CLUE-S模型应用进展与改进研究

土地利用变化是景观生态学重要的研究领域,通过模型模拟土地利用变化趋势是该领域的主要研究内容之一。CLUE-S模型可以全面考虑自然和人文因子,通过迭代方法综合空间分析和非空间分析,较好地模拟小尺度范围内土地利用变化情景,具有综合性、开放性、空间性、竞争效率性等特点,已经在国内外多个地区的土地利用变化研究中得到广泛应用,形...     

CGE模型在地理学综合研究中的应用

地理学研究以综合性和区域性为特色。提高地表过程研究中人文与自然要素综合分析的深度与广度,寻找学科交叉的综合途径是地理学中具有挑战性的课题。可计算一般均衡模型(Computable General Equilibrium,CGE) 是环境与经济系统之间互动影响关系模拟的有力工具,在地理学综合研究中得到广泛应用。本文概括了CGE模型在资源环境的可持续性、气候变化与资源税、灾害与综合风险管理、污染物的区域环境过程等多个方面的应用,从模拟主体、模型约束、模拟方法以及过程与结果表达4 个角度,总结了CGE模型与地理学综合研究之间的契合点,并指出与地理学其他模型的耦合以及情景模拟的地理学依据是CGE模型下一步的发展方向。     

基于生态系统服务视角的“土地分离与共享框架”解析

“土地分离和共享框架”是协调物质生产和生态保护、促进土地可持续利用的重要理论。本文梳理了“土地分离与共享框架”和生态系统服务间关联,剖析生态系统服务应用于该框架的理论基础,结合美国典型土地共享案例,分析了土地利用策略选择对粮食生产、生物多样性、直接和间接生态系统服务的影响,并探讨了该框架对中国生态系统工程的启示。结果表明：随着人类对土地功能认知的不断深入,“土地分离与共享框架”的拓展表现为从单一的粮食供给服务需求演进到粮食供给服务和其他生态系统服务的综合需求。当粮食供给服务与其他服务处于权衡状态时,在生态脆弱、恢复力差的地区,不同生态系统服务间多处于凸权衡关系,一般适宜采用分离策略;在生态系统稳定、恢复力强的地区,不同生态系统服务多处于凹权衡关系,一般适宜采用共享策略。结合美国典型土地共享案例发现,其土地利用实践中选择土地功能共享策略是比较适宜的;生态系统服务作为政策评估工具,可在策略选择和评估实施效果中发挥一定作用。研究结果可为可持续土地利用提供理论与方法支撑,并为中国制定土地利用策略提供参考。     

渤海西北岸填海造陆的生态损失及其对海岸带可持续发展的启示

填海造陆已经成为全球沿海地区缓解土地短缺、促进社会发展和经济增长的重要手段。随着快速工业化和城市化过程,亚洲已经成为填海造陆的中心。从天津滨海新区到唐山曹妃甸新区,在渤海西北岸正在进行的填海工程其规模在世界上名列前茅。为了剖析海岸带发展的环境因素并促进其可持续发展,对渤海西北岸填海造陆的生态损失采取了回顾性和预测性评价,从生态系统服务角度货币化计算了供给、调节、支持、文化四大类10个方面的生态损失。结果表明：2000-2010年填海造陆的生态损失为9.719亿美元,2010-2020年新增填海造陆的生态损失将达7.021亿美元,其中气体调节和水产品供应方面的损失最大。针对填海造陆可持续发展,提出相关建议,包括：在综合评估基础上的合理规划;减少填海造陆面积;优化填海区土地结构;采用“低影响”开发模式填海;采用生态补偿机制,等。     

水电站水库调度图优化方法浅议——以安康水库为例

水电站水库常规调度图是确定水库运行的基本依据,上、下基本调度线确定了保证出力的范围。当库水位处在上基本调度线时保证出力反映了历时法保守的一面,而当处在下基本调度线上时保证出力则反映历时法风险性的另一面。对常规调度图的某些调度线进行经验性改动,用形成的新调度图指导水库运行,并用多年入库径流资料进行计算,提高水库能量指标。建立相应的数学模型对常规调度图进行优化,在保证率不变的前提下,提高水库的运行效益。     

基于DLS模型的城市土地政策生态效应研究——以深圳市为例

以快速城市化典型地区——深圳市为例,结合土地利用变化与生态质量评价模型对城市土地利用的数量控制和空间控制两类生态政策的生态效应进行了评估。结果表明：(1) 在城市化发展过程中,由于城市用地扩张,城市生境面临破碎化增加、连通性降低、生境质量下降等生态风险,生态政策的实施可以在一定程度上缓解上述生态风险。(2) 数量控制的生态政策可以提高土地利用的集约性,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势和增强景观连通性,但可能造成城市开发强度上升,对城市用地周边生态环境产生影响。(3) 空间控制的生态政策可以维护生态用地格局,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势,但在维护景观连通性方面作用有限。(4) 两种政策同时使用会产生协同效应,其效果优于单独使用两种政策。     

基于SOFM网络的景观功能分类——以北京及周边地区为例

 景观多功能性是景观生态学研究的热点领域,需要一种既能体现景观多功能整体性,又能表征各功能间独立性的表达方法。本文以北京及其周边地区为研究区,以500m栅格为最小评价单元,使用空间化的统计数据表征物质生产功能,使用植被生物量与土壤含碳量之和表征碳汇功能,使用潜在水土流失量与实际水土流失量的差值表征土壤保持功能,使用生态系统服务功能的评估结果表征生境维持功能,使用人口空间化数据表征居住功能。在计算5种景观功能强度后,通过自组织特征映射模型将土地栅格进行聚类分析。研究结果表明:景观功能强度具有空间异质性。景观功能强度可分为以农地为优势景观,以物质生产为主要功能的农业功能区域;以农地和城市用地为优势景观,以居住和碳汇为主要功能的城市功能区域;以林草地为优势景观,以土壤保持和生境维持为主要功能的生态功能区域;以及优势景观不明显,各项功能均衡发展的过渡功能区域4类。该分类方法既可较好地表达多功能景观的功能分异和空间分异,又能为其研究土地利用和生态管理实践提供理论依据。     

基于DLS模型的城市土地政策生态效应研究——以深圳市为例

以快速城市化典型地区——深圳市为例,结合土地利用变化与生态质量评价模型对城市土地利用的数量控制和空间控制两类生态政策的生态效应进行了评估。结果表明:(1)在城市化发展过程中,由于城市用地扩张,城市生境面临破碎化增加、连通性降低、生境质量下降等生态风险,生态政策的实施可以在一定程度上缓解上述生态风险。(2)数量控制的生态政策可以提高土地利用的集约性,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势和增强景观连通性,但可能造成城市开发强度上升,对城市用地周边生态环境产生影响。(3)空间控制的生态政策可以维护生态用地格局,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势,但在维护景观连通性方面作用有限。(4)两种政策同时使用会产生协同效应,其效果优于单独使用两种政策。     

陆地表层系统分类研究进展——从土地类型到地球关键带类型

陆地表层系统是多圈层相互作用下形成的综合体,具有时空异质性和层次性。对陆地表层系统进行多层级类型划分是识别其空间分异格局和演替规律的重要方法,可为多尺度地球科学系统研究和自然资源统一管理提供科学依据。陆地表层系统分类其实质是在特定尺度下对其组成要素间的空间和关系的划分,故土地类型、地表基质、关键带类型等都可归纳为陆地表层系统分类方案。论文在对国内外典型陆地表层系统分类方案进行梳理的基础上,将陆地表层系统分类总结为探索—发展—完善3个发展阶段。继而,对比了各分类体系内涵,提出各分类体系虽分属不同学派,但均是以陆地表层系统为研究对象,是研究陆地表层系统结构、功能和空间分异的方法论;分析了各分类体系结构的异同,总结了各分类体系在层级、比例尺和要素方面的共同特征。在此基础上,提出构建一套从地块到国家的陆地表层系统分类设想,并对等级体系、分类体系及分类方法集成3个方面进行了展望。     

基于大数据方法和SOFM聚类的中国经济-环境综合分区研究

研究使用经济和环境多源大数据,建立包含人口、GDP等经济指标和空气质量等环境指标的中国经济-环境关联体系,识别各指标的热点、冷点时空变化特征,采用人工神经网络聚类方法对中国现阶段经济-环境进行综合分区。研究结果如下：① 灯光平均强度较高的省份主要集中在沿海地区,经济以长三角、珠三角和环渤海区域为主要拉动引擎,呈东南高西北低的发展态势,东部沿海地区经济发展优于东北、中部和西南地区。② PM2.5浓度呈现先增后减趋势,高污染区主要集中在华北、华中等区域;东北方向逐步扩散,污染热点地区从辽东半岛、山海关一线向东北扩张;南方地区基本保持稳定态势。③ 采用自组织特征映射模型对2015年全国各地级市OLS灯光指数、人口、城市自然边界和年均PM2.5浓度4类指标进行聚类,第I类为经济极发达-环境恶化地区,主要位于华北平原和长江三角洲;第II类为经济发达-环境趋恶化地区,主要分布在第I类区域周边,特别是京津冀周边地区;第III类为经济发达-环境良好地区,广东、海南、江西、福建以及重庆等省市多属此类型;第IV类为经济不发达-环境优质地区,主要分布于东北地区北部、内蒙古、甘肃、贵州、新疆、青海、西藏等地。