基于GIS的人居环境自然适宜性研究——以关中—天水经济区为例

选取地形、气候、水文、植被等自然因子,建立1 km×1 km栅格单元的人居环境基础数据库,构建了基于人居环境指数的关中-天水经济区人居环境自然适宜性评价模型,采用GIS技术,定量评价了该地区的人居环境自然适宜性,揭示了关中-天水经济区人居环境的自然格局与地域特征.研究表明:关中-天水经济区人居环境指数整体呈现由东南向西北递减趋势,人居环境指数可以综合反映区域人居环境的自然适宜程度;关-天地区人口明显集中分布于人居环境适宜程度较高的地区.评价结果显示,关-天地区人居环境-般适宜区和比较适宜区面积最大,接近全区总面积的95.09%,相应人口最多,占全区总人口的96.19%.     

基于GIS 的中国人居环境指数模型的建立与应用

以1km×1km 栅格为基本单元, 选取地形、气候、水文、植被等自然因子, 构建了基 于人居环境指数的中国人居环境自然适宜性评价模型, 运用GIS 技术, 定量评价了中国不同 地区的人居环境自然适宜性, 揭示了中国人居环境的自然格局与地域特征。研究表明： 中国 人居环境指数整体呈现由东南沿海向西北内陆递减的趋势; 人居环境指数与人口密度显著相 关, 二者的对数曲线拟合度R² 值高达0.87, 人居环境指数可以综合反映区域人居环境的自然 适宜程度。中国人居环境自然适宜性评价结果显示, 中国人居环境适宜地区430.47×10⁴ km² , 接近国土面积的45%, 相应人口占全国的96.56%, 其中3/4 以上的人口集聚在约占1/4 人居 环境高度适宜和比较适宜地区; 中国人居环境临界适宜地区225.11×10⁴ km² , 占国土面积的 23.45%, 相应人口4112 万, 占全国的3.24%, 人口密度每平方公里18 人, 是中国人居环境 适宜与否的过渡地区; 中国人居环境不适宜地区304.42×10⁴ km², 人口249 万, 不到全国的 0.2%, 人口密度每平方公里不足1 人, 大片地区沦为“无人区”。     

基于栅格数据的陕西省人居环境自然适宜性测评

人居环境中的自然基础和生态背景,不仅直接关系到人的身心健康和生活质量,而且影响人类发展水平与社会进步.科学度量人居环境自然适宜性空间格局,对于界定主体功能区、引导人口合理分布与流动,促进人口与资源环境协调发展具有重要意义.运用GIS技术,采用综合指数法,基于陕西省96个气象站点1966-2005年气象数据、1990-2007年逐月NDVI和Landsat TM影像、1:25万DEM、2000年陕西省人口详查数据、2006人口数据以及其他相关资料,以100 m×100 m栅格单元构建并直观展现了陕西省人居环境自然适宜程度空间格局,在此基础上,剖析了各区的适宜性和限制性因子.结果表明:陕西省的人居环境指数介于18.55～88.97之间:从西北向东南、从山地、高原向平原、河谷人居自然适宜程度递增.一般适宜区面积最广,占陕西省总面积的63.28%;比较适宜地区居次,占26.11%;临界适宜区占10.26%:高度适宜区面积最小,仅占0.35%.陕西省总人口的68.92%分布在占全省面积26.46%的高度适宜区和比较适宜区.地表水资源和地形起伏度是引起省内人居环境自然适宜性分异的主要因子.实证分析表明该测评结果比较客观地反映了陕西省人居的自然生态背景.     

中国的荒漠化及其防治策略

中国作为世界上受荒漠化影响最为严重的国家之一,旱地面积约332万km2(占国土面积的34.6％,包括干旱区、半干旱区和亚湿润干旱区),其中超过262万km2归属联合国防治荒漠化公约定义的“荒漠化土地”;主要分布在全国18个省、区、市.超过4亿人生活在荒漠化地区,每年因荒漠化造成的直接经济损失超过640亿元.中国治沙的实践可以追溯到20世纪50年代.特别是最近30年,先后通过“三北防护林”工程(1978年启动)、全国防沙治沙工程(1990年启动)、环京津风沙源治理工程和退耕还林还草工程(2000年启动)等一系列国家级生态治理工程的实施,以年均0.024％ GDP的投入,治理和修复了大约20％的荒漠化土地.目前,以现有技术评估,可治理的沙化土地约有50×104 km2.考虑到全球变暖的影响,预测未来50年需要治理的荒漠化土地面积大致在55×104-100×104 km2之间.若按照每年1.5×104-2.2×104 km2的治理速度,大约需要45 -70年之久.规划安排到2015年治理完成22×104 km2,到2030年治理面积新增33×104 kim2,到2050年治理完成45×104 km2.基于国家生态修复投资战略的总体安排,未来防沙治沙决策应从以下四个方面着眼:一是强化多部门协作的综合治理;二是确立优先治理区,并在适当地方建立“生态特区”;三是改变投资模式,由目前政府直接投资植树改为投资买林、买绿;四是完善土地承包制度(70年权属不变)和实行生态补偿.     

基于GIS的新疆和田地区人居环境适宜性评价

人居环境是人类生存和发展的基础。运用GIS和RS技术采用单因子评价和综合评价模型,系统地归纳了国内外人居环境评价研究的理论基础和应用研究成果,利用DEM与[WTBX]NDVI[WTBZ]数据将多年平均气温、降水量、人口和GDP等要素的栅格数统一到1 km×1 km的栅格尺度,以此反映干旱区适宜性的空间分布特征。通过数字评价模型分析,结果表明：和田地区的人居环境指数介于1.139～4.495之间;整体分布景观是从和田河流域、克里雅河流域等绿洲区向北部沙漠区和南部山脉区递减,大部分地区受到自然条件的限制,人居环境中高级适宜区面积最少,占全研究区面积的1.04%,较适宜区占5.95%,中等适宜区占21.13%、难适宜区和不适宜区占71.68%,表明自然环境基础很恶劣,生态环境相当脆弱。因此,开展和田地区人居环境适宜性评价研究,对干旱区生态环境保护具有现实意义。     

城市水文学

目前,地球上的城市而积约100万km~2,占地球表面的1%弱。考虑到城市的快速发展,城市水文的作用将越来越明显。在人口稠密、经济发达的地区,城市面积所占的比重超过10%。例如,在莫斯科地区,城区和工业区占该地区面积的15%。现在,城市人口约为15亿,约占世界总人口的1/3。15～20年以后,按现在的发展速度推算,地球上的人口将达60～70亿。依联合国教科文组织的预测,那时将有一半的人口——约30亿人居住在城市。苏联的人口为2.7亿,60%强的人住在城市。城市面积超过10万 km~2,其中3/4在欧洲部分。     

基于栅格的区域人居自然和人文环境质量综合评价——以京津冀地区为例

区域人居环境质量对于区域社会经济发展具有重要意义。本文以京津冀地区为例,基于人居自然要素指数（地形起伏度、气候指数、水文指数和植被指数）和人文要素指数（夜间灯光指数、空气质量指数和交通通达指数）构建了人居环境质量综合指数（HSCI）,分析了2010年其空间分异规律,并探讨了人口分布与人居环境质量的相关性。主要结论为：① 人居自然环境受距渤海距离和太行山脉的影响较为明显,呈现由东南向西北递减的空间分异规律。其中,紧邻渤海的天津市和沧州市最好,太行山西侧的张家口市和承德市最差。② 人居人文环境在城市地区明显优于非城市地区,并表现出与行政级别相一致的层级结构。同时由于南部空气质量较差,其人文环境整体劣于北部。其中,北京市人文环境最优,衡水市最差。③ 人居环境质量综合指数既表现出由东南向西北依次递减的规律,又表现出城市地区向非城市地区依次递减的圈层结构,以及高级别行政区优于低级别行政区的层级结构。其中,天津市和唐山市人居环境质量最优,张家口市和承德市最差。④ 京津冀地区人口并非在人居环境最好的地方分布最多,而是在人居环境中等的地方分布最多,二者呈正态分布规律。整体来看,人居环境质量综合指数大于0.6的土地约占35%,却聚集了约40%的人口,说明该区充分利用了高人居环境质量的土地,人口与人居环境质量分布较为协调。     

阿尔金山国家级自然保护区基于GIS-生态位模型的野牦牛栖息地辨识研究

阿尔金山国家级自然保护区是青藏高原的特有种—野牦牛的三大保护区之一,客观地划分保护区内不同适宜度的栖息地及其功能分区,是保护野牦牛种群数量持续发展的有效途径。以生态位理论为指导,综合应用GIS技术和层次分析法,构建基于GIS的生态位模型,厘定野牦牛的适宜栖息地并划定相应的功能分区。结果表明:面积最大的高适宜性栖息地位于卡尔墩检查站周围区域,保护区北部沿阿尔金山存在着一条高适宜性廊道,面积较小的高适宜性栖息地零星分布在保护区西南部;高适宜性栖息地与中适宜性栖息地的面积总和为1.81×104km2,占保护区总面积的38.8%。在保护区功能区划上,应将所有的高适宜性栖息作为核心区;应将中适宜性栖息地及以高适宜性栖息地为中心周围5 km的缓冲地带作为缓冲区;保护区内的其他区域应作为实验区。     

西北干旱区水资源需求预测方法与态势分析--以陕西省延安市为例

延安市位于陕北黄土高原丘陵沟壑区,属典型的暖温带与中温带过渡区的西北干旱气候,平均海拔1 000 m,年平均气温7.8～10.6℃,无霜期在150 d至209 d,多年平均降水量为550 mm,主要集中在6～9月份。2000年延安市下辖13个县、区,总人口205.6×104人,土地面积3.7×104 km2,森林面积184.6×104 hm2,林草覆盖率42.9%。延安是黄河中游水土流失最严重的地区之一,也是黄河流域的主要沙源区,水土流失面积达2.88×104 km2,占全市总面积的77.84%。针对我国西北干旱地区特点和人工生态环境稳定的要求,分别建立了生活、生产及生态需水预测模型。以延安市为例,详细计算了各县、区在不同水平年条件下的需水量,对于需求增长态势进行了分析,最后结合区域实际情况给出适当建议与对策。     

以色列水资源管理

以色列位于亚洲西部,人口约690万。现在以色列实际控制国土面积约为2.5万平方公里,其中沙漠面积约占三分之二,是亚、非、欧三大洲结合处,地理位置十分重要。以色列降水分布极不均衡,北部地区年降水     

中国土地利用多功能性度量(英文)

人类活动驱动着土地利用的时空变化,进而导致土地利用功能的变化。中国的土地利用具有高度的动态性,对全球可持续发展具有特别重要的意义。对于决策者来说,要准确预见一项发展政策对土地利用及其功能的复杂影响是非常困难的。本文构建了中国土地利用多功能性的度量框架模型,模拟了2010-2025年期间土地利用变化对国家退耕还林还草政策的响应,并确定了相应的土地利用功能的变化。结果表明,国家退耕还林还草政策显著影响着中国土地利用格局,其特征是随着林地面积的扩大,耕地和草地面积在不断减少。在所度量的所有土地利用功能中,经济功能、社会功能显著增强,调节功能略有增强,而环境净化功能、支持功能明显减弱。通过应用表明,本文构建的中国土地利用多功能性度量框架模型有助于各级政府评价土地利用政策的影响。     

固原市森林多功能研究:潜力、挑战及利益权衡(英文)

水土流失、人口激增和水资源短缺是制约中国西部固原市农村地区可持续发展的关键因素。为此,中国政府从1999年底开始实行退耕还林工程并于2003年完成第一阶段的计划任务。该工程以生态恢复为首要任务,同时兼顾减轻农村贫困及加快经济发展的目标。本研究旨在评估3种森林管理政策情景对当地可持续发展的潜在贡献和弊端,研究首先应用参与式影响评估框架(FoPIA)设定了3种森林管理政策情景,然后针对各个情景下土地利用的变化,进行了土地利用变化的影响评估。3种情景分别为"生态林"、"经济林(以种植水果为主的复合农林业)"和"生物能源林"。通过与当地利益相关者座谈,界定了与固原市可持续发展相关的9项重要森林功能,包括3项社会功能,即提供就业机会、生活质量、森林可达性;3项经济功能,即木材收入、非木材林产品收入、林业相关产业和服务收入;3项生态功能,即提供生物性资源、提供非生物性资源、生态过程维持。研究进一步通过多学科专家讨论和专家知识,评估了不同情景对森林功能的影响,探索了当地不同可持续发展目标间的权衡关系。结果显示:生态林可以达到生态恢复的首要目标,但是社会功能和经济功能较低;水果经济林对社会经济贡献大但对环境改善作用较小;生物能源林可以同时兼顾社会、经济和环境功能,但是在当地缺乏实践经验。基于专家观点,讨论了各情景的优势、劣势、机会和风险。研究发现,生态林树种选择需要重新考虑,并优先采用本土树种;水果经济林在经营得当情况下能促进社会经济发展;生物能源林在农户或村落尺度上提供清洁能源方面潜力巨大。     

中国水生态区划方法体系及淮河范例研究(英文)

本文提出的水生态区划方法体系包括指导思想、基本原则、分区方法、命名与编码规则几个部分。其核心指导思想是科学发展观及人与自然和谐的理念;基本原则有区域相关性原则、协调原则、主导功能原则和分及区划原则;分区方法、命名与编码规则则随分区等级和研究尺度而异。本文采用2级分区的思路,提出了全国水生态区划分方案,包括6个水生态一级区和34个水生态二级区。基于以下3类7种水生态服务功能:水生态保育类(包括水源涵养、水土保持和物种保护),水生态调控类(包括洪水调蓄和生境维持),水生态服务类(包括产品提供和景观保障),以淮河流域为例,将3级水生态区划方法应用于流域尺度。在实例区共划分出2个水生态一级区、3个水生态二级区和21个水生态三级区。     

我国主体功能区规划的时代背景、科学内涵、目标导向和政策框架(英文)

主体功能区规划是新世纪以来我国在地域空间规划方面的一次重大创新和实践,"十二五"规划上升为国土空间开发和区域协调发展领域的国家战略之一。本文从改革开放以来我国区域发展失衡的三大主要问题:区域发展差距扩大、城镇化盲目、国土开发无序的分析入手,论述了通过地域空间规划确定合理的地域功能格局和国土空间开发结构的客观需求。进而探讨了地域功能的科学内涵和形成机制,揭示了自然生态本底功能和人类活动需求功能复合形成地域功能的过程;并结合主体功能区规划编制中的关键科学问题,如主体功能识别的指标体系选择、功能区的空间组织以及功能开发导向的确定等关键科学问题,探究了解决的具体路径和相关方案,并就支撑主体功能区规划实施的相关政策导向和改革框架进行了阐述。最后,从规划职责体系、空间规划体系和科技支撑体系三个方面对今后的实施、发展和完善主体功能区战略进行了讨论。     

农业生态系统中人类行为对植被多样性的影响:以中国封丘县为例(英文)

本文研究了社会经济因素对当地植被多样性的作用,并利用数学模型分析了中国封丘县农田景观中植被多样性的主要干扰因素。发现在小尺度上,植被多样性与景观组成和机构紧密相关这一观点没有证据支持。相比较而言,植被多样性受人为干扰的影响较大,而且与作物种类和经济来源紧密相关。这主要是因为中国农区经济行为拥有特殊格局,包括联产承包责任制以及农民外出务工流。提出了在政策环境的变化下如何维持当地植被多样性的现状。     

草原生态系统生态补偿机制研究:中德案例研究比较(英文)

目前,草地生态系统退化成为全球关注的问题。生态补偿机制(PES)是为了草地生态系统的恢复/保护,采取补贴或支付费用的方式,改变使用者资源利用方式的制度安排。科学、合理的生态补偿制度需要全面地考虑可能出现的风险和挑战:如环境效益的滞后性,不可预见的监督、管理成本和社会经济目标(足额补偿标准、公平)的实现。本文的目标是通过中德两国生态补偿措施的对比(选取中国内蒙古锡林郭勒盟,德国勃兰登堡州为案例区域进行研究),为今后中德两国的生态补偿理论和实践提供依据。研究着重以下四个方面进行分析:中德两国生态补偿的实施框架,目标人群,实施效果评估等。研究结果表明,由于缺乏有效的激励机制,农户作为最基层的执行单位和实施者,其参与的主动性不够,中德两国生态补偿措施实施的成效有待提高。基于研究结果,提出了今后生态补偿项目设计中,中国应侧重于项目实施的监控和管理制度;而德国应在空间目标规划和具体管理措施和方式等方面进行完善。     

武夷山沿海拔梯度土壤活性有机碳库的变化(英文)

土壤活性有机碳(LOC)是一组活跃的化学物质,由于其较短的周转时间和对环境变化的敏感性在全球碳循环中发挥着重要的作用。但是,对活性有机碳在亚热带森林沿海拔梯度的空间变异还缺乏了解。在本研究中,我们测定了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林(500 m)、针叶林(1150 m)、亚高山矮林(1750 m)以及高山草甸(2150 m)土壤不同土层(0-10,10-25和25-40 cm)中微生物可利用碳(MAC)、微生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、水溶性碳(WSOC)和轻组碳(LFC),并观测了相应的植物凋落物质量(LM),土壤温度和湿度。结果表明:沿海拔梯度的植被变化和土层深度变化对土壤活性有机碳有显著的影响。微生物可利用碳、微生物量碳、易氧化碳和水溶性碳在不同土层均沿海拔高度的增加而显著增加;而低海拔的常绿阔叶林和针叶林中轻组碳的含量高于亚高山矮林和高山草甸的轻组碳的含量。各土壤活性有机碳库均随土层的加深而减小。除轻组碳外,各碳库间存在着极显著的正相关(p0.001)。轻组碳分别在低海拔(常绿阔叶林和针叶林)和高海拔(亚高山矮林和高山草甸)与各碳库显著相关。     

中国岷山地区影响大熊猫生境的人类活动方式及其相互关系的图论分析(英文)

岷山地区位于四川盆地西北部,是我国生物多样性保护的优先地区,还是保护大熊猫的关键区域。本文以社会-经济-自然复合生态系统为基础,运用图论分析法研究了岷山地区影响大熊猫生境的人类活动方式,以及这些影响因子相互的关系。研究表明:影响大熊猫生境的人类活动的66对组合中,47.0%的因子间存在直接的联系,其中89.2%的影响具有增大效应。这说明人类活动对大熊猫生境的影响具有协同增大效应,并占主导地位。旅游景点开发、公路建设、采矿、高压电线、农业开发、放牧、薪柴采集这些影响因子存在强连通性,它们会将其他人类活动对大熊猫生境的影响放大,加剧对大熊猫生境的不利影响,表明它们是影响岷山地区大熊猫生境的主导人类活动。要想有效地保护岷山地区的大熊猫生境,就必须对这些主导人类活动进行有效的控制。本研究还表明图论分析法有助于明确影响熊猫生境的主导和关键因子,它能为制定有效的大熊猫保护策略提供科学依据。     

文山州百年大旱气候特征分析

利用文山州8个站点1970年～2010年的逐月降水、气温、日照等资料,分析文山州旱涝的时空分布、年际变化及地理分布等特征,再利用2.5°×2.5°的NCEP/NCAR再分析资料的月、季、年平均场,对文山州秋、冬、春连旱的大气环流异常特征进行分析,得出:2009年～2010年秋、冬、春3季降水特少、气温特高、日照较强,而整个文山州又数文山县最为严重;多雨年冷空气活动频繁,副高较弱,南支比较活跃,而少雨年南下冷空气较少,副高较强,南支波动少。