基于LUCC的生态系统服务价值时空演变——以祁连山区域为例

分析祁连山区域生态系统服务价值的时空变化特征,可为该区土地高效开发利用、生态恢复与保护机制的构建提供数据支撑。基于1980年、1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用数据,运用改进的当量因子定量评估祁连山区域不同历史时期的生态系统服务价值,结合空间自相关及GIS空间统计方法,探究研究区不同乡镇的地均生态系统服务价值时空变化特征。结果表明:1)1980-2020年,研究区主要土地类型为未利用地、草地、林地、耕地,总覆盖率在93%以上。其中林地和未利用地面积减少,建设用地动态度变化最大。2)1980-2020年,祁连山区域生态系统服务总价值增加了170.8285×10^(8)元,其中草地、林地和水域的生态服务价值占78%,水文调节和气候调节的生态服务价值占60.14%。3)地均生态系统服务价值的空间正相关性较明显,空间集聚程度较高。高值聚集区有由增加向减少转变的趋势,低值聚集区逐年增加。4)1980-2010年,祁连山区域南部生态系统服务价值高于北部,北部生态系统服务价值在2010年后有增加趋势,但研究区南北间生态系统服务价值还未达到均衡和稳定。

1980-2020年贵州省草地空间分布格局演变及驱动力分析

草地在喀斯特地区石漠化治理和畜牧业发展中发挥重要作用,探明草地空间分布格局演变特征及其驱动力,对维护区域草地生态功能,实现可持续发展具有重要意义。本研究基于土地利用数据集,分析贵州省1980-2020年草地空间转移特征,将景观格局与空间自相关相结合,深入识别草地空间分布格局演化规律及有效管理区域,并利用地理探测器量化草地空间分布格局演变的驱动力。结果表明:1)40年来,贵州省草地面积变化可划分为增长期(1980-2000年)、衰退期(2000-2015年)、恢复期(2015-2020年)3个阶段,草地面积总体上减少了176.88 km^(2)。发生变化区域集中在西部与南部地区,以草地和林地、耕地之间的转移为主,草地总体空间分布格局表现出“西部与南部高,东部与北部低”的特征;2)草地整体景观破碎程度增加,聚合度降低,形状趋于复杂,区县尺度的草地斑块更破碎和分散,但形状更规则;3)草地全局空间自相关程度减弱,局部自相关存在高-高聚集和低-高聚集的空间聚类现象,且集中分布在西部与南部地区;4)草地空间分布格局主要受自然因素的影响,海拔是主导因子,解释力最高,为42.9%。双因子的交互作用可增强对草地空间分布格局的解释力,海拔与牧业产值、年平均气温、人口密度、GDP均存在较强的交互作用,在海拔主导的草地总体分布格局下,区域间社会经济因素的不同和变化显著影响草地空间分布格局的演变,同时地区政策起重要导向作用。

Abnormality diagnosis of cracks in the concrete dam based on dynamical structure mutation

A method of the fuzzy cross-correlation factor exponent in dynamics is researched and proposed to diagnose abnormality of cracks in the concrete dam. Moreover, the Logistic time series changing from period-doubling bifurcation to chaos is tested first using this method. Results indicate that it can distinguish inherent dynamics of time series and can detect mutations. Considering that cracks in the concrete dam constitute an open, dissipative and complex nonlinear dynamical system, a typical crack on the downstream face of a concrete gravity arch dam is analyzed with the proposed method. Two distinct mutations are discovered to indicate that the abnormality diagnosis of cracks in the concrete dam is achieved dynamically through this method. Furthermore, because it can be directly utilized in the measured crack opening displacement series to complete abnormality diagnosis, it has a good prospect for practical applications.

我国人口经济压力定量测度与空间差异研究

本文选用2003—2012年人口经济压力相关指标,运用动态因子分析和空间自相关分析方法对我国人口经济压力进行研究。结果表明:第一,2003—2012年间,西藏、贵州、宁夏、云南、青海等经济欠发达地区是我国人口经济压力最大的地区,而北京市、上海市、天津市、江苏省等经济发达地区是我国人口经济压力最小的地区,表明我国人口经济压力存在明显的空间聚集特征;第二,人口经济压力的影响因素:人口生活水平压力>人口增长压力>人口就业和素质压力,表明人口经济压力与经济发展程度存在非常显著的相关性,因此大力发展经济是减小地区人口经济压力的主要途径之一。落后地区要注重控制人口增长的同时,改变经济增长方式,提高资源利用效率,以达到人口与经济规模协调发展;第三,自2003年以来,我国人口经济压力差异呈现不断扩大趋势,表明我国省域贫富差距越来越大,因此缩小地区间的贫富差异也是一个缓解我国人口经济压力差距过大的主要手段之一。

长江经济带产业绿色发展水平测度及空间差异分析

以长江经济带产业绿色发展为研究视角,从产业转型升级、自主创新能力、资源利用效率和环境保护4个方面构建长江经济带产业绿色发展评价指标体系,运用2007—2016年长江经带11省(市)面板数据,对长江经济带产业绿色发展水平进行测度,并根据所得数据从空间尺度对长江经济带产业绿色发展水平进行相关分析。结果显示,长江经济带产业绿色发展指数在-0.4~0.37之间。其中,上海最优,四川最差,产业绿色发展整体水平从下游地区到中游地区再到上游地区呈逐渐递减趋势。空间自相关分析显示,Moran's指数显著为正并呈现空间正相关特征。因此,提升长江经济带产业绿色发展水平,必须发挥下游地区的辐射带动作用,加强下游地区和中、上游地区间的交流合作,构建长江经济带中、上游地区绿色承接产业转型模式,促进区域协同发展。

基于混沌理论和突变诊断的高边坡变形预测模型

高边坡系统的演化过程表现出复杂的非线性动力学特性,由于边坡经常受到外界因素的扰动,而使整个监测资料时间序列具有以突变点为分界的跳跃性,因此,有效辨识测值突变位置,是提高高边坡位移监控模型拟合和预测精度的关键问题。组合应用相空间重构、云模型和最大Lyapunov指数等数值分析手段,研究了高边坡位移突变辨识的实现方法,探讨了考虑动力学结构突变影响的位移预测模型构建原理与算法。由于该模型依据最近一次位移突变后的监测资料,着重考虑突变后相对稳定的高边坡动力系统特性,因而可以有效提高监控模型的拟合和预测精度。以某水电工程为例,论证了利用该方法进行高边坡监测的有效性与准确性。

基于动力学突变辨识的高边坡位移监控模型

针对位移突变对高边坡位移监控模型拟合和预测精度的影响,在对高边坡位移与影响因素相关分析的基础上,基于高边坡系统演化过程中的非线性动力学特性,采用相空间重构、云模型等数值分析手段,研究了高边坡位移突变辨识的实现方法,从而依据最近一次位移突变后的监测资料,建立了考虑动力学结构突变影响的位移监控模型。实例应用结果表明,该模型拟合和预测精度均较高。

动态可调主元分析的多元自相关质量控制方法

为解决在复杂产品制造过程中由多元质量数据自相关引起的大量虚发报警问题,以提高产品制造过程中监测的准确性,提出了一种动态可调的主元分析(DRPCA)方法。通过对主元分析方法引入折息因子,构建了多个参数可调的动态主元分析(PCA)算法。利用实验数据计算各变量的特征值和贡献率,来确定主元个数,降低多元自相关过程的计算复杂度,消除数据间的自相关。根据计算的各变量的每个主元负荷值来确定主导变量,结合多变量控制图和主导变量控制图,对多元自相关制造过程进行了实时监测。研究结果表明:DRPCA方法不仅能够消除数据间的自相关,减少制造过程中的虚发报警,而且可以准确地检测出制造过程中的异常变量。

全球全要素生产率(TFP)的时空演变及影响因素研究

全要素生产率(TFP)是经济持续增长的关键因素,经济全球化深刻地改变了TFP的来源构成和演化动态。本文基于2004-2017年112个主要国家的面板数据,运用变异系数、自组织特征映射模型和探索性空间数据分析方法解析了全球TFP的时空特征,并利用空间面板杜宾模型定量识别了影响因素。通过研究发现:全球主要国家TFP的发展差距趋于缩小,不同国家TFP的演化路径呈现明显的类型分异特征;全球TFP的空间相关性显著增强,TFP的空间格局呈现持续的核心-边缘结构特征;知识资本规模、经济发展质量、基础设施水平和制度质量对TFP具有显著的正向影响,而工业化水平、外商直接投资规模和贸易开放度对TFP具有显著的负向影响;空间溢出效应是TFP的重要影响因素,不同影响因素的直接效应和间接效应存在明显差异。本文期待为中国构建开放型经济体系、提升经济增长质量的实践提供政策借鉴。

一种识别混沌时间序列动力学异同性的方法

定义了两个新的统计量 ,分别记为Q和R ,Q称为动力学自相关因子指数 ,R称为动力学互相关因子指数 .用Q和R对不同时间序列的动力学“距离”或同一时间序列中不同区段 (窗口 )的动力学“距离”进行估算 ,可以鉴别这些时间序列的动力学属性或它们内在的动力学结构层次以及复杂性 .一些典型实例检验表明 。

长江中游城市群发展质量评价研究

为探究城市群内部城市的质量及城市间的协调关系,通过构建经济发展质量、社会生活发展质量、生态环境质量指标体系,运用动态因子分析方法对长江中游城市群38个城市2004-2011年城市质量进行了评价,运用空间自相关方法分析了城市群内城市之间城市质量的空间溢出效应。研究结果表明：从城市群内城市质量的评价来看,城市群内城市质量差距进一步扩大,产生严重的两级分化;从城市群内城市间的协调来看,长江中游城市群内城市质量的空间影响作用不大,各省份城市发展并没有突破行政壁垒,跨区域的经济社会环境合作未有实质性进展,长江中游城市群目前的发展质量并不高,并提出了加快中小城市建设,推动经济、基础设施、社会事业与公共服务设施一体化建设等提高城市群质量的建议。

基于非线性分析方法的多种代用资料的相似性研究

代用资料的重建与分析是古气候研究领域的一个重要课题,应用小波变换和功率谱研究了都兰树轮等8种温度代用资料的主要周期,并以此为基础进行滤波,结合动力学相关因子指数和相关系数从代用资料的动力学结构特征和外部特征两个角度研究其在不同尺度上的相似性.研究结果表明,准100a尺度是这些代用资料的共同周期,并且8种温度代用资料的动力学结构特征和外部特征在准100a及以上的尺度层次上是相似的,即外部特征和动力学结构特征两个方面均符合可比性条件.同时,随着尺度的降低,动力学结构特征和外部特征的可比性均降低.60—70a尺度及其以下的尺度,各分量之间的动力学结构特征失去了可比性;在小于30a的尺度上,它们的外部特征也不再具有可比性.

居民生态认知的时空分异对湿地非使用价值的影响

本文以三江平原湿地为研究对象,选定湿地了解程度、湿地环保关心程度等十一个居民生态认知指标,基于动态因子分析和空间自相关性,提取居民生态认知公因子,将时空维度纳入居民生态认知分析,分析其动态变化特征,建立基于居民生态认知的WTP空间滞后模型,进一步探究生态认知对湿地非使用价值的影响.研究结果表明:1)从时间层面来看,居民生态认知中的湿地生态功能因子正向动态变化特征明显;2)从空间层面来看,居民生态认知的空间相关性在增强,呈正相关关系,距离三江平原湿地越近的区域集聚程度越强,且整体趋势向好;3) WTP空间滞后模型更善于从空间尺度反应居民生态认知对WTP的作用关系,得出2007年、2011年、2014年三江平原湿地的非使用价值分别为29.48亿元/年、36.44亿元/年、37.49亿元/年.研究结果将为湿地非使用价值研究提供新思路,也为相关生态环境政策的制定提供参考依据.

关于动力学互相关因子指数的注记

通过反例讨论了动力学互相关因子指数定义的错误所在,同时给出了正确的定义.