“耦合”作为物理学的经典概念,为许多学科提供了一套阐述多主体相互作用的思路和方法。“集成”不是来自特定学科,但因其高度的概括能力被广泛应用于自然和人文科学领域。地球科学是应用这两个概念最多的学科之一。地理学作为自然与人文交叉学科,具有区域性、综合性和复杂性特征。在使用耦合概念时,不同地理分支具有不同的理解,为此,地理学者有必要明确界定不同学科、不同情景下耦合概念的内涵,从而更准确地探索陆地表层格局、过程和机制。首先,从地理要素耦合、地理空间耦合、地理界面耦合、地理空间尺度耦合、地理关系耦合、地理耦合解译六个方面,对地理耦合的内涵进行全面解析和界定,并给出了相应的研究实践案例。其次,从地理学的视角认识理解集成,并以“黑河流域生态—水文集成研究”重大研究计划的地理实践为例,介绍实现地理集成的基本路径。最后,提出理解地理“耦合”与实现地理“集成”之间的联系。
作物物候是农作物重要的植物属性,不仅反映作物的生长发育状况,其变化也影响作物产量,是一种能够指示气候变化的综合响应指标。以气温升高为主要标志的全球气候变化对作物物候产生了重要影响,开展全球气候变化下作物物候变化特征及其影响机制研究对于揭示全球变化对作物生长发育过程影响及其产量形成机制具有重要的理论意义和实践价值。目前,作物物候变化及其影响因素是国内外研究的焦点和热点问题,前人已开展了大量而卓有成效的研究工作。本文侧重介绍全球气候变化下作物物候变化的主要研究进展,包括作物物候变化的驱动因子及其影响机制和作物物候主要研究方法,并探讨未来研究仍亟待解决的关键科学问题,以期为深入认识全球气候变化对农业物候的影响机理以及指导区域农业生产实践提供理论依据。
为了应对全球气候变化,《巴黎协定》提出各国将以“国家自主贡献”（INDC）的方式参与全球温室气体减排行动,而在“国家自主贡献”排放目标情景下区域降水变化的格局和特征尚不清楚。中亚地区位于欧亚大陆腹地,是中国“一带一路”倡议发展的关键地区。本文研究了中亚地区的降水变化对全球INDC排放的响应,基于参与国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的33个全球气候模式的模拟。结果表明：在INDC目标情景下,到21世纪末中亚地区的平均年降水量相对现代水平（1985—2005年平均）增加10.6%（4.6%~13.3%）,其中高纬度地区的响应大于低纬度地区。进一步看,中亚地区极端强降水事件随着气候变暖而持续增加,但极端持续干期事件在不同区域呈现不同的变化趋势。考虑极端降水事件相关风险,极端强降水和持续干期事件的人口暴露度在中亚大部分区域都增加,将全球温升控制在较低水平（如2.0 ℃或1.5 ℃）可显著降低暴露度。以上结果有助于增进对未来极端气候事件风险的认识,为中亚这一生态脆弱地区的气候变化的减缓与适应政策提供参考。
海河流域夏季降水的空间分布具有明显的季节内变化特征,利用海河流域148个地面气象台站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了流域夏季各月降水关键区的分布变化以及与其对应的大气环流系统的季内配置差异,并定量计算了主要环流系统对季内各月关键区降水的影响作用大小。结果表明：海河流域夏季降水关键区稳定表现出一种季节内变化,即以海河流域东北部滦河和北三河下游台站降水贡献率最大值区为轴心,从初夏（6月）至盛夏（7月和8月）,降水关键区在季节内呈顺时针移动,由海河流域东北部移至流域东部和南部再移至流域东部和中部。初夏,东北冷涡活动对流域关键区降水影响最显著,相对贡献率达69.6%;盛夏7月,流域关键区降水异常主要和西太平洋副热带高压（西太副高）脊线位置有关,其相对贡献率在60%以上;8月,西太副高脊线和东亚夏季风指数对流域关键区降水的相对贡献大小相当。海河流域降水关键区在夏季各月的分布变化,与这些环流系统的季内变化路径（南北摆动或向北推进）具有很好的一致性。
植被生长季长度和生长强度是形态上影响植被生产力变化的重要因子。全球变暖情景下,北半球中高纬度大部分地区植被生长季显著延长并对植被生产力产生正向反馈,而植被生长强度变化情形及对生产力的控制作用并不清晰。中国东北地区属于中纬度温带地区,具有较高的植被覆盖度和丰富的植被类型,探索其植被生长季长度和强度的变化及对生产力的控制作用有利于理解和应对该地区的生态系统变化。以中国东北为研究区,基于1982—2015年长时序遥感植被指数数据（NDVI3g）,利用曲率求导法确定植被生长季开始点（SOS）、结束点（EOS）、生长季长度（LOS）和夏季最大生长季强度（GM）等关键物候参数,然后利用相对重要性（RI）方法定量分析了生长季长度和强度对植被生产力长期变化趋势的相对贡献及时空格局。结果表明：① 研究区整体的植被生产力和生长强度呈现增强趋势,而生长季长度呈现缩短趋势,导致生长强度成为控制生产力变化趋势的主要因素（RI = 70%）;② 在不同植被覆盖区域,生长季长度和生长强度对生产力的影响程度具有显著的空间差异。西部草原区植被生产力受生长强度控制最为显著（RI = 93%）,其次为针叶林（RI = 66%）和阔叶林区（RI = 62%）,农作物区生产力受生长强度影响最小（RI = 56%）。生长季长度对植被生产力的控制在农作物区最为显著（RI = 40%）,在其他区域的影响约为27%~35%。各植被覆盖区生长强度与生产力均为正相关,生长季长度与生产力均为负相关;③ 气候因素（降水、温度）和物候变化均对主要贡献因子生长强度产生影响,其中SOS的变化对生长强度的影响程度和空间范围最为显著,主要表现为SOS推迟促进生长强度增强。本研究基于遥感数据发现1982—2015年间中国东北地区植被生长更加旺盛,但是植被生长活动主要受生长强度的影响,该研究可以为植被生产力变化模拟的参数选择提供新的线索。
重金属污染物因具有持久性和难降解性,严重影响生态系统健康。青藏高原湖泊远离人类污染区,是研究人类污染物远端效应的理想区域。基于定年数据,湖泊沉积物可以追踪近百年内的人类污染物变化趋势。环境磁学具有经济、快捷和无损耗的特点,被广泛证实可以有效指示重金属污染;但目前还缺乏对青藏高原湖泊沉积物中的相关环境磁学研究。为此,选取青藏高原南部枪勇错1899—2011年的沉积物,进行系统的环境磁学分析,探讨磁性矿物与重金属Hg的相关关系及环境指示意义。结果表明：1899—2011年磁性矿物的类型没有发生变化,可分为4类组分,其中：组分C1（赤铁矿）占比不断增多,C2（针铁矿）占比相应减少,C3和C4（磁铁矿）的占比基本保持不变。样品的饱和等温剩磁和低频磁化率与Hg含量相关性较低。然而C1组分与Hg含量呈现良好的正相关关系。本文认为在近百年全球和青藏高原气温不断增高的趋势下,枪勇错的主要补给——枪勇冰川融化加速,导致原来被冰川或冰尘封存的人类污染产生的Hg重新释放。在这个过程中,C1（赤铁矿）组分因表面积大而易于富集Hg,最终二者一同随融水进入到枪勇错。本研究表明,环境磁学可以应用于青藏高原南部湖泊的重金属研究,并为揭示Hg在青藏高原南部湖泊中的富集过程提供新的视角。
青藏高原为全球气候变化最为敏感的区域之一,探讨该地区土壤水分变化对近地面气温的影响将为青藏高原水汽循环研究及该地区对周边气候与环境的影响研究提供重要理论支撑。利用NCEP-CFSR数据集,基于土壤水分对近地面气温的影响机理,揭示了青藏高原不同季节、不同植被分区下土壤水分时空分异规律、土壤水分与蒸发率的响应与耦合状态及土壤水分通过蒸散发过程对近地面气温的影响。结果表明：① 不同季节下青藏高原土壤水分空间分布基本一致,除西北地区和喜马拉雅山脉外,整体呈现由东南向西北递减趋势,青藏高原地区存在干旱区变湿,湿润区变干的空间特征;② 青藏高原大部分区域土壤水分处于干湿过渡状态,其中青藏高原南部和东南部地区全年处于干湿过渡状态,而柴达木盆地几乎全年处于干旱状态;③ 近地面气温对土壤水分的响应在冬季最弱,在夏季最强且空间差异较小,其中在冬、春、夏季为负反馈,另外不同植被覆盖区近地面气温对土壤水分的敏感性差异很大。此项研究对于进一步探讨青藏高原地区陆气耦合状态及变化环境下的区域水汽循环及其效应具有重要理论意义。
冰川物质平衡变化是连接气候和水资源的重要纽带,对河川径流有重要的调节功能。本文采用MOD11C3和TRMM 3B43等多源遥感数据驱动度日模型,模拟了2000—2016年玛纳斯河（简称玛河）流域冰川物质平衡过程,并分析了冰川融水对径流的补给规律。结果表明： ① 通过构建气温及降水反演模型能有效校正气象遥感原数据的精度,且经降尺度后能较精细刻画冰川区气候变化特征。冰川区年均气温和降水量分别为-7.57 ℃和410.71 mm,海拔4200 m处为气候变化剧烈地带,气温直减率以其为界上下分别为-0.03 ℃/100 m和-0.57 ℃/100 m,降水梯度分别为-2.66 mm/100 m和4.8 mm/100 m,海拔大于4700 m后降水又以5.17 mm/100 m递增。② 研究期内流域冰川持续呈负平衡状态,累积物质平衡达-9811.19 mm w.e.,年均物质平衡介于-464.85~-632.19 mm w.e.之间。垂向物质平衡在消融区和积累区分别以244.83 mm w.e./100 m、18.77 mm w.e./100 m递增。2000—2002年、2008—2010年冰川消融减缓,2002—2008年、2010—2016年消融加剧,其中2005—2009年期间冰川亏损最为强烈。③ 年内河川径流对冰川物质平衡变化响应强烈,尤以7月、8月物质平衡亏损最为严重占全年总量的75.4%,使得同期河川径流量占全年径流总量的55.1%。年际冰川融水补给率波动于19%~31%之间,可能是不同年份降水和积雪融水补给率差异较大所致。玛河与天山北坡其他河流冰川融水贡献率非常接近,也进一步证实了本研究物质平衡估算结果的可靠性。本研究可为其他流域冰川物质平衡研究提供借鉴和参考。
利用美国环境预测中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）等美国科研机构开发的气象模式WRF 3.8版本,采用北京地区不同时期的土地利用数据,选取影响北京的一次典型暴雨过程,应用包含多层城市穹顶模式的模式参数化方案对其进行模拟研究。从小时降水模拟结果来看,景观城市化区域（城市下垫面）的扩张使得暴雨持续更久,使用2010年土地利用数据模拟的2012年7月21日暴雨过程小时降水量大于16 mm的时长较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1 h;从累积降水结果来看,使用2010年土地利用数据模拟的24 h累积降水大于150 mm的区域较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1534 km 2。本文中模拟的逐小时降水与实际情况存在一定的差距,未来的工作会深入研究模式的参数化方案和降水产生的机理进而深入地研究景观城市化进程对暴雨过程的影响。进一步研究需针对城市人为活动产生的大气气溶胶粒子、景观城市化密度变化等因子,探究景观城市化对暴雨的可能影响。
围填海影响下海湾形态变化能够深刻反映人类活动对海湾自然环境的影响程度,分析海湾形态变化对合理高效地利用与保护海湾资源具有重要意义。研究以东海区12个主要海湾（包括陆域与水域）为研究区,基于20世纪90年代以来6个时期的Landsat TM/OLI遥感影像数据,通过海湾岸线与湾面形态分析东海区主要海湾的变化特征,探讨围填海强度与海湾形态变化之间的相关性。主要结论为：① 1990—2015年,东海区主要海湾岸线总长度共波动增长66.65 km,2005—2010年间海湾开发最活跃,阶段内岸线增长量达38 km。岸线长度三沙湾最大（439 km）,泉州湾最小（105 km）;兴化湾增长最多（54.53 km）,罗源湾缩短最多（25.75 km）。自然岸线与人工岸线长度此消彼长,岸线人工化程度不断加强,东海北部海湾岸线总长度大于南部海湾。② 1990—2015年,东海区海湾岸线共向海推进26.93 km,合1.08 km/a,在1995—2000年及2005—2010年间推进最多,分别达7.10 km和 6.00 km,在1990—1995年间推进量最小,为2.97 km。杭州湾（4.93 km）和兴化湾（4.15 km）岸线向海推进距离最长,厦门湾推进（0.55 km）最短;东海南部海湾岸线迁移量平缓,北部海湾则更为剧烈,是东海区岸线迁移变化的主体。③ 1990—2015年间东海区主要海湾水域总面积由初期的13.85 km2减少至12.29 km2,累积减少11.23 %,海湾形状不断向复杂化演变。其中杭州湾海湾水域面积减少量最多,达到0.726 km2,占研究区的46.69 %。空间上,北部海湾水域面积减少量更大,而南部海湾水域面积减小速率更快。④ 1990年以来,东海区主要海湾人工化指数平均值和岸线开发强度指数均有所上涨,21世纪以来的开发利用度显著提高。南部（闽）海湾的开发利用程度较北部（浙沪）更为深入,北部海湾开发强度的年际波动差异更大。海湾开发强度与海湾岸线长度、人工岸线长度、海湾形态指数呈正相关关系,与自然岸线长度、海湾水域面积呈负相关关系。当海湾开发强度增加时,同时段内海湾围填海活动的强度也显著增加。
土地利用空间格局研究是土地利用/覆盖变化（LUCC）理论和实践的基础,对土地利用空间格局进行有效刻画有利于国土资源空间优化,提升土地利用规划和管理水平。由于土地利用空间格局的研究范畴尚不明晰,目前土地利用空间格局的研究对形状、斑块分布和结构等方面关注较少,缺乏对不同土地利用类型间相互关系的研究;同时,格局指标繁多且存在较大的相关性,如何建立指标与土地利用空间格局的对应关系值得进一步研究。本文在深刻理解土地利用空间格局内涵的基础上,将面积、形状和斑块分布总结为土地利用几何特征,将结构和多样性总结为土地利用类型特征,建立了土地利用空间格局刻画指标体系,利用模糊C均值聚类分析,明确了指标与空间格局间的对应关系。结果表明,中国土地利用几何特征可以划分为简单大斑块型、复杂大斑块型、复杂小斑块型、简单小斑块型和散布型五种,不同的几何特征反映了不同土地利用类型的面积、形状和斑块分布的特点,体现了区域土地利用类型的组合关系。2010年中国土地利用共存在61种不同的结构,但主要的结构类型仅有14种,结构特征具有明显的空间聚集性,体现了不同土地利用类型的空间分异性。中国土地利用多样性以3~5类为主,占比达66.69%,其特征总体上呈现“东北、东南高,西北低”的态势。该研究丰富了土地利用空间格局研究的理论体系,填补了中国土地利用整体空间格局刻画的空白。
区域生境质量决定了区域内生物多样性状况,是生态系统服务功能和生态系统健康程度的重要体现,生境质量变化研究对区域生态安全具有重要的意义,重建区域生境质量空间格局可以还原历史时期的生态环境本底,为揭示区域生态环境质量演变规律提供科学支撑。选取高程、坡度、坡向、GDP、人口、温度、降雨量、河流距离、城市距离和海岸线距离10个土地利用变化驱动因子,构建CA-Markov模型参数,模拟得到历史土地利用空间数据。在此基础上,运用InVEST模型重建泛长三角地区生境质量空间格局,并对计算得到的生境退化度指数和生境质量指数进行等级划分与统计分析。结果表明：① 土地利用模拟精度验证结果显示Kappa系数为0.88,土地利用空间格局重建方法可行,可以在此基础上开展生境质量模拟研究。② 泛长三角地区1975—2010年生境退化度逐期上升,生境退化等级在空间分布上呈圈层递变分布规律。生境质量则表现为逐期下降,高值区主要分布于山区,低值区大部分位于建成区;1975—2010年期间,低值区逐渐向周边高值区域演变,生境高值区域趋于破碎化。③ 1975—2010年生境质量时空变化特征表明：生境质量差等级区域,其生境难以修复,维持原状居多;生境质量较差等级区域易继续恶化,且易发生在建成区周边区域,占比为研究区总面积的6.40%;生境等级为良好和优等的区域,其生境等级易转换为差等和较差等级,使得该区域的生境破碎化,该类型的面积占比为研究区总面积的5.68%。④ 1975—2010年期间,研究区土地利用变化显著,对生境质量造成了巨大的影响;研究区生境质量逐期变差,其生境质量等级位于较差及以下区域面积占比均达到了60%以上,建设用地为生境质量最大的威胁因子。
土地城镇化是地理学与土地科学交叉的核心研究领域。随着中国城镇化水平不断提升,土地城镇化作为城镇化在空间的具体体现,已经成为学者和政府共同关注的焦点。土地城镇化受到省、市多层面因素影响,单一层面的影响因素并不能完全有效解释中国特殊行政体系下的多层级关系。本文采用熵值法对中国省、市两个层面影响因素的不同指标进行客观赋权,建立两层线性模型,对2005年和2016年全国102个具有代表性的城市土地城镇化影响因素进行实证研究。结果表明：① 市级层面,2005年要素投入和公共服务是影响城市土地城镇化的主要因素,其中以要素投入最重要。2016年经济发展水平成为最关键的影响因素,要素投入、公共服务、人口集聚对土地城镇化的影响程度依次降低。② 省级层面,区域经济发展水平差异是土地城镇化的主要影响因素。政府资源保护态度、生态和农业资源与市级因素以及城市建成区面积呈显著负相关。根据区域所处发展水平的不同,政府开发态度、地理区位与市级因素存在复杂的影响关系。③ 1978年改革开放以来,中国土地城镇化是工业化和城镇化共同作用的结果,土地城镇化进程逐步由政府主导转向经济驱动。多层级土地城镇化研究,可以更好地解析不同层面影响因素对土地城镇化水平影响机制和跨级关系,为更合理精准的城镇化政策制定提供理论依据。
城市规划建设用地标准是科学配置城市各类建设用地的技术规范和编制、修订城市总体规划的基础。针对中国现行城市规划建设用地标准存在的用地指标控制阈值高低差距较大、气候修订缺乏地域分异和地形地貌因素缺失等问题,本文按照“总量—结构”控制的建标思路,提出了标准建立、修订的分步式流程框架和定量测算方法,通过条件设定建立了普适性的建设用地基础标准,进而选择城市人口规模、日照间距系数、河谷地（山间盆地）宽度、地形坡度等关键指标,定量分析了各指标与基础标准之间的关系,形成与基础标准配套的气候和地形地貌修订标准。主要研究结果包括：确定了设定条件下适用于全国不同地区的由人均建设用地面积和人均单项用地类型结构控制的建设用地基础标准;按城市人口规模等级对基础标准进行了量化修订;定量测算了人均居住用地面积随日照间距系数变化的情况,提出了按纬度方向变化的人均建设用地气候修订标准;阐释了河谷地（山间盆地）宽度变化与公园绿地的配置,量化分析了地形坡度与人均建设用地面积变化的关系,建立了针对山地、丘陵地区城市规划建设用地的地形地貌修订标准。
农业地理学是农业科学与地理科学的交叉学科,农业地理工程是地理学与工程学交叉研究在现代农业与乡村领域的进一步深化和系统应用。随着现代农业科学技术和人地系统科学的创新发展,区域农业基础建设的科技需求日益旺盛,农业地理工程试验成为农业工程技术研发和农田系统管理的重要任务。本文阐述了农业地理工程的科学内涵、试验原理与技术方法,并以黄土丘陵沟壑区为例开展了地理工程试验研究和农业高质量发展对策探讨。结果表明：① 农业地理工程试验主要包括针对特定区域地理环境和农业发展问题的水土配置、土层复配、大田试验、生态防护、地理空间分析与监测,旨在探明区域高标准农田建设、健康农业生态系统营造的水土气生资源要素耦合规律,建立可持续土地利用系统与多功能农业经营模式。② 农业生态系统试验主要包括沟道边坡防护方式、健康农田系统结构、作物与土壤匹配关系、耕地投入产出经济分析,通过开展土地改良、作物优选交互试验和田间试种,揭示新造地“作土关系”耦合机理与优化调控途径。③ 作土关系优化调控是工程试验设计的主要内容,包括气候—作物优选、土体结构改良、地形—作物优选、土壤质量改良、土壤—作物优选、效益—作物优选6个阶段。④ 农业地理工程技术应用的核心任务是深化贯通综合研究、揭示微观耦合机理、建立工程试验范式,其应用路径主要体现在时间维、空间维与逻辑维三个维度。新时期农业地理工程试验与示范应用,有利于丰富农业地理学前沿理论与方法论,对于推进地理工程化研究和服务农业农村高质量发展决策具有重要意义。
自“地缘政治”一词创立以来,西方地缘政治学已经历了120年的发展,期间诞生了众多理论流派,然而其影响却在日渐衰落。这在一定程度上源于其发展思路以及由此导致对现实研究不足所致。中国地缘政治研究起步较晚,长期以借鉴西方地缘政治理论为主,直到2010年掀起以“地缘环境”研究为主题的复兴议程。地缘环境研究将地理知识和政治融入地缘政治分析过程中,这一研究方向与思路不仅有助于地缘政治研究的变革与创新,还有助于推进“一带一路”倡议和人类命运共同体建设,具有重要理论与现实意义。本文基于前期对有关地缘环境概念、构成、结构、模拟等内容的研究进展,提出了国别地缘环境研究思路、跨学科融合路径和分析框架,并以德川幕府时期的日本为例,展现了跨学科融合研究视角下日本受国内外多要素、长时间、多尺度综合作用所导致的地缘环境演变,对其中涉及到的日本对内、对外的政策制定与变化也从其面临的地缘环境视角进行了解读。最后为深化对当前国别地缘环境研究提出了三条建议。
南美洲作为“一带一路”倡议国际合作的拓展方向区,对于提升中国地缘经济地位和拓宽中国地缘经济空间具有重要的意义。基于贸易、投资、旅游、交通和政治,本文建立多维度的地缘经济联系指标体系,运用灰色关联TOPSIS法和地理加权回归模型,解析中国与南美洲国家地缘经济联系强度的重要特征。结果表明：① 2006—2015年中国与南美洲国家的地缘经济要素流整体呈增长趋势。② 中国与南美洲国家地缘经济要素联系发展不平衡,交通联系强度高于政治、旅游、投资和贸易。③ 中国与南美洲国家地缘经济联系强度偏低,且差异显著。④ 中国与南美洲国家地缘经济联系强度提升缓慢,空间格局年际变化不大。⑤ 国内生产总值、人口规模、合作戈登斯坦因子是重要的地缘经济联系强度影响因子。市场是中国与南美洲国家地缘经济联系强度最重要的驱动力,资源禀赋对中国与南美洲国家地缘经济联系强度作用有限,地缘政治对中国与南美洲国家地缘经济联系强度作用显著。
由于全球化和市场经济在全球范围内得到普遍认可,在各类地缘关系中地缘经济关系成为最活跃也是研究最多的一类。本文从中国与东北亚各国地缘经济研究现状入手,基于流量数据建立地缘流势模型来探寻地缘经济复杂关系背后的规律性因素,并通过对比中美两国与东北亚的地缘经济关系分析其驱动机制,得出如下结论：① 2000—2016年中国与东北亚地缘经济联系不断加强,其中贸易联系明显强于投资联系,但投资联系在2012年后得到了飞速的发展。② 中国与东北亚地区的总体经济流势呈现上升态势,其中贸易流势起主导作用,中美地缘经济流势表现最强、增速最快,中国对日、韩两国的地缘经济流势强度不断显现,中俄、中蒙、中朝三股地缘经济流势虽然近年来不断增长但对区域整体地缘经济关系影响有限。③ 中美两国与东北亚的地缘经济流势均呈现出波动上升的趋势,并在国家关系分布上较为一致;两国在地缘经济差异主要体现在两个方面：一是驱动因素不同,中国以贸易关系为主而美国主要依赖投资驱动;二是空间分布差异开始显现,美国与东北亚的地缘经济关系越来越集中于中、日、韩三国,而中国与俄、蒙、朝三国联系开始不断加强。
尽管越来越多的人认识到“一带一路”沿线各国的城市化进程对其经济、政治和环境系统所起的重要作用,但对监测区域范围内城市扩张和形态变化的比较研究却极为有限。基于欧空局气候变化倡议项目最新发布的1992—2015年300 m分辨率的全球土地覆盖数据集、1992—2012年DMSP/OLS夜间灯光数据和2000—2015年LandScan人口数据,本文首先分析了1992—2015年“一带一路”陆域城市用地增长的空间格局和十大分区城市用地面积的动态。其次,通过分析3个时间点（1992年、2003年和2015年）上同心环内城市用地密度的时空变化,量化了“一带一路”沿线80个城市的扩张和形态变化。最后采用3种统计模型（线性、幂律和指数函数模型）来分析城市用地面积、加权灯光面积和城市人口之间的长期关系。结果显示,“一带一路”陆域城市用地面积占土地总面积的比例从1992年的0.24%上升至2015年的0.56%,并且非洲和亚洲的发展中国家是“一带一路”监测区域城市化的主要贡献者。同心环内城市用地密度从城市中心到城市边缘呈递减趋势,且城市间的空间分布完全不同。中国、欧洲、非洲、西亚、东南亚和印度6个分区人口数超过100万的城市间比较显示,除了中国城市形态变得分散,其他分区城市形态总体变得紧凑。分析结果也显示,夜间灯光信号所反映的城市经济活力和城市人口分布趋势在不同程度上影响城市空间扩张和形态变化。
城市住房制度市场化改革以来,中国城市房价整体快速上涨,区域房价分异加剧。区域内部房价空间分异是城市发展差距的综合反映,即城市资源要素综合配置能力差异的物化表达。基于中国房价行情平台提供的2008—2018年地级城市和区县尺度城市房价数据,分析长三角一体化区域房价增长与分异过程,发现区域整体房价呈现快速上涨、相对平稳和再度快速上涨3个阶段,区域房价差异随房价上涨而扩大,上海、杭州和南京等城市房价增长更快,浙江、苏南地区与安徽、苏北地区的房价差距拉大。根据房价增长、城市等级与区位特征,将长三角327个区县划分为核心城市城区、中心城市城区、发达城市城区、其他城市城区、核心圈层县市和外围地区县市6种类型,提出一体化区域城市房价表现为整体上涨相对更快、不同类型区县间差异拉大、同类区县间存在“俱乐部收敛”等增长与分异模式。区域城市房价快速上涨与过度分异,驱使高端产业、人口等资源要素向少数“超级明星城市”集聚,加剧区域不平衡,不利于长三角地区实现更高质量一体化发展。
土地财政对经济效率的影响过程具有系统性、复杂性特征。本文考虑效率提升的结构性特征,从规模经济效应、技术抑制效应等方面构建土地财政对全要素生产率影响机制,进而从投资挤占效应、成本拉动效应探索其传导路径,并基于2005—2015年中国285座地级以上城市面板数据集,运用固定效应模型对其影响过程机理与区域分异特征进行实证检验。结果表明：① 2005—2015年间,中国城市土地财政规模持续扩张,并由沿海城市向内陆城市扩散,但城市全要素生产率增长率却出现波动下降趋势。② 整体上,土地财政对城市全要素生产率产生显著的负向影响,且对西部、中部、东北等地区以及中小城市、Ⅰ型大城市、Ⅱ型大城市的影响依次增强,而东部地区与超特大城市并不显著。③ 土地财政对经济效率影响的技术抑制效应显著大于规模经济效应,中部地区、Ⅰ型、Ⅱ型及超特大城市尤其严重。④ 具体传导路径为,土地财政扩张主要通过房地产开发带来的投资挤占效应影响城市全要素生产率,其次是房价上涨的成本拉动效应,而工资水平上升主要在东部地区、Ⅰ型及以下规模城市发挥作用。以上结论在一系列稳健性检验后依然成立。最后提出明确土地出让收支范围、产业梯度转移与升级、宏观调控与因城施策并行等政策建议。
沿边口岸是“一带一路”倡议中各主权国家之间经济合作的关键节点。本文以中俄边界往来最密切的口岸城市满洲里为例,首先,通过构建改进动态集中指数（MDCI）,将满洲里口岸—城市关系划分为低水平平衡发展阶段（1979—1987年）、口岸发展稍快于城市发展阶段（1988—1997年）、口岸发展大幅快于城市发展阶段（1998—2005年）、城市发展稍快于口岸发展阶段（2006—2015年）和口岸与城市关系新突变点（2016—2017年）。其次,应用向量自回归模型（VAR）,分析了国家、区域、地方和个体4个尺度对满洲里口岸—城市关系影响的程度,研究表明：在全时段上,表现为国家尺度>个体尺度>地方尺度>区域尺度的关系;低水平平衡发展阶段,表现为国家尺度影响较大,区域尺度、地方尺度和个体尺度影响较小;口岸发展稍快于城市发展阶段,以国家尺度影响为主,其中,俄罗斯影响稍大于中国,其他尺度影响均较小;口岸发展大幅快于城市发展阶段,国家、区域及个体尺度均起到了重要作用,且作用大小相对均衡;城市发展稍快于口岸发展阶段,国家尺度、区域尺度、地方尺度作用较明显,个体尺度影响弱化,其中,区域尺度影响最大,之后表现为国家尺度（俄罗斯）>地方尺度>国家尺度（中国）>个体尺度的关系。口岸与城市关系新突变点,个体尺度与国家尺度影响较大,区域尺度与地方尺度影响较小。最后,综合运用VAR模型、深度访谈等定量和定性分析方法,从国家、区域、地方及个体尺度因素对口岸—城市关系演变的影响机理进行了全时段和分阶段的分析。本研究可为满洲里促进口岸—城市关系的良性发展提供多尺度视角的新思路,也可为中国广大边境地区探讨口岸—城市关系的发展提供借鉴。
城市规划对土地利用变化起着重要的引导作用,各层次规划相互支撑、互为补充,自上而下影响着土地利用格局的演变。矢量元胞自动机以不规则的地理实体作为基本单元,可以更逼真地表达客观复杂的城市用地空间结构。然而,当面向具有层次协同性、空间引导性和管控传导性等特征的城市规划时,其元胞多层次体系构造、层次间协同方法和转换规则获取等关键问题凸显出来。本文以江阴市2007年、2012年、2017年3期土地利用现状数据为基础,在多层次矢量元胞自动机建模基础上,模拟了2017年土地利用变化,通过模拟结果与用地现状对比分析,对模型个别参数进行了修正,进一步提高了模型的可行性与适用性,进而预测了2022年城市土地利用格局。模拟结果显示,中心城片区建设用地发展已经趋于饱和,澄南、澄东南和澄东片区建设用地扩张较为明显,有逐步形成“中心城区—城镇组团—村庄”三级城乡空间聚落体系的趋势。最后利用FoM指标对模拟结果进行了评价,得到整体和各片区的精度基本都大于或接近于0.21,表明模拟结果精度较高,其构建的模型在面向多层次规划的用地变化模拟方面具有更好的效果。
资源型城市作为一类特殊城市,发展过程具有明显的阶段性特征。本文以灯光影像等数据为基础,采用门槛面板模型、非参数估计等方法,从城市空间结构演化角度,对资源型城市发展阶段进行定量划分,并分析了不同发展阶段中心城区空间集聚对城市经济增长、城市转型的差异性特征,揭示了资源型产业对城市空间结构演变的作用以及资源型城市转型关键时间节点和政策着力点。结果表明：资源型城市空间相对分散,但不同资源类型城市之间存在较大差异;采掘业从业人员占比1.9%和31.0%可以作为资源型城市不同发展阶段的重要标志性指标;不同发展阶段中,社会经济要素在中心城区的集聚程度与城市经济增长的相关关系明显不同,成熟发展期成为资源型城市转型发展的重要转折期。
城市的职住关系一直为研究者广泛关注。过剩通勤概念以实际通勤与理论最短通勤的差距反映城市职住关系与通勤状态,是衡量通勤效率和优化潜力的常用指标。国内的过剩通勤研究数量有限,且鲜有从年龄视角考察。本文利用2017年9月上海市手机网格数据,分析不同年龄段居民的职住与通勤状态,采用模拟个人换居的方法测度过剩通勤,并探讨职住关系优化效应的代际差异。结果表明：上海居民的职住关系存在明显的代际差异,青年人是劣势群体,老年人是优势群体,中年人介于其间;上海全市过剩通勤率为69%,职住关系优化的潜力和效应巨大,可使得通勤距离显著减少,代际分异缓和,青年人的获得感最大,城市年龄空间结构更加均衡。提出上海的空间规划和政策应以理想的城市年龄空间结构为目标,以提高人的居住和就业空间的流动性、青年化城市中心、中老年化城市外围为途径。
村庄是乡村治理和乡村振兴的基本单元,开展村庄空间分布特征及其影响因素研究对全面推进乡村振兴国家战略落地具有重要的理论价值和实践意义。本文在解析村庄系统演进生命周期规律的基础上,系统集成村庄点位、地理环境、地理区位、交通条件、社会经济等多源数据,综合运用缓冲区分析、核密度估计、空间自相关分析、Ripley's K函数等方法,刻画了中国村庄空间分布特征,识别了村庄空间分异的影响因子,揭示了中国村庄的空间分异规律。结果表明：① 村庄的演进遵循形成、发展、稳定、衰退与振兴的“生命周期”规律,其演进受自然地理环境和人文社会经济要素共同影响,不同地区村庄演进的速度、强度、方向和结果各异。② 中国村庄分布密度为0.35个/km 2,整体上呈现“南多北少、南聚北散”、“东多西少、东聚西散”的特征,以长江中下游及淮河流域等地区村庄分布最为密集。以“胡焕庸”线为界,东南半壁村庄密度显著高于西北半壁。③ 全国省、县、乡级尺度上村庄核密度值的莫兰指数分别为0.58、0.86、0.91,呈现明显的空间聚集特征;各省内村庄空间分布呈倒“U”型分布模式,不同省份村庄空间分布模式差异明显。④ 中国村庄分布格局是地理环境、区位条件、社会经济要素交互耦合作用的结果。在坡度6°~8°、海拔0~200 m、降雨量1100~1200 mm、年均温15~19 ℃、人为土和栽培植被等条件下村庄分布较为集聚,且村庄沿道路与河流聚集分布特征明显,在沿道路和河流100~300 m缓冲区内村庄密度最大,随缓冲距离增加村庄密度逐渐降低。全面推进乡村振兴战略背景下,亟待系统开展乡村衰退成因与动力机制解析、衰退乡村地理空间识别与地域类型划分、乡村振兴可行途径与地域模式研究。
生态移民村是一种具有扶贫脱贫与生态保护双重意义的特殊乡村类型,是乡村振兴不可或缺的重要对象。在空间重构过程中形成的空间剥夺现象,是当前生态移民村全面振兴面临的一个新问题。为探究生态移民村空间剥夺规律,以宁夏70个生态移民村2017年相关数据为基础,构建了以收入就业、教育培训、社会生活、居住环境及公共服务可达性为主要内容的空间剥夺指标体系并进行水平测度,进而运用地理加权回归和地理探测器对其影响因子进行探测。结果显示：① 宁夏生态移民村空间剥夺整体水平较低,但总指数均值相对于非生态移民村显著高出0.023;② 宁夏生态移民村空间剥夺时空分异特征明显,总指数均值在时间上呈现“先较低—后上升—再下降”趋势,在空间上呈现“北部低—中部高—南部次高”分布;③ 民族构成、地形地貌、移民时段、依托资源和经济区带是影响生态移民村空间剥夺的重要因子,前3项对空间剥夺总指数的解释力分别达到了22.4%、10.6%和14.0%。空间剥夺水平测度为生态移民生产生活评价和政策调整完善提供新的客观依据,相关部门可据此优化调节生态移民村空间资源配置,增加其获取资源的能力和机会,推动生态移民村全面振兴。
本文选取2001年、2008年和2015年3期截面数据,综合运用标准差椭圆等空间分析法和非参数检验等数理统计法,对东北地区183个县域粮食产量与农业劳动力变化的耦合模式及其表征的乡村发展类型进行研究。结果表明：① 2001—2015年东北地区总的粮劳变化耦合模式在2008年发生转折,2001—2008年为粮增劳减模式,2008—2015年为粮劳同增模式,这实际上是一种在多因素综合作用下发生的退化。② 县域层面,2008年前后两时段东北地区粮增劳减耦合模式的比例由45.90%下降为37.16%,同时粮减劳增与粮劳同减耦合模式的比例明显上升。从空间格局看,粮劳变化耦合模式转换的差异明显。③ 县域粮劳变化耦合模式可以较好的表征相应的乡村发展类型。县域乡村发展类型实际上具有一定的层级性和结构演进规律。④ 东北地区各县域乡村发展类型所面临的约束和机遇不同,应有针对性的采取差别化的推进策略。
以人为本体、主体、载体、活体的非物质文化遗产实际上是一种“身体遗产”,身体在非物质文化遗产的形塑中发挥着根基性作用。本文选取展演型非物质文化遗产项目——广州沙涌村鳌鱼舞及其传承人为研究对象,引入身体地理学的理论分析视角,对非物质文化遗产传承人训练与展演的时空过程进行历时性考察,剖析传承人身体技术的形成过程和展演时空中的具身体验,探讨传承人在此过程中身体与感情相互影响的机制。研究发现：① 在训练时空中,传承人利用身体知识衍生出的权力关系主导了特定空间中的规训关系,不同级别的传承人具有不同的知识权力,一定的规训关系由此形成。青少年传承人与成年传承人间的情绪体验均受到规训关系和自身生物特性等多重因素的影响。地方特定的社会文化是规训关系顺利运作的主要原因。② 在展演时空中,身体是传承人多感官体验的核心。传承人通过身体感知特定的展演环境,基于“凝视”与“被凝视”的视觉关系,辅以声音的节奏韵律,与观众建立起了有效的感情交流途径,从而达到主体和客体间的有效互动。传承人的身体是非物质文化遗产得以成功传承和顺利展演的前提与保证,承载了丰厚的地方历史文化,在多主体和多层次的复杂时空网络中占据着中心地位。
年龄组死亡率是利用年龄分组人口数据计算预期寿命的关键参数,而非采样年份的统计年鉴中年龄分组死亡率缺失导致无法计算预期寿命。针对该问题,本文将人口普查数据与统计年鉴数据融合,首次提出一种基于拉格朗日插值的中国省级预期寿命时间序列加强密集度（时序加密）的算法,以解决非采样（即未进行人口普查或1%人口抽样调查）年份省级预期寿命的估算问题。以中国中部六省为例,在所选取年份省级预期寿命估算实验中,绝对精度表明年龄分组人口比例线性插值计算的精度明显高于人口比例抛物线插值和直接插值算法的精度,故为推荐算法。本研究为高时间分辨率下省级预期寿命值的获取提供了一个新的可行思路,为分省较精确地进行预期寿命趋势分析奠定基础。
学科申请代码调整优化是国家自然科学基金委员会“科学基金学科布局改革”任务的重要组成部分和切入点。本文回顾了地理学科申请代码的历史沿革,系统梳理了当前版本地理学科申请代码存在的问题,论述了新版（2021版）申请代码体系的架构理念、遵循原则、形成过程,着重阐释了新申请代码的历史沿革、科学内涵与学科定位。新版申请代码体系较以往版本有以下4个显著特征：① 逻辑更自洽,一级代码名称由“地理学（D01）”改为“地理科学（D01）”;② 学科更融合,取消三级申请代码,仅设二级申请代码,更能体现学科的交叉融合;③ 领域更全面,针对学科发展趋势及经济社会发展需求,增加了“灾害地理”“土地科学”“地理大数据与空间智能”等新兴学科、领域的代码;④ 技术更重视,增设“地理观测与模拟技术”,鼓励面向地理科学问题研究所需关键工具、仪器的研制。
秦岭不仅是中国南北的地理分界线,也是中国亚热带和暖温带的气候分界线,在中国地理生态格局中占有重要的地位和作用。由于过渡带的复杂性、过渡性和异质性以及划分指标、研究目的的不同,学术界关于这一南北地理—生态分界线的具体位置一直有争论。为了进一步揭示秦巴山区过渡带的特征,明确中国南北地理—生态分界线的位置,本文选择马尾松（Pinus massoniana）林和油松（Pinus tabulaeformis）林这两类分别代表中国南方亚热带针叶林和北方温带针叶林的植被,结合研究区SRTM地形数据、气温和降水数据等,以年降水、最冷月（1月）气温、最热月（7月）气温和年均温为气候指标,详细分析了这两类植被在秦巴山区的空间分布及二者分界线处的气候条件。结果表明：① 马尾松林和油松林的分界线及相应位置的气候指标可以作为亚热带与暖温带界线划分的植被—气候指标之一。秦巴山区亚热带针叶林（马尾松林）与温带针叶林（油松林）的分界线位于伏牛山南坡至汉中盆地北缘一线（秦岭南坡）海拔1000~1200 m处;分界线处气候指标稳定：年降水750~1000 mm,年均温12~14 ℃,最冷月气温0~4 ℃,最热月气温22~26 ℃。② 通过综合的植被—气候指标来划分秦巴山区亚热带和暖温带的界线,能更科学地确定气候带分界线的位置及过渡带的特征,更全面地反映地表植被—气候格局的变化。此外,秦巴山区亚热带与暖温带的界线应该是由亚热带与暖温带针叶林分界线、阔叶林分界线、灌丛分界线等组成的一个过渡带。本文的研究结果为亚热带与暖温带划分指标的选取提供了一定的科学依据。
作为联结大气圈和地圈的纽带,水文循环同时承受气候变化和土地利用/覆被变化（LUCC）的双重影响,然而大多数的水文响应研究主要关注未来气候变化对径流的影响,忽略了未来LUCC的作用。因此,本文的研究目的是评估未来气候变化和LUCC对径流的共同影响。首先采用2种全球气候模式（BCC-CSM1.1和BNU-ESM）输出,基于DBC降尺度模型得到未来气候变化情景;然后,利用CA-Markov模型预测未来LUCC情景;最后,通过设置不同的气候和LUCC情景组合,采用SWAT模型模拟汉江流域的未来径流过程,定量评估气候变化和LUCC对径流的影响。结果表明：① 未来时期汉江流域的年降水量、日最高、最低气温相较于基准期（1966—2005年）,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下,分别增加4.0%、1.8 ℃、1.6 ℃和3.7%、2.5 ℃、2.3 ℃;② 2010—2050年间,流域内林地和建设用地的面积占比将分别增加2.8%和1.2%,而耕地和草地面积占比将分别减少1.5%和2.5%;③ 与单一气候变化或LUCC情景相比,气候变化和LUCC共同影响下的径流变化幅度最大,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下未来时期年平均径流分别增加5.10%、2.67%,且气候变化对径流的影响显著大于LUCC。本文的研究结果将有助于维护未来气候变化和LUCC共同影响下汉江流域的水资源规划与管理。
多年冻土温室气体排放对全球气候变化有重要影响。采用静态暗箱—气相色谱法,于2016—2017年生长季（5—9月）,对大兴安岭多年冻土区兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）通量进行野外原位观测,对比分析温室气体通量的动态变化特征及其关键影响因子。结果表明：3种林型土壤CO2通量范围为65.88~883.59 mg·m-2·h-1;CH4通量范围为-93.29~-2.82 μg·m-2·h-1;N2O通量范围为-5.31~45.22 μg·m-2·h-1。整个生长季兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤均表现为CO2、N2O的排放源、CH4的吸收汇,土壤CO2和CH4通量在不同林型和年际间差异显著。3种林型土壤CO2通量与5 cm、10 cm和15 cm土壤温度呈极显著正相关（P < 0.01）;CH4通量受土壤含水量和10 cm、15 cm土壤温度的影响较大（P < 0.05）;兴安落叶松林和樟子松林土壤N2O通量与气温呈显著正相关（P < 0.05）,而白桦林土壤N2O则与15 cm土壤温度呈显著负相关（P < 0.05）。基于100 a时间尺度计算温室气体全球综合增温潜势,3种林型土壤温室气体的排放对气候变暖具有正反馈作用。
“塘泺”是北宋时期分布在冀中平原中部的巨大湖泊群,由大小数十个湖泊组成,东西绵延260 km,今天的白洋淀、文安洼、东淀、团泊洼、北大港,均属于“塘泺”的残余。本文在实地考察的基础上,综合集成历史文献记载、大比例尺地形图、ETM遥感数据、DEM数据、土壤调查数据、古地图数据,系统复原了北宋“塘泺”的空间分布范围与内部水系结构。研究表明,北宋“塘泺”的自然地理基础是分布在冀中凹陷带上以白洋淀、文安洼、团泊洼为代表的三大洼地,以及分布在这些洼地内的天然湖泊和河流。北宋朝廷出于军事防御目的,利用这些洼地和湖泊,开挖渠道,修筑堤坝,开辟水口,导引水源,调控水位,把位于今大清河以南的各条河流几乎全部导入了各区湖泊,把原有湖泊的水面尽量扩大,并将其串联成为相互连通的湖泊水面,从而形成了历史上冀中平原上最大的湖泊系统。
本文利用清光绪22年以来17个时段的多种历史地图和航天航空遥感数据,采用遥感解译、数据统计分析与历史对比方法,分析清末以来洞庭湖区通江湖泊面积的时序变化,探究空间演变特征。结合水利部门发布的典型年份监测数据,检验了遥感获取的湖泊面积精度,误差仅为0.62%。结果显示：洞庭湖通江湖泊面积从1896年的5216.37 km2减少到2019年的2702.74 km2,萎缩率为48.19%。1949年前的53年为明显萎缩期,年均萎缩15.66 km2;20世纪50年代为陡崖式萎缩期,年均萎缩139.05 km2;20世纪60—70年代为快速萎缩期,年均萎缩21.66 km2;1980年以来为基本稳定期,年均萎缩0.13 km2,面积仅减少了5.10 km2。就具体湖泊而言,东洞庭湖是各通江湖泊中面积萎缩最大的湖泊,减幅为922.60 km2;其次是目平湖,减幅为588.05 km2;再次是南洞庭湖,减幅为448.37 km2;七里湖的面积变化很小,但经历了先扩张后萎缩的过程。1998—2002年实施“退田还湖”工程,洞庭湖面积增加了10.50 km2。总体而言,清末以来洞庭湖区通江湖泊的演变主要表现为大通湖的封闭析出、整修南洞庭湖的湖垸置换与南迁、围垦西洞庭湖的局部残存、东洞庭湖的三面合围以及1998年特大洪灾后有限的“退田还湖”。本文为长江流域生态修复和环境保护战略提供了客观资料和技术支撑。
学术界迫切需要探索新的领域以提升耕地利用转型综合研究水平。本文从农业生物灾害切入,耦合耕地利用“趋利避害”动机与农业诱致性生产替代行为,基于“经济社会环境—耕地利用活动—生物灾害反馈—灾害防治应对”社会生态交互逻辑,建立了耕地利用生物灾害脆弱性转型理论框架。在国家、农业区、省级尺度开展了1988—2017年脆弱性转型研究。结果表明：① 脆弱性在国家、省级尺度发生了转型。在国家尺度,1988—2009年,脆弱性值从15.33%增长到22.45%,而2010—2017年从22.40%下降到19.49%。在省级尺度,脆弱性存在2条典型转型路径;② 在农业区尺度,脆弱性转型主要源自因城乡收入比缩小和劳均耕地提升而带来的暴露度下降,其次源自因生物灾害损失挽回率提升和生物灾害防治失控率下降而带来的应对能力提升。脆弱性转型后,主要源自作物多样性下降和化肥使用强度上升带来的敏感性继续增强。本文发展了耕地利用转型研究的综合性,论证了耕地利用生物灾害脆弱性有望成为耕地利用转型综合研究的新领域,并探讨了脆弱性管控政策。
