典型山区三生空间动态演化及其影响因素——以重庆市秀山县为例

对乡村“三生空间”格局的演化特征及其影响因素进行科学而细致的分析,旨在为该领域提供实证研究基础,并促进理论与实践的深化。本研究不仅丰富了人地关系地域系统的理论框架,而且推动了相关科学理论和方法的发展,彰显了地理学在服务国家战略中的学科价值和意义。以重庆市秀山土家族苗族自治县为案例,本文利用2010年、2020年全国土地调查数据和当地社会经济数据,运用叠加分析、空间自相关分析、核密度分析、重心迁移和地理探测器等多种方法,探究了山区乡村“三生空间”的动态变化及其驱动因素。研究发现,在过去的10年中,秀山县的农村生产空间和生活空间面积均向生态空间转化,其中生产空间减少了75.778km^(2),生活空间减少了16.594km^(2),而生态空间相应增加了92.372km^(2)。生产空间主要呈条带状分布在生活空间和生态空间之间;生活空间则集中在县中部,表现出明显的集聚趋势,尽管与2010年相比,2020年的集聚度有所下降;生态空间广泛分布,并且各类用地的重心迁移轨迹在方向和速度上均有显著差异。自然地理和社会经济因素对“三生空间”的演变产生了显著影响。耕地面积是生产空间变化的主要驱动力,坡度、高程和劳动力对生活空间有较大限制作用,而劳动力、坡度、高程以及村集体收入对生态空间的解释力度较强。此外,因子间的相互作用对“三生空间”的影响超过了单一因素的影响。本研究的结论为秀山县乡村生态系统的持续健康发展以及“三生空间”的协调规划提供了宝贵的决策支持。

2001-2010年三峡库区(重庆段)相对资源承载力时空格局动态演变研究

运用相对资源承载力理论,并结合库区实际扩展了传统指标体系,改进了权重算法,研究了2001—2010年三峡库区(重庆段)自然资源、经济资源、生活水平的相对承载力与综合承载力的时空动态演变过程。研究表明:①近10年,三峡库区(重庆段)综合承载力偏低,人口严重超载。②随着库区经济社会的快速发展,自然资源承载力严重不足。③库区相对资源承载力空间差异显著。研究结果对把握库区资源承载力变化规律和空间分异特征具有重要意义,同时为三峡库区控制人口数量、调整人口分布,合理有效配置资源提供科学依据。

基于MODIS-EVI的重庆植被覆盖时空分异特征研究

利用MODIS-EVI数据,采用像元二分模型结合距平百分率、变异系数和分布指数对2000—2015年重庆植被覆盖度变化时空分异特征进行了分析,结果表明:(1)重庆植被年际、夏、秋季和2008—2015年春季以中覆盖度为主,冬季以及2000—2007年春季以低覆盖度为主。(2)植被覆盖年际变化不明显;劣覆盖度在2000、2002、2003年春季,2001、2006年秋季以及2011年冬季异常偏多;低覆盖度在2000、2001年秋季异常偏多;高覆盖度在2000、2008年秋季和2014年春季异常偏少。(3)植被的波动变化除了冬季以中度为主外,年际、春、夏、秋季均以轻度为主;稳定比例最高为夏季,轻度比例最高为秋季,中度和重度比例最高为冬季。(4)稳定和轻度波动类型主要分布在山地森林和草地区,中度和重度波动类型主要是城镇、水域及其周边区域。在400m以下,植被变化为重度波动;在400—800m,植被年际和夏季趋于稳定分布,而春、秋、冬季为轻度波动;在800—1300m,植被年际和夏季为中度波动,春、秋、冬季为稳定分布;在1300m以上,植被年际和夏季呈现轻度波动,春季为中度波动,秋、冬季为稳定分布。

起伏地形对气温时空分布的影响——以重庆市为例

[目的]基于GIS技术等分析起伏地形下气温的时空分布及其变化,为研究区域生态环境、农业区划及气候变化等提供借鉴和参考。[方法]以重庆市为例,利用34个气象站点1971—2010年历年平均气温资料,通过在气温与经纬度、海拔高度、坡度和坡向等地理和地形因子之间建立模型,并在GIS平台基于高空间分辨率的DEM数据(100m×100m)对气温空间分布进行定量估算和三维模拟。[结果](1)近40a内不同年代际的平均气温与诸多地理和地形因子之间的复相关系数均在0.8以上。(2)近40a内的年平均气温呈现出先降后升的变化。(3)绝大部分地区的年平均气温在近40a内均呈现增加趋势,且增加幅度表现为:渝东南>渝东北>渝西。[结论]起伏地形下气温的空间分布与诸多地理和地形因子之间的相关关系显著,且基于高空间分辨率的DEM数据利用GIS的三维模拟技术能够直观鲜明的体现出起伏地形下气温的空间分布及其变化特征。

生态脆弱山区农村居民点安全韧性评价及空间优化——以重庆市秀山土家族苗族自治县隘口镇为例

生态脆弱山区农村居民点空间布局优化,是巩固脱贫攻坚成果与乡村振兴有效衔接的重要路径。目前生态脆弱山区中的集中连片特困区缺乏相关研究以供参考,且已有关于乡村韧性的研究较少以安全韧性为视角对农村居民点的空间布局进行优化,缺乏对安全韧性概念的解析以及对特色区域的研究。本文以生态脆弱山区的秀山县隘口镇为例,基于ArcGIS和Fragstats4.2平台,运用景观格局指数、核密度分析法和安全韧性评价模型,分析农村居民点空间分布现状,测度农村居民点安全韧性等级,结合安全韧性等级、村规、地灾防范点及村域实际情况,优化农村居民点空间布局,提出发展建议。结果表明:(1)隘口镇农村居民点分布现状与地势走向基本一致,且数量多、面积小、集中度低;(2)农村居民点安全韧性水平整体较高,呈东北高、西南低的分布态势,韧性水平为极安全和安全的斑块744个,占斑块总数的41.10%;(3)优化后的隘口镇农村居民点可分为城乡融合型、集聚提升型、保留发展型、特色保护型(生态保护和特色产业)及搬迁撤并型等5种类型。将安全韧性评价方法与研究区农村居民点空间优化分区相结合,可为提升生态脆弱山区农村居民的居住安全、有效巩固脱贫攻坚成果提供科学参考。

乡村振兴背景下脱贫攻坚产业项目定量评价研究

基于村域尺度,通过构建秀山县脱贫攻坚产业扶贫项目效益评价指标体系,对脱贫攻坚工作成果划分等级进行定量评价,有利于对贫困山区后续乡村振兴工作提供参考。评价结果以中高评价为主,整体扶贫工作成果较好,扶贫项目的实施并不局限于短期效益,而是立足于长期持续的产生效益,整体效益值的高低无明显聚集性特征,且高低效益值区域无明显分界线和中心点,呈现分散分布。脱贫攻坚产业项目的经济效益、社会效益、生态效益、持续效益存在明显空间差异,互相独立存在。秀山县的脱贫攻坚产业扶贫绩效整体较好,主要体现在社会效益和持续效益2方面,因此后续乡村振兴扶贫工作应从前人工作中吸取经验,在新时代背景下结合秀山县实际情况,应当在安排后续扶贫工作时,保持高社会持续效益的同时,还不能忽略经济效益和生态效益,同时巩固脱贫成果,防止返贫,实现和乡村振兴有效衔接。

基于GIS的重庆市长寿区建设用地地形适宜度测评

城镇建设用地适宜性评价作为未来城镇规划用地选择的基础依据,倍受众多规划专家、学者的重视。本文以GIS为主要技术平台,利用ArcGIS空间分析功能中的邻域分析工具,基于25 m×25 m的长寿区DEM数据,提取平均海拔、相对高程、平地面积,运用地形起伏度模型计算长寿区地形适宜度的空间分布,并结合土地利用现状图,揭示了现有建设用地分布规律。结果表明:①长寿区整体建设用地地形适宜性较高;②现有建设用地中,最适宜地形占49.85%,适宜地形占37.68%,较适宜地形占10.07%,不适宜地形占2.06%,最不适宜地形占0.33%;③长寿区城镇群发展潜力可观。实证表明本研究结果可为长寿区建设用地空间布局的合理性、城镇规划选址等提供科学依据和重要参考。

近10年重庆市城镇化与土地利用非农化的演变过程及空间格局研究

在城乡二元体制下,重庆市的人均农村居民点用地量远大于人均总建设用地量,存在"两栖占地"现象。本文采用2001—2010年重庆市的人口及用地数据从建设用地内部研究城乡之间用地转化,通过测算近10年重庆市城镇化(PUI)、土地利用非农化(LUNI)及二者协调指数(LPUH),分析区域城镇化与土地利用非农化的时间演变特征;通过计算2010年重庆市各区县的PUI、LUNI和LPUH,分析指数间关系,并结合区域特征将重庆市各区县划分为4种发展类型区,以研究城镇化与土地利用非农化发展的空间格局。结果表明:①近10年,重庆市土地利用非农化水平低,城乡建设用地内部结构不合理;②重庆市城镇化与土地利用非农化发展空间差异显著,且协调发展区少,分布集中。

基于多目标适宜性的山地城市土地利用潜在冲突研究--以重庆市綦江区为例

【目的】在社会和经济全面转型发展过程中,研究土地利用冲突成为预测土地发展方向和制定土地利用规划的依据和参考之一。【方法】以重庆市綦江区为例,建立了山地城市中建设用地与农用地适宜性评价模型,并通过排列组合法得到了研究区土地利用潜在冲突的空间分布和类型。【结果】1)适宜建设用地和农用地的土地资源总量比较丰富但空间分布不均。建设用地和农用地中高适宜性面积分别为1 425.25和1 586.97 km2,空间分布总体趋势都表现为由北到南逐渐减弱,在空间上两种用地类型存在较大的重叠。2)将綦江区可利用土地资源划分为9类土地利用潜在冲突区域,其中C1型强度潜在冲突与C2,C3型一般潜在冲突的面积分别为197.26,362.43和690.25 km2,分别占綦江区总面积的9.02%,16.58%和31.57%,整体来看綦江区有58.1%的土地具有潜在冲突的风险。在空间分布上表现为北部城区潜在冲突最剧烈且分布广,南部、东部和西部在镇有用地有一定潜在冲突。【结论】积极发展建设用地优势明显区域的同时需加强建设用地扩展的管制,应将高效的农用地列入基本农田加以保护和最大化利用。

基于多源遥感数据的珠峰自然保护区冰川监测研究

冰川物质平衡是反映气候变化的重要指标,对于区域生态环境评估和灾害防治具有重要意义。采用Landsat系列遥感影像,运用比值阈值法和目视解译法,获取1990—2020年珠峰自然保护区内的冰川边界,研究冰川面积分布与变化特征,同时基于差分干涉测量短基线时序分析(SBASInSAR)技术监测区域冰川形变特征,并分析冰川物质平衡过程。结果表明:(1)1990—2020年珠峰自然保护区冰川持续退缩,且近10 a退缩趋势更为显著。保护区内冰川总面积退缩247.16 km²,变化率为-18.92%。(2)保护区冰川主要分布在海拔5400~6200 m和坡度10°~15°范围内,其中5400~5600 m和10°~15°范围内冰川退缩最为显著。(3)2020年珠峰自然保护区冰川形变速率介于-129.069~140.252 mm·a^(-1)之间,冰川表面形变在海拔4200~4400 m和40°~45°处沉降最为严重。(4)气温上升、降水减少可能是导致珠峰自然保护区冰川物质亏损的主要因素。同时,空间气候差异和地形等因素也可能是导致冰川物质平衡差异的重要因素。

三峡库区重庆段土壤保持服务时空分布格局研究

土壤保持是生态系统服务与功能的重要组成,在防止土壤侵蚀、减少径流泥沙与农业面源污染等方面具有至关重要的作用。以对国家生态安全具有重要作用的土壤保持生态功能区——三峡库区重庆段为研究区域,研究得到了2000~2013年时间序列区域土壤保持服务"流量"结果,结果表明:(1)三峡库区重庆段多年平均土壤保持量为604.39 t/hm^2·a,沿长江干流自西向东逐渐增强,区域差异显著;(2)三峡库区的土壤保持服务存在明显的垂直分异特征,随着高程的增加,以300 m与900 m为节点,出现递减-递增-递减的分段规律,与人类活动存在明显的相关关系;(3)增加森林覆被面积是改善区域土壤保持、减少水土流失的重要举措。同时,在三峡库区开展坡改梯工程,减少坡耕地的数量能够有效控制区域水土流失;

基于随机森林算法的农村居民点用地适宜性评价——以重庆市合川区为例

【目的】为合理布局农村居民点,推进全域乡村规划发展,科学评价农村居民点用地适宜性提供参考。【方法】选取区位条件、生产属性、自然条件、社会经济等4类20个因子,构建农村居民点用地适宜性评价指标体系,选取重庆市合川区1000个农村居民点作为正样本,并按1∶1的比例随机选取1000个非农村居民点作为负样本,基于随机森林算法,构建农村居民点用地适宜性评价模型,利用自然断点法将研究区内农村居民点用地适宜性等级划分为适宜、一般适宜、不适宜共3类,根据评价结果提出合川区农村居民点用地适宜性分区的优化方案。【结果】1)验证模型的有效性,得到训练数据、测试数据、全体数据的曲线下面积值分别为0.999、0.996和0.944,模型测试集最高精度为0.991,表明模型预测准确性高且稳定;2)评价因子中坡度、距农村道路距离和地形起伏度对农村居民点用地适宜性评价结果的影响较大;3)适宜区位于合川区中部、北部地势平缓的丘陵盆地,建议保留发展;一般适宜区多位于西南、东南部,以及距嘉陵江、涪江1000 m范围外,建议内部改造;不适宜区位于南部、东南部岭谷,分布于三江两侧和华蓥山支脉云雾山一带,建议搬迁撤并。【结论】利用随机森林模型进行农村居民点用地适宜性评价的精度较高,可为农村居民点管控提供参考。

重庆MODIS/NDVI时间序列数据优化研究

重庆独特的地理环境与气候特征导致NDVI普遍存在明显的云干扰等导致的噪声。目前最为常用的最大值合成法(MVC)虽然一定程度上减弱云雾及其他因素的影响,但不能保证获取高质量的数据。为了构建重庆地区高质量NDVI时序数据集研究采用时间序列谐波分析法(HANTS)对MODIS/NDVI数据进行时间序列重构;并进一步结合质量控制文件对MODIS/NDVI做进一步订正。选择2001—2010年MODIS/NDVI数据进行序列订正效果分析表明,原始NDVI数据存在较多的噪声,不能直接用于年代际时间特征趋势分析。经过HANTS重构、质量控制文件掩膜合成构建的NDVI数据序列,对因为云的影响导致的原始数据偏低现象给予了有效订正,又较好地保留了原始数据的高质量信息,维持了原始数据应有的整体趋势特征,适合用于进一步的时空特征分析。

基于不同样本比例与超参数优化的滑坡易发性评价——以重庆市武隆区为例

【目的】以重庆市武隆区滑坡与非滑坡样本作为研究对象,探究不同滑坡与非滑坡样本比例与超参数优化对滑坡易发性模型准确性的影响。【方法】选取距河流距离、地形湿度指数、多年平均降水量、坡向、曲率、地形起伏度、距道路距离、坡度、POI核密度、归一化植被指数、高程等11个因子作为影响因子,在1∶1~1∶10作为正负样本比例范围内,采用网格搜索法与贝叶斯优化,基于XGBoost模型对研究区样本的滑坡易发性进行评价。【结果】随着样本数量中非滑坡数量的逐渐增加,XGBoost模型准确率逐步提升,曲线下面积(AUC)未发生明显改变,且较高、高易发区面积逐步减少,低、较低易发区面积逐步增加;基于超参数优化后XGBoost模型AUC值均得到提升,且贝叶斯优化后的XGBoost模型的滑坡易发性评价精度与运行速率更优。【结论】以1∶10作为正负样本比例,通过贝叶斯优化所构建的基于XGBoost模型的武隆区滑坡易发性模型具有更好的预测能力与预测稳定性。

极端天气下三峡库区土地利用对河流水质的多时空尺度影响

为探究极端天气下流域内水质对土地利用的响应关系,本研究基于不同空间尺度(1000 m河段缓冲区、500 m河岸带缓冲区及子流域)的土地利用指数以及旱季(2019年11月)、雨季-洪水期(2020年7月)和雨季-干旱期(2022年8月)的水质数据,探究流域内土地利用对水质的多时空尺度影响,从而得到保护流域水质和规划流域内土地利用格局的最佳时空尺度和对水质影响最显著的预测因子。研究表明:(1)流域水质受极端天气影响,降雨会增强水体的稀释能力,高温会加快水中微生物反应速率,具体表现为雨季-洪水期的水质较好,雨季-干旱期次之,旱季较差。(2)土地利用对水质指标的影响存在时空尺度效应,土地利用在子流域和旱季尺度下对河流水质影响最显著。(3)不同土地利用指数对流域水质影响存在差异,耕地、林地、斑块密度、最大斑块指数和边缘密度是影响水质指标最显著的解释变量。其中林地与多数水质指标具有负相关关系,建设用地、耕地、斑块密度与较多水质指标存在正相关关系。本研究结果为合理规划土地利用格局以及保护河流水质提供科学依据,对三峡库区环境可持续发展及生态保护具有一定意义。

基于MODIS数据的重庆NDVI时空分异研究

利用2001—2010年最大值合成的MODIS-NDVI数据,采用GIS空间统计并结合DEM、土地覆被等资料研究重庆市NDVI的时空格局分异规律。结果表明:NDVI低值区分布在江河沿岸,高值区分布在地势高、自然植被好的区域;时间序列分析显示全体像元变异系数4.49%,说明植被具有较强的稳定性;坡向分异中,NDVI偏西坡向的变异大于偏东坡向;地形位分异中,NDVI变异程度随着地形位的升高而逐步降低;在不同的区域,NDVI变异程度由高到低分别为渝西、渝中、渝南、渝东北;土地覆被不同,NDVI变异也存在一定的差异。

乡村振兴背景下武陵山区乡村路网通达性研究——以重庆市秀山县为例

为考察乡村振兴背景下武陵山区典型县域乡村路网建设状况,以重庆市秀山县为研究区,运用GIS中的网络分析、CRITIC(criteria importance though intercriteria correlation)法、空间自相关检验等方法,分别计算分项评价与综合评价结果,考察乡村路网通达性,并进行空间自相关检验。结果表明:秀山县路网通达性水平呈“中间高、边缘低”“东南高、西南低”且由秀山县城中心向边缘递减的“圈层式”空间分布格局;高通达性区是秀山县的政治经济文化中心,面积为202.01 km^(2),有关行政村个数占比为17.91%,区域内地势平缓、内外交通便利并能够辐射带动外围邻近区域的经济发展;低通达性区位于西南部,总面积达259.58 km^(2),有关行政村个数占比为8.21%,区域内地形复杂,经济发展相对落后;路网通达性水平具有很强的空间集聚性,热、冷点区分别有5、2个。研究结果为进一步改善偏远山区路网建设提供了科学依据与数据支撑,路网建设水平的提升将有效推动偏远山区经济发展并助力乡村振兴。

基于MODIS EVI的重庆植被覆盖变化的地形效应

基于2000—2015年的MODIS EVI数据,采用趋势分析结合地形差异修正,分析了重庆市植被覆盖变化在高程、坡度和坡向上的空间分布差异。结果表明:1)近16 a来,重庆植被以低覆盖度和中覆盖度为主,低覆盖度呈下降趋势,劣覆盖度、中覆盖度和高覆盖度呈上升趋势;2)研究区植被显著减少趋势占3.84%,基本不变占81.12%,显著增加占15.04%,植被变化总体上呈恢复趋势;3)在地势低(<400 m)、坡度小(<6°)的区域,植被覆盖度低,但变化趋势显著;在400~1 200 m、6°~15°的区域,植被变化趋势分布出现由优势到非优势或由非优势到优势的转折;4)在地势高(>1 200 m)、坡度大(>15°)的区域,植被覆盖度高,变化趋势较弱,但是在高程大于1 500 m、坡度大于25°的区域也存在植被减少的现象;5)不同坡向上,除了在平地区域植被变化趋势较显著外,其余坡向差异不明显。

基于MODIS-EVI的2000～2015年重庆植被覆盖季节变化

基于2000~2015年的MODIS-EVI数据,采用MVC、趋势分析和分布指数法,分析了重庆近16 a来植被的季节变化趋势和空间分布特征。结果表明:(1)植被减少类型冬季比例最高(6.33%),主要分布于受库区蓄水和建设用地扩张影响的河谷、城镇及其周边地区;植被不变类型秋季比例最高(88.23%);植被增加类型春季比例最高(31.50%),主要分布于农业种植的西部丘陵区和中部平行岭谷地区。(2)植被变化类型优势分布区域各异,植被减少主要分布于小于400 m、小于6°区域,植被增加主要分布于400~1 000 m、6°~15°区域,在大于1 000 m、大于15°区域植被相对稳定。(3)从春季到夏季,植被减少类型向低地形区(<800 m,<6°)移动,而植被增加类型则向高地形区(>800 m,>6°)移动;从夏季到秋季,植被减少类型向高地形区(>500 m,>6°)移动,而植被增加类型则向低地形区(<500 m,<6°)移动;从秋季到冬季,植被减少和增加类型均在向高地形区移动,在高地形区,植被减少(>1 300 m,>15°)分布强于植被增加(>500 m,>6°),在低地形区则是植被减少(<1 300 m,<15°)分布弱于植被增加(<500 m,<6°)。(4)在坡向的分布上,除了平地区域外,植被变化幅度在北、东、南、西坡向上随季节变化不明显。

基于GIS与改进层次分析法的奉节县滑坡易发性区划

【目的】对三峡库区典型县域重庆市奉节县进行滑坡易发性区划,为该县防灾减灾与城市规划工作提供理论依据。【方法】选取地形地貌、地质条件、环境条件、人类工程活动及诱发因素共5个方面影响下的16个因子作为滑坡易发性影响因子,结合研究区1520个历史滑坡数据,构建地理空间数据库;在地理空间数据库中进一步利用改进后的层次分析法确定各影响因子权重,构建滑坡易发性模型,进行全域滑坡易发性仿真分析,并将结果划分为低、较低、中、较高、高共5种易发性等级。【结果】较高-高易发区历史滑坡数占滑坡总数的80.29%;区域仿真的受试者工作特征曲线的曲线下面积为0.764;90%新近滑坡点分布于滑坡易发性高-较高区域。【结论】基于改进后的层次分析法构建的滑坡易发性区划模型具有一定的准确性与预测能力。