基于贝叶斯网络的生态系统服务空间格局优化——以泾河流域为例

城市高速发展引起了区域土地利用格局的改变,不仅影响生态环境质量,而且还对生态系统服务的空间格局产生影响,在此基础上优化生态系统服务显得至关重要。在泾河流域2000—2020年净初级生产力（Net primary productivity, NPP）、农业生产力、土壤保持和产水服务空间评估的基础上,将贝叶斯网络和生态系统服务相结合,在关键变量子集和可视化的最优状态子集的基础上,评估了4种生态系统服务需要优化的区域,为区域经济和生态和谐发展提供参考。结果表明：（1） 水文评价模型（Soil and water assessment tool, SWAT）模型能较准确地模拟区域的径流量。通过模拟值和观测值对比分析,该模型具有较高的决定性系数（R²>0.6）和纳什效率系数（NSE>0.5）,可为进一步评估产水服务提供保障。（2） 2000—2020年泾河流域4种生态系统服务的时空差异性较为显著。在时间尺度上,4种生态系统服务均呈现波动中上升的趋势,在空间尺度上呈现较为稳定的变化趋势。（3） 通过对4种生态系统服务优化区域进行叠加分析,发现综合优化区域集中在彭阳县的中部和西南部以及环县的零星区域。研究结果对指导优化区域进行生态系统的可持续管理以及改善生态系统的退化状况具有重要意义。     

区域生态安全动态变化及空间差异定量分析:以陕北黄土高原为例

1 Introduction Ecological security is defined as the goal of stakeholders to create a condition where the physical surroundings of a community provide for the needs of its inhabitants without diminishing its natural stock (Chen, 2002; Wachernagel et al.,…     

基于GIS的关中-天水经济区地形起伏度与人口分布研究

地形起伏度作为影响人口分布的重要因素之一,是人居环境自然评价的一个重要指标,在小尺度人居环境自然评价方面也具有较高的准确性和实际应用价值。基于关中-天水经济区栅格数字高程模型,采用窗口分析等方法,利用ArcGIS软件空间分析模块中的邻域分析,提取了基于栅格尺度的关中-天水经济区地形起伏度,并从比例结构、空间分布和高度特征3个方面系统分析了关中-天水经济区地形起伏度的分布规律及其与人口分布的相关性。研究结果为:①关中-天水经济区的地形起伏度以中低值为主,地形起伏度小于2.4的区域占总面积的96.66%,其中平地比例占总体的32.4%;地形起伏度越高的地区,平地比例越低,反之亦然。②关中-天水经济区的地形起伏度呈现南北高中间低的空间格局,最高值为宝鸡市太白县,最低值为关中平原;经度上的变化规律不是很明显,纬度上的地形起伏度无论从南到北还是从北到南都是先下降后增高的。③随着海拔高度的增加,地形起伏度呈现逐渐升高趋势,但变化幅度不大。④地形起伏度对区域人口分布有较强的影响,关中-天水经济区近90%的人口居住在地形起伏度小于1.5的地区,人口密度与地形起伏度的曲线拟合度非常高。     

泾河下游古洪水滞流沉积物地球化学特征研究

通过沿泾河河谷广泛的野外考察,在高陵县杨官寨段发现典型的全新世黄土-土壤剖面。经过详细观测、系统采样和化学元素、粒度成分和磁化率等多指标测定,从剖面鉴别出两组古洪水滞流沉积层（SWD）,分别记录了发生在4 200 ~ 4 000 a B.P.和3200 ~ 2800 a B.P.期间的特大洪水事件。该研究着重对古洪水滞流沉积层与黄土层和古土壤层的元素地球化学特征进行对比研究。结果表明:（1）在风成沉积物中,Fe2O3、Al2O3、K2O、MgO等元素含量在古土壤层高于黄土层,而CaO和Na2O元素含量则表现出相反的变化。表明风化成壤过程中,这些元素的迁移变化受到全新世以来气候变化和成壤作用的影响。而Zr、Hf、Ti、Cr、Y、Th等微量元素含量与地壳平均丰度相当,且变化甚微。这是由于这些微量元素主要包含在粗颗粒和重矿物之中,其化学性质比较稳定,具有强抗风化性,很少受到风化成壤作用的影响。（2）单个古洪水滞流沉积层,是洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境中沉积形成的,分选性很好,故其底部多粗颗粒和重矿物沉积,Zr、Hf、Ti、Cr、Y、Th等微量元素含量呈现突出的尖峰;自下向上随着颗粒逐渐变细,粘粒成分增加,Fe2O3、Al2O3、K2O、MgO等元素含量出现高峰。这两类元素由下向上的相互消长关系,与沙级颗粒含量和磁化率值变化规律对应,反映出古洪水滞流沉积层的基本理化特性。这个研究成果对于完善古洪水沉积学和水文学的方法和理论具有重要的科学价值。     

关中-天水经济区土地利用变化对净第一性生产力影响测评

净第一性生产力是表现陆地生态过程的关键参数,土地利用变化深刻影响区域的净第一性生产力。选取关中-天水经济区为研究区域,尝试对30 m精度的1980-2011年4期9月份左右Landsat 7的遥感影像以及CASA模型来估算关中-天水经济区的净第一性生产力,并用2011年遥感图像解译获得该年的土地利用数据,以及土地利用变化情况。在此基础上分析土地利用变化对净第一性生产力的影响,并且对关天经济区各县市净初级生产力进行了对比和分析。结果表明：1980-2011年,关中-天水经济区土地利用耕地、林地、居民建筑用地变化明显,南部秦岭山区多为林地与草地,净第一性生产力高达625.37 g C·m-2·a-1,而关中平原与天水地区人口居住区与开垦区净第一性生产力明显下降,最低达47.78 g C·m-2·a-1,人为的开发与利用土地降低了区域的净第一性生产力。所以,要继续施行落实退耕还林政策,控制城镇用地较大速度的扩增,以保持好区域的生态服务功能。     

黄河三角洲的地面沉降分析以及海水淹没预估

在全球气候变化背景下,不断上升的海平面和地面沉降使黄河三角洲面临着严峻的海水淹没风险,对未来黄河三角洲的可持续发展造成威胁。预估黄河三角洲由于地面沉降而造成的相对海平面变化有助于深入认识当前海水淹没风险,并可以及时采取措施应对。首先,基于小基线集干涉测量技术得到2016年2月至2019年9月的平均沉降速率,利用水准数据进一步提高InSAR结果精度,补偿后最大平均沉降速率达-357 mm/a,结合高分影像的目视解译发现地面沉降的主要原因为地下卤水和油气的开采。其次,结合沉降点分布发现自然沉积作用对沿岸沉降影响还在继续。最后,使用有源算法,结合地面沉降结果和IPCC AR6中SSP2-4.5情景下海平面上升高度的置信区间建立海水淹没模型。模型结果表明：以当前沉降速率,到2030年、2050年和2100年,海水淹没面积占比分别为6.76%～6.84%、10.81%～11.11%和28.71%～30.92%;当沉降速率降至当前速率的50%和25%时,海水淹没面积占比分别为5.84%～5.91%、8.20%～8.40%、19.05%～21.51%和5.34%、6.60%～6.69%、9.89%～...     

城市地下管线质检系统的设计与实现

利用C#语言,对Auto CAD进行二次开发,实现了全面的地下管线数据自动检查.研究结果表明,将编程语言与基础测绘实际作业相结合所开发出的地下管线自动检查系统,可以有效的提高管线数据检查的作业效率,减轻作业强度,且在数据的检查过程中不易出现遗漏,使检查内容更加准确、可靠.     

延河流域景观格局与生态水文过程分析

延河流域作为典型的黄土高原丘陵沟壑区,水土流失是最主要的生态环境问题,其生态环境治理能为整个黄土高原生态恢复重建提供典型范例,因此评价延河流域景观格局变化对水文过程的影响,对流域景观格局与水文过程的研究具有重要的科学价值和现实意义。本文通过利用SWAT模型模拟的延河流域的41个子流域的水文响应单元,建立延河流域的“源—汇”水文响应单元景观格局指数,通过计算不同地形条件下水文响应单元随着坡度变化的面积累积百分比,构建了新的“地形—水文响应单元 (Slope-HRU) 综合景观指数”。并与SWAT水文模型所模拟获得的子流域径流量、产沙量进行相关性分析,评价“地形—水文响应单元 (Slope-HRU) 景观指数”对水文过程的表征能力和适用性。结果表明：在子流域尺度上Slope-HRU景观指数和产沙状况存在明显的区域分异规律,而且R值空间变异情况基本上与产沙量的空间变化规律相反,即R值呈现由南向北,由东向西递增,而产沙量由南向北,由东向西递减。R值与年产沙量在数值上呈显著相关关系,相关系数为-0.60;再将Slope-HRU景观指数与所选取的7个常用景观格局指数相结合,构成新的综合景观指数,发现它们与子流域的产沙量耦合关系明确,均显著负相关,相关系数绝对值范围为0.43~0.63。     

基于水供给服务空间流动模型的渭河流域水资源安全格局

基于VIC模型量化了渭河流域水资源供需平衡关系;构建了水供给服务流动模型,模拟了渭河流域2005年、2010年和2015年的水资源安全格局,利用地理探测器探寻了区域水资源安全的主要驱动力。结果表明：① 流域内水资源供需矛盾突出,平均每年有10.89 %的地区经上游水资源补给后达到用水安全,补给不充分和未受补给的区域增加,不利于流域可持续发展。② 2005年水资源安全指数（WSI）最高,2010年最低。区域WSI的变化是自然要素和人文要素综合作用的结果,其主导因素为农业耗水量和人口。③ 农业耗水和生活耗水对区域水安全的解释力最强,通过研究发现渭南市农业用水效率过低,西安咸阳市人均生活用水过高。应倡导节水型农业、控制城市用水定额、调整水费、增强居民节水意识以提高流域水资源安全。