县域国土空间“双评价”理论与实践探索——以山西省清徐县为例

资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价是国土空间规划的基础,而县域国土空间规划具有承上启下的作用,县域国土空间双评价如何支撑县域规划一直是重点研究的问题。围绕县级国土空间规划对资源环境要素的选取、国土空间开发适宜性评价、资源环境承载能力评价、国土空间规划优化4个关键问题,以山西省清徐县为研究区,提出基于短板-长板理论的资源环境要素分析和基于地区特色+上下协同的国土空间优化模式,构建适应地区特点的县域双评价框架体系。研究结果表明:清徐县除西部山区、汾河两侧、潇河和水源地一级保护区为生态保护极重要区外,其他地区均为农业生产适宜区和城镇建设适宜区;清徐县农业生产和城镇建设规模主要受水资源约束,该地部分农业灌概区已超出水资源承载规模。研究合理划分清徐县生态、农业、城镇优先发展区,提出县域生态空间、农业空间和城镇空间优化建议,为清徐县等县域国土空间详细规划提供了基础支撑。

能源富集区土地利用变化及驱动因素分析——以山西省为例

对山西省土地利用变化及驱动因素研究可以为黄河流域生态保护与高质量发展战略落实提供科学依据。基于1980-2020年7期影像数据,利用土地利用动态度、转移矩阵及地理探测器对山西省土地利用变化特征进行分析并探究土地利用变化影响因素。研究期内最主要的3种土地利用类型为耕地、草地和林地。建设用地动态度最大。耕地、草地及林地三者之间的相互转化最为突出。因子探测结果表明,不同研究时期山西黄土高原土地利用变化的主导因子不同。高程、坡度、土壤类型、人口密度、GDP等5个因子的平均解释力较强。因子间交互作用相对于单因子均有所增强,GDP、人口密度、城镇化等因子与其他因子间交互作用增强最为显著。

地表基质调查分层及分层测试指标体系设计与构建

地表基质是地球表层物质与能量循环的主要载体,地表基质调查是一项创新性工作,明确地表基质调查分层及分层测试指标是开展地表基质调查的基础。本文基于地表基质调查的内涵和目标定位,深入分析了多目标区域地球化学调查、全国第三次土壤普查和全国农用地土壤污染详查等调查深度和测试指标;利用近三年自然资源综合调查指挥中心在吉林省梨树县、辽宁省丹东市、黑龙江省哈尔滨市三个地表基质调查试点项目实测数据,运用变动系数法分析了不同地区地表基质层的地球化学元素垂向变化特征,结合表生地质作用(风化为主)最大深度、地表植被根系最大深度、浅层地下水位波动下限、基岩顶面深度等因素,将地表基质在垂向上大致分为三层:表层(0~2m)、中层(2~10m)和深层(10~20m),基岩埋深浅于20m则以揭露到基岩为准;表层(0~2m),称为生产层,包括支撑农业生产的耕作层,主要服务国家粮食安全,以收集资料为主;中层(2~10m),称为生态层,主要支撑植被生长和群落演替,服务国土空间开发保护与格局优化,是地表基质调查的重点;深层(10~20m),称为沉积层,主要研究地表基质从基岩—深层—中层—表层演替规律和特征,以部署少量工程控制为宜。基于地表基质分层调查意义,结合元素在垂向上的变化规律,提出4+N型地表基质分层测试指标体系,即4类必测指标和针对特殊工作需要的N类选测指标,以期加快推进地表基质调查标准化、规范化。

2000—2040年黄河流域(河南段)生境质量时空格局演变及驱动力分析

实现经济发展与生态保护的共赢是一个世界性难题。随着经济社会的发展,人类活动强度对区域生境质量产生不同程度的影响,在欠发达地区这种影响往往是负面的,因此实现人口稠密的欠发达地区经济发展与生境保护相结合具有重要意义。以黄河流域(河南段)为例,基于InVEST模型生境质量模块与PLUS模型对该区域2000—2021年(历史时期)生境质量时空演变特征进行分析,并以5年为步长对2025年、2030年、2035年和2040年的生境质量进行模拟。研究结果表明:(1)历史时期研究区生境质量均值下降了0.05,呈下降趋势,生境质量高值区集中分布在研究区西南和西北部的山地,呈西高东低的分布格局。(2)历史时期研究区44.74%区域生境质量显著下降,下降区域分布在城乡建设和道路扩张用地区域,西部山区此趋势最为突出。33.81%区域生境质量显著上升,上升区域分布在东部耕地区域和西部林地。研究区生境破碎化趋势加强,海拔与植被等自然要素对区域生境质量水平影响显著,与生境质量水平正相关。(3)2025—2040年不同土地利用情景下的未来生境质量格局差异明显,生态保护情境下生境质量水平呈上升趋势,耕地保护情景下生境质量均值稳定中呈现小幅度提升,城市发展情景下生境质量均值呈现明显下降趋势,不同发展情景下人类活动对区域生境质量影响显著。本研究有助于进一步了解区域生境质量的发展趋势与对土地利用变化的响应。

三江源区典型植被蒸散及水量平衡分析

植被蒸散对生态系统的能量转换和水量平衡有直接影响。为探讨三江源区不同植被蒸散时程分配及其水量平衡特征,以灌丛(金露梅、置疑小檗、鬼箭锦鸡儿、乌柳)、草地(星星草、针茅、早熟禾、垂穗披碱草、芨芨草、冰草、丛生薹草、高山蒿草)为研究对象,于2019年11月—2020年10月采用蒸渗仪法对其实际蒸散进行测量,应用Angstrom太阳经验公式与Penman-Monteith公式估算凝结水,研究了其蒸散量及时程分配规律,探讨了不同植被下垫面的水量平衡特征。结果表明:(1)三江源区凝结水普遍存在且全年都在发生,各地年凝结水量的变化范围为28.47~56.88 mm,凝结水日发生概率为75.68%~95.90%。(2)植被年蒸散量空间分布不均,年蒸散量的变化范围为396.20~707.69 mm,夏季(6—8月)蒸散量占全年蒸散量的41.69%~70.74%。(3)水量平衡特征空间异质性明显,金露梅与置疑小檗、鬼箭锦鸡儿与乌柳的水量平衡特征基本一致,不同牧草间水量平衡特征不一致。整体来看,植被蒸散量高于降水量与凝结水量之和,各植被类型对土壤水均有不同程度的消耗(8.04~67.68 mm)。

岷江上游1995—2020年生态地质环境安全评价与时空演化分析

岷江上游是长江上游生态安全的重要屏障,在“5·12”汶川地震发生后,地下岩体、地表基质和地上生态都受到了严重的破坏。为探索岷江上游流域地震前后生态地质环境安全状况,从“地质环境-生态环境”两个维度选取了16个评价指标,基于AHP-PCA熵组合权重法对岷江上游流域1995年、2001年、2009年和2020年生态地质环境安全进行评价并分析演化趋势。结果表明:岷江上游流域生态地质环境安全整体以较安全-安全为主。其中,生态地质环境较安全-安全主要分布在流域的中、东部地区,较不安全-不安全主要分布在西、北部高山区以及深切河谷区,整体呈现中东部高、西部和北部低的格局。1995—2020年岷江上游生态地质环境安全整体呈现先降低后逐步升高的趋势。其中,流域北部及深切河谷区生态地质环境安全变化波动大,且呈现升高-降低-升高的趋势,生态地质环境不稳定;西南部生态地质环境安全整体以降低为主,虽降低区域逐渐减少,但总体生态地质环境仍持续变差;流域中部生态地质环境安全整体以升高为主,且升高区域逐渐增加,生态地质环境持续向好。本次研究结果可为岷江上游生态保护修复提供基础支撑。

鄂尔多斯区内毛乌素沙地1987—2022年植被覆盖时空演变

毛乌素沙地作为我国四大沙地之一,是沙漠化和防沙治沙研究的重点区域。遥感已成为地表时空分析的重要手段,但当前毛乌素沙地区域基于长时间序列、中高分辨率影像研究不足。利用Google Earth Engine云平台,结合Landsat-5 TM、Landsat-7 ETM+和Landsat-8 OLI长时序归一化植被指数,采用Sen+Mann-Kendall方法探究鄂尔多斯地区毛乌素沙地1987—2022年近35年植被覆盖时空演变,并结合气象数据进行驱动力分析。结果表明:(1)鄂尔多斯地区毛乌素沙地植被不断改善,植被覆盖整体呈增长趋势,NDVI变化量为+0.0028 a^(-1),NDVI增势呈先缓-后急-再缓的趋于平稳的阶段式变化特征;(2)植被改善的区域面积占比达98%以上,退化区域面积占比小于0.5%,空间上植被覆盖改善东部优于西部,南北部优于中部;(3)植被覆盖变化与自然水热变化无显著相关性。

基于人地耦合协调的山水林田湖草一体化修复分区研究——以吉林省梨树县为例

吉林省梨树县地处东北黑土平原腹地,是黑土地保护的示范区域,发挥着多种生态系统功能.基于土地利用类型、遥感影像等数据,形成以小流域为基本单元的生态功能重要性、人类活动强度与生态系统服务价值耦合度等的聚类分析结果.根据分析结果,将该区域分为6个生态修复单元,分别为:东辽河流域中游农田保护修复区;南部生态保护修复区;东南部水源涵养保护区;西部防风固沙、人地协调保护修复区;中西部水土保持、人地协调修复区;中东部水源涵养修复区.在明确各分区主导生态环境问题的基础上分区施策,提出水环境生态修复、增加水源涵养林等措施,保证区域粮食安全,为类似的生态修复研究提供参考.

基于PLUS模型和InVEST模型的新安江流域生态系统碳储量时空变化分析与预测

探析碳储量的时空格局演化规律,对新安江流域生态环境保护、土地利用方式优化具有积极反馈作用。基于2000—2020年土地利用数据,采用InVEST模型对2000—2020年新安江流域土地利用变化及碳储量变化情况进行分析,同时运用PLUS模型预测不同发展情景下2040年新安江流域碳储量分布。结果显示:(1)土地利用变化直接影响研究区的碳储量。2000—2020年,新安江流域建设用地扩张602.707 km^(2),林地、耕地、草地和灌木分别减少615.225 km^(2)、42.640 km^(2)、3.021 km^(2)和0.296 km^(2),碳储量减少4.937×10^(6)t;碳储量与土地利用空间分布一致,碳储量较高区域的建设用地少、生态用地集聚连片且分布较多。(2)2040年多情景模拟显示,整体土地利用格局一致,局部变化明显。城镇发展、自然发展和耕地保护情景碳储量分别下降7.540×10^(6)t、7.544×10^(6)t和11.302×10^(6)t,其中在生态保护情景下,碳储量下降最少(7.130×10^(6)t)。(3)碳储量空间分异受地形、生态和人为因素影响。地理探测器表明,NDVI(0.561)和NPP(0.398)的解释力显著高于其他因子,是新安江流域碳储量空间分异的主要驱动因子。不同影响因子间的交互作用强于单一因子,其中NDVI与坡度的协同影响类型最强(0.652)。研究结果表明,采取城镇发展和生态保护政策可控制碳储量减少,在未来规划中,应保护生态用地,控制建设用地扩张,以提高碳储量水平。

基于InVEST模型的新疆1990—2018年产水服务时空变化及驱动因素分析

产水服务是重要的生态系统服务功能之一,评估产水服务空间分异特征、明确不同自然资源分区的关键驱动因子,是维系新疆生态安全和可持续发展的关键。本研究利用InVEST模型模拟新疆1990—2018年产水服务时空变化,选择气候、土壤、地形、土地利用等因子,采用地理探测器开展产水服务空间异质性归因分析。结果表明:(1)1990—2018年新疆产水总量变化为524.39×10^(8)~683.42×10^(8)m^(3),高值区集中在阿尔泰山、准噶尔盆地西部山地及天山山地等地区。(2)研究区不同地类的产水能力不同,其中荒漠和林地的产水能力最高,草地和水体与湿地其次,耕地和建设用地产水能力最差。(3)在新疆全域,气候类因子的解释能力最强,尤其是年总降水量因子,解释能力达到0.9以上;不同自然资源分区,产水服务空间分异的主要驱动因子存在明显差异,但年总降水量因子仍为第一主导因子。(4)因子的交互作用对产水服务的空间分布解释能力大于单个因子的解释能力,气候因子与地形因子的交互作用解释能力最强,其次是气候因子与土地利用因子的交互。因此,新疆产水服务的维持与保护工作应充分考虑气候、地形、土地利用等因素,制定合理的水资源管理和保护措施。

川渝地区天然气与氢能产业融合度提升研究

氢能研究及产业发展在世界范围形成新一轮热潮,氢能如何与传统化石能源特别是天然气融合发展成为重要的研究课题;川渝地区作为具有代表性的天然气产销重合地,对其开展天然气与氢能融合发展研究极具指导意义。在分析天然气与氢能产业融合制约性因素上,本文通过层次分析法建立了评价模型,得到了影响度最高的制约性因素,并通过模糊评价法对川渝地区天然气与氢能产业融合度进行评价。最后提出建议:(1)通过氢能产业链长制促成装备制造与氢气供应的协调发展;(2)开展颠覆性技术研发,释放气氢融合的巨大经济发展动能;(3)深入推进区域氢能交易中心和碳交易市场建设,加速高碳能源向低碳能源的转型升级;(4)强化企业氢能人才队伍体系建设,加快提升企业转型内生动力。

全国自然资源系统观测研究体系构建关键问题及思考

自然资源是人类生产、生活的物质基础,合理开发利用和保护自然资源是人类长久以来的任务。自然资源的不合理开发利用会导致生态环境的恶化,阻碍经济的发展。本文在梳理全国自然资源系统观测研究体系构建对自然资源系统研究和自然资源统一管理重要意义的基础上,详细分析业界对自然资源系统与生态系统的观测研究关系、调查监测与观测研究关系、体系构建野外观测站选址、运行机制等高度关注问题;总结了观测体系构建框架体系和试点观测研究成果,最后就体系构建面临挑战提出建议,以期为全国自然资源观测研究体系构建提供启发与思考。

多要素地质调查地质遗迹与旅游资源综合调查评价方法研究

近年旅游地质学已有长足发展,国内大力推进地质公园的申报和建设。四川省进行了全省文化与旅游资源普查工作,但是对系统的旅游地质资源调查、评价和规划建议的基础理论和方法的研究较少。由于成都龙泉山地区具有地质遗迹景观、自然景观和人文景观均较为丰富的特征,项目难以单独采用地质遗迹和旅游资源调查的方法进行调查评价。以此基础,尝试探寻一种将地质遗迹和旅游资源调查评价合二为一的方法,并首次提出了撰写保护和开发利用建议报告的方法和报告具体内容。实践证明此方法较为全面,具有较好的适用性和普遍性。

高光谱遥感在自然资源调查监测中的应用

综述了高光谱遥感在自然资源调查监测中的服务与应用。首先,介绍了高光谱遥感的基本原理和技术特点,包括高光谱数据获取与处理、高光谱类型与特征识别等。随后,重点关注了高光谱遥感在不同自然资源调查方面的应用,包括植被覆盖、土地利用与土地覆盖、水资源、矿产资源等。此外,还讨论了高光谱遥感在自然资源调查中的优势与局限。

基于因子法的绵竹市地质旅游资源空间分布特征分析

地质旅游资源是区域生态环境的重要组成部分,具有稀缺性和不可再生性,对其分布特征及影响因素的分析是国土空间规划、生态环境保护与可持续发展的基础和前提。绵竹市位于龙门山东侧,区内地质旅游资源类型丰富、特征明显。选取绵竹市为研究对象,结合ArcGis软件对区内地质旅游资源进行核密度分析,基于叠加分析法探讨其分布特征与地形地貌、坡度坡向、地质构造、地层岩性、植被覆盖、河流交通等影响因素的相关性,总结其空间分布特征及影响因素。结果表明:绵竹市地质旅游资源共计243处,包括4个主类、12个亚类、33个基本类型,其中优良级旅游资源31处,一般级旅游资源212处,优良级和普通级旅游资源覆盖4个主类。基于空间统计分析,区内地质旅游资源空间分布差异显著,为“连片状”发展趋势且区域分布不均衡,呈现“四大两小”的分布特征,不同类型旅游资源的分布密度也存在差异;地质旅游资源分布规律与其自然地理、地质环境有着较为紧密的耦合关系,受各类因素综合作用影响,其中地形地貌、坡度、地质构造、地层岩性和交通是影响绵竹市地质旅游资源空间分布的主要因素。研究结果有助于对绵竹市旅游资源的开发和保护,能更好的整合资源,因地制宜推进城市绿色发展和可持续发展。

黄河流域高质量发展背景下河南省郑州市地质旅游资源利用新思路

文旅融合发展是旅游业高质量发展的主题,地质如何助力旅游业发展是长期以来地学界研究的方向。地质旅游资源作为旅游资源的一种重要类型,在郑州市乃至我国大部分地区都是以碎片化的方式进行利用,因缺少系统性和文化内涵而难以发挥其重要价值。河南省郑州市地质旅游与地质文化资源专项调查成果证实,地质多样性是决定地质旅游资源多样性的关键因素;在传统的“地质+”利用模式下,地质学较强的专业性是其不易于被普通大众接受的主要因素,也是我国地质旅游发展遭遇的瓶颈。黄河流域高质量发展战略的实施为地质旅游资源的利用提供了新机遇。基于地质多样性理论,提出以“+地质”为基础的“地质基因注入法”,为地质旅游资源利用开辟了新思路:(1)通过自然、文化和地质的融合研究,整合郑州市地质旅游资源,构建“三区块七板块”的地质旅游新格局;(2)以地质多样性为魂,形成以“+地质”为主线的黄河科学故事体系;(3)让地质旅游资源在讲好科学与历史文化故事中既要做好主角,更要做好配角,让地质背景与古环境故事成为多样化资源开发保护与高质量利用的奠基石和助力器。研究成果为郑州市地质基因助力旅游业高质量发展提供科学依据,对其他地区地质资源对旅游业的促进也具有一定的参考价值。

自然资源资产平衡表试点编制存在的困难及建议探讨

编制自然资源资产平衡表,是严守资源安全底线,合理利用自然资源的重要举措。2021年我国开始开展全民所有自然资源资产平衡表试点编制工作。在试点编制工作中,面临着一些困难和问题,具体包括:报表编制体系及工作机制不够健全、数据采集及核算方法不够完善、填报平台有待优化,针对这些问题提出了相应的建设性建议,包括完善组织体系,明确编报职责;优化报表框架,规范核算方法;改进系统功能,提高编报质量;挖掘区域特色,推动价值利用。

1990—2050年黄河中游伊洛河流域不同土地利用类型碳储量时空分异特征

土地利用类型变化是区域碳储量变化的主要影响因素,对整个陆地生态系统有着重要的影响。以黄河中段伊洛河流域为例,基于生态系统服务功能与权衡交易综合评价模型(InVEST)碳储量模块评估了1990—2020年碳储量时空分异特征及影响因素,利用耦合PLUS模型预测了2025—2050年土地利用类型及碳储量时空分异特征,使用地理探测器探索区域碳储量驱动力因素。结果表明:(1)伊洛河流域土地利用类型转移为耕地和草地转出,林地、水体和建设用地转入。区域碳储量在1990—2020年间增长1.0×10^(7)t,东部碳储量持续减少,中西部碳储量持续增加。(2)2025—2050年区域整体固碳能力下降。相对于历史时期,东部固碳能力仍旧持续下降,中西部固碳能力由持续上升变总体上升,生态修复情景最有利于区域固碳,耕地保护情景最不利于区域固碳。(3)使用地理探测器可以得出,单因子分析NDVI(归一化植被指数)的q值(解释力)为0.561,解释力最强,交互分析中DEM(数字高程模型)与NDVI交互q值为0.592,两个因子交互解释力最强。建议经济较好、地形平坦的IV12-1区域经济和农业发展应注重自然保护,生态较好、海拔较高的VI22-1和VI22-3区域施行生态修复政策。

1982—2020年黄河流域(河南段)NDVI动态演变及其与气候变化响应研究

基于GIMMS NDVI3g和MODIS NDVI数据,利用一元线性回归模型,本文构建了1982—2020年黄河流域(河南段)GIMMS-MODIS NDVI数据集;在此基础上,结合Sen趋势、Mann-Kendall(M-K)及偏相关分析等方法探究了黄河流域(河南段)NDVI时空演变及其对气候因子的响应。结果表明:(1)重构的GIMMS MODIS NDVI和GIMMS NDVI拟合效果较好,其R^(2)达到了0.8799(P<0.01),二者的月均值直方图差值在[-0.02,0.02]之间的占比高达81.47%;(2)1982—2020年黄河流域(河南段)年和春、夏、秋、冬四季NDVI值均呈现波动增加的趋势,其增加速率分别为0.0018 a^(-1)(P<0.01)、0.0027 a^(-1)(P<0.01)、0.0006 a^(-1)(P<0.1)、0.0013 a^(-1)(P<0.01)和0.0024 a^(-1)(P<0.01);空间上,该流域年和春、夏、秋、冬四季NDVI显著增加的面积占比分别为76.62%、76.62%、33.64%、57.19%和77.16%,显著下降的区域主要位于流域中南部地区;(3)1982—2020年黄河流域(河南段)年均气温呈现显著增加的趋势(slope=0.0377℃·a^(-1),P<0.01)。从季节变化来看,春季和秋季的平均气温增加速率最快,降水的变化在年及其春、夏、秋、冬四季变化均不显著;(4)1982—2020年黄河流域(河南段)年、春季及其冬季NDVI变化主要受到气温控制,夏季NDVI变化主要受降水影响;从空间分布来看,年、春季和冬季NDVI与气温呈显著相关的站点比例分别为82.14%、50%和75%,春季、夏季和秋季NDVI与降水呈显著正相关的站点比例分别为3.57%、14.29%和3.57%,主要零星分布在流域的中部地区。

黄河流域中原城市群生态环境质量遥感动态监测与分析

【目的】分析1985—2021年黄河流域中原城市群生态环境质量。【方法】以1985—2021年陆地卫星Landsat-5TM和Landsat-8OLI遥感影像作为数据源,基于谷歌地球引擎,利用改进型遥感生态指数(ERSEI)对黄河流域中原城市群生态环境质量进行遥感动态监测与分析。利用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall检验分析ERSEI变化趋势的方向和显著性。【结果】1985—2021年,黄河流域中原城市群ERSEI的平均值介于0.48~0.62,增速为0.024/10 a。ERSEI在空间上呈四周区域高、中部区域低的分布模式,中原城市群的西部、中部和西南部地区的ERSEI较低,而南部和东北部地区的ERSEI较高。大部分地区的ERSEI表现出增加趋势,其中显著增加趋势的面积比例为11.48%,仅有5.76%的区域表现出显著下降趋势,33.16%区域的ERSEI相对稳定。【结论】研究区城镇建设用地不断增加,导致耕地面积持续减少,在中原城市群核心城区,受城市扩张、热岛效应的影响,生态环境质量变差,出现了显著退化趋势。