2000~2012年全国气温和降水1 km网格空间插值数据集

随着高分辨率卫星遥感技术的快速发展及其在生态学中的广泛应用,与时空分辨率相匹配的气象空间数据,成为生态系统过程模拟及变化驱动力分析的重要数据,也是全球气候变化背景下对空间异质性较高的陆地生态系统进行长期时空动态变化及机制研究的关键资料。为了得到与中分辨率成像光谱仪(MODIS)陆表产品时空分辨率相一致的气象空间数据,进而为估算中国陆地生态系统植被净初级生产力等提供气象输入数据,本研究采用2000~2012年的全球日气候历史数据网络(Daily Global Historical Climatology Network-Daily,GHCN-D)和中国气象局国家气象信息中心制作的“中国地面气候资料日值数据集”,选取日降水和日均温两个要素,对其进行读取、合并、检查、统计、空间插值批处理代码的生成等操作,最后由ANUSPLINE软件插值生成1 km空间网格栅格数据。本栅格数据的公开共享和下载服务,可为我国陆地生态系统的时空变化研究提供数据支持。

基于多元统计和地统计的肇源县表层土壤重金属来源辨析

土壤圈是地圈系统中对人类健康影响最显著的圈层之一。土壤重金属的自然和人为来源辨析对土壤修复和保障人体健康有重要意义。本研究以黑龙江省肇源县为研究区域,通过空间插值分析、主成分分析和聚类分析等方法,对区域土壤表层和深层土壤重金属As、Hg、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn的含量和空间分异特征进行分析,进而对区域表层土壤重金属来源进行辨析。结果表明:成土母质作为表层土壤的重要物质来源对表层土壤重金属含量及空间分布有显著影响;肇源县表层土壤中Hg元素表现出全局范围较明显的富集现象,局部区域Cd元素表现出一定的富集现象,富集原因是人为污染造成的;嫩江上游汇水区土壤重金属元素的迁入,是表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn等元素在研究区范围内轻度富集的主要原因。

基于重构的Landsat 8时间序列数据和温度植被指数的区域旱情监测

为了快速且准确地估算大区域范围内土壤水分信息,实现松嫩平原北部区域旱情的监测。基于Landsat 8时间序列数据,计算归一化植被指数(NDVI)和地表温度指数(LST)的时间序列数据,在此基础上利用Savitzky-Golay(S-G)滤波对所得时间序列数据进行了重构,弥补因受云和大气影响而产生的噪声。然后根据重构后的NDVI和LST数据,求得温度植被指数(TVDI);探讨TDVI和土壤湿度之间的关系,构建土壤湿度反演模型,并结合野外实测数据对模型精度进行了验证。结果表明:(1)S-G滤波可以有效地弥补因受云和大气影响而产生的不足,提高Landsat 8时间序列数据的质量;(2)温度植被干旱指数可以有效地反映土壤湿度状况,经过S-G滤波处理后的数据反演精度更高(RMSE=2.14%);(3)经过S-G滤波处理后的Landsat 8数据可以更为精确实现大区域范围内时间序列的旱情监测,为区域旱情的监测提供借鉴。

农村居民点多维度特征组合布局分类研究

为科学确定农村居民点优化布局方向,丰富居民点空间布局分类研究的内容,以河北省邯郸市肥乡县为例,综合"3S"技术及景观生态学的模型方法,从空间规模、形态、区位3个维度构建布局分类评价指标体系及组合矩阵,多维度刻画居民点的布局类型,同时对研究区农村居民点的布局特征及类型展开深入研究。结果表明,肥乡县农村居民点共划分为12种类型,以大规模-形态不规整-优势区位、中规模-形态一般规整-优势区位、中规模-形态一般规整-劣势区位、小规模-形态一般规整-优势区位4种类型为主;研究区经济条件优越的居民点多分布在优势区位,边缘的居民点多呈小规模分布,城镇辐射和交通等基础设施的通达性对农村居民点的空间布局具有一定的影响。该多维度特征组合的农村居民点空间布局分类具有一定的可操作性和实践性,可为区域村庄的规划和优化布局提供科学依据。

基于加权Voronoi图扩展断裂点的农村居民点布局优化

为探寻农村居民点布局优化的最佳方法,以三江平原腹地大榆树镇为研究区,构建农村居民点结节性指数评价体系,基于最邻近指数及变异系数确定居民点斑块的等级类型,通过加权Voronoi图扩展断裂点模型、空间点格局及两步移动算法,确定研究区农村居民点布局调整的最优方案。结果表明:(1)结节性指数大的居民点斑块主要分布于镇中心及交通干线附近,区位优势显著,且基础设施齐全,农机化水平高;结节性指数小的居民点位置较为偏远,且布局散乱。(2)中心村、基层村、迁移村和零星村的居民点数量分别为13,20,22,13,基于此提出了重点拓展、控制发展、迁移合并和重点整治4种布局优化策略。(3)通过加权Voronoi图扩展断裂点模型及两步移动算法确定了部分农村居民点的迁并方向,制定了大榆树镇农村居民点空间布局调整的最优方案。为三江平原地区农村居民点布局调整及农业生产提供理论依据。

30年来东北典型黑土区水土流失敏感性时空分异特征研究

为了精确分析研究区域内水土流失敏感性时空分异特征,本文在借鉴USLE的理论基础上,参考研究区域的实际特征,重新构建水土流失敏感性评价指标体系,研究嫩江平原北部典型黑土区近30年来水土流失敏感性时空分异特征。研究表明:①1985年~2015年间研究区域水土流失的敏感性逐年增强,其水土流失危险性指数分别为2.08、2.10、2.27和2.31,且侵蚀沟密度逐渐增大,加剧了研究区域水土流失态势;②30年来耕地的面积以47.1km^2/10a的速率增加,但是耕地的水土流失敏感性也随之增强,其中度敏感性区域增长最快,为34.3km^2/10a,其次为重度敏感区域,增长速率为27km^2/10a;③近30年间研究区域内其水土流失敏感性增加最为严重的区域为3°~5°坡度带内的坡耕地地区。

松嫩平原北部黑土区水土资源平衡效应研究

研究目的:分析松嫩平原北部黑土区在土地利用和农业气候资源变化条件下的水土资源平衡效应。研究方法:在傅抱璞假设理论的基础上,通过拟合参数ω回归方程求得实际蒸散量,以此来构建水分盈亏模型,分析水土资源平衡效应。研究结果:(1)1985—2015年,松嫩平原北部土地利用表现为湿地面积大幅度减少,水田和旱地面积不断增加;潜在蒸散量和气温具有较为明显的变化趋势,气温以0.27℃/10 a上升,潜在蒸散量以5.15 mm/a下降;(2)经过拟合参数ω方程求得实际蒸散量可以有效反映土地利用状况、地貌特征和土壤属性;(3)1985—2015年间总体的水分亏缺率均值是0.25、0.2、0.31和0.13,而土地利用的影响使严重缺水面积逐年增加,其增加量是总面积的1.59%,约是原有面积的2倍。研究结论:基于傅抱璞理论改进的参数ω能够提高地区实际蒸散量的估算精度,对区域水土平衡评价具有重要意义,为实现区域资源合理利用提供指导。

农村居民点空间分布及影响因素分析——以庆安县为例

为科学分析农村居民点空间分布状态及探索其影响因素,基于中国绿色之乡庆安县农村居民点布局现状,结合Gis空间分析,从居民点用地布局规模、分形特征及分布状态对农村居民点利用状况进行分析,并利用缓冲区分析其影响因素。结果表明:庆安县农村居民点总面积9 771.83hm2,分形维数为1.186~1.305,斑块较简单,复杂性较低,各乡镇呈随机、均匀、聚集3种状态分布,居民点核密度值为0.082~1.227个/hm2,农村居民点分布密度较低;受地形地貌影响,庆安县中部地区农村居民点规模明显高于南部和北部,农村居民点呈大集聚特征。同时,除建制镇对农村居民点分布影响不显著外,其受农村常住人口、坡度、河流、水系等影响明显。可作为典型区域特别是农业生产力较强的平原地区农村居民点整治的依据和借鉴。