基于国产资源一号02D卫星和机器学习算法的钦州湾滨海土壤盐分反演

以钦州湾滨海地区作为研究区,基于国产资源一号02D(ZY1-02D)多光谱卫星提取的相关特征参数,在Ada Booost、Light GBM、XGBoost、RFR以及Cat Boost五种不同机器学习算法的支持下,设置了5种不同的输入变量组合,并基于决定系数(R^(2))和均方根误差(RMSE)对不同模型的性能进行了评价.结果显示:研究区实测土壤盐分含量范围为0.740~10.352 g/kg,均值为1.739 g/kg;Cat Boost相较于Ada Booost、Light GBM、XGBoost、RFR有更好的预测性能,Cat Boost结合全变量组在预测阶段取得了最高精度(R^(2)=0.8317,RMSE=0.3957 g/kg);在全变量组中,纹理特征中的均值对土壤盐分含量最为敏感,贡献度最高;研究区土壤盐分含量预测值为0~8.784g/kg,均值为2.478g/kg,轻度盐渍土分布广泛,主要集中分布在研究区西部,在东部地区分布较零散.国产资源卫星遥感数据结合Cat Boost模型在钦州湾滨海土壤盐分反演中表现出较好的性能,可为大规模估算土壤盐分含量提供一种新的方法和思路.

基于Sentinel-1A钦防地区地面沉降监测与分析

分析钦防地区地面沉降时空分布、演变规律和驱动因素,可为区域灾害预测防治及城市规划提供科学依据。基于小基线集时序合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture Radar,SBAS-InSAR)技术,利用45景Sentinel-1A合成孔径雷达影像提取了研究区2018—2021年的地面沉降信息,同时结合地区地质背景、降水数据、土地利用情况和道路等数据,借助于空间分析技术、数理统计和遥感图像分类及变化检测等方法对研究区地面沉降的整体特征、时空演变趋势及其影响因素进行了可视化分析和定量化分析。结果表明:①在空间维度上,研究时段内研究区地面形变速率介于-114.37~58.55 mm/a之间,研究区内地面形变分布范围广且不均匀分布明显,形成了以钦南区主城区中南部、钦州港与港口区为主的3个沉降中心区域,沉降地区的沉降面积逐年增加并呈现出向南扩张的趋势;②在时间维度上,各沉降中心区域从整体上随着时间变化呈现不均匀的下沉趋势,但出现了周期性的回升,回升值最大可达18.4 mm;③在影响因素上,城镇化扩张、道路密度、构造运动、地层作用、降水作用和海平面上升是导致研究区地面沉降的主要因子,同时也主导了地面沉降的扩张和增幅。

基于激光雷达的钦州湾典型红树林生物量反演

试验区的红树林生物总量对于研究区的生态系统保护至关重要。以地面实测样地数据和激光雷达点云数据为基础,使用随机森林方法估算研究区红树林生物量,依据精度检验结果构建生物量估算模型,通过反演获得试验区红树林生物总量。结果表明:(1)研究区样地各样方的无瓣海桑的生物量介于0.55 kg·m^(-2)—13.57 kg·m^(-2),平均值为5.40 kg·m^(-2)。(2)采用随机森林模型对红树林生物量计算的训练集(R^(2)=0.9516、RMSE=0.8142、rRMSE=0.1486),及测试集(R^(2)=0.6598、RMSE=2.0276、rRMSE=0.3983),说明地表生物量估算模型计算的生物量与实测样地采样的数据计算的生物量基本吻合,随机森林算法拟合精度较高。(3)反演的研究区红树林生物总量为459.18 Mg,平均生物量为4.15 kg·m^(-2)。树高较高、胸径较大的单木红树林主要分布在潮沟附近以及研究区中南部。

Ultrafast Carrier Dynamics in Ba_(6)Cr_(2)S_(10)Modified by Toroidal Magnetic Phase Transition

Ba_(6)Cr_(2)S_(10)is a recently discovered magnetic material,in which the spins are aligned ferromagnetically in the ab-plane and anti-parallelly in a paired form along the c-axis.It is characterized as a quasi-one dimensional(1D)dimerized structure with a ferrotoroidic order,forming the simplest candidate toroidal magnetic(TM)order and exhibiting an anti-ferromagnetic-like transition at around 10 K.Time-resolved ultrafast dynamics investigation of the novel A-Cr-S(A:metal elements)family of quantum materials has rarely been reported.Here,we investigate the time-resolved pump-probe ultrafast dynamics of a Ba6Cr2S10 single crystal.A prominent change in the photo-excited carrier dynamics is observed at T_(c)=10 K,corresponding to the reported TM-paramagnetic phase transition.A potential unknown magnetic transition is also found at T^(*)=29 K.Our results provide new evidence for the TM magnetic transition in Ba_(6)Cr_(2)S_(10),and shed light on phase transitions in TM quantum materials.

城乡过渡区土地利用变化模拟与生态风险时空异质性特征

以1998年和2009年的TM/ETM影像及各种土地利用驱动因子数据为基础,采用Binary Logistic及CA-Markov模型对延安市宝塔区城乡过渡区的土地利用类型进行了模拟和预测,并用GS+9.0和ArcGIS 9.3软件对该城乡过渡区1998年、2009年和2020年的土地利用生态风险指数进行了时空异质性分析.结果表明:①以Binary Logistic模型得到的2009年的各土地利用类型概率图作为CA-Markov模型中的适宜性图集,模拟2020年各土地利用类型的ROC值(Logisti C回归检验值)均达到0.70以上.②由2020年土地利用模拟结果可知,建设用地和耕地变化最为明显,其中建设用地增幅18.64%,耕地减幅15.42%,二者增减的幅度相近.③对土地利用生态风险异质性的分析可知,以人类活动为主导的土地利用方式改变了原有土地利用空间结构,严重危害了土地利用的景观完整性和结构性.④2009─2020年该城乡过渡区整体生态风险呈高风险分布态势,生态风险指数由2009年的0.06增至2020年的0.66.

2000—2013年北部湾海岸带蒸散量时空动态特征

基于北部湾海岸带2000-2013年MOD16蒸散发（ET）数据和植被类型数据，借助于Theil—Sen中值趋势分析、Mann—Kendall检验以及Hurst指数等数理统计方法对海岸带蒸散量的时空变化特征进行定量分析，并在此基础上对蒸散量的未来变化趋势进行预测。结果表明：时间尺度上，2000--2013年北部湾海岸带蒸散量呈波动增加趋势，增速为1．41mm／a，高于广西桂南地区，海岸东岸蒸散量增速快于全区，而丘陵地区和海岸西岸地区增速慢于全区。季节蒸散量由大到小排序为：夏季（111．88mm）、秋季（93．45mm）、春季（85．57mm）、冬季（47．98mm），分别占年内蒸散量的33．01％、27．58％、25．25％和14．16％；空间尺度上，蒸散量自东北一西南中心线呈现海岸带西岸年均蒸散量高于海岸带东岸，东南地带年均蒸散量达到全年最小值的态势，ET—sen趋势度介于-50．93～51．76mm／a，海岸带蒸散量在空间上呈现出减小的趋势；空间波动性上，海岸带蒸散量的变异系数较大，其值介于0．02～0．39。海岸带中部以及东南部蒸散量处于高波动状态，而海岸带西岸和西北部处于低波动状态，其中合浦县的南流江三角洲蒸散量的波动性最大；未来变化趋势上，海岸带蒸散量Hurst指数的范围为0．25—0．93，平均值为0．68，呈现单峰右偏分布，Hurst指数反持续序列（7．58％）小于持续性序列（92．42％），说明研究区ET未来变化呈持续性减小的趋势。

北部湾海岸带植被覆盖时空动态特征及未来趋势

分析北部湾海岸带植被覆盖动态变化趋势，能为开展海岸带植被生态环境监测提供决策。以2000--2011年sP0rr_vEcETATION逐句NDVI数据为基础，采用MVC（最大值合成法）、标准差、线性趋势分析（SLOPE）和Hurst指数等数理统计方法对研究区植被覆盖时空变化特征及未来趋势进行定量分析。结果表明：1）研究区植被覆盖整体上处于变好的状态，在年尺度上呈现出“波动一明显改善”的趋势，且海岸带东岸与西岸的植被变化趋势决于丘陵地区；在季节尺度上NDVI的增长速率为：秋季〉夏季〉春季〉冬季；在月尺度上NDVI在6—11月植被生长迅速，而在1—4月则生长缓慢；2）NDVI均值的空间分布规律自东北一西南中心线呈现出“两头高、中心地带低”的趋势，且NDVI均值白西向东的变化规律为-0．026／1N°，具有经向地带性特点；3）NDVI的I-Iurst指数值为0．3065-0．9953，平均值为0．7774，反持续性序列（15．78％）〈持续性序列（84．22％），未来总体植被覆盖呈现出持续性改善趋势。未来需要重点进行保护的植被区域主要集中在十万大山的西南部、钦江流域的上游以及合浦县的西南部。

土地利用最佳模拟尺度选择及空间格局模拟

土地利用变化是一个受到多重因素相互影响的动态过程。目前,已经成为全球环境变化和可持续发展的重要内容,而区域土地利用空间格局模拟已成为LUCC研究的关键内容。以2000年以及2010年的TM遥感影像解译数据以及数字高程模型、水系、铁路、公路、降雨量和气温等数据为基础,运用二元逻辑斯蒂回归模型对黄土台塬区的土地利用最佳模拟尺度进行了选择,并在此基础上对研究区的各种土地利用进行了空间格局模拟。研究结果显示:(1)在土地利用格局模拟的十个空间尺度上,土地利用变化空间格局与其驱动力因子之间存在着一定的尺度相关性特征;(2)黄土台塬区耕地、林地、草地的ROC值在十个空间尺度上均呈现出先增加后减少的趋势,转折点在400 m尺度附近,说明黄土台塬区的土地利用在尺度效应和尺度转换的效应下,400 m×400 m是此区域土地利用格局优化的最佳模拟尺度;(3)在400 m最佳模拟尺度上所模拟出的草地和林地的分布格局都与人均GDP和地形综合指数两个变量显著相关,而对耕地的分布影响最为明显的变量则是地形综合指数。

北部湾钦江流域土地利用变化与生态服务价值时空异质性

文章基于2000和2012年的土地利用数据,采用土地利用转移流网络和GIS密度制图法定量分析研究区土地系统时空动态变化及其空间集聚效应,并在此基础上应用地统计学方法对研究区土地利用生态服务价值进行时空异质性分析。结果显示:1)流域建设用地、水域和园地呈增加趋势,而耕地、林地和草地则呈现减少趋势;2)流域整体土地系统共存在30种土地利用转移流网络关系,上游27种,中游26种,下游17种,耕地、建设用地、草地与林地之间的网络转移关系决定了北部湾钦江流域土地系统土地利用变化的主体方向;3)通过选用不同的变异函数模型对钦江流域生态服务价值空间结构分析可知,2000年流域生态服务价值的最佳拟合模型应为指数模型,而2012年则为球状模型;4)流域整体生态服务价值总量由2000年的802 077.44万元减到2012年的787 794.14万元,减少了14 283.29万元。中游的生态服务价值最高,上游的生态服务价值次之,下游的生态服务价值最小。

基于分形理论的黄土丘陵区土地利用研究——以延安市宝塔区为例

在GIS和分形理论的指导下,将延安市宝塔区的土地利用类型进行了分类,得到研究区的土地利用分类图,并在分类的基础上,对宝塔区的各种土地利用类型进行分形维数的分析。计算结果表明:(1)宝塔区的土地利用类型的景观风貌是以林地为基质,以草地、园地、居工、未利用地为斑块镶嵌结构,并且以水体和道路为线状廊道的景观结构模式。(2)宝塔区各种土地利用类型的分维数从大到小的顺序依次为:水体、道路、草地、林地、耕地、园地、未利用地,居工;而稳定性指数从大到小排列顺序为:水体、道路、居工、未利用地、园地、耕地、林地,草地。(3)宝塔区土地利用的各种景观指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰,如植树造林、退耕还林、封山育林等因素。

基于改进AHP和熵权法的土地开发潜力模糊综合评价——以陕西省延安市宝塔区为例

以2009年延安市宝塔区的土地利用数据为基础,以延安市宝塔区的20个乡镇为土地开发潜力评价单元,选用土地利用现状因素、自然因素、社会经济因素以及生态因素指标建立评价指标体系并且采用改进AHP以及熵权法确定评价的指标权重,最后运用模糊综合评价法对延安市宝塔区的土地开发潜力进行等级评价。评价结果表明,宝塔区的未利用地土地开发潜力大,但是由于地形的原因,开发难度大;土地开发Ⅰ级潜力区包括枣园镇和河庄坪镇,Ⅱ级潜力区包括李渠镇和甘谷驿镇,Ⅲ级潜力区分别为川口乡、冯庄乡、柳林镇、松树林乡、南泥湾镇、麻洞川乡、官庄乡、青化砭镇、元龙寺乡、蟠龙镇,Ⅳ级潜力区分别为姚店镇、万花山乡、桥沟镇和贯屯乡,Ⅴ级潜力区包括梁村乡和临镇;采用改进AHP、熵权法以及模糊综合评价方法对宝塔区土地开发潜力进行评价是切实可行和合理的,同时它也为土地开发潜力的评价指标体系提供了有益的方法参考。

北部湾沿海地区土地利用动态模拟与水源涵养服务能力估算——以广西钦州市为例

分析北部湾沿海地区广西钦州市土地利用格局及未来变化趋势,为开展该地区土地利用规划和生态服务价值中的水源涵养服务能力估算提供决策依据.以2000年、2010年的TM遥感影像以及各种驱动因子数据为基础,耦合Binary Logistic及CA-Markov模型对研究区2020年的土地利用格局进行模拟,并对研究区的水源涵养服务能力进行估算.结果表明：（1） 2000～2010年各种土地利用类型的转化强度大且比较复杂,尤以耕地、林地和水域之间的流动最为显著,建设占用耕地和林地的面积高达2 003.31 hm2;（2）由Binary Logistic逻辑斯蒂回归方程所得出的各种土地利用类型ROC拟合值中最小为0.686,最大达到0.952,模拟效果良好;（3）预测年2020年建设用地增加的区域主要集中在钦州市钦南区的市区周边,向东方向扩展,变化比较剧烈的地方主要是钦州港区和研究区域的北部;（4）单位面积水源涵养能力的排序依次为：水域＞林地＞草地＞耕地＞建设用地＞未利用地,3个年份的水源涵养服务能力在空间上均呈现出“东南部高西北部低,中心地带持续衰减”的趋势.

红水河流域1961—2011年极端气温变化特征分析

以红水河流域1961—2011年9个气象站点的月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温为基础,运用气候倾向率、小波分析、Mann-Kendall突变检测法和反距离插值法对流域50年的极端气温变化进行时空定量分析。结果表明:1流域平均温度、极端高温和极端低温的气候倾向率呈上升趋势,平均气温和极端低温的气候倾向率均低于全国水平,而极端高温的气候倾向率高于全国水平。2流域极端高温的突变年为2002年和2009年,极端低温的突变年为1985年,平均温度突变年为1996年。3流域50年来极端高温存在着28年左右的震荡周期,极端低温在14—17年较大的时间尺度上经历了低—高—低—高的变化过程,中小尺度上6—8年的周期变化明显,而流域的平均温度存在27年左右的震荡周期。4流域极端高温变幅较大,总体上呈西北高、东南低的空间分布格局,极端低温呈"冷—热—冷—热"的空间分布格局,平均气温总体上呈典型的经向分布特征。

桐梓河流域径流对气候和人类活动的响应

径流量变化受到气候变化和人类活动两大因素共同驱动,定量剖析气候变化和人类活动对其影响成为变化环境下水文循环研究的核心科学问题。以桐梓河流域为研究对象,基于二郎坝水文站1975-2015年长时间序列的水文和气象监测数据,通过累积距平和滑动T检验分析方法诊断了流域径流量的突变特征,并应用累积量斜率变化率比较法定量评估了流域气候变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:(1)流域多年径流量和降水量均呈现出减少趋势,减少的速率分别为0.05亿m^3/a和-3.10 mm/a。(2)流域多年径流量的突变年份为2003年,其中1975-2003年为丰水年(多年平均径流量为15.26亿m^3),而2003-2015年为枯水年(多年平均径流量为12.44亿m^3),突变年份后径流量较突变年份前减少了18.48%。(3)径流量与降水量通过95%的红噪声验证的共振周期为0.8~2.8年以及3.8~6.5年,流域径流对降水的变化具有一定的滞后作用,滞后作用的时间尺度为1~2年。(5)以1975-2003年为基准期,降水量和人类活动对桐梓河流域径流量的贡献在TB(2004年,2015年)时期分别达到43.42%和56.58%;如果考虑蒸发量对桐梓河流域径流量的影响,则人类活动对桐梓河流域径流量变化的贡献率在TB时期会增加到86.83%。该项研究可为定量化评估喀斯特典型流域气候变化和人类活动对径流量的贡献率提供方法上的借鉴。

基于GIS-ESDA的区域经济时空差异分析

区域经济差异一直以来是国内外学者广泛关注的热点问题。本文从时空一体化角度出发,采用ESDA的全局和局部自相关分析方法以及nich指数,在ArcGIS9.3和GeoDA空间软件的支持下,利用陕西省1993-2008年县域人均GDP数据,对陕西省县域经济总体和局部空间差异进行了实证分析,揭示其空间相关性和空间异质性。通过对陕西省1993-2008年人均GDP的空间自相关系数的计算,可以得出:陕西省高水平的县域人均GDP比率经济空间格局呈现出"西南—东北"方向增加的态势,各个县域Moran's I指数存在着正的空间相关性,说明其空间集聚效应显著增强。研究结论对于揭示陕西省区域经济差异的演变具有重要的意义,同时也为政府决策部门在统筹经济发展上提供一些理论上的依据。

基于SDSM的珠江中上游气候模拟及未来情景预估

预估喀斯特生态脆弱区的未来气候变化对于区域资源的合理开发利用及生态环境保护具有重要参考价值,而目前应用降尺度方法模拟喀斯特地区的未来气候情景仍存在较大的探讨空间。本文依据珠江流域红柳江区13个气象站1961-2001年的实测日气温、日降水量资料和全球大气NCEP再分析资料,采用SDSM模型预测流域在HadCM3模式SRES A2和B2两种排放情景下未来年份气温和降水的变化趋势。结果表明:(1)SDSM模型可以较为准确地模拟研究区的气温和降水变化,确定性系数分别可达99%和65%左右;(2)A2、B2两种情景下,21世纪气温和降水均表现出明显的上升趋势,且随时间推移增幅逐渐增大。截至21世纪末,A2、B2两种情景下的年平均气温变化分别为+3.39℃和+2.49℃,日均降水将分别增加117.30%和80.90%;(3)未来的气温上升以秋季和春季变化最为明显,降水则表现为夏季降水增幅最大。分析成果可为喀斯特区的气候变化影响评价与应对决策提供数据基础和理论依据。

HPLC法测定桃不同品种果实中花色苷组成和含量

目的:用高效液相色谱法测定桃不同品种果实中花色苷组成和含量。方法:色谱柱为C1 8柱(150mm×4.6mm,5μm),流动相为乙腈:4%磷酸溶液(V/V=12:88,pH2),检测波长520nm,流速0.8mL/min,进样量20μL,柱温30℃。结果:桃3个品种果实中主要含有1种花色苷:花青素-3-葡萄糖苷,花青素-3-葡萄糖苷在0.4～100μg/mL内线性关系良好(R=0.9992),低、中、高质量浓度的平均回收率为85.7%、89.4%、91.2%。红、黄、白肉桃果肉中的花青素-3-葡萄糖含量分别为103.7、30.6、21.5mg/kg。结论:本方法操作简单,结果准确可靠,重复性好,可作为桃果实中花青素-3-葡萄糖苷的定量分析方法。

基于二元逻辑斯蒂模型的桐梓河流域土地利用变化及模拟

为探明典型喀斯特流域土地利用时空变化过程,揭示流域土地利用变化主控因素,以桐梓河流域1980、1990、2000、2010、2015年五期的遥感影像解译数据以及研究区的自然社会经济等数据为基础,综合运用土地利用转移概率矩阵以及二元逻辑斯蒂回归模型对流域的土地利用格局进行了最佳模拟尺度选择,在此基础上构建了流域不同土地利用类型空间分布概率图。研究结果表明:桐梓河流域的景观类型异质性较强,土地利用类型在研究期间内转移过程比较复杂,各种土地类型流转中"转出与转入"现象普遍存在;桐梓河流域土地利用分析及其模拟的最佳空间模拟尺度为120 m×120 m;喀斯特流域林地与灌木林地的发生概率与降水量的大小并没有直接关系,降水量越大的地方流域林地分布概率不一定越高,其发生概率一般与气温正相关,温度越高,林地和灌木林地的出现概率越大;喀斯特流域草地的分布与岩性有极大的关系,草地发生概率一般出现在喀斯特地区以及降水量高的地区,而气温越高的地区草地出现的概率越低;从逐点对比的精度来看,建设用地的模拟准确率最高(89. 62%),水体次之(86. 15%),而草地的模拟准确率最低,仅为62. 68%。由此可见在对喀斯特流域土地利用时空数据变化及其驱动力识别时,二元逻辑斯蒂回归模型具有很好的模拟能力。

基于InVEST模型的典型石漠化地区生态系统服务评估——以晴隆县为例

生态系统服务功能对人类的生活有着重要意义,但是目前关于喀斯特地区的生态系统服务功能研究较少。本文采用InVSET模型中的水源涵养模块、土壤保持模块和碳存储模块对典型喀斯特地区睛隆县,进行了生态系统服务综合评估。同时为了进一步了解喀斯特地区的生态系统服务功能特异性,在GIS技术支持下,分析了石漠化等级与生态系统服务功能得分的关系。结果表明:2003—2013年,研究区三大生态系统服务功能的变化主要体现在数量上而非空间分布;其同时受三种生态系统服务功能控制的地区面积很小,仅占研究区总面积的0.01%,而受单一生态系统服务功能控制的地区相对较多;潜在石漠化和轻度石漠化地区的生态系统服务功能最好,是石漠化治理的重点保护区,而无石漠化地区和强度石漠化地区的生态系统服务功能最差,是石漠化的重点治理区。研究表明InVEST模型可以很好地对喀斯特地区的生态系统服务功能进行评估,为喀斯特地区的生态保护和治理提供科学的依据。

基于ESDA的广西县域农民收入差异时空演化研究

【目的】正确认识广西农村经济活动的空间分布特征、内在规律及其动态演变过程,为制定缩小农村经济发展差距的政策提供决策参考。【方法】运用GIS技术与ESDA空间相关分析综合集成法对2000～2011年广西县域农村居民人均纯收入空间分布格局及其动态演变进行深入探讨,分析广西农民收入空间差异形成的原因,并提出相关的对策建议。【结果】农民收入总体上存在正的空间相关性,其空间差异呈＂M型＂走势。农民收入空间差异明显,热点区集中在桂林市和柳州市所辖县域;冷点区整体上变化不明显,集中在百色市、河池市所辖县域。农民收入增长存在正的空间相关性,但相关性较小;空间差异经历了先扩大后缩小的过程,总体空间集聚仍处于较低水平,不同经济区域的经济互动仍较弱。农民收入增长的热点区和冷点区呈较强的空间演化特征,热点区逐渐向北部湾经济区及与广东接壤的桂东地区转移。全部县域均已走出冷点区,但桂西地区仍是农民收入水平的边缘地带。造成广西农民收入存在空间差异的原因有工业基础、国家政策支持、自然地理条件、人力资本积累等因素。【建议】应改善城乡关系、引导资源要素向桂西农村地区配置,加大产业扶贫力度、提升桂西地区县域工业水平,提高桂西地区农村教育水平、提升人力资本质量,制定相关政策和法规、鼓励增加农民财产性收入,以推动广西社会经济健康发展。