中国西北地区基于GIS的生态承载力定量评价与空间格局

基于生态足迹方法,利用地理信息系统的空间分析技术,从图斑、县、省三级不同空间尺度对2000年西北地区生态承载力的供给与需求进行定量计算和空间格局分析.结果表明:2000年整个西北地区生态承载力总供给小于总需求,处于生态赤字状态,但各省区情况不同,其中:陕西、新疆生态承载力供给小于需求,处于生态赤字状态,而甘肃、青海和宁夏生态承载力供给大于需求,处于生态冗余状态;西北地区内部不同区域生态承载力供给空间分异明显,呈东南、西北部较高,东北、西南、中部较低的空间分布格局;不同地理单元的生态承载力供给差异也较大,表现为黄土高原中西部、青藏高原东北缘、祁连山山地、天山山地和阿尔泰山地等地区的生态承载力整体供给较高,而其他地区的则较低,其中:关中盆地、银川盆地和干旱区绿洲地区的生态承载力供给最高,塔里木盆地、柴达木盆地、准葛尔盆地和吐鲁番盆地腹地的广大戈壁、沙漠地区的最低,呈连片分布状态;黄土高原丘陵沟壑区内部由于景观破碎严重,生态承载力供给呈现明显的空间异质性特征,表明西北地区生态承载力供给与该地区的地形地貌、气候、土地利用/覆盖及人类活动强度具有密切的空间关联与空间异质性;西北地区单位面积生态承载力供给和人口密度基于县级尺度的相关系数为0.66,呈明显的正相关关系,且空间分布格局相似,表明西北地区人口分布具有显著的生态承载力偏向性.2000年西部地区生态承载力供给的空间分布极不均匀,表现为明显的地带性分布与局地性分布相符合的空间分布格局,整个地区生态承载力供需矛盾突出,处于生态不安全与不可持续性发展状态,而各省区、县及其内部生态承载力供需矛盾差异较大,生态安全与可持续发展状态各异.研究实践证明GIS技术的应用为空间生态承载力研究提供了新途径和新方法.     

近40年来酒泉肃州绿洲时空变化及景观稳定性

选取1973,1977年的MSS,1980年的卫星航片以及1986-2013年9个典型期的Landsat TM/ETM+遥感影像作为数据源,结合实地调查等进行解译分类和验证,利用ArcGIS 9.3,Fragstats 3.3和相关统计方法,对肃州绿洲时空变化及绿洲稳定性进行分析研究.结果表明:近40年来,肃州绿洲空间变化表现为扩张和萎缩并存,整体上以扩张为主;绿洲面积总体上呈增加趋势,从1973年的945.49 km2增加到2013年的1190.09 km2,增长幅度达20.55%.绿洲变化表现出空间和时间尺度上的不均衡性,扩张和萎缩变化区域分布较零散,扩张多发生在绿洲--荒漠交错带和绿洲内部,表现为绿洲内部填充和边缘扩张,变化剧烈区域主要集中在三墩镇东北角和北部边缘区(即鸳鸯池水库周边)、总寨镇东部、上坝镇和下河清乡.近40年来肃州绿洲的景观稳定性呈现增强趋势.研究对干旱区绿洲水土资源高效利用和景观管理具有一定的参考价值.     

CC-GEP:基于聚类竞争的基因表达式编程新算法

基因表达式编程(GEP)融合了遗传算法和遗传编程的优点,进化速度提高了2～4个数量级,但在解决复杂问题时仍存在早熟现象. 为解决这个问题,做了下列工作:(1)定义了种群多样性度量和选择压力,分析了传统GEP算法选择操作的不足;(2) 把聚类思想引入选择操作中,提出了基于聚类竞争GEP算法CC-GEP(GEP based on Cluster Competition),证明了CC-GEP能自适应地根据种群多样性调节选择压力;(3) 实验表明CC-GEP比传统GEP成功率高36%,模型精度R-square提高8%,多次运行的最优适应度平均值提高了8%,说明CC-GEP算法更加稳定,较好地克服了GEP的早熟问题.     

甘肃白龙江流域土地利用在地形梯度上的空间分布

以甘肃白龙江流域1977,2002,2010年Landsat影像和30 m分辨率DEM为数据源,基于GIS空间分析技术,建立了白龙江流域土地利用数据库并生成了坡度和地形位指数图,然后将高程、坡度和地形位梯度图分别与土地利用数据叠加,对1977-2010年不同高程带、坡度带和地形位梯度上土地利用变化空间特征进行定量分析.结果表明:近30多年来,在各高程和坡度带上,白龙江流域的建设用地向更高高程和陡坡方向扩展;陡坡耕地面积出现了从增加到减少的逆转;林地变化则相反;受人类干扰程度的强烈影响,草地、水域和未利用地逐年减少.1977-2010年各土地利用类型的地形位分布指数曲线基本形态相似,但在个别地形位上的分布指数有明显变化;建设用地在低地形位的优势性增强,并向高地形位扩展;耕地也向高地形位扩展;林地和草地在低地形位的分布指数先减小后增大;未利用地在高地形位的分布指数增大.建议根据不同的地形梯度,合理调整土地利用结构,尽量避免不合理的土地利用方式和人为干扰,继续实施生态建设工程和人类生产活动管控,为区域土地可持续利用和自然-社会-经济协调发展服务.     

近25年嘉峪关城市景观格局变化及人文驱动力分析

基于RS和GIS技术及社会经济统计资料,以嘉峪关市1986,1996,2006,2010年Landsat TM/ETM+影像为数据源,分析了嘉峪关城市景观格局动态变化及其人文驱动力.结果表明:1986-2010年嘉峪关城市景观格局变化显著;土地利用强度大、土地利用系统复杂性增加;建设用地、城市绿地和水体的优势度增加明显,未利用地优势度减少.研究期间嘉峪关城市景观破碎度和复杂性增加,景观多样性和异质性增强.城市整体景观分离程度下降,聚集度增加、城市生态系统自然性下降.近25年来,政策和城市规划是嘉峪关城市景观变化的根本因子,城市化进程则是直接的诱因,人口和经济发展是主要的驱动因子,工业用地及基础没施用地需求是城市土地扩展的重要动力.     

基于地形梯度的景观生态风险空间分析——以甘肃省白龙江流域为例

以甘肃省白龙江流域1990,2002,2010年土地利用数据和30 m分辨率DEM为基础,基于景观格局指数、生态环境脆弱度、地形位指数及分布指数开展白龙江流域地形位梯度上的生态风险研究.结果表明:20年间景观生态风险的水平分布格局发生了一定改变,低、较低和中等风险区的范围扩大,高和较高风险区的范围缩小;高风险、较高风险和中等风险等级的优势分布区间主要为人为活动干扰剧烈,植被覆盖度低的中低地形位区段,低风险和较低风险等级的优势分布区间主要为林草广布、植被覆盖度高的中高地形位区段;研究时段内生态风险有所缓和,但是中等风险增加,分布范围向更高的地形位扩展,高和较高生态风险的分布范围仍广泛.应针对不同地形位梯度上的生态风险区,加强资源利用规划,合理开发和利用自然资源,降低不合理生产活动与干扰的生态风险,因地制宜,进行生态建设和人类活动管控,促进甘肃省南部山区的可持续发展.     

气候变化对黄河流域的影响及应对措施

 分析了全球气候变化对黄河流域区域气候、水资源量、生态格局、农业牧业生产、地质灾害、文物保护的影响,阐述了应对研究的主要进展及存在的主要问题,探讨了气候变化对黄河流域影响的未来趋势,提出了进一步研究工作的建议：即统筹建设黄河流域气象、水文、环境、地质灾害观测和预报预警系统;厘清多因素影响下的流域水资源时空过程,提升流域水资源效能;调整坡耕地和生态用地,加强流域水源涵养能力;加强植物生理生态适应性研究,优化流域农业和草业布局;修订文化遗产赋存环境区划,进行预防性保护技术研发;加强流域黄土滑坡加固新材料和生态修复协同技术研究。     

FOLAPE：基于位向量索引的快速OLAP引擎研究

提高联机分析处理OLAP效率是学术界和工业界共同关注的课题.传统OLAP在处理复杂应用时,运算代价随维度增大而增大,为解决这一问题,做了如下工作:(1)分析现有OLAP模型的不足,设计了一种采用位向量索引技术的快速OLAP模型,FOLAPE;(2)FOLAPE支持索引的增量式更新,提高了数据更新效率;(3)针对FOLAPE特点,设计了新的聚集函数算法;(4)在真实数据上进行了实验验证.实验表明,FOLAPE相对于最新OLAP模型,其平均查询时间最低减少90%,最高减少95%,同时存储空间需求也显著降低.     

黑河流域土地利用/土地覆被变化研究新进展

总结了黑河流域历史时期土地利用/覆被变化研究、现代土地利用/覆被变化过程研究及其环境效应、驱动机制研究等方面取得的进展,指出了亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了展望.建议未来黑河流域土地变化科学研究从以下几个方面进行突破:多尺度下土地利用/覆被变化的时空过程及其自然与人文因素与驱动机制辨析;流域土地利用/覆被变化导致的水--生态--经济复合系统变化与环境效应;流域人与自然耦合系统高效管理与调控途径等.