湿地数字孪生技术及其应用综述

湿地为自然界提供着巨大的生态服务功能,对维持区域、国家生态安全和促进可持续发展具有重要意义。数字孪生技术则为湿地的研究提供了一种新的方法和工具,既有助于理解湿地生态系统的运行机制,又可以推进湿地研究的智能化进程。本文将湿地特征与数字孪生技术相结合,研究分析了湿地数字孪生系统的构建可从湿地信息监测层、湿地信息处理层、湿地模型分析层和湿地应用交互层4个方面进行,从而实现信息化、数字化和智能化高度融合的湿地数字孪生系统。介绍了建立湿地数字孪生系统的关键技术,主要包括实时监测技术、高性能数据处理技术、复杂湿地模型和可视化交互技术等。从湿地资源动态监测、湿地分类、湿地生态系统评估、湿地旅游、湿地规划和管理5个方面探讨了数字孪生技术在湿地研究中的应用,并讨论了构建湿地数字孪生当前存在的问题,主要包括多源数据的融合、复杂湿地建模与优化、湿地多元场景可视化等,以期为数字孪生在湿地研究中进一步发展和应用提供参考。

基于长时序遥感的京津冀森林物候特征分析

森林是全球生态系统的重要组成部分,由于植被物候对于气候变化具有一定的敏感性,在全球气候变暖背景下,研究森林物候变化对深入理解陆地生态系统对全球气候变化响应方式具有重要意义。研究基于MODIS-NDVI长时间数据,采用动态阈值法提取了京津冀地区2002—2020年森林物候期参数,分析了近19年来京津冀地区森林物候变化时空变化特征,利用同期降水和气温数据,进一步探讨了森林物候对气候要素变化响应。结果如下:①京津冀地区森林物候具有明显的纬向空间分布特征,即纬度每上升1°,生长季开始时间(SOS)、生长季结束时间(EOS)和生长季长度(LOS)分别推迟2.25 d、提前2.1 d和缩短4.35 d。SOS为89~113DOY,EOS为254~273DOY,LOS为143~182 d;②2002—2020年森林SOS年际变化率为-4.5 d/10 a,EOS年际变化率为4.2 d/10 a,LOS年际变化率为8.7 d/10 a;③海拔每上升100 m,SOS推迟0.8 d,EOS提前0.8 d,LOS缩短1.6 d;平原地区的森林物候变化幅度比在其他地貌的变化幅度更大;④森林SOS受冬季(12—次年2月)降水和温度影响,EOS主要受到7—9月温度和降水的影响。

基于PIE的国土空间规划双评价系统设计与实现

针对当前我国正处于工业化和城市化高速发展时期,人口持续增长和城市化进程不断加快,资源紧缺、环境污染、生态系统退化等问题不断制约着国土安全和经济社会可持续发展的现状,提出将GIS技术运用在资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价中,进而构建一个集地区单项或综合指标评价、分析功能于一体的辅助分析系统。该系统结合PIE SDK进行设计,构建了11项国土资源环境承载力单项评价模型以及2项国土空间开发适宜性集成评价模型。结果表明,该评价模型可根据用户所添加数据,一键生成地区的各项评价结果,为相关用户提供方便,也为优化国土空间格局、划定"三区三线"等工作提供参考。

气候干湿冷暖化复合类型的识别与量化方法

气候变化是21世纪的重大环境问题之一,气温和降水的长期变化趋势作为评估气候变化的重要指标,对研究气候变化模式及程度有着重要意义。基于长时序GPM降水数据及ERA5-Land再分析气温数据,提出了一种复合干(湿)-冷(暖)化类型(包括干-冷化、湿-冷化、干-暖化和湿-暖化)的判定方法,同时,创建了复合干(湿)-冷(暖)化强度指数(DCTII)定量评估复合趋势的变化程度。应用上述方法,探讨了黄淮海平原2001—2021年复合趋势的时空特征。结果表明:(1)复合干(湿)-冷(暖)化类型识别及量化方法不仅同时兼顾了干湿结构和冷暖结构的变化模式及变化程度,并且结合了降水在时间中的分布特征,在验证结果中可靠度达到了85%;(2)从时间上看,黄淮海平原2007—2018年逐渐从较为干-冷化转变为明显的湿-暖化趋势,并且近年来湿-暖化程度不断增加;(3)从空间上看,2001—2021年黄淮海平原主要呈湿-暖化,部分干-暖化地区集中在黄河以南;(4)DCTII结合趋势稳定性及离散度评估得出,强趋势及低离散度趋势大部分位于黄淮海平原东部及沿海地区,稳定趋势则大部分位于北部地区。在3个流域中,黄河流域趋势最强,海河流域内湿-暖化趋势强度要高于干-暖化趋势强度,淮河流域趋势稳定性更为显著。复合干(湿)-冷(暖)识别与量化方法的构建,旨在全球气候变暖的条件下,为干湿/冷暖结构长期变化研究提供思路。