近六百年来长江三角洲地区城镇空间与城镇体系格局演变分析

基于历史文献、古地图和现代遥感数据,引入历史学古代城镇形态复原方法,复原（提取）明代以来长江三角洲地区113座城镇7个时间断面（1461年、1820年、1930年、1970年、1980年、2000年和2010年）下的城镇边界,采用扩张速率、扩张效率、首位度指数和位序-规模法则,分析了近六百年来区域城镇空间与城镇体系等级规模演变格局。取得以下研究结果：\mathrm{①}研究时段内,区内城镇用地总规模由205.98 km²增加到6442.19 km²,扩大了31.27倍;城镇扩张经历了萌芽阶段（明清时期）、起步阶段（民国至改革开放前夕）、成长阶段（改革开放至2000年）和加速阶段（2000—2010年）,城镇扩张速率不断加快,但扩张效率有待提升;\mathrm{②}在城镇等级规模空间格局上,明清时期南京与苏州为区内的一级城镇,民国后,上海逐渐取代其地位,从五级城镇发展成为区域核心城镇,四级以上城镇主要集中在长江干流沿岸和太湖流域,五级以下城镇大多集中在安徽;城镇体系呈首位型分布,城镇首位度较高,且改革开放后的城镇首位度较明清与民国时期要高,不同等级规模城镇之间差距扩大,大城镇优势较强。近30年,长江沿岸城镇发展加速,苏锡常都市圈、南京都市圈等逐渐形成并快速发展。     

中国历史时期土地覆被数据集地理空间重建进展评述

重建长时间序列具有空间属性的土地覆被数据集,对研究历史时期土地利用/土地覆被变化及其气候和生态效应具有重要意义。近年来,国内外学者就定量重建中国区域历史土地覆被数据集进行了积极探索。但由于历史时期土地利用数据来源多元、重建方法多样、验证方式各异等原因,不同学者的重建结果迥异,其中重建方法是导致差异形成的重要原因之一。本文从重建思路、假设和方法、结果验证等方面对覆盖中国区域的主要空间数据集进行了综合评述,结果表明：①基于历史记录的还原法和基于地理空间模型的重建法是历史土地覆被空间重建的主要方法,而根据建模过程,后者又可进一步分为“自上而下”的配置模型和“自下而上”的演化模型法。②基于数量重建进行空间重建是当前历史土地覆被数据集重建的主流,在缺少充分、客观历史数据的条件下,对基础数据、分布控制因素和限制因子进行合理假设是取得合理结果的重要条件。③为提高研究成果的解释力,需要对重建结果进行检验,直接验证法虽较为准确,但受时空尺度限制,具有显著的局限性,间接验证法可作为有效的补充。     

区域历史人口空间格局精细化重建:方法与实证

以清中期（1736~1820年）苏州府为例,探索历史时期人口空间分布的影响机制,构建历史人口空间分布适宜性计算方法,在2个典型时段（1776年、1820年）重建1 km×1 km空间格网下的人口数据集。研究结果表明:① 在数量上,1776年,苏州府人口总量为511.1万,其中城市人口120.1万,农村人口391.0万;1820年,总人口为590.8万,其中城市168.7万,农村422.1万;城市人口增长速率明显快于农村人口。② 空间格局上,1776~1820年,苏州府中部的吴县、长洲、元和等县人口较为集中,东北部昭文、新阳及中南部吴江、震泽等县较为稀疏,但区域间差异渐趋缩小;人口增长主要集中在城镇区域,较高等级城镇人口集聚特征更为显著。③ 通过与当地历史文献及现代人口格局进行相关性和趋势检验,总体特征、分布趋势和变化特点具有一致性。     

江苏省耕地细碎化评价与土地整治分区研究

在明确耕地细碎化内涵空间尺度特征的基础上,从资源规模性、空间集聚性和生产便利性3方面构建耕地细碎化空间测度体系,以江苏省为例,综合运用地理空间分析、数理统计分析等方法,开展了省域尺度耕地细碎化多维评价及相应的土地整治协同探讨。研究表明：① 江苏省资源规模属性值总体偏低,呈现苏北-苏中-苏南逐级递减的分异格局;空间集聚属性值总体较高,但区域差异明显,高值区主要集中在徐淮平原及里下河平原地区;利用便利属性值总体呈现与资源规模及集聚状况相反的格局特征,苏南明显高于苏中和苏北地区,两极分化明显,地域差异较大;② 在乡镇尺度对各分维属性进行耦合形成江苏省耕地细碎化指数,省域尺度下该指数呈现从北到南逐渐增加的格局特征,表现为北部的低值聚集区和西南部的高值聚集区;③ 基于区域耕地细碎化不同属性特征的层次组合特点,全省可划分为利用提升区、集约归并区、设施改造区、规模流转区、资源优配区和综合整治区6种类型分区,据此提出不同分区土地整治的主要整治方向及关键问题。     

利用约束性CA重建历史时期耕地空间格局——以江苏省为例

历史时期耕地空间格局重建是土地利用/土地覆被变化研究(LUCC)的重要组成部分,受到了国内外学术界的广泛关注。已有研究多采用基于总量进行空间分配的方法。考虑到耕地连续性分布及相关空间约束特点,基于约束性元胞自动机提出重建历史时期空间格局的方法,给出了模型建立、参数识别和结果验证的方法,结合数据可获得性,以江苏省为例进行了模型应用。通过与空间分配方法进行对比,结果表明该方法能较为客观地反映历史时期耕地空间格局的演变过程,可为历史耕地研究提供新的方法借鉴。     

土地利用碳排放核算系统设计与实现

针对土地利用碳排放核算方法的参数设置烦琐、计算过程复杂等缺点，限制了碳排放核算模型广泛应用于我国土地利用/覆被变化导致的碳收支研究。本文选择了簿记模型基本原型作为核心算法，构建一套包含土地开垦/退耕、森林收获/恢复4种情景在内的土地利用碳排放核算系统。系统以地理区域为核算基本单元，可逐年并行核算多个区域土地利用活动导致的土壤和植被直接碳排放，提高了碳排放估算的效率；系统界面简洁明了、输入参数少、操作简便。     

江苏省土地利用功能变化及其空间格局特征

面对资源约束与生态环境破坏的双重压力以及经济发展与社会稳定的双重需要,优化国土空间开发格局已成为中国经济社会可持续发展的重要任务。土地利用作为国土空间开发的核心载体,研究其利用过程中形成的各项功能效应及其变化特征,有利于摸清国土空间开发中的症结与问题。以江苏省为实证,立足区域国土空间发展目标,构建包含农业生产、城镇生活、生态维护等3项一级功能以及9项二级功能的土地利用功能分类体系,以1 km×1 km空间格网为评价单元,运用经济社会数据空间化方法以及InVEST、RUSLE等模型方法,综合测度2000年和2015年两个时间断面下江苏省各项土地利用功能及其变化,分析土地利用功能变化特征,总结土地利用功能变化模式及成因,并划分功能变化分区。结果表明：① 2000-2015年,江苏省农业生产功能西增东减;南部地区城镇生活功能增强明显高于中北部地区;各项生态维护功能变化特征差异显著。② 江苏省农业生产功能与生态维护功能变化存在协同关系,与城镇生活功能变化存在权衡关系。③ 江苏省土地利用功能变化可划分为西南丘陵综合功能提升区、太湖平原生产功能减弱区、沿江平原生活功能增强区等8个类型区,各分区功能变化主导模式存在差异。     

近两百年江苏省城乡建设用地数量估算与空间重建

以典型历史断面下的建设用地为研究对象,以数量估算控制下的空间格局重建为基本思路,在200 m×200 m网格下,估算并重建了近200年5个时间断面下的江苏省建设用地（城镇用地和农村聚落用地）的空间格局。在数量估算方面,历史时期（1820年）的城镇用地主要采用城垣、市镇四栅等作为代用指标;近现代时期（1911年、1936年、1952年）,主要通过人口、社会经济等数据,结合一定假设确定人均用地数量进行推导;各时期的农村聚落用地均以人口数量为基础,根据人均住房面积和社会经济数据修正确定。在空间重建方面,结合遥感数据解译获得的现代（1985年）土地利用数据,借助基础地理数据,在一定假设条件下,通过数量控制、边界控制、适宜性控制,兼顾用地连片性等予以确定。结果表明：① 各时间断面下的江苏省建设用地数量分别为963.46 km²（1820年）、1041.94 km²（1911年）、1672.40 km²（1936年）、1980.34 km²（1952年）和10687.18 km²（1985年）;② 建设用地在空间分布上具有亲水网、路网等特征,并随居民点极化与扩散效应而不断扩张;③ 通过变化过程与演化趋势检验、建设用地与生产协调性分析、居民点空间数量与格局分析等方法,间接证明了重建结果的合理性。     

集成遥感数据的陆地净初级生产力估算模型研究综述

净初级生产力(NPP)是衡量碳循环、指导土地利用、评估生态安全、指示环境变化、反映粮食安全等的重要参量,其估算受模型构建机理和生态系统关键地表参数输入的影响。近年来,随着遥感数据的不断丰富和遥感处理技术的快速发展,集成遥感数据的NPP估算模型相较于仅采用气候、土壤等传统观测数据的非遥感模型,在分析时空异质性等方面的优势日益凸显。本文基于Web of Science和CNKI两大数据库,采用文献统计分析方法,系统回顾NPP研究概况及国内外集成遥感数据的NPP估算模型的近期进展;并将集成遥感数据进行NPP估算的模型分为统计模型、光能利用率模型、过程模型及耦合模型四类;重点阐述了各类遥感估算模型的机理、差异性、适宜性及局限性;最后,在分析NPP遥感估算面临困境和科学挑战的基础上,从机理与影响因素、数据基础、参数反演、时空尺度拓展、软硬件支撑等方面对未来研究进行了展望。     

2014—2019年中国秸秆焚烧火点的地理特征分析

客观、精细地刻画秸秆火点的地理空间分布特征,对科学引导作物秸秆焚烧和提高行政监管效率具有重要意义。基于2014—2019年中国区域内Satsee-Fire火点数据集和地形、社会经济数据建立的中国秸秆火点数据库和自然-人口-经济数据库,本研究采用GIS分析工具和数理统计方法,剖析了中国秸秆火点在地形、公共交通和人口-经济三方面7个因子之下的空间格局特征,结果表明：① 秸秆焚烧现象集中发生在高程低于250 m、坡度低于8°的区域,而位于北向坡和南向坡的秸秆火点数分别占总数的42.65%、37.36%。② 秸秆焚烧现象在机场和铁路禁燃区内呈不同的空间格局特征。距机场愈远秸秆焚烧行为愈普遍,机场禁燃区的秸秆焚烧有近六成发生在距机场11~15 km处;而铁路禁燃区内的秸秆火点分布较为均衡,总体呈内部圈层较外部区域略微密集态势,空间上火点密度整体随纬度增加而逐步增加,山西、内蒙古、河北及东三省铁路禁燃区火点数占总数的76.88%。③ 近七成的秸秆火点发生在人口密度低于250人/km2的县域,而58.17%的秸秆火点发生在年GDP低于100亿元的县域;秸秆焚烧现象与县域人口密度、GDP水平存在负相关关系,即县域人口密度愈大、县域经济愈发达,发生秸秆焚烧的现象愈为鲜见。