新治理体系下自然资源监测监管研究综述与展望

在新型国家治理体系下,建立自然资源统一调查评价和监测监管制度、健全自然资源监管体制是自然资源调查监测体系构建的核心任务。本文基于自然资源的全新内涵和分类,系统分析了自然资源监测监管的对象、目标、技术和手段方法,并从自然资源部职责、对山水林田湖草沙生命共同体的认知、自然资源科技创新发展需求出发,在新确立的“1+X”综合调查机制下,系统总结了自然资源调查监测监管技术与应用的研究与实践进展,对全要素全覆盖的“天—空—地—网”监测监管体系建设提出展望,为推进智能化自然资源监测监管体系的构建提供参考,并为科学编制国土空间规划、统一实施所有国土空间用途管制和生态保护修复提供重要的基础支撑。

社会资本参与生态保护修复的自然资源资产配置研究

当前生态保护修复对资源投入的巨大需求与政府供给的相对不足的矛盾日趋紧张,亟需引导社会资本等社会力量主体共同参与。自然资源资产配置是实现“绿水青山”向“金山银山”转变的重要环节,也是撬动社会资本参与生态保护修复的重要手段。文章在阐述自然资源资产配置与社会资本参与生态保护修复之间的关系的基础上,通过梳理现阶段国内社会资本参与生态保护修复发展趋势及实践,总结了“产权激励”、“资源利用”、“产权关联权益释放”和“资源整合”4种自然资源资产配置模式,并探讨了当前形势下自然资源资产配置存在的困境和现实对策,以期为社会资本参与生态保护修复工作提供参考。

广东省耕地资源承载力时空演变及其驱动机理研究

【目的】研究耕地资源承载力及其内在驱动机理,为国家制定耕地政策与高效管护耕地,维持耕地资源可持续利用、保障粮食安全提供参考依据。【方法】运用泰尔指数、变异系数、重心模型等方法分析二级区、市级和县级尺度下广东省耕地资源承载力的时空分异特征,在此基础上利用地理探测器探寻其空间分异的驱动机理。【结果】(1)2000—2020年,二级区、市级、县级尺度下广东省耕地资源承载力的泰尔指数和变异系数均呈现不断增加的趋势且随空间尺度的降低而加剧,县级尺度的耕地资源承载力失衡最显著。(2)研究期内,广东省整体耕地资源承载力不断下降,县级尺度的变化幅度最大,低值区在珠三角地区形成聚集分布,逐渐形成倒“U”型格局;广东省耕地资源承载力重心呈波浪式不断向西南方向移动。(3)广东省市级尺度的驱动因子作用力整体上大于县级尺度,市级尺度下耕地资源承载力受人均农业生产总值的显著影响,县级尺度下则受人均耕地面积的显著影响;广东省耕地资源承载力整体上受社会经济发展和资源禀赋条件的驱动作用最大。(4)不同尺度下的因子相互作用均表现为双因子增强和非线性增强,因子相互作用呈协同增强的效果,自然立地条件与生产要素投入水平等因素能显著增强两两因子间的相互作用力。【结论】建议提高广东省农业生产收入,平衡粮食供需矛盾,助力农业发展,为乡村生产体系提供技术、金融资本,加大财政支持,推动粮食生产转型,以提高广东省耕地资源承载力、保障耕地资源可持续利用。

广州市近20年耕地资源时空分布特征及其演变规律

广州市是中国快速城市化的典型地区,研究广州市耕地资源时空分布特征及其与快速城市化发展的内在联系,可为缓解快速城市化地区的人地矛盾提供参考,进而为政府部门制定耕地资源保护与利用政策提供支撑。本研究采用耕地年均变化率、耕地相对变化率和区域耕地质量等别等指标对广州市2005-2018年耕地资源数量和质量的时空分布特征进行分析,并利用ARCGIS软件对广州市各区的耕地质量聚集特征及耕地质心时空演变规律进行探讨。结果表明:(1)广州市耕地面积从2005年的91880.08 hm^(2)下降到2018年82440.10 hm^(2),各区耕地年变化率差异大,耕地相对变化率空间分布呈现由市中心向外逐渐减缓的格局;(2)广州市耕地质量等别范围为1~6等,其中1~4等优等耕地占97%。2005至2018年,平均耕地质量等别提升了0.12个等级,耕地质量呈稳中有升的趋势;(3)耕地质量空间格局呈现质量好的耕地在广州西南部越来越聚集以及增城中部越来越分散,质量差的耕地在东北部越来越分散,其他小范围分布地区越来越聚集的规律;(4)广州市耕地质心整体往东北方向移动,各区的耕地质心有不同的移动模式,且与各区的城市空间发展战略相吻合。快速城市化过程对广州市耕地资源时空分布特征造成显著影响,亦对区域的经济、城市可持续发展和生态环境稳定产生了新的挑战,因此,严格落实耕地进出平衡,有效防止耕地“非粮化”;加快高标准农田建设,提升耕地质量;坚持土地节约集约利用,优化耕地空间格局,以促进城市经济、文化、生态健康可持续发展。

基于GEE的粤北典型石漠化地区耕地NPP年际时空演变研究

耕地是保障粮食安全和国民经济高质量发展的宝贵资源。喀斯特地区的耕地变化监测对促进耕地资源可持续利用,评估石漠化治理成效与区域生态安全具有重要意义。研究基于Google Earth Engine,调用土地覆被、NPP数据集与地形高程数据,分析2018-2022年耕地面积、NPP的时空演变。研究表明:①2018~2022年粤北典型石漠化地区耕地面积总体略有缩减,集中于研究区南北两侧及缓坡与中坡地带;②总体NPP在镇域尺度与所有坡型均呈现递增趋势,表明生态环境的整体改善;③耕地NPP在不同坡型均体现为递增趋势,但在镇域尺度呈现出现南北两侧递减与中南部递增的差异化趋势。表明在退耕还林、封山育林等石漠化综合治理措施取得成效,且尽管耕地面积有所缩减仍保证了现有耕地的生产能力,部分地区呈现出的递减趋势可能是治理过程中产生的暂时性下降。表明韶关典型石漠化地区综合治理取得成效,有效改善了区域生态和耕作条件。

基于GEE平台和KBRI指数的粤北存量石漠化土地分布特征研究

近年来,石漠化综合治理工程取得显著成效,开展下一阶段治理工作和保存现有治理成果需要及时准确地获取存量石漠化土地信息。基于Google Earth Engine,调用Sentinel-2遥感影像与ESA WorldCover土地覆被数据集,计算KBRI指数以提取存量石漠化土地信息,并进行石漠化土地分级制图,分析粤北存量石漠化土地分布情况。结果表明,粤北石漠化分布重点区存量石漠化土地分布呈现“北重南轻、西重东轻”的空间格局,且以重度石漠化、极重度石漠化为代表的重点存量石漠化土地分布更为集中,乳源瑶族自治县大桥镇和阳山县江英镇将是未来石漠化综合治理需要重点关注的镇域。

历史街区文化景观的智慧治理技术应用研究

为促进历史街区文化景观的保护利用中的智慧治理技术应用,分析了历史街区文化景观智慧化治理中数据高效采集、信息分析管理、实时监控监测、文化景观展示和公众参与监督的五大方面技术应用现存的问题,提出了历史街区文化景观全周期保护利用的多元智慧治理技术总体框架,包括文化景观数字化体系、信息分析管理体系、智能监测监管体系、公众参与监督体系和文化景观展示体系五大技术体系,阐述了不同智慧治理技术在历史街区文化景观保护利用中作用和适用性,为加强历史街区文化景观保护利用智慧治理提供了支持。

健康视角下我国南亚热带水田粮食产能关键限制因子识别——以广州市从化区为例

在国际粮食供需环境剧变及国内耕地非农化压力下,保障国家粮食安全,保证健康状态下耕地的粮食产能是全社会的重中之重。但是现有的耕地质量认知仍偏重于"自然环境本底"与"投入-产出"作用的耦合效应,缺乏从健康视角对耕地粮食产能关键限制因子的多维度考量。以广州市从化区为研究区,在大量样本采样检测和实地调研测产的基础上,采用地理探测器识别了健康视角下我国南亚热带水田粮食产能关键限制因子。结果表明:我国南亚热带水田粮食产能受地理环境健康背景、土壤健康状况和农田健康人工环境3个健康维度协同影响,三者贡献力分别为2.702、2.025和1.200,13个影响因素贡献力(q值)介于0.012~0.865之间,36个影响因子贡献力介于0.004~0.537之间。健康视角下我国南亚热带水田粮食产能关键限制因子主要为农田水文条件、土壤物理与微量元素健康状况、土壤侵蚀状况、生产保障措施和人为管理强度中的7个因子,其贡献力介于0.299~0.537之间,贡献力大小依次为:表土质地>平均水位变化>农作活动频率>土壤侵蚀程度>灌溉保障能力>有效硅含量>灌溉方法。受现代农业种植策略影响,我国南亚热带水田中土壤肥力、酸碱度和生物健康水平普遍较高,但土壤有效硅含量严重不足,基于灌溉保障和灌溉方法的农田精准水环境管理措施也亟需重视。可见,农田粮食产能的"木桶效应"仍严重威胁粮食安全,导致粮食产能的不稳定性与空间差异性,建议高度重视不同土壤类型中的微量元素健康状况及农作物生长过程中水环境的精准管理。

国内新型研发机构研究的文献计量与可视化分析

运用文献计量和CiteSpace软件分析了2002年以来国内新型研发机构研究领域的有关数据。结果显示,国内新型研发机构研究正处于快速发展阶段;研究者较为分散,合作关系较弱;核心作者为任志宽、陈雪、张玉磊等;核心机构是广东省科学技术情报研究所、广东工业大学、浙江大学等;发展现状、对策建议、科技体制改革、科技成果转化、松山湖高新区为前五大研究热点。未来的相关研究应在引导多种形式新型研发组织的建设和发展、加快科技金融体系建设、优化科技创新环境等方面着力。

耕地资源系统认知的演进与展望

耕地是人类改造和利用地表而形成的最古老和最广泛的人地系统,耕地质量是耕地系统诸要素耦合状态的表达,耕地资源是在一定时间、技术和经济条件下耕地开发利用价值的体现。本文厘清了耕地系统、耕地质量、耕地资源认知内涵与演进过程,解析了耕地资源的"自然-人文"构成要素与耦合关系、"水平-垂直"结构特征与形成机理、"生产-生态-生活"功能协同与转换关系、"物质-能量-信息"交换过程与响应机制,以及"经济-生态-社会"服务价值与演变规律,构建了"二维要素-三重功能-多元价值"的耕地资源认知系统,提出了系统认知耕地资源的新思路,解构了耕地资源内部机制与外部价值,以期为耕地保护与质量提升及自然资源资产"两统一"管理提供理论依据,推动高质量跨越式发展的耕地保护与资源利用新格局构建。

弃耕行为对亚热带农田土壤有机质时空变化作用机理研究

为明晰弃耕行为对耕地质量关键性指标——土壤有机质时空变化的作用机理,以粤东粮食主产区海丰、陆丰和陆河3个县(市)农田为研究对象,2015─2018年连续4年对205个典型亚热带农田样点进行跟踪监测,综合野外调查采样、农户调查走访及室内检测分析,采用统计分析与地理探测器相结合的方法,构建了研究区典型弃耕行为模式,分析了不同地理情境下弃耕行为对农田土壤有机质含量变化的作用机理。结果表明:研究区农田弃耕行为主要表现为季节弃耕、调整弃耕、年轮弃耕、长期弃耕4种模式,在总体监测样点中具有弃耕行为的农田样点173个,占总数的84.39%,其中年轮弃耕和长期弃耕综合占比达59.03%。各种弃耕行为模式农田土壤有机质均呈增长趋势,而长期耕作则导致整体下降,监测样点4年间土壤有机质平均增加量表现为:季节弃耕(1.55 g·kg-1)>调整弃耕(1.43 g·kg-1)>年轮弃耕(0.27 g·kg-1)>长期弃耕(0.24 g·kg-1)>长期耕作(-0.42 g·kg-1)。在不同地理情景下,随着海拔高度增加,弃耕农田的土壤有机质整体下降;田间含水量过大或较少,会导致弃耕行为对农田土壤有机质影响显著;相对于滨海沙土,容重较大的赤红壤和红壤农田土壤有机质对弃耕行为的响应更强,应重点防范台地、水浇地及容重较大的土壤类型农田因弃耕行为导致的耕地质量下降。研究表明,农田弃耕行为在我国部分地区表现异常严重,且弃耕类型在不同地理情景下对土壤有机质含量影响不同,亟需通过制定相关政策制度将无序弃耕规范为有序休耕。

县域耕地质量等别监测分区布点研究

为准确掌握耕地质量等别空间分布特征,提高县域耕地质量监测效率,完善其监测体系,本研究以广州市从化区为例,基于耕地质量监测成果以及土壤、环境因子等数据,通过空间统计学、空间叠加等方法对县域耕地质量等别监测分区布点进行研究。结果表明,考虑土壤、地貌、土地利用水平、土地经济效益以及耕地质量渐变类型等因素,从化区共划分为26个耕地质量监测区。依据空间分层抽样原理,结合研究区内国家标准样地、沟渠、道路、村庄、基本农田等因素在空间上对监测样点进行调整,最终确定了111个监测样点。经统计检验表明,监测样点在总体耕地分等单元中具有较高的代表性。以此建立的县域耕地质量监测体系可为自然资源部门的耕地质量监测监管提供技术支持。

基于大数据背景的高寒草地资源数据库建设与应用——以青海省为例

在大数据时代背景下,为实现高寒草地资源的充分开发利用、共享和安全保护,以青海省为例根据高寒草地资源数据特征以及高寒草地资源监管业务需求,制定了高寒草地资源数据库标准。采用XML技术实现数据统一转换,通过Oracle与ArcGIS平台构建了统一管理与控制的高寒草地资源数据库,并阐述了高寒草地资源数据库在草地监管的应用。本研究克服了传统数据管理独立性和共享性差的困难,为高寒草地管理工作提供全面、高度共享的数据支撑与技术支持,加快了高寒草地资源信息化建设进程。

基于数量、质量、生态三位一体的永久基本农田快速优化布局研究

永久基本农田布局优化的研究对保护耕地和保障粮食安全都具有重要的意义。为了实现立足于耕地数量、质量、生态三位一体理念的永久基本农田空间布局快速优化,本研究选取广东省罗定市作为研究区,从耕地数量、耕地质量、空间形态、空间规划和生态环境等5个层面构建永久基本农田布局优化指标体系。同时,以GIS技术作为分析工具,采用综合指标评价法对罗定市的永久基本农田空间布局进行现状分析及布局优化研究。结果表明,从空间分布来看,调整前后的永久基本农田分布格局基本一致,主要呈中间密四周疏、东西密南北疏的布局特征。布局优化后罗定市的永久基本农田总面积增加了5.2 hm^(2),相较于调整前的永久基本农田空间布局合理性也有了大幅提高。总体而言,优化调整后的罗定市永久基本农田不仅确保了耕地数量,提升了耕地质量,优化了空间形态,而且改善了罗定市的生态环境,其空间规划也得到了一定程度的优化提升。研究表明:耕地地块布局合理性的评判对永久基本农田划定工作具有重要作用,未来可根据现状耕地和永久基本农田的布局合理性进行永久基本农田的调入、调出,有效推进罗定市永久基本农田划定工作进程;而立足于耕地数量、质量、生态三位一体理念的罗定市永久基本农田布局快速优化方法,也为全国其他粮食主产区的永久基本农田划定工作提供了借鉴及参考。

广州市从化区耕地土壤重金属风险评价

土壤是环境的重要组成部分,过量的重金属进入土壤圈,不仅会导致土壤质量下降,土壤生产力和粮食安全降低,更会对人类健康造成影响。本文以广州市从化区76个采样点为基础,采用Hakanson潜在生态风险指数及健康风险评价方法,对耕地土壤5种重金属镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)和铬(Cr)进行风险评价,得到各重金属含量由大到小依次为:Cr(78.690±38.160 mg·kg^-1)、Pb(54.300±18.120 mg·kg^-1)、As(10.280±7.230mg·kg^-1)、Hg(0.163±0.050 mg·kg^-1)、Cd(0.160±0.050mg·kg^-1)。同时得到土壤潜在生态风险贡献率由大到小顺序为:Cd、Hg、As、Pb、Cr。结果显示:重金属Cd和Hg潜在生态风险指数处于中等和较高生态风险水平,其他3种重金属都处于轻微生态风险水平,综合潜在生态风险指数处于中等生态风险水平;非致癌风险主要来自重金属Cr,其中儿童的多途径非致癌总风险是成人的7倍左右;重金属As和Cd致癌总风险为1.997×10-3,存在致癌风险。研究表明广州市从化区耕地土壤重金属存在一定的污染风险,在实际生产生活中应加强相应防范和控制措施。

耕地质量和产能评价指标体系研究——以广西宾阳县为例

为科学评价耕地资源,实现耕地的有效管理,提高土地利用效率,通过文献法对耕地质量和产能的评价指标进行梳理,利用地理探测器进行指标筛选,采用特尔斐法确定指标权重,应用加权求和法对指标系数进行修正,利用连乘积法计算耕地质量与产能指数,系统科学地构建耕地质量和产能评价体系。结果表明,宾阳县耕地质量整体情况良好,等别为优等和良等的耕地面积占99.95%,东北部耕地等别略低于西南部,其等别差异主要原因为土地利用方式不同和土壤健康状况的差异。耕地产能等别中旱地等别主要集中在11等,水田等别主要集中在7等,呈现中部高四周低的分布规律,中心城镇地势平坦、管理水平高是造成耕地产能等别差异的主要原因。研究表明,应用本研究构建的指标体系得到的宾阳县耕地质量评价结果能够很好地反映耕地实际质量状况,说明评价指标体系合理,适用性较强。

制度分析视角下高新区工业用地供应管理研究--以广东清远市为例

工业用地供应管理是土地科学研究的热点问题之一。从制度分析的视角探讨高新区工业用地供应问题不仅有助于完善中国特色的工业用地供应管理理论,而且对于快速城市化背景下工业用地供应管理策略的制定也具有重要的现实意义。本文对广东省清远市高新区工业用地供应与利用状况、工业用地供应的管理困境进行了分析。从目前来看,清远市高新区工业用地供应存在工业用地出让年限过长、价格低导致工业用地盘活利用、转型升级难度大;供应总体规模大,用地结构未跟上产业结构调整步伐;工业用地供后监管难等问题。在剖析工业用地供应面临的困境基础上,提出应当推进土地行政管理体制改革、完善土地监管政策、优化工业用地规划管理制度,以完善高新区工业用地供应管理。

基于Hive的高寒草地海量数据高效分析系统设计研究

解决高寒草地的退化问题需要对高寒草地退化现状进行综合评价,而这需要相关数据作为支撑,本研究设计并实现了一个基于Hive的高寒草地海量数据高效分析系统,能对高寒草地的海量数据进行可靠、高效地存储分析。首先,平台设计基于Hadoop、Hive、Sqoop环境,通过节点和集群配置等步骤搭建完成;然后,通过期望最大化(EM)算法进行数据填充、数据导入、数据分区存储等步骤,完成数据抽取、转换、加载(ETL)及数据存储;最后,系统通过混合函数编码实现模糊查询功能,实验测试表明系统达到了预定的效果。随着文件大小的增加和总体数据规模的增大,系统整体存储和读取时间一直处于增长的状态,但平均运行时间(平均处理1 MB数据所使用的时间)处于降低的趋势,说明随着数据量的增加,系统并行处理海量数据的能力得到体现。使用2014年青海省称多县高寒草地样方监测数据和部分虚拟数据(总数据量约为3958万条,7.56 GB),对Hive集群以及关系型数据库SQL Server的数据查询效率进行对比。结果显示,当查询数据量为3958万条时,Hive集群数据查询的时间为SQL Server查询时间的67.8%。说明在数据量较大时,系统数据查询的效率比SQL Server更高。通过HiveQL对高寒草地生态数据进行分析处理,并开展相应的对照实验,对比发现,Hive数据分析技术与对照实验的处理结果相同。综上,将分布式数据仓库技术应用于高寒草地海量数据的存储与分析,较传统的数据存储与分析技术相比有明显的进步。本系统对海量数据处理效率高、可开发性强,可以很好地满足海量高寒草地数据的存储和分析要求。

基于Google Earth Engine多源数据的耕地提取研究

【目的】为了更好地进行耕地监测和保护,实现对耕地高效、准确的识别,针对目前利用光学数据进行耕地提取以及单机遥感图像处理的不足,基于Google Earth Engine(GEE)平台,引入雷达数据结合光学数据用于耕地提取。【方法】利用GEE平台获取研究区的sentinel-1和sentinel-2影像进行预处理,提取sentienel-1的VV、VH通道信息和sentinel-2的NDVI、NDWI、NDBI,同时使用灰度共生矩阵(GLCM)提取研究区的纹理信息,然后使用最小距离、支持向量机及随机森林3种机器学习算法对研究区进行耕地识别提取,最后通过开运算的形态学处理对耕地提取的结果进行图像后处理。【结果】以广东省广州市为例,与仅用光学数据相比,雷达数据的引入提高了耕地提取的精度,基于最小距离、支持向量机及随机森林3种算法的耕地提取总体精度分别提高0.05、0.09和0.10,其中随机森林算法提取效果最佳,总体精度达到0.85。形态学处理去除了耕地提取中提取错误的细小图斑,进一步提高了耕地提取的精度,总体精度达到0.91,Kappa为0.83。【结论】本研究基于GEE平台,引入了雷达数据并对耕地提取结果进行形态学处理,显著提高了提取精度,为大范围耕地提取提供了有效手段。

基于作物光谱的耕地质量评价研究进展

根据文献资料,归纳总结了遥感耕地质量评价、作物光谱在耕地质量评价的应用、耕地质量作物光谱响应3个方面的研究概况。总结得出,目前遥感耕地质量评价是基于遥感技术下的多层次内容,其中包括耕地质量评价的遥感指标提取、耕地作物信息提取、作物生物生化参数反演等方面;同时指出在现有的研究中,存在耕地质量与作物光谱的响应机制仍不明晰等问题。在今后研究中,有必要探索耕地质量与不同类型作物的内在关联与响应机制,为实现快速、准确的遥感耕地质量评价提供新的理论基础。