中国传统农区历史耕地数据网格化方法

建立具有空间属性的历史时期土地覆被数据集有助于更好地模拟土地覆被变化的气候 与生态效应。根据我国历史时期土地开发利用的特点, 深入分析了影响我国历史时期土地开 发利用的主导因子, 量化了海拔高度、坡度、人口分布等自然及人文要素与耕地分布的关系, 并以此为依据设计了一套将我国传统农区历史耕地数据网格化的方法与算法模型, 计算各网 格(分辨率为60 km×60 km) 耕地面积占整个农区耕地总面积的比重、以及各网格的耕地面 积与垦殖率; 同时利用基于《嘉庆重修一统志》重建的中国传统农区历史耕地资料, 采用上 述方法与算法建立了研究区内1820 年(清嘉庆二十五年) 60 km×60 km 空间尺度的耕地数据 集, 并绘制了分布图。重建结果与册载府级田亩数据的比较分析表明: 该方法与算法可以有 效地将以行政区域为统计单元的中国历史耕地数据量化为具有统一且更高空间分辨率的网格 化数据集。     

城市网格化管理部件数据的质量评价

针对城市网格化管理部件数据的质量控制特点,提出采用分阶抽样方法对单幅部件数据进行抽样,引用错误率、遗漏率、精度误差率作为部件数据质量的度量指标,推导了缺陷率的计算公式,对城市网格化管理部件数据的单幅质量和整体质量进行评价,并在上海市实践中验证了该方法的可行性.     

中国传统农区1820年耕地数据网格化方法

Recent studies have demonstrated the importance of LUCC change with climate and ecosystem simulation, but the result could only be determined precisely if a high-resolution underlying land cover map is used. While the efforts based satellites have provided a good baseline for present land cover, what the next advancement in the research about LUCC change required is the development of reconstruction of historical LUCC change, especially spatially-explicit historical dataset. Being different from other similar studies, this study is based on the analysis of historical land use patterns in the traditional cultivated region of China. Taking no account of the less important factors, altitude, slope and population patterns are selected as the major drivers of reclamation in ancient China, and used to design the HCGM (Historical Cropland Gridding Model, at a 60 km×60 km resolution), which is an empirical model for allocating the historical cropland inventory data spatially to grid cells in each political unit. Then we use this model to reconstruct cropland distribution of the study area in 1820, and verify the result by prefectural cropland data of 1820, which is from the historical documents. The statistical analyzing result shows that the model can simulate the patterns of the cropland distribution in the historical period in the traditional cultivated region efficiently. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40471007; Innovation Knowledge Project of CAS, No.KZCX2-YW-315 Author: Lin Shanshan (1982–), Master, specialized in historical environmental change.     

基于MODIS数据网格化重建历史耕地空间分布的方法——以清代云南省为例

建立具有准确空间属性的历史时期土地覆被数据集有助于更好地模拟土地覆被变化的过程及其效应。本文基于我国过去300年耕地面积总体呈持续增加的特点,提出了历史时期耕地分布范围未超出现代耕地范围的合理假设,并以地表高程和坡度为影响土地宜垦程度的主导因子,评估了MODIS土地覆被产品中现代耕地分布区域的宜垦程度,再按宜垦程度从高...     

深圳市人口分布的细网格动态特征

深圳是中国人口密度最高的城市,为应急处置自然灾害等突发事件,需要实时获取高分辨率的人口动态分布信息。本文利用"基于移动基站的人口分布动态监测系统"提供的时间分辨率1 h,空间分辨率1 km的人口密度信息,分析了深圳市人口细网格动态特征。深圳城市移动用户总人口是1082.59万人,平均人口密度5545人/km²,最高16.5万人/km²,超过5.0万人/km²高密度人口主要分布在商业中心、海关口岸、火车站和居民集中居住区。最高人口密度的数值与选择的网格尺度有关,1000 km²网格和1 km²网格之间可以相差18倍。在深圳50%的人口聚集在10%的空间范围内,60%的人口分布在海拔高度50～100 m的土地上;网格上的建筑密度、道路密度与人口密度线性相关,建筑密度增加1%,对应人口增加约1000人,道路密度增加0.01%,人口增加约2000人。城市总人口在一定时期内是相对固定,变化幅度在4%以内,逐日之间变幅在1%左右。深圳是个典型的移民城市,春节期间由于大量人口返乡或外出旅游,总人口净减少48%。本文选择9个典型网格分析人口日变化规律:海关口岸属于早高峰型,大量的出境、出行、出游人员在早晨8时前后集中;城镇集市区属于午高峰型;商业中心区属于晚高峰型,高峰前后每小时的净流入 (出) 人员可达2万人;居民区属于午低谷型,周末与周日相比各时段人口均偏多;政府行政办公和公共服务区,周末比周日人口明显减少,春节期间减幅75%;工厂区因错峰用电,夜间4时形成人口高峰;郊野公园春节期间人数不减反增;偏僻乡镇人口日变化振幅很小;农业区在上午9时形成人口低谷,与日出而作的传统习惯相对应。     

清代中期苏皖地区耕地数据网格化处理及精度对比

格点化区域历史土地利用数据是进行历史土地利用/土地覆被变化环境效应模拟的基础。本文基于苏皖地区耕地垦殖倾向,分别采用清代中期苏皖地区省域及县域耕地数据进行网格化降尺度处理,分配至10 km×10 km的网格中,并将两种分配结果进行对比评估来定量探讨数据的空间范围大小对格点化数据的精度影响。得到以下结果:①用苏皖省域耕地数据和县域耕地数据模拟的网格化结果之间存在差异,平均差异率为16.61%。相对差异率较小(-10%~10%)的网格有24.55%,较大(>70%或<-70%)的网格有13.3%,主要存在于洪泽湖流域及苏北北部沿江平原(黄河改道前入海口处)。②苏皖地区清代中期耕地的空间分布具有一定的地域差异。耕地垦殖率较高的地区主要集中于苏南平原地区的太仓市和昆山市北部,苏皖西北部的砀山县、丰县和沛县,垦殖率均在80%以上;而苏北北部旧黄河入海口、洪泽湖流域、太湖流域及安徽南部山区丘陵地区垦殖率较低,多在10%左右。③1735 年耕地主要分布于海拔高度≤100 m,坡度≤2°的地区。到1980s 时,不同坡度下的垦殖率有较大增加。     

基于分层分区法的中国历史耕地数据的网格化重建

网格化历史耕地数据集能为历史时期耕地变化研究提供更精确的支持,并且为全球环境气候变化研究模型模拟提供驱动数据。本文综合考虑了中国历代土地利用开发的特点及自然人文因子对耕地的影响,设计了一套对中国耕地先分区再分层分配的网格化方法。基于国内3个主流区域耕地数据研究成果,采用上述方法建立了1820年（清仁宗嘉庆二十五年）和1936年（民国二十五年）中国10 km×10 km分辨率的耕地数据集,并绘制了分布图。本文还利用国内具有代表性的区域数据集对重建结果进行对比验证。结果表明,该方法可以保证耕地数量的权威性,并且建立具有区域性的高精度历史耕地数据集。     

行政单元数据向网格单元转化的技术方法

数据网格化是图形绘制、科学计算和空间模型实现的基础工作。文章提出了空间数据从行政单元向网格单元转化的技术方法,在ARC／INFO软件的支持下,以人口数据为例,实现了这一方法。结果表明：利用网格单元表达社会、经济数据的空间分布,比用行政单元本身更接近于实际。如果提高网格单元的分辨率和行政单元数据的空间尺度,网格化的结果就会达到更加令人满意的效果。而且这种方法也可以用于其它统计单元数据(包括遥感数据)向网格单元的转化。     

四套全球网格降水数据集在伊朗的适用性评估

伊朗由于其独特的地理位置和脆弱的生态环境一直以来都是气候变化研究的热点区域,降水作为伊朗水资源的重要来源对生态环境和社会经济发展尤为重要,因此评估降水数据集的适用性是进行科学研究的基础。本文利用伊朗1988—2017年103个观测站的年降水数据（OBS）,以平均偏差（Mean Error,ME）、均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）、相关系数（correlation coefficient,R）对Global Precipitation Climatology Centre（GPCC）V2020、Climatic Research Unit（CRU）TS 4.05、Terrestrial Air Temperature and Precipitation: Monthly and Annual Time Series（UDEL）V5.01和NOAA's Precipitation Reconstruction over Land（PREC）四套全球网格降水数据集在伊朗的适用性进行评估,并进一步分析了地形对不同数据集精度的影响。研究结果显示：① GPCC降水数据偏差最小,与观测数据相关性最高,最适合伊朗现代气候变化研究。② GPCC、CRU、和UDEL均能反映伊朗降水的基本特征,但普遍会低估降水高值,PREC数据不能准确反映伊朗降水的空间分布模态,因此使用PREC数据分析伊朗降水特征时应当谨慎。③ 海拔和坡度对ME、RMSE以及R有一定影响,坡向对数据集精度影响不大。以上结论可为四套数据的订正及其在伊朗地区气候变化研究中的应用提供科学依据。     

基于无人机和MODIS数据的巴丹吉林沙漠植被分布特征与动态变化研究

荒漠植被在减缓沙漠扩张、阻挡风沙入侵绿洲、维护绿洲稳定性方面具有重要意义。通过无人机搭载多光谱相机获取地面样地高分辨率NDVI数据以计算植被覆盖度,结合MODIS-NDVI数据,分析了MODIS-NDVI与无人机获取NDVI数据之间的一致性,进而建立MODIS-NDVI数据与样方植被覆盖度的空间反演模型,以研究巴丹吉林沙漠植被分布特征、动态变化及其对气温、降水的响应规律。结果表明:(1)基于无人机多光谱数据大样方植被覆盖度和MODIS-NDVI数据构建的植被覆盖度反演模型具有较高的模拟精度。(2)研究区总体植被覆盖度较低,空间上呈由东南向西北递减的趋势。(3)植被覆盖度总体呈现上升趋势,沙漠边缘的增速较沙漠内部更为明显,其中沙漠边缘增长率达1.53%/10a,而沙漠内部为0.84%/10a。沙漠边缘57.12%植被出现改善,而沙漠内部植被改善的面积约为21.26%。(4)植被生长主要受制于生长季降水量并呈现出明显的季节变化,此外植被对降水和气温的响应存在一定的滞后效应。     

基于MOD16数据的河南省和山东省干旱的时空分布特征

河南省、山东省位于华北平原,是中国的粮食大省,但因为受自然地理位置等诸多因素的影响,河南省、山东省旱灾频发。采用MOD16A2数据进行作物缺水指数CWSI (Crop Water Stress Index)的计算,对河南省、山东省2012年6月—2013年6月干旱时空分布特征进行分析,主要结论如下:(1)河南省、山东省月际间干旱分布特征差异显著(P0. 05)。CWSI月际最大值出现在2012年6月,为0. 977 4,且山地干旱程度严重于平原。(2)河南省、山东省季节间干旱分布特征差异显著(P0. 05)。春季干旱情况较为严重,CWSI为0. 918 9。(3)从CWSI峰值月际、季节变化来看,河南省干旱情况略比山东省严重。河南省、山东省CWSI月际最大值分别为0. 977 4、0. 966 2,季节最大值分别为0. 918 9,0. 886 9。     

新疆和田绿洲夜间灯光数据的时空分布特征及演变趋势

DMSP/OLS夜间灯光数据在城市化发展研究中起着重要作用。基于5年（1992、1997、2002、2007、2012年）的稳定夜间灯光数据,从时空角度分析绿洲区域夜间灯光数据的变化特征,揭示其演变规律,探讨绿洲城市发展趋势。结果表明：（1）时间序列的夜间灯光数据表现出分散向规则分布转变的趋势。尤其是2007年的核心区域灯光达到饱和状态（值为63）,外部边缘区域增长明显,反映出绿洲城市中心可利用空间的有限性导致城市边缘区向外扩展的范围增加和速度加快的现象。（2）夜间灯光数据在空间上呈现出单核心点状向以道路为中心的带状发展趋势,这与绿洲城市发展建设过程相一致。（3）借助非确定型决策分析方法预测2027年绿洲地区发展趋势,结果显示2027年乐观估计整个区域夜间灯光数据比2012年增加0.3倍,城镇区域将扩大约0.6倍,悲观估计整个区域夜间灯光数据增加近2倍,城镇区域将扩大约3倍。从而可以推断社会经济发展将对绿洲环境有较大的影响,在未来15年内绿洲发展应注重环境承载力与人类社会经济发展的协调性问题。     

基于空间句法和LBS大数据的合肥市人口分布空间格局研究

针对目前城市人口分布研究现状,在传统的空间句法模型基础上,将LBS大数据技术有机引入到城市人口分布研究中,从而构建了理论分布和实际分布有机结合的城市人口分布研究新思路。合肥市中心城区的案例研究显示：空间句法模型与LBS大数据分析所得到的人口集聚区域在空间上并不完全一致;根据空间句法模型和LBS大数据分析结果的综合对比,合肥市中心城区被划分为高密度、中密度和低密度3类人口分区,同时提出了不同密度分区的人口分布发展建议。研究表明,LBS大数据的适时、动态特点能弥补传统数据的不足,其与空间句法模型有机结合将能为城市人口分布研究提供更加精确高效的工具与方法。     

顾及等高线和凹边界特征的不规则三角网生成方法

传统的不规则三角网生成算法会导致等高线凹边界处生成大量的狭长三角形,影响地形表达模型的准确性和合理性.该文提出了渐进式的三角网扩展生成方法,设计了三角网渐进式的扩展原则和具体的实现方案,发展了闭合扩展边链的提取和三角化的方法,构建了顾及等高线特征的Delaunary三角网模型,并应用某煤矿煤顶板数据进行了相关实验.结果表明:该方法既保留等高线的基本特征,又能有效地消除等高线凹边界处的狭长三角形.     

基于HJ-1号卫星数据的太湖悬浮物浓度空间分布和变异研究

以太湖为研究区,利用环境1号卫星第4波段建立的线性模型反演了太湖悬浮物浓度,得到2009年全年太湖悬浮物质量浓度空间分布特征。通过等间距的布点和地统计学的相关原理,揭示太湖悬浮物浓度的空间变异特征。结果表明:2009年太湖悬浮物浓度值比较高,大都集中在30~50mg/L和50~70mg/L,高值区从西北太湖或西南太湖区域逐渐向湖心扩散,最终在湖心形成大面积区域。通过地统计学分析发现,太湖悬浮物具有块金效应和强烈的空间相关性,其中6月份的变程最小,为9.2km,而2009年其他月份的变程都大于20km。     

基于遥感数据分析山西省土壤有机质空间分布

本文利用TM影像分析山西省土壤有机质含量的空间分布,将山西省根据地形地貌划分成四个区域,在对影像进行预处理后,利用SAS分别建立四个区域土壤有机质含量的反演模型,通过计算得到2008年山西省的耕地土壤有机质空间分布。结果显示,山西省的土壤有机质含量多数介于3.42g/kg~29.62g/kg之间,而且呈现出从北向南、从西向东逐渐升高的趋势。     

基于TRMM数据的广西西江流域降水时空分布特征

以广西西江流域为研究对象,以TRMM数据为主要数据源,利用研究区15个气象站降水实测数据,使用相关系数、相对偏差和均方根误差对1998—2013年TRMM降水数据进行验证,并在此基础上对广西西江流域的降水时空分布特征进行分析,结果表明:1)TRMM 3B43降水数据与气象站点实测降水数据具有较好的一致性,年尺度和月尺度相关系数分别是0.79和0.92(α0.01),可以代表研究区实际降水情况;2)在降水时间分布上,1998—2013年间年降水量呈微弱的下降趋势,流域降水的季节分配不均匀,大部分降水集中在5至8月;3)在降水空间分布上,降水整体由东向西逐渐递减,春季(3—5月)的降水中心在流域东部,夏季(6—8月)移至西南部,秋季(9—11月)继续停留在西南部,冬季(12—2月)又移回东北部。