然林、人工林(用材林和经济林)、次生林、果园和坡耕地等7 种典型土地利用方式的土壤有机碳储量及质量的研究, 结果表明: 中亚热带山区天然林转变 为其他土地利用类型后, 土壤有机碳储量下降了25.6%~51.2%, 而表层0~20 cm 土壤有机碳 储量下降了45.1%~74.8%, 比底层土壤有机碳对土地利用变化的响应更为敏感。土壤轻组有机碳储量(0~60 cm) 下降了52.2%~84.2%, 轻组有机碳占总有机碳比例从13.3%降到3.0% ~10.7%, 比土壤总有机碳对土地利用变化更为敏感。天然林转变为其他土地利用类型后土壤 有机碳损失巨大的原因主要与凋落物归还数量及质量, 水土流失和经营措施对土壤(特别是表层土壤) 的扰动引起土壤有机质加速分解等因素有关。坡耕地人为干扰最严重, 土壤有机 碳下降幅度最大。中亚热带山区土地利用变化引起土壤有机碳储量下降幅度高于全球平均水平, 主要与区域降水和地貌条件有关。因此, 保护山区脆弱生态环境, 加强天然林保护和植 被恢复, 合理营造人工林, 减少耕作, 对山区土壤碳吸存、减缓大气CO2 浓度升高和气候变化以及促进山区可持续开发的生态服务功能发展都具有重要意义。
用经验模态分解(EMD) 方法对中国700 多个站(1951-2001 年) 月平均气温进行了分析, 提取气温变化趋势项, 作空间分型, 并计算各站气温变化率, 以地理信息系统为数据处理平台, 以1km×1km 分辨率的DEM 数据作为地形的综合反映, 得到了中国平均气温空间分型和变化率精细化分布图。结果表明: 近50 年来中国北方大部分地区气温变化率多在0.4 oC/10a 以上, 西南和长江中下游部分地区气温变化率较小, 气温变化率为负值区零星状散落 在西南等地区。同时, 1881-2001 年中国9 个区域的气温资料分析表明, 近百年来中国气温变 化趋势以东北、华北、华东、华南、西北和新疆区是持续上升, 西南区呈下降型； 华中区呈倒"V" 型变化, 西藏区趋势不明显。
利用帕尔默干旱指数(PDSI) 全球数据库, 提取覆盖中国西北地区的56 个PDSI 栅格点数据, 对1953-2003 年间各个季节均值和年均值进行旋转经验正交函数(REOF) 分析。REOF 空间分区结果发现西北地区各个季节均值和年均值表现出较为一致的主要空间异常型, 依据 PDSI 年均值数据可以将中国西北地区划分为5 个空间型: 北疆型、南疆型、高原北部型、蒙 古西部型以及西北东部型。其中北疆型、南疆型主要位于西北地区西部, 高原北部型、蒙古西部型位于西北中部, 西北东部型位于西北东部。各个空间型特征点的PDSI 序列及二项式 拟合对比发现西北东部、西部存在完全相反的干湿变化: 西北西部主要受西风带影响, 自20 世纪80 年代开始有逐渐变湿的趋势； 西北东部主要受亚洲季风的影响, 有逐渐变干的倾向, 特别是夏秋季, 西北地区东南部变干的趋势更加明显。西北地区受西风带、亚洲季风以及青藏高原的影响明显, 在全球变暖的情景下, 不同区域的干湿状况的响应存在较大的差异。
位于干旱区柴达木盆地具有年纹层的苏干湖是以地下水补给为主的内陆封闭湖泊, 其表层沉积物粒度具有多组分峰态分布特征, Weibull 函数的拟合结果发现, 其粒度分布全部具 有4 个基本组分: 超细粒组分, 众数粒径在1 μm 上下； 细粒组分, 众数粒径在5~10 μm； 粗粒组分, 众数粒径在50~100 μm； 砂组分, 众数粒径在500 $m 左右。粒度主峰出现在细 粒组分或者粗粒组分。直接来自大气粉尘的冬季湖泊冰面样品及当地尘暴样品的Weibull 函数粒度拟合也显现出了相似的分布模式, 冰面样品的粒度主峰位于众数粒径在15~20 μmm 的 细粒组分, 砂组分(众数粒径452.9μm) 的出现指示出砂粒在冬半年沿冰面而进入湖泊中心。 尘暴降尘样品在尘暴季节(5 月份) 和非尘暴季节(11 月份) 的粒度分布普遍具有3 个组分, 缺少砂组分, 强沙尘暴事件样品则由4 个组分组成, 粒度主峰均位于众数粒径在100~200 μm 的粗粒组分。结果显示, 苏干湖湖泊沉积能够较好记录当地大气粉尘, 砂组分与湖泊周边干旱地表经历的近地面强沙尘活动有关, 粗粒组分记录了区域性的尘暴事件, 细粒组分主要反映 流域径流状况, 超细粒组分代表干旱区的大气背景粉尘和气溶胶。研究表明, 苏干湖内陆湖 泊沉积客观记录了区域大气粉尘和尘暴事件, 具有重建干旱区大气粉尘变化历史的潜在优势。
随着人们对土壤侵蚀空间尺度认识的加深, 发育在更大空间尺度上的切沟愈来愈受到重视。切沟是土壤侵蚀的重要组成部分, 但现有的土壤侵蚀模型尚未包括切沟侵蚀部分。本研究利用高精度差分GPS, 在对东北典型漫岗黑土区切沟监测的基础上, 借助GIS 平台生成DEM, 通过DEM 的叠加分析, 探讨了沟内蚀积变化特征。并在此基础上, 提出了东北切沟侵蚀的概念模型, 认为冬春季冻融侵蚀产生沟内堆积—雨季径流产生侵蚀的过程可能是该区切沟发育的一种重要模式。
对镇江下蜀土剖面的化学风化强度及元素迁移特征进行了研究, 结合与黄土高原第四纪黄土、古土壤、晚第三纪红粘土以及安徽宣城风成红土等典型风成堆积剖面的对比分析, 得出如下结论: (1) 镇江下蜀土剖面经历了中等强度的化学风化, 明显强于洛川黄土以及古土壤, 显著弱于宣城风成红土, 而与西峰晚第三纪红粘土非常接近。下蜀土的化学风化过程及 其与其他风成堆积剖面风化强度的差异主要受气候条件的控制, 气候条件通过年平均温度和年降水量对化学风化的地球化学环境起重要的影响, 其中降水因素在化学风化过程中可能起着更为重要的制约作用。(2) 镇江下蜀土剖面风化过程中, 绝大部分常量元素的地球化学行为 表现为迁移淋失, 仅Fe 和Ti 轻微富集, 元素的活动性由强至弱依次为: P > Na > Ca > Mg > K > Fe2+ > Si > Mn > Al > Ti > Fe3+； 常量元素的迁移特征揭示下蜀土的化学风化已经完成初级阶段的去Ca、Na 过程, 并初步进入到去K 风化的中级阶段； 微量元素除Sr、Ga 迁移淋 失外, Th、Ba、Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V 等均表现出富集特征, 这可能与下蜀土风化成壤过 程中的生物地球化学过程以及粘粒、有机质对微量元素的吸附作用有关。(3) 元素迁移在剖面 中的变化特征揭示, 在0.24 Ma 之前的中更新世早、中期, 该区气候较为暖湿, 兼有干湿交替的特征； 中更新世晚期气候偏干凉, 风化淋溶最弱； 至晚更新世早期则又出现一段明显暖湿的成壤时期, 形成下蜀土剖面中的S1 古土壤层。总之, 中更新世以来本区气候整体上向干凉的方向发展。
通常认为气候变暖引起的海平面上升将导致下游河道的淤积, 流域水土保持和水库建设引起的上游来沙量的减少将导致下游河道的冲刷。然而, 长江下游河道是如何对海平面上升和上游来沙量的减少做出响应的, 至今还没有直接的确凿的证据。在地理信息技术支撑下, 对长江干流江苏段(约330 km) 5 个时期1:25000~1:60000 的河道地形图进行了数字化, 建立了1959、1970、1985、1992 和2003 年河道数字地形图, 对河道的冲淤变化进行了计算分析。 结果表明, 长江干流江苏段在1985 年前后发生过明显的河道冲淤转换: 由1959-1985 年之间的平均淤积状态转变为1985-2003 年之间的平均冲刷状态。主要原因是1985 年以后该河段的上游来沙量的减少。1959-1985 年之间长江干流江苏段河道的淤积过程, 存在着由上游向下游推进的“顺流堆积”现象。1985-2003 年之间, 下段冲刷速率大于中段和上段。
在非均匀沙床面上, 风沙流中不同粒径组沙粒的输沙量垂向分布, 是非均匀风沙运动研究的重点。研究首先通过风洞实验, 收集了风洞中垂线垂向输沙量分布沙样, 然后对集沙沙样进行了沙粒粒度分析实验, 实验分析结果得出了不同粒径组沙粒的输沙量垂向分布规律, 基于稳定平衡风沙跃移运动模型和本文实验结果, 最后数值模拟研究了不同粒径组沙粒输沙量垂向分布, 与沙粒起跳速度和角度之间的关系。本文研究结果得出, 在非均匀风沙流中, 粗粒径组沙粒垂向输沙量上部符合指数递减分布但近床面区偏离指数分布, 呈现为偏大型分布, 粗粒径组对应的沙粒起跳速度和角度分布均为指数函数； 细粒径组沙粒垂向输沙量在整 个高度上均符合指数递减规律, 细粒径组沙粒对应的起跳速度分布为指数函数, 起跳角度分布为高斯函数。沙粒的平均起跳速度, 在0.4u*~2.2u* 之间变化, 随着气流风速(u*) 和沙粒粒径的增加而减小。
以3 个时相的卫星遥感图像TM 为主要数据源, 利用神经网络分类法进行监督分类, 获得1987-2003 年间徐州煤矿区土地利用变化的基础数据。由此计算出土地利用类型的动态转移矩阵、土地利用程度变化指数、动态度指数、土地利用变化类型的多度和重要度指数等区域土地利用变化的指数模型, 定量分析该区土地利用变化情况。结果显示: ① 建设用地和水体的面积均保持持续上升的势头； 耕地呈现持续下降态势； 林地先减少后增加； 未利用地面积则呈现出先增加后减少态势。② 在1987-2003 年间, 建设用地和未利用地都主要转向耕地。在1987-1994 年间, 水体主要向林地转移； 耕地主要转向未利用地和建设用地； 林地主要转向耕地。在1994-2003 年间, 水体的转移比例很小； 耕地主要转向未利用地和林地； 林地主要转向水体。③ 在1987-2003 年间, 该区土地利用变化的剧烈程度很大, 并且其土地利用正处于一个衰退期。④ 在1987-1994 年间, 主要的土地利用变化类型分别是: 未利用地与耕地、耕地与建设用地之间的相互转化。在1994-2003 年间, 主要的土地利用变化类型分别是: 耕地转化为未利用地、耕地转化为林地、未利用地转化为耕地、耕地转化为建设用地。
从流域尺度, 应用遥感和GIS 技术对1954 年以来6 个时段土地利用/ 覆被变化进行分析, 并采用景观生态学方法对洪河保护区及其所在浓江河流域湿地景观多样性和景观连通度进行计算, 系统研究了流域土地利用变化对保护区湿地景观的影响。结果显示: ① 浓江河流域大规模土地利用发生在20 世纪80 年代之后, 年均耕地面积增长速度为101 km2/a； ② 土地利用/ 覆被变化直接导致流域湿地景观多样性降低, 同时也间接影响了洪河保护区湿地景观多样性； ③ 流域土地利用变化带来的景观连通度降低严重割断了景观之间原有的物质交换和功能维持关系, 是导致保护区湿地景观结构和功能改变的主要因素之一； ④ 恢复保护区周围一定面积的湿地, 维持良好的景观连通度是实现保护区自然保护效益的方法之一。
在区域尺度上以城市化过程为特征的土地利用活动对景观功能的稳定和景观结构的差异性有着深刻的影响。选择北京西北地区为研究区域, 应用RS 与GIS 技术, 对1989 年、1996 年、2005 年三期LANDSAT TM 图像进行解译判读, 深入分析研究区景观格局时空变化特征, 发现城市扩展造成了生态绿地破碎化、景观连通性降低及景观单一等一系列问题。在此基础上, 本研究以景观流运行受距离、障碍等因素影响原理作为出发点, 采用累积耗费距离模型, 结合景观组分的生态系统服务功能价值和空间作用, 研究了北京西北地区景观结构紧密性和生态功能空间差异, 进而构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分来加强生态网络的空间联系, 最后提出本研究区域的景观格局优化方案。该研究方法及结果对北京地区景观生态规划和建设具有重要的理论依据和和参考价值。
随着中国国金融服务业不断深入改革以及对外资金融机构的逐渐开放，金融服务业的空间格局更为复杂。以银行业为例，区域内服务地域范围不同的银行金融机构的组合已经引起人们的重视，这种组合就构成了地区金融系统(地区银行系统)。地区金融系统内的银行金 融机构可以划分为包括国有商业银行、政策性银行、全国性股份制商业银行、外资银行等的外来型银行金融机构，以及包括城市商业银行(城市信用社) 、农村信用社(农村合作银行) 等的本地型银行金融机构。研究表明：地区金融系统存在着萌芽期、发展期以及成熟期三个发展阶段，不同阶段具有明显的特点。地区金融系统受到地区经济发展水平、产业结构、地方政策以及地区金融素养等因素影响。采用定性和定量相结合的方法，利用中国30 个省市 (自治区) 的数据，分析了中国各地区金融系统的区域差异。在各地区金融系统中，外来型银行金融机构表现为：国有银行的分支机构处于相对主导的地位；外资银行集中于重要结点； 全国性股份制商业银行区域性集中趋势明显；对于本地型银行金融机构则具有城市商业银行分布不均；农村信用社填充国有银行撤出地区空白，但实际发挥的作用有限等特点。
对1990-2004 年云南省城镇发展差异进行分析，发现自20 世纪90 年代以来云南省城市综合实力总体呈差异扩大的趋势，表现出小城市发展缓慢且分化不明显，少数高位城市极化，在空间呈现明显的核心—边缘倾向等特征。其后，进一步展示云南省城市经济影响区空 间演化的阶段性规律：① 20 世纪90 年代以前云南省城市经济影响区被特殊的地理环境分割 成破碎且难以整合的小型离散化的格局；② 自20 世纪90 年代以来，随着地区工业化和城市 化加速进行，交通通讯网络的发育和辐射，中小城市得以发育，伴随于城市经济影响区空间 扩张与收缩，云南省城市经济影响区逐渐从单层离散分布演变为三层嵌套结构，并不断朝更高级的结构形态演进，即云南省城市经济影响区空间呈现显著的、由小规模离散分布阶段、过渡转型阶段到嵌套复合阶段的时空演化序列。最后，针对这种时空演化序列，笔者解析出云南省城市经济影响区在不同时空条件组合下的三种空间扩展类型：单向拓展类型、多向拓展类型和邻接扩展类型。
基于第一次经济普查资料，深入探讨了中国制造业的地理格局。通过计算不同地理尺度下的制造业产业分布基尼系数和Moran's I 系数，发现中国制造业高度聚集在珠三角、长三 角以及环渤海地区，在华北、东北、四川以及两湖地区有一些连片分布；空间尺度越小，产业划分越细，制造业在空间上越集中，省市县尺度的产业地理集中程度显著相关。基于比较 优势、全球化和制度分权以及集聚经济等相关理论，本文构建了考察影响产业地理集聚因素 的计量模型。统计分析表明，由于接近资源优势，农产品投入较多的产业较分散，金属矿物投入较多的产业较为集中，非金属矿物依赖性产业在四位数层次集中，在三位数层级显著分散。利用外资和参与国际贸易有利于产业地理集聚，区域分权促使制造业分散布局，在省级 层次尤为显著。集聚经济显著推动制造业地理集聚，但在县级层次更为重要。高技能劳动力比重较高和外部科研力量依赖性产业则较为分散，产业联系没能促进中国产业的地理集聚， 可能与地方保护和模仿政策等反市场力量有关。研究表明，空间尺度和经济转轨引致的制度变化对于理解中国制造业地理格局非常重要。
在重新认识长江经济带的空间范围及空间结构内涵的基础上，运用空间数据分析的一般方法，获得了长江经济带空间分异的基本特征。经过独立发展阶段、区域集聚与链接阶段、 行政经济区阶段和空间竞争与链接阶段等4 个时期的发展，长江经济带形成了特殊的条形核 心—外围—边缘结构，存在三大核心、一条主轴、一条辅轴、四条地方轴、一个外围地区和 一个边缘地域。运用空间相互作用理论，从互补性、通达性和介入机会等方面分析了长江经 济带空间结构形成与演化的基础。为加快长江经济带空间结构的优化，首先要求空间管理组织的创新，其次是空间结构要素的优化。一个以政府、城市管理与经营者和具有跨国或跨区 域网络的精英企业三者组成的长江经济带空间组织与管理机构，是管理长江经济带的理想组 织模式，只有当政府、城市管理与经营者和企业建立起三者协商与联合的机制，才能进行有 效的空间管理。长江经济带的空间结构要素中，节点和通道是骨架，也是空间结构优化的两 大关键要素。
生态旅游区的发展受到诸多确定性因素和随机性因素的共同作用，并反映于旅游区游客观测序列。通过构建游客序列分析框架，提出了游客序列分析的理论模型。并以江苏盐城麋鹿生态旅游区为例，集成多种数学方法，进行了游客序列的分解、调整和综合预测的实证 分析。运用Tramo/Seats 方法进行季节调整分析可有效提取时间序列各组分，从而获得了不同尺度的作用模式，所获得的去噪序列为预测研究提供了基础资料。基于ARIMA 模型、Winter 加法模型、Winter 乘法模型和Tramo/Seats 模型的综合预测表明，麋鹿生态旅游区未来两年年平均新增游客数量在1.95-3.14 万人次之间。各方法预测结果间的差异与其建模思路及实现方法有关，因此集成多种方法进行预测，并进行对比分析，有助于获得对游客波动变化更为全面的认识，同时所提供的多种可能预测方案，可为生态旅游区容量控制、旅游环境资源的保护与开发及旅游区的管理决策提供参考依据。
通过x2 检验等方式提出，全新世中期西辽河流域聚落对海拔400~500 m 高程区域选择倾向十分明显，在这一高程内又偏重于距河床10~40 m 的坡地，兴隆洼、赵宝沟以及红山文化期这一特征最突出，夏家店下层文化期聚落位置表现出以400~500 m 高程区为核心向高、低两个方位发展。针对上述聚落环境选择特征指出：① 根据人类生存方式可将西辽河流域划 出林地与草地两大地带，两者的交界处即400~500 m 高程区域内以坡地为主的林缘地带，兴隆洼、赵宝沟文化期人类的采集、渔猎活动主要集中在这里，随着红山、夏家店下层文化期 原始农业的发展，聚落选址从原来的林缘地带向草地甚至林地扩展，前后不同考古文化期的 聚落位置界定了自然环境的空间属性与地域差异。② 西辽河流域受地带性环境因素制约，即使在全新世大暖期林缘地带的动植物资源也并不丰富，仅能满足人口密度极低的兴隆洼、赵宝沟文化期人类获取食物的需求，红山文化以后随着人口增殖原始农业逐渐发展起来。③ 全新世中期西辽河流域聚落密度很低，人口规模在这一地区的环境容量之下，农业开发尚未对西辽河流域带来明显的环境扰动。
依据史料和已有研究成果恢复了鄂尔多斯农牧交错土地利用格局的演变过程，即清代、民国是一个由自发开垦到政府组织开垦、由汉人租佃开垦到蒙汉共同开垦、由鄂尔多斯周缘 向其内部深入的过程。进而从自然条件、人口压力、经济利益和民族融合等因素的作用探讨 鄂尔多斯农牧交错土地利用格局的演变机理。清代气候进入暖湿期，为土地开垦奠定了条件； 生态系统脆弱性又阻碍了过度开垦。中国人口空前增长和耕地单产徘徊促使耕地开发向边疆 拓展；鄂尔多斯与周边的人口梯度力以及黄土高原土地退化对人口的排斥力是促进鄂尔多斯土地开垦的根本动力。无论是民间自发的还是政府组织的，都是在追逐利益中促进了土地开垦；同时，中央与地方、蒙古人与汉人、豪强与贫民之间的利益争夺阻碍了开垦进程。蒙汉 人口结构改变和开垦中建立的共同利益关系促进了民族融合，其中的彼此接受和排斥，既加强了农业的地位，又巩固了畜牧业的地位。鄂尔多斯的农牧交错土地利用格局正是这些因素 的共同驱动和阻碍的平衡中形成和发展的。
破碎化是当今地表自然景观演化的重要形式。基于县(区) 行政单元，利用GIS 技术和景观生态方法，定量探讨了长江三角洲生态用地破碎分区及其城市化关联，研究结论有：① 建立了生态用地破碎度综合模型，并与城市化规模和空间构型等参数聚类，将全区划为2 个 高破碎区、3 个中等破碎区和2 个低破碎区；② 基于区县尺度和30 m 分辨率影像的生态用 地破碎度是城市化、生态用地特征及其他干扰源的综合表现，与城镇化水平和城镇用地比例 等规模参数相关性不明显，相关系数分别为0.303、0.432，但与城镇用地聚合度呈现明显的负相关，相关系数为-0.807；③ 破碎分区及破碎度的城市化关联为不同生态用地空间战略的选择提供依据，对面向生态保护的城市化空间引导和规划具有指导意义。
为了揭示不同区域土地利用变化之间的空间联系，借鉴经济学中的区域优势理论，提出了区域土地利用优势的概念及其度量方法；进而利用该方法以及国土资源调查数据和统计数据，分析了中国1996-2003 年间土地利用的分区优势以及分区优势的演变。研究发现上海、 天津、北京、江苏、浙江、山东、广东等建设用地具有明显优势的地区，建设用地优势指数快速上升，上升幅度在0.17 以上，使得这些省区建设用地的优势越发明显，而农地优势有所下降；河北、福建、海南、吉林等原本就具有农地利用优势的区域，农地优势上升较大，而广西、云南、宁夏、甘肃、新疆、内蒙等省区农地优势则略有上升。同时河南、安徽、湖南、 黑龙江、四川林草地优势明显上升。研究结果表明，中国土地利用的分区优势在其演化过程中存在高端极化机制、梯度外推机制和生态阻拦机制。这三大机制在全国尺度上不仅主导中国土地利用分区优势的演化过程，同时也主导中国近期土地利用格局的变化。
