福建省漳州市水稻物候特征对稻田土壤有机碳制图的影响

高精度土壤有机碳制图是研究耕地土壤有机碳时空格局及其影响机制的基础,相关研究结果可为农田“固碳减排”措施的制定提供决策支持。农业管理活动是农田土壤有机碳发生变化的重要影响因子,但基于农业管理活动的土壤有机碳制图却较为少见。基于遥感影像提取的物候参数是农业管理活动的直接反映,在研究农业管理活动对农田土壤有机碳的影响方面有较大应用潜力。基于此,本研究以福建省漳州市水稻田为研究对象,利用随机森林算法,基于5组不同的变量组合(A组:仅自然环境变量;B组:自然环境变量+早稻物候参数:C组:自然环境变量+晚稻物候参数;D组:自然环境变量+早稻物候参数+晚稻物候参数;E组:仅早稻物候参数+晚稻物候参数),分别构建土壤有机碳含量预测模型。通过对比5组模型的预测精度、预测值的空间分布特征和相关影响因子的重要性,分析物候参数对于土壤有机碳制图精度的影响作用,挖掘漳州市水田土壤有机碳制图的主要影响因子,解析对漳州市水田土壤有机碳有重要影响作用的农业管理活动。研究结果表明:物候参数的加入能够降低预测模型的误差和提升模型解释方差的能力;对漳州市水田土壤有机碳影响作用最大的物候参数依次为早稻季的NDVI增长速率(h1)、早稻生长季节开始的时间(a1)与早稻季NDVI下降速率(i1);三个最重要的物候参数与土壤有机碳含量分别呈正相关、负相关和负相关,因此,采取能够促使早稻苗早生快发、加快早稻分蘖速率和减缓早稻衰老速率的水肥管理措施可增加耕地土壤有机碳含量。基于物候参数构建预测模型能有效提高农田土壤有机碳制图精度,基于物候参数的农田土壤有机碳制图研究可为农田管理提供决策支持,此次研究结果可为相关研究提供理论依据。

不同秸秆还田率情境下亚热带水田土壤的“碳汇”贡献模拟研究

明确不同秸秆还田量对土壤“碳汇”的贡献大小是合理制定农业碳中和措施的基础。以我国典型亚热带地区——福建省水田土壤为研究对象,基于2016年15833个土壤样点实测数据和目前该地区最详细的1︰5万大比例尺土壤数据库,运用农业生态系统中广泛使用的DNDC(DeNitrification and DeComposition)模型模拟了不同秸秆还田率下全省未来的土壤有机碳动态变化。结果表明,2017—2053年传统管理(15%)以及秸秆还田30%、50%和90%下水田土壤的年均固碳速率分别为173、302、478和838 kg·hm^(–2),固碳总量分别为11.56、20.15、31.90和55.95 Tg。从土壤亚类来看,咸酸和盐渍水稻土的年均固碳速率最大,不同秸秆还田率下介于220~920 kg·hm^(–2)·a^(–1)之间;而渗育和潴育水稻土的固碳量最大,不同秸秆还田率下合计介于9.45~45.52 Tg之间,约占研究区总固碳量的81%。从行政区来看,龙岩、泉州两个地级市的固碳速率和总量均最大,不同秸秆还田率下均分别在202~937 kg·hm^(–2)·a^(–1)和1.55~8.34 Tg之间。总体而言,福建省水稻土亚类和行政区在不同秸秆还田率下的固碳潜力差异很大,应有针对性制定“固碳减排”管理措施。

海岸线变化研究综述

受全球及海岸带区域环境过程与人类活动的综合影响,海岸线发生剧烈的变化,对生态、环境及经济社会的影响不容忽视,海岸线变化相关研究因此得到普遍的关注。在讨论海岸线的定义和分类的基础上,介绍岸线信息提取的方法与技术,总结国内外海岸线变化的特征、机制与影响方面研究的进展,并指出未来研究的趋势,包括:对海岸线变化过程进行动态监测仍将是普遍关注的研究重点之一;对海岸线变化特征、规律与机理的认识已经日益深化,基于大量高精度数据和机理模型的研究已成为热点和前沿问题;针对不同的海岸带区域,聚焦海岸线变化的原因和机制及其对环境和生态的影响,以及不同区域之间的相互联系与影响特征,这将是未来研究的重点之一;中国海岸线变化的独特性、复杂性突出,促进和支撑中国的海岸带综合管理实践,提高决策者与管理者对岸线变化所带来的灾害风险的重视,为中国海岸带的科学规划与发展提供依据,这应该是我国海岸线变化研究的重要目标。

基于半变异函数的环渤海地区NDVI空间格局特征研究

基于环渤海地区1999—2009期间年尺度的NDVI序列数据和半变异函数分析方法,定量研究植被覆盖分布的空间格局特征及其时间变化特征,结论如下:1)辽宁省地形对植被分布的影响强于气候,植被分布整体的连续性最好;而在山东和京津冀区域,温度对植被覆盖空间格局的影响强于水分,且山东植被分布的斑块化最为显著;2)结构性因子对辽宁、京津冀、山东三个分区植被覆盖的影响作用占主导,但均呈减弱趋势;3)辽宁、京津冀、山东三个分区植被覆盖空间变异最小、空间连续性最大的方向分别为东北-西南(30°)、西北-东南(150°)和西北-东南(135°),该方向的差异体现了影响因子类型及其作用的差异性。

1940s以来中国大陆岸线变化的趋势分析

基于1940s—2014年六个时相的中国大陆岸线数据,利用基于剖面计算的岸线变化速率,在全国、省域与区域三个尺度定量分析中国大陆岸线变化的时空特征,结论如下:1)1940s以来,中国大陆岸线总体以扩张趋势为主;大规模扩张趋势主要发生于淤泥质海岸,空间分布较为集中和连续,而后退趋势主要表现为砂砾质海岸的侵蚀后退,空间分布较为分散;2)在10省市区层面,岸线均是扩张与后退并存,但以扩张趋势为主,其中,天津、河北、上海、江苏岸线的不稳定性最高;3)在32个区域层面,除海州湾至江苏废黄河口岸段,绝大多数区域的岸线均以扩张趋势为主;黄河三角洲、莱州湾南岸、江苏废黄河口至长江三角洲岸段岸线动态度较高;4)近70年来,辽河三角洲至莱州湾南岸岸线持续向海扩张,1990年后,虽然扩张规模有所减小,强度却显著增加;长江三角洲至杭州湾岸段,岸线扩张势头强劲且1990年后更趋增强;杭州湾以南岸线,扩张强度始终较为平稳。总的来说,从位移方向的角度分析中国大陆岸线变化的时空特征,尤其是对扩张与后退热点区域的识别,将有助于海岸带区域环境与生态问题的防治、资源的优化配置以及经济社会的可持续发展。

基于POI数据的城市功能区划分和识别——以泉州市主城区为例

随着社会经济发展,识别城市功能区,理解城市功能区的空间分布特征,对城市的科学规划和政府决策具有非常重要的作用.采用一种新型的城市功能区分区模型,利用城市路网划分出不规则格网作为研究单元,根据POI(point of mterest)的建筑面积、公众认知度对POI数据进行重分类和权重赋值.在此基础上使用核密度估计方法,并利用格网分割核密度,进而定量分析,实现城市功能区的划分和识别.最后将研究结果与泉州市地图进行对比,验证实验的准确率.

20世纪40年代以来多时相中国大陆岸线提取方法及精度评估

将大陆岸线分为自然岸线、人工岸线2大类以及11个二级类,基于地形图与遥感影像,结合野外考察工作建立详细的技术规范,提取20世纪40年代以来6个时相的中国大陆海岸线;针对提取的结果,应用直接对比法计算实际误差,基于地图学和遥感信息提取的理论计算"理论最大允许误差",二者对比表明:基于多源数据提取多时相岸线的技术方案可行,多时相岸线的实际误差均远远低于"理论最大允许误差",精度较优;基于地形图提取的20世纪40年代和60年代时相岸线,精度总体上低于基于30 m分辨率遥感影像提取的多时相岸线,而且20世纪60年代时相受多源数据融合的影响而精度最低;基于环境与灾害监测预报小卫星CCD数据提取岸线,受影像畸变和几何纠正精度的影响,精度略低于基于Landsat影像提取的结果,但同样基于Landsat影像提取的岸线,新近时相的精度明显优于早期时相。本研究可为岸线变化研究以及海岸带综合管理等提供有力的支持。

1998～2010年全球中低纬度降水时空特征分析

基于1998～2010年热带降雨测量(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)卫星3B43资料在像元尺度进行Mann-Kendall非参数检验,计算Hurst指数,绘制降水"月历"与演化态势图谱。分析全球中低纬度降水时空特征,结果表明:全球中低纬度降水主要集中在夏季和冬初且各月降水的年际波动比较明显;全球中低纬度降水呈现由低纬向中纬递减的趋势,海洋降水明显多于陆地,海陆梯度特征显著;月尺度降水大部分地区为增加(或减少)但统计不显著的趋势,同时绝大部分地区具有显著的长程自相似性;12月份降水变化态势的空间差异明显强于其它月份,而3月份则最不明显;季节尺度98%以上的地区降水具有显著的长程自相似性,季节演化态势表现出极强的空间差异性。

基于TRMM 3B42数据的1998-2010年中国暴雨时空特征分析

基于TRMM 3B42数据,构建5个年尺度时间序列参数,借助GIS空间分析和数学方法,揭示和分析1998-2010年暴雨降水的格局与过程特征。研究表明:13年来,年暴雨降水总量与年降水总量均呈缓慢下降的趋势,且空间格局相似,年暴雨降水比例时间波动较显著;暴雨集中分布区年降水以及年暴雨降水的时间波动均比较明显,年暴雨频次的时间波动较小但空间差异显著;暴雨降水空间分布在东西方向的差异性明显强于南北方向;年暴雨降水呈现向东北方向偏移的趋势;5个变量的变化趋势均表现出较强的空间差异性,且大部分像元呈增加(或减少)但统计不显著的趋势。

农林类院校《测量学》课程思政教学改革与实践

为加强大学生的思想政治教育和提高课堂教学质量,以农林类院校专业课《测量学》为例构建专业课程思政体系,实施课程思政目标的有效教学路径,探索育才与育人相统一的教学模式,实现价值塑造、知识传授和能力培养的有机统一,可为其他专业课程思政教学改革与实践提供新思路与借鉴。

基于N-SPECT模型的胶东半岛土壤侵蚀及泥沙入海通量研究

[目的]探讨土壤侵蚀与土地利用的关系,为胶东半岛海岸带水环境保护和治理以及流域综合管理提供必要的技术支持和参考依据。[方法]在RS-GIS技术支持下,基于N-SPECT模型,对胶东半岛2006—2010年土壤侵蚀量及泥沙入海通量进行模拟。[结果]土壤侵蚀高值区集中于半岛东部和南部,低值区主要分布于半岛中部和中南部。大沽河流域、五龙河流域和大沽夹河流域3大流域对整个胶东半岛的土壤侵蚀贡献最大。针对3大流域之外的其他半岛区域,按照汇水区划分岸段,各岸段单位长度泥沙入海通量的空间差异显著,青岛市城阳区海岸、青岛南端(胶南)海岸、莱州湾东部海岸和威海西南端海岸泥沙通量最大。[结论]土壤侵蚀和产沙与源区土地利用结构密切相关。总体而言,耕地主导型区域是土壤侵蚀严重的区域,而林地和草地具有减轻土壤侵蚀的作用。

基于大比例尺数据库的福建省耕地土壤固碳速率和潜力研究

明确土壤固碳速率和潜力是制定耕地固碳减排措施的基础。以我国典型亚热带地区—福建省不同地理位置的闽侯、浦城、同安、武平和永定5个县为研究区,运用生物地球化学过程模型DNDC(DeNitrification and Decomposition),模拟这5个县在目前区域尺度最详细的1︰5万土壤数据库下1980—2009年和2010—2039年有机碳动态变化,并运用尺度上推的方法估算出全省耕地土壤固碳速率和潜力。结果表明,福建省耕地土壤1980—2009年的固碳总量为7.37 Tg,而2010—2039年的固碳潜力为7.04 Tg,两个时段的年均固碳速率分别为190 kg·hm^(–2)和176 kg·hm^(–2),说明目前的农田管理措施有利于研究区长期固碳。其中,水稻土和盐渍水稻土分别在土类和亚类级别中固碳速率最大,不同时段均大于175 kg·hm^(–2)·a^(–1);而红壤在土类和亚类级别中固碳速率皆最小,不同时段均小于3 kg·hm^(–2)·a^(–1)。总体来看,1980—2009年和2010—2039年水稻土的固碳总量均占全省耕地固碳总量的92%以上,是今后制定固碳减排措施的重点。

基于POI数据的城市功能分区识别研究——以福建省主要城区为例

识别城市用地功能对摸清土地利用现状、合理制订城市规划有着重要意义。POI(兴趣点)具有许多应用优势,将其应用于地理研究中,可以为解决相关学科问题提供新方法和新思路。本文以福建省主要城区的POI数据为基础,以核密度分析法与层次分析法为主要研究方法,对福建省主要城区的功能区进行识别和研究。本研究旨在构建基于POI数据的功能分区识别模型,为各城市空间布局政策的制定提供科学依据。

福建省水田土壤有机碳积累对未来温度升高的响应

明确未来温度升高下我国农田土壤的碳“源-汇”效应是合理制定碳中和管理政策的基础.以我国典型亚热带地区——整个福建省84个县(市、区)水田土壤为研究对象,基于目前该区域最详细的1∶5万大比例尺土壤数据库和生物地球化学过程模型(DNDC),模拟了2017~2053年不同温度升高情景下全省水田土壤的有机碳动态变化.结果表明,在常规温度(对照)以及温度上升2、4和6℃这4种情景分析下,福建省水田土壤的固碳总量分别为11.56、9.44、7.08和4.91 Tg,年均固碳速率(以C计)分别为173、141、106和74 kg·(hm^(2)·a)^(-1),说明随着未来温度升高固碳速率在下降,但总体而言在6℃升温下全省水田土壤仍是“碳汇”.从不同土壤类型来看,潜育水稻土受气温升高的影响最大,不同处理下固碳速率降幅介于20%~69%之间,而盐渍水稻土受气温升高的影响最小,不同处理下固碳速率降幅介于14%~43%之间.从不同行政区来看,受气温升高影响最大的是位于武夷山脉附近的三明市,不同处理下固碳速率降幅介于27%~83%之间,而受气温升高影响最小的是沿海的泉州市和莆田市,不同处理下固碳速率降幅分别介于10%~41%与14%~42%之间.总体来看,福建省各土壤类型和行政区的水田固碳速率因其本底土壤属性和气候环境等不同而对未来温度升高的响应程度差异很大.

1944—2012年胶州湾岸线时空动态特征

基于地形图与遥感影像,提取胶州湾1944—2012年间7个时相的岸线数据;基于剖面,计算岸线变化的端点速率、平均端点速率和加权线性回归速率,进而揭示胶州湾自1944年以来岸线变化的整体趋势及时空差异特征。结果表明:1)端点速率与加权线性回归速率揭示的胶州湾1944—2012年岸线变化的时空特征高度相似,后者因为有置信区间与相关系数的检验而更加可靠;2)1944—2012年,胶州湾岸线处于整体向海推进的趋势,具体表现为:白沙河以东岸线小幅度、平直化向海推移;白沙河、大沽河与洋河河口附近岸线以盐田与养殖发展形式向海扩张;20世纪70年代黄岛成为陆连岛,岸线大幅度外移,随后其附近岸段因大力发展港口与临港工业,岸线又以围填海形式向海推进,成为胶州湾岸线变化最为强烈的区域;3)胶州湾岸线开发具有阶段性特征:新中国成立初以盐田建设与扩张为主;20世纪80—90年代养殖业的规模及扩张速率超过盐业;而在21世纪,港口与临港工业建设成为岸线变化的主要方式;岸线变化的阶段性特征说明,经济社会发展是海岸带变化的主要驱动因素。

DEM分辨率对苏北地区耕地土壤有机碳制图精度的影响研究

[目的]数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的分辨率大小决定区域地貌形态特征的表达程度,但目前DEM对于局部地形变异大的平原地区土壤有机碳制图精度的影响尚不明确。[方法]文章以江苏北部耕地区域为例,利用随机森林算法,建立不同分辨率DEM下的地形、气候、植被、土壤、成土母质与土壤有机碳之间的关系模型,分析DEM分辨率对局部地形变异大的平原区土壤有机碳制图精度的影响程度。[结果](1)不同DEM分辨率下,地形、气候、植被、土壤与成土母质5类因子对土壤有机碳含量的影响程度依次降低;(2)当DEM分辨率在大于150 m的范围内变化时,环境特征因DEM的“概化”而逐步缺失细节信息,从而导致土壤有机碳含量预测精度随分辨率的增加而降低;(3)地形是苏北耕地区域土壤有机碳空间分布差异的最重要影响因子。[结论]DEM分辨率在60-90 m范围内时,整体平坦但局部地形变异程度较大的苏北地区土壤有机碳制图效果最佳。该研究为进一步提高我国相似地貌类型区土壤有机碳制图精度提供了理论依据。

20世纪40年代初以来中国大陆海岸线变化特征

基于多时相地图资料、遥感影像以及覆盖整个大陆海岸带的野外考察,建立20世纪40年代初以来6个时相的中国大陆海岸线数据,并从岸线结构、岸线分形、岸线变化速率、陆海格局和海湾面积等角度分析过去70年来中国大陆海岸线的变化特征.结论如下:大陆海岸线结构变化显著,岸线人工化是最主要的特征,目前自然岸线的保有比例已经不足1/3;大陆海岸线分维数具有"北方<整体<南方"的宏观格局特征,但近年来北方海岸带急剧的岸线人工化过程通过大大缩小岸线分维数的南北差异而显著改变了中国大陆海岸线的分形特征;大陆沿海的陆海格局与过程特征复杂,超过68%的海岸总体向海扩张,超过22%的海岸总体向陆后退,而净变化结果是陆地面积增加了近1.42万km^2,平均增速为202.82km^2 a^(-1);大陆沿海93个主要海湾的面积萎缩量共约1.01万km^2,整体平均的萎缩率、萎缩速率分别高达18.19%、144.20km^2 a^(-1);渤海海域总面积减少了7.06%,年均减少82km^2.大陆海岸线的剧烈变化导致和加剧了海岸带和近海区域的多种问题,加强对大陆海岸线资源的保护、管理与可持续利用刻不容缓.

中国海岸带土地利用遥感制图及精度评价

土地利用遥感制图结果是支撑全球气候变化和区域可持续发展等领域科学研究不可或缺的重要基础数据,而制图精度方面的评价信息则决定土地利用遥感制图结果的完整性、可靠性、可用性、可控性和可传播性。本文概述2000、2005、2010和2015年多时相中国海岸带土地利用遥感制图的数据源和技术方法,针对2010年和2015年制图结果,基于Google Earth高分影像通过目视判读获得精度评价所需的参考数据,进而建立混淆矩阵并评估制图的精度。结果表明:(1) 2010和2015年中国海岸带土地利用遥感制图结果的总体精度分别为95.15%和93.98%,Kappa系数分别为0.9357和0.9229,表明2个时相遥感制图结果的精度总体较好;(2)中国海岸带土地利用遥感制图结果的精度水平存在较为显著的区域差异,2010年时相江苏沿海区域的精度最高,2015年时相津冀沿海区域、上海市、海南省和台湾省的精度均比较高,2个时相均以福建省沿海区域的精度最低;(3)中国海岸带土地利用遥感制图结果的精度水平存在显著的类型差异,总体上,耕地、林地、草地和滨海湿地的分类精度较高,而建设用地、内陆水体和人工咸水湿地的分类精度则相对较低,未利用土地则是错分最严重的类型;(4)耕地与林地之间、建设用地与草地之间相互误分比较显著,内陆水体容易被错分为耕地、林地和建设用地,人工咸水湿地容易被误分为耕地和建设用地,未利用土地容易被误分为耕地,这些都是未来时期数据持续更新过程中应该重视的问题。本文有望为海岸带土地利用变化遥感监测和科学研究提供必要的支持。

20世纪40年代初以来中国大陆沿海主要海湾形态变化

受气候变化和人类活动的影响,中国海岸带正在经历各种剧烈的变化,海湾形态变化是其中的一个重要方面。基于地形图资料与遥感影像提取20世纪40年代初至2014年7个时相的中国大陆沿海主要海湾的空间信息,进而分析海湾岸线类型结构、开发利用程度和空间位置的变化特征,以及海湾面积、形状和重心分布的变化特征。结果表明,20世纪40年代初以来,中国大陆沿海主要海湾的形态变化显著且复杂,主要体现为:海湾岸线的结构变化显著,自然岸线的长度和比例急剧减少;海湾岸线的开发利用程度持续增强;海湾岸线普遍背陆向海运动;海湾面积普遍大幅萎缩;海湾形状总体趋向复杂但个体间的差异在缩小;海湾重心分布位置普遍背陆向海迁移;海湾变化具有显著的时空差异性等。总的来说,以围填海为主的人类活动是导致海湾发生上述变化特征的主要原因。通过研究,指出应该对中国的海湾进行功能定位划分和分类管理,通过强化以海湾为基本单元的管理,促进中国海岸带综合管理能力的提高和管理目标的实现。

中国沿海湿地变化特征及情景分析

利用遥感技术,获取了2000年、2005年和2010年的中国沿海(未包括其中的海南省、钓鱼岛、南海诸岛和台湾省)土地利用数据;以湿地为重点,分析土地利用时空动态特征,针对2020年和2030年进行多情景分析和模拟。研究结果表明:110 a间中国沿海土地利用显著变化,建设用地和人工湿地面积分别增加了13 561 km2和2 592 km2,耕地和滨海湿地分别减少了9 956 km^2和3 288 km^2;2耕地保护政策约束、城市化发展、城乡生活水平提高等因素共同加剧了湿地开垦强度,导致大量天然湿地变为城乡建成区、独立工矿与交通用地、人工湿地,以及大量人工湿地被进一步固化为独立工矿与交通用地、耕地和城镇;3已获批复的沿海省市区海洋功能区划,将会进一步导致沿海湿地的急剧减少,而强调由陆到海进行系统保护和整体保护、优化城乡土地利用格局、实施有限度的围填海开发,则能够同时维持经济较快发展和良好的生态环境。