基于GIS和RS的郑州市城区土地利用变化研究

以郑州市城区为研究对象,基于1988,1992,2001年的TM影像和2006年的中巴地球资源卫星影像,在遥感和地理信息系统软件支持下,采用土地资源数量变化模型、土地利用程度变化模型和转移矩阵分析了郑州市城区18 a间土地利用的时空变化情况.研究表明,郑州市城区土地利用变化较大,主要表现在耕地面积的减少与城镇用地、农村居民用地和工矿及交通用地面积的增加.引起土地利用变化的主要有经济发展、政策因素、城市化和人口增加等社会经济因素.

基于元胞自动机的郑州市区土地利用变化研究

在遥感和地理信息软件支持下,利用1992年和2001年的Landsat TM和ETM+影像,研究了郑州市区两个时期的土地利用变化,并利用马尔可夫链和元胞自动机模型对郑州2010年土地利用情况进行预测分析.结果表明,1992年到2001年,郑州市区土地利用变化主要表现为耕地减少,城镇用地、农村居民用地增加;2001年到2010年,其变化仍表现为耕地减少和城镇用地、农村居民用地的持续增加,其中"耕地→城镇用地、农村居民用地","城镇用地→交通及工矿用地","农村居民用地→城镇用地"变化最为显著.

郑州市土地资源动态变化的遥感监测与分析

20余年来郑州市的土地利用变化剧烈,对其进行研究具有重要意义。选取郑州市1988年和2009年美国地球资源卫星的专题制图仪传感器数据,使用监督分类法进行土地利用分类,统计并分析了土地资源利用的变化趋势。研究结果表明:1988年至2009年,郑州市各土地利用类型间,"城镇建筑用地"和"交通运输用地"增长幅度最大,分别为183.40%和123.39%,"其他用地"减少幅度最大,为90.99%,郑州市"水体"总量变化不大,但其空间分布格局发生较大变化。城市化进程的高速推进是郑州市土地利用发生变化的最主要原因。

Kriging插值和序贯高斯条件模拟的原理比较及在土壤空间变异研究中的案例分析

20世纪60年代由Matheron创立的Kriging插值方法目前已发展出多种形式，广泛应用于地学研究。该方法能根据现有数据给出空间变量的最优无偏线性估计，但其缺点是产生平滑效应。

利用马尔科夫过程预测郑州市土地利用的动态演变

以郑州市为研究对象,选取2006和2009年2个时段的ETM影像,运用遥感和地理信息系统技术分析了郑州市土地利用各类型面积及地类转化情况,确定研究区土地利用类型面积转移概率矩阵,据此应用马尔科夫过程对研究区土地利用动态演变趋势进行预测.结果表明,未来几年郑州市土地利用将呈现耕地、林地、草地和水域逐年减少,未利用土地保持相对平稳,而城乡居民点和工矿用地将大幅度增加的趋势.到2018年耕地面积比例将减少到59.10%,林地8.32%,草地5.70%,水域2.11%;然而城乡居民点和工矿用地将增加到24.69%.

中国中、东部典型省会和县域土壤与土地利用多样性关联的对比研究

分别选取河南省、江苏省省会城市郑州市和南京市,以及典型县域原阳县和如皋市,将土壤多样性理论与方法应用于土壤和土地利用关联性评价中,对上述不同级别行政区域的不同时期（1986-1988年、2000-2001年、2004-2006年）遥感数据进行土地利用分类,计算了土壤和土地利用类型的构成组分多样性以及3 km×3 km网格尺度下的空间分布多样性,提出并计算了各研究区典型土壤和土地利用之间的关联系数,以此评价了河南省和江苏省典型区域的土壤和土地利用构成及分布特征。研究结果表明,20世纪80年代至本世纪初,中东部之间和省会与县域之间的土地利用构成组分多样性变化和空间分布多样性变化具有明显区别;城镇建筑用地的空间分布离散性增加,南京市的增加量为0.135,略高于郑州市增量,而原阳县增加量为0.244,明显高于如皋市增量;典型土壤同城镇建筑用地、交通运输用地和工矿仓储用地之间的关联性均不断增加,南京市的上述关联系数增加值高于郑州市,两县域无明显区别。

土壤空间分布多样性研究中网格尺寸的选取策略

空间分布多样性是土壤多样性研究中最新的一种计量方法,而土壤斑块实际分布特征、斑块空间位置和网格尺寸是土壤空间分布多样性评价精度的主要影响因子。以河南省典型样区的土壤数据为例,从大尺寸（25 km）到小尺寸（500 m）依次计算了样区内各土属类型在13种网格尺寸下的空间分布多样性,并分析了不同网格尺寸下多样性数值的变化特征,以期探索土壤空间分布多样性评价中最佳网格尺寸的设置准则。研究表明：在以土属为基本分类单元的空间分布多样性评价中,使用3~1 km尺寸之间的网格为宜。在设置网格尺寸时,应首先保证所选网格面积至少小于或接近所有土壤分类单元中面积最小分类单元的面积。

不同空间粒度下地表水体分布格局多样性研究

选取河南省北部、中部和南部典型研究样区,将空间粒度方法引入并应用于地表水体多样性的研究中。在总结前人研究水体多样性测度方法的基础上,提出新的方法——空间分布长度指数(MSHDLI),并在1 km×1 km网格尺度下研究MSHDLI、水网密度(RD)和空间分布面积指数(MSHDAI)的粒度效应、相关性和相关系数的粒度响应、尺度效应关系及回归模型。结果表明:随着粒度的增加,MSHDLI、RD和MSHDAI的粒度响应曲线均为下降型;MSHDLI与RD和MSHDAI有显著的相关关系,平均相关系数r分别为0.997和0.878(P<0.01),且MSHDLI与RD、MSHDAI相关系数的粒度效应属于显著正相关关系;MSHDLI与RD的拟合度函数均是对数函数,MSHDLI与MSHDAI的拟合度函数均是多项式函数;由三者的多元线性回归模型可知MSHDLI与RD、MSHDAI线性相关且对它们的解释程度达到95%以上。MSHDLI可以将RD描述水资源广度和MSHDAI描述水资源空间分布离散性的优势结合起来。

封丘县土壤盐分的演变特征研究

世界上影响灌溉农业最大的问题是盐渍化问题。中国是受土壤盐渍化影响的大国。盐碱化曾是限制封丘县农业生产的四大自然灾害之一。本文基于40个土壤剖面数据,结合第二次土壤普查的盐土数据,对封丘县的土壤盐分的时空特征进行了系统研究。结果表明:27年来封丘县土壤盐分含量大幅下降,盐碱土作为土壤发生类型只存在于极个别微域景观;土壤含盐量较高的区域集中分布在东南部,与地下水埋深趋势相吻合,但只有东南角部分地区含盐量超过0.293dS/m为盐化土。地下水位下降是土壤盐分降低的主要原因。盐分聚集在40cm以下,并未脱离土体。封丘县存在土壤盐碱化的自然条件,一旦水文地质条件发生变化,土壤盐渍化仍然可能发生。

从土壤多样性到地多样性的研究进展

根据2016年出版新著《地土壤学(Geopedology)》部分章节与相关文献,综述了从土壤多样性到地多样性的相关概念、国内外研究方法、现状与进展,着重总结了土壤多样性和地多样性的研究模式。首先,介绍了从土壤多样性到地多样性概念的发展和提出;然后,阐述依据地学要素形态从面状到线状的方法论研究探索,着重介绍空间分布面积指数(MSHDAI)和空间分布长度指数(MSHDLI)的适用性分析;进而,评述了国内外土壤多样性与主要地学要素(地形、母质、土地利用、水体和植被要素)地多样性的主要研究模式;最后,指出从土壤多样性到地多样性以及各要素间相关分析的国内外研究实践看,符合土壤地理学的研究趋势与需求,同时也充满挑战。

基于遥感的郑州市农用地变化及驱动力分析

随着经济水平的提高和产业结构的调整,郑州市的土地资源利用方式发生了显著变化,对其进行研究具有重要的现实意义。在地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术支持下,对郑州市1988年和2009年的TM传感器数据进行监督分类,分析了该市的土地利用情况,重点评价了农用地的变化情况及驱动力因素。结果表明,研究期内郑州市的城镇建筑用地与交通运输用地面积大幅度增加,增加率分别为183.40%和123.39%;同时农用地大量减少,减少率为4.11%,郑州市的城市化进程明显。通过对郑州市不同区域的农用地分析,计算了各区域的农用地利用相关系数,发现郑州市区的农用地面积减少量最大,达到159.01km2。研究认为,影响农用地时空变化的驱动力因素以社会因素为主,包括政策因素、人口因素和经济因素。

河网密度与水体空间分布多样性的对比研究

以河南省和江苏省的典型区域为例,比较了地表水资源的分布特征评价中广泛使用的河网密度法和1种最新的基于仙农熵的水体空间分布多样性法,计算了各研究区及其分区域内的河网密度值和1 km网格尺度下的水体空间分布多样性,并探索了两者之间的联系与异同。研究表明,样区内水体表面积与河流总长度之间存在一定程度的正相关;在评价湖泊、水库等大规模面状水体类型时,水体多样性的表现明显优于河网密度;当研究区面积相等时,河网密度值与水体空间分布多样性之间的联系视研究区内地表水资源性质而定,在湖泊稀缺地区,两者之间一般呈明显的正相关关系,判定系数R2达到0.5以上,在湖泊富集地区,两者之间一般呈明显的负相关关系,如苏州市达到0.9以上。

河南省典型样区地表水分布多样性研究

选取河南省5个典型样区,将多样性理论与方法应用于水体空间分布特性评价中,探索了各样区地表水空间分布的离散性。利用仙农熵变形公式,结合水体资源分布特点,计算了各样区在不同网格尺度下的水体空间分布多样性指数,并分析了异网格尺度下水体空间分布格局。研究结果表明:豫南、豫东样区地表水体分布比较均匀,豫中、豫西样区的水体分布在空间格局上具有明显不均匀性;不同网格尺度下,水体空间分布多样性指数略有差异;水体比例增量与水体空间分布多样性指数增量之间存在一定正相关关系,水体比例与水体空间分布多样性指数之间也存在正相关关系,即水体比例的增大或减小往往造成水体空间分布格局离散性的增大或减小。

水体空间分布多样性分析的网格尺度研究

水体空间分布多样性的提出为地表水资源的分布特征评价提供了一种新的思路和方法,网格尺度设置是其研究结论获取的前提条件。以河南省内5个典型样区为例,计算了14种不同网格尺度下水体空间分布多样性的变化特征,以期探索水体空间分布多样性研究中合理网格尺度的设置准则。结果表明,水体空间分布多样性研究中的网格尺度设置为2km^500m之间为宜。

土壤多样性:土壤地理学研究的契机

介绍了土壤多样性研究的起源、概念及学科意义,在此基础上系统论述了土壤多样性在国内外的主要研究进展和取得的主要成果,并对未来的应用前景进行了展望。首先,生物多样性的保护是以土壤多样性为基础的,保护土壤多样性意义重大,而事实证明广泛应用于生物学中的计量方法同样适用于土壤地理学和土壤资源有关研究中;其次,有关国家已经在土壤多样性的测度方法及其在土壤资源空间表达中作了很多尝试,诸多案例为土壤地理学研究提供了新的角度;最后,新近研究及发展方向主要集中在土壤多样性与土地利用多样性、土地利用类型(耕地、水体、植被等)多样性的关联分析中,已经取得显著进展。这一研究领域日趋活跃,将在土壤地理学及土壤资源相关研究中扮演重要角色并呈现良好的发展前景。

江苏沿江地区20年来农业土壤资源缩减特征

在遥感和地理信息技术支持下，对江苏沿江地区1984-2003年城镇扩张侵占农业土壤资源的特征进行了研究。结果表明，1984-2000年，江苏沿江地区农业土壤资源缩减主要围绕重要城市，缩减图斑面积大，且区域分布相对平衡。2001～2003年，农业土壤资源缩减速率显著增快且各地市呈不平衡发展，除南京外主要集中在常州、江阴、泰兴、常熟地区。20年来江苏沿江地区农业土壤资源缩减了8．91％，缩减面积达到190713hm^2，所有土壤类型均受到城镇扩张影响，其中水稻土被侵占的面积最大。该区域农业土壤资源按肥力质量可分为5等，1984～2000年，Ⅰ～Ⅴ等土壤资源受城镇扩张影响程度依次降低。2001～2003年，Ⅰ、Ⅲ等土壤资源受城镇扩张影响程度明显降低，而Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ等土壤资源受城镇扩张影响程度增加，按受影响程度排序变为Ⅴ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ。

GPS控制网多方案平差比较研究

GPS测量以其全天候、高精度、自动化、高效益等特点,已逐步取代了最初的常规大地测量和工程测量。文章以某大学新校区首级控制网为例,在Pinnacle软件的支持下用三种方案对控制网进行了平差,得出了各测站点的坐标。研究与分析结果表明:采用战役模式的基线解算方案,平差精度最高,其结果为控制网的最终优选结果,可应用于该大学新校区的后期规划与建设。

基于GIS的淮河流域伏牛山区土壤侵蚀动态变化研究

在遥感和地理信息系统的支持下,构建了淮河流域伏牛山区土壤侵蚀分级计算模型,并利用模型对研究区1992年和2006年的土壤侵蚀状况进行了计算。研究结果表明,10多年来随着退耕还林还草、水土保持生态建设项目的实施以及水土保持监督执法工作的加强,淮河流域伏牛山区的土壤侵蚀总体上呈现出减轻的趋势,年土壤侵蚀量由1992年的1 029万t减少为2006年的570万t,14年间减少了45%。

封丘县地下水埋深空间预测与变化研究

地下水埋深是地下水资源监测和评价的重要内容,同时也是影响生境要素空间分布、农业生产布局的主要驱动因素之一.掌握地下水水位变化状况、揭示地下水埋深空间变异和分布规律,对农业生产与生态环境保护等具有重大理论与现实意义.基于22个观测井获取的2008年地下水位观测数据和由5 m栅格分辨率DEM提取的地形因子,与黄河空间距离栅格文件,应用回归克里格方法对封丘县2008年地下水最大埋深实施了空间预测.结果表明,研究区2008年地下水最大埋深与1981年有基本一致的空间格局,即地下水埋深由北向南、由西向东逐渐下降.基于历史数据的对比分析显示,过去27年来封丘县地下水埋深总体上显著下降,最大下降幅度超过9 m,但受微域水文因素和农业生产活动的影响,局部地区如黄河大堤以南嫩滩区和背河洼地水稻种植区地下水位有所上升.

土壤与地表水体空间分布格局的交互关系研究

以中国中部典型农业区的土壤和地表水体数据为例,基于改良的土壤多样性计量方法计算并统计了1km网格尺度下的土壤类型个数、土壤构成组分多样性、土壤空间分布多样性和地表水体空间分布多样性等多类数据指数,探索了区域土壤与地表水体在地理空间分布格局上的内在联系。结果表明:(1)研究区内最具代表性土类潮土和褐土(两者面积加和占研究区总面积85%,两者空间分布多样性均大于0.8)的空间分布格局与区域地表水体的空间分布格局之间存在数据联系,回归分析中的判定系数R^(2)大于0.5,这与水要素在两种土壤类型成土过程中所起的作用密切相关。(2)研究区面积的增加一般会造成地表水体对区域内土壤类型数量的影响作用减弱。与其他成土因素相比,水要素在土壤形成中影响作用的重要程度与研究尺度的大小有关。(3)基于资源地理空间分布离散性分析的土壤多样性计量方法及理论为水、土等不同资源类型的空间分布格局评价及其交互关系研究提供了理论及数据支持。