天津表土PAHs的空间主成分与污染源分析

在多元空间结构分析的基础上,应用空间主成分分析方法研究了天津表层土壤16种多环芳烃(PAHs)的空间主成分特征,并在此基础上探讨了空间污染源问题。分析结果显示,从总体来看,PAHs主要的污染源是燃烧源和石油源。从不同空间尺度来看.石油源的影响范围一般在5km以内,而燃烧源的主要影响范围在5～10km之间,在更大的范围上,可能是天然源,或者区域性的大气沉降。

基于空间主成分分析的湖北省土壤侵蚀敏感性评价

以湖北省为研究区,利用GIS技术将土壤侵蚀与地形坡度、海拔、植被、降水量、土壤类型和土地利用类型等环境背景因素进行叠加分析,计算不同环境背景条件下的土壤侵蚀综合指数,分析土壤侵蚀与这些因素间的关系。在此基础上,运用空间主成分分析法(SPCA)评价不同环境背景下的土壤侵蚀敏感性程度,揭示研究区土壤侵蚀风险的空间分布特征。结果表明,研究区30.6%的地区属于土壤侵蚀非敏感区,55.8%的地区属于轻度和中度敏感区,13.6%的地区属于高度敏感区。土壤侵蚀敏感性高的地区主要位于相对高程150—500 m、坡度8°—15°、植被覆盖度低、土质疏松、土地利用以坡耕旱地为主的地带,这些地区是水土保持综合治理的重点区域。

基于最小累积阻力模型(MCR)和空间主成分分析法(SPCA)的沛县北部生态安全格局构建研究

沛县北部因采煤导致地形、地貌和地类变化,直接影响了整个区域的生态安全,因此需要在区域生态安全状况评价的基础上构建生态安全格局。该研究以沛县北部地区为研究对象,选取高程、坡度、土地覆盖类型、植被覆盖、距水体的距离、距道路的距离、距矿点的距离、距居民点的距离8个指标,采用空间主成分分析法(SPCA)评价研究区生态安全状况,并利用最小累积阻力模型(MCR)建立生态阻力面,借助GIS空间分析技术提取生态廊道和生态节点,从而构建研究区的生态安全格局。结果表明研究区生态安全水平不高,中度安全水平的面积为447.53 km 2,占研究区总面积的44.53%;较低安全水平的面积为344.58 km 2,占研究区总面积的34.28%;识别的31条潜在生态廊道、31个一类生态节点和20个二类生态节点与生态源地一起构成了研究区的生态安全格局,为沛县北部的生态规划和生态可持续发展提供了有效参考。

基于形态学空间格局和空间主成分的贵阳市中心城区生态网络构建

喀斯特多山地区,城市扩展过程中大量自然山体镶嵌入城,形成具有多种生态系统服务功能的城市遗存自然山体。但在城市内部致密化发展过程中,这些城市遗存山体常被城市建设用地孤立和包围,形成人工干扰场中的生态孤岛。生态网络的构建既有利于城市遗存自然山体自然资源保护,又有助于丰富城市绿色基础设施生态系统服务功能。以喀斯特地区典型的多山城市——贵阳市行政区为研究对象,综合利用形态学空间格局分析法和景观连通性识别中心城区生态源地,基于主成分分析确定研究区综合阻力面,通过最小累积阻力模型、重力模型和水文分析等方法,识别并优化关键衔接廊道及节点,在中心城区行政区和建成区两个尺度构建研究区生态网络。结果表明:(1)行政区生态源地分布整体呈现“南北相望”的格局,建成区生态源地集中在中部;(2)研究区综合生态阻力高值主要集中在研究区中部,呈放射状向外扩散,综合生态阻力低值主要分布在研究区周边,以大型林地斑块为主;(3)行政区极重要、重要、一般廊道数分别为15、21、69,极重要廊道集中分布在北部,建成区极重要、重要、一般廊道数分别为37、113、227条,极重要廊道主要分布在建成区中部;(4)行政区和建成区一类生态节点分别为29、25个,二类生态节点33、17个。最终通过叠加行政区和建成区生态网络要素,形成贵阳市中心城区生态网络,研究结果能为贵阳市中心城区在未来用地空间上协调生态保护与城市发展提供科学合理的参考。

基于空间主成分分析和电路理论的嘉鱼县生态网络构建

构建生态网络能够促进区域生物流动,改善城市生态环境,促进可持续发展。以嘉鱼县为研究对象,运用MSPA分析法、景观连通性提取生态源地,通过空间主成分分析法构建综合阻力面,基于电路理论提取生态廊道、生态夹点和障碍点,构建研究区生态网络。结果表明:共提取生态源地面积230.33 km^(2)(占研究区总面积的22.59%),生态廊道30条,生态夹点23个,障碍点16个。其中,面积较大的源地斑块多分布在水体区域,而中部和西南区域较为分散,生态廊道分布不均且跨度较大。在后期城市生态建设中,可结合生态夹点、障碍点的位置进行城市绿地增设和障碍区修复,提高研究区生态网络连通性,促进区域生物流动。

基于生产性服务业空间主成分分析的长春市多中心性格局研究

利用生产性服务业的空间布局研究中心城区尺度多中心性可以探析城市内部的功能空间结构。本文选取长春市中心城区范围内的保险、广告、会计、科技、律师、物流、银行7种生产性服务业的POI数据进行核密度分析,采用空间主成分分析法对生产性服务业空间布局进行综合分析,利用城市网络分析工具UNA测度长春市中心城区交通网络中心性,检验其与生产性服务业的相关关系。研究结果发现长春市中心城区范围生产性服务业多中心呈分级圈层分布;生产性服务业部分中心与城市商业中心吻合;传统商务中心对生产性服务业的影响较大,老城区的老商业中心易出现生产性服务业中心;生产性服务业多中心与交通网络中心性存在明显正相关,生产性服务业沿城市主要道路的集聚明显。

西南某铅锌矿区农田土壤重金属空间主成分分析及生态风险评价

以西南某铅锌矿区周边农田土壤作为研究对象,采集土壤表层(0~20 cm)149个土壤样品,分析测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn共8种重金属含量.采用多元统计分析,揭示了研究区农田土壤重金属污染的主要来源及各元素之间的相关性;并应用Hakanson潜在生态风险指数法,对农田土壤生态风险进行评价.结果表明,研究区农田土壤重金属Cd、Pb、Zn含量相对处于极高水平,均值分别为15.56、419.4、933.4 mg·kg^(-1),污染十分严重;Hg和As的均值分别为0.13 mg·kg^(-1)和37.3 mg·kg^(-1),属于中度污染;Cu、Ni、Cr的均值分别为26.1、14.3、33.4 mg·kg^(-1),未超过云南省土壤环境背景值;多元统计分析结果显示Cd、Pb、Zn、Hg、As这5种元素来源相似,主要来源于矿山开采和工业活动;Cu、Ni、Cr这3种元素来源相似,主要是自然来源;研究区综合潜在生态风险指数RI的均值为2 294.8,整体上处于极高生态风险水平.矿区开采和工业活动对农田土壤造成了严重的重金属污染.

基于空间主成分和最小累积阻力模型的内陆河景观生态安全评价与格局优化——以张掖市甘州区为例

以干旱内陆河主要生态环境问题为出发点,利用景观生态学方法、空间主成分分析和GIS技术,获取甘州区生态安全格局的分布状况.选取海拔、坡度、自然和文化景观保护区、土壤类型、土壤侵蚀量、植被覆盖度、距道路距离、距工业用地距离、距居民点距离以及距水体距离等10个要素作为约束条件,并采用景观最小累积阻力模型构建生态廊道和生态节点来优化生态功能网络的结构及功能.结果表明:甘州区生态安全综合状况一般,以中等安全水平为主,面积为1318.7 km2,占研究区总面积的36.7%.低度安全水平的区域主要位于研究区北部,占研究区总面积的19.9%.构建了由6条生态廊道、14个生态节点、1个较大的生态源区和若干个小面积源区组成的点、线、面交织的区域生态网络格局,将有效改善研究区的生态安全水平.

基于空间PCA的兰州市热环境人文驱动因素分析

在城市化过程中,人类社会、经济活动的加剧使城市地表热力景观呈现出高度的空间异质性。目前对城市热环境形成、演变的驱动机制、热岛效应与地表覆被变化的定量关系研究大多还是从对某些影响因子的测定入手,缺乏对区域热环境系统全面、综合的评价与分析。利用多源空间数据,以干旱区河谷型城市兰州为研究对象,在探讨热环境的空间格局基础上,运用空间主成分分析方法替代传统的多准则判断方法,分析了人类活动对城市热环境的影响特征。结果表明:兰州市人类活动对热环境的影响因子可以归纳为4种相对独立的基本要素,即景观格局、工业布局、城市建筑以及地表覆盖。影响兰州市中心城区热环境的最核心要素是景观格局,四个因子的线性模型较好地模拟了热环境的空间变化,定量揭示了兰州中心城区人类活动对热环境的影响机制。

广东省中山市五桂山土沉香空间遗传结构

为了解五桂山的土沉香(Aquilaria sinensis)种群空间遗传结构,利用18个微卫星位点对143株胸高直径大于5 cm的土沉香个体基因型进行了检测。结果表明,五桂山土沉香种群的观测杂合度和期望杂合度均为0.534;近交系数为0.000 1,说明五桂山土沉香遗传多样性并不低,且种群处于随机交配状况。空间遗传结构分析结果表明,五桂山土沉香缺乏空间遗传结构,不同遗传背景的个体相互混杂,导致相邻个体遗传差异较大。这可能是五桂山土沉香种群发育过程中自疏所致,也可能是这一地区土沉香为人工种植,而非自然发育形成而造成的。

涪江流域景观生态风险空间异质性特征分析

对涪江流域景观生态风险进行评估可以为该区域制定生态风险防控措施、提高生态系统服务功能提供科学参考。从“自然—社会—景观格局”3个维度选择海拔、土壤类型、地表覆被类型等10个景观生态风险胁迫因子构建评价指标体系,利用空间主成分分析(SPCA)、空间自相关分析等方法对涪江流域景观生态风险的空间异质性特征展开了研究。结果表明:(1)整体上涪江流域的景观生态风险等级呈西北部高于东南部地区,并呈集聚分布模式,其中在松潘、平武、北川、安岳、潼南等区县形成了“热点”区域,梓潼、游仙、盐亭、中江等区县形成“冷点”区域,主要受自然和景观格局维度因子影响较为明显;(2)研究区处于中度及以上风险等级区的面积为25596.51 km^(2),占流域总面积的65.36%,主要分布于上游的松潘、平武、北川等县(区);(3)景观类型与生态风险等级空间分布有密切的联系,低度、较低生态风险区的分布与涪江干流走向契合。涪江流域景观生态风险的空间异质性特征明显,且面临的生态风险问题较大。

武陵山特困区脆弱生态环境与贫困耦合关系空间分布研究

研究贫困地区脆弱生态环境与贫困的耦合关系是统筹扶贫开发与生态环境保护的基本前提.以典型特困连片区——武陵山特困连片区为例,从地区生态问题出发,利用空间主成分分析方法剔除各指标之间的相关性,对研究区生态环境脆弱性进行了整体评价;在此基础上,构建了生态建设—扶贫开发耦合协调度模型,计算了两者的耦合协调度.结果表明:研究区扶贫开发与生态建设耦合协调程度较低,国家级贫困县多为扶贫开发落后型,非国家级贫困县以生态建设落后型居多.研究得出了在扶贫开发过程中需要注意生态环境保护的结论.

基于序列子空间的高分辨距离像噪声稳健识别方法

高分辨距离像(high resolution range profile,HRRP)是目标沿雷达视线方向上的一维压缩投影,传统的HRRP目标识别方法大都利用单次HRRP测试样本判决。但是,由于单次测试样本包含的信息有限,且容易受到噪声污染,识别鲁棒性难以保证。提出1种基于子空间的HRRP序列噪声稳健识别算法。该算法在训练、测试阶段均利用HRRP序列,基于主成分分析(principal component analysis,PCA)方法生成能够抑制噪声、冗余分量的目标信号子空间,并根据Grassmann流形定义子空间距离,将测试子空间与训练子空间按照最小子空间距离的准则作匹配比较,从而判定测试样本序列所属类别。文章推导证明了传统的最小重构误差方法是提出方法只使用单次HRRP测试样本的特殊情况。基于实测数据的识别实验显示,由于更充分地利用了HRRP序列信息且子空间能够抑制噪声,提出方法较最小重构误差方法具有更好的识别性能和噪声稳健性。

中华民族D3S1358、vWA基因座的空间地理分布

目的运用地理信息系统(GIS)的理论和方法分析中国87个人群常染色体D3S1358、vWA基因座的空间群体遗传结构,为研究中华民族的起源、人口迁移、考古以及民族融合等群体遗传学和人类学问题提供分子生物学依据。方法应用主成分分析(PCA)方法及GIS中的空间差值分析(SDA)技术,从基因频率矩阵中提取综合指标,并采取可视化技术来反映中国人群2个短串联重复序列(STR)位点的空间群体遗传结构。结果中国人群D3S1358、vWA基因座的主成分空间分析结果划分出三大区域,且显示出从东南向西北递增的趋势,在每个区域内又有不同划分小区域。结论中国人群2个STR位点的空间群体遗传结构呈现明显的地理遗传梯度变异性,不同群体之间存在明显差异。

基于景观生态风险评价的景观格局优化研究——以嘉陵江流域为例

为了促进嘉陵江流域生态系统的健康发展,采用空间主成分分析法、加权叠加分析法和最小累积阻力模型对流域景观生态风险进行了研究.结果表明:嘉陵江流域高与较高生态风险区主要位于嘉陵江流域上游局部地区,中、下游的西南部地区.遴选出22个生态源地、构建出15条生态廊道、辨识出17个生态节点,形成点—线—面多层次生态网络优化格局;对比嘉陵江流域景观格局优化前后的连通性指数发现,优化后的整体景观连通性提高了87.35%.建议该区域在今后的建设中,应加强生态源地的保护、生态廊道及生态节点的建设以形成稳定的、物种丰富的生态系统.

渭河流域甘肃段生态脆弱性时空演变分析

为及时了解渭河流域生态环境状况并客观掌握其时空变化特征,本研究以渭河流域甘肃段为研究区域,选取生态敏感性-生态适应性-生态暴露度(VSD)概念模型,构建渭河流域甘肃段生态脆弱性评价指标体系,以栅格为基础评价单元,结合空间主成分分析和地理探测器等方法对2005~2020年渭河流域甘肃段生态脆弱性进行评价。结果表明:(1)渭河流域甘肃段生态脆弱性以中度脆弱性为主,脆弱性程度由东南地区向西北地区逐渐增加;(2) 2005~2020年生态脆弱性综合指数分别为2.83、2.75、2.62、2.51,呈逐渐减小的趋势;(3)微度脆弱区以林地为主,轻度脆弱区以林地、草地和耕地为主,中度脆弱区和重度脆弱区以耕地和草地为主,极度脆弱区逐渐转为以城市居民点和工矿用地、未利用地为主。总体上,2005~2020年渭河流域甘肃段生态脆弱程度有所下降,生态环境质量朝好转趋势发展。

基于GD-SPCA法的闽西南地区滑坡易发性评价

合理选择滑坡易发性评价因子是揭示滑坡易发区空间分布特征的重要前提。通过考虑因子最优离散分类,结合地理探测器(Geodetector,GD)与空间主成分分析法(Spatial Principal Component,SPCA)构建滑坡易发性指数。发现评价因子普遍呈现离散分类数越大,因子解释度越高的趋势,且自然断点法与分位数分类法的离散分类结果较好;因子间的交互作用对因子的解释度有一定影响,归一化植被指数(NDVI)的单因子解释度为0.453,但在交互作用下其耦合解释度范围仅为[0.03,0.226];研究区滑坡易发性指数为0.589,属于中度易发区,高度易发区与极易发区主要分布在研究区北部高植被覆盖的山地丘陵处;研究区的滑坡易发性指数具有显著空间聚集特征,高-高聚集区主要分布在该区北部中低山丘陵处,低-低聚集区主要分布在该区南部低缓河谷处。

基于生态安全格局的肥城市重点区域识别研究

国土空间生态修复是一项综合性工程,对实现生态平衡和可持续发展有重要作用。本文以肥城市为研究区,采用空间主成分分析法,选取7项指标对生态安全状况进行评估,并建立以最小累积阻力模型为基础的生态阻力面,采用距离分析与水文分析相结合的方法,对关键生态廊道进行提取,对关键生态节点进行识别,从而构建区域生态安全格局。

北京市近二十年景观破碎化格局的时空变化

基于1993—2013年3期时间序列的遥感影像获得的一、二级景观类型的土地覆盖数据,利用移动窗口法和空间主成分分析法研究景观破碎度空间分布格局和破碎化过程。结果表明:北京市正处于快速城市化阶段,20年间其建设用地面积增加了1000.8 km^2,增长47.14%,而耕地面积减少21.86%;全市破碎化程度增加,其中,景观斑块总数增加了15.26%,而景观斑块的平均面积缩小了15.35%,景观形状指数(LSI)从88.426增加到98.897;北京市景观破碎化格局的空间异质性较大,但没有方向性偏好,却表现了"两极化"发展趋势,其中,高破碎化区域和低破碎化区域的面积增加,中等破碎化的区域面积减少,核心大城区和山区的景观破碎度降低,而新兴城区和郊区的景观破碎度增大;北京市景观破碎化格局的距离效应显著,呈现倒"U"型二次函数关系,其中,2013年的破碎度距离函数为:Y_3=0.1767+0.02898X_3-0.0005167X_3~2,距城市中心20—35 km处的城郊交错区景观破碎化程度最高。景观破碎化格局的分析有助于了解大城市快速发展阶段的景观格局演变规律,为城市生物多样性保护、绿地廊道维护和生态文明城市建设提供理论依据。

三峡库区生态脆弱性评价

基于遥感和地理信息系统技术,采用"压力-状态-响应"评价模型,选取18个指标,利用空间主成分分析对2001—2010年三峡库区(重庆段)生态脆弱性进行综合定量评价,对生态脆弱性时空分布及动态变化进行分析。根据计算得到的生态脆弱性指数,将生态脆弱性划分为5个等级:微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱。通过统计不同脆弱性等级面积,求算得到生态脆弱性综合指数。结果表明:三峡库区(重庆段)2001—2010年生态脆弱性指数标准化平均值为4.23±1.29,整体处于中度脆弱。生态脆弱性空间分布呈现西高东低的格局特征,高度脆弱地区主要分布在中西部,低度脆弱地区主要分布在东北部和东南部。近10年生态脆弱性综合指数最小值为2002年的2.37,最大值为2008年的2.99,三峡水库蓄水后生态脆弱性综合指数逐年递增,2008年到达峰值后有所降低。三峡库区生态脆弱性是人类活动与自然环境相互作用的结果,城市生活污染、水土流失、植被状况等为主要的驱动因子。研究时段内三峡库区(重庆段)生态脆弱性呈现两极化趋势,高度脆弱地区的脆弱性显著增加,低度脆弱地区脆弱性明显降低。