城镇绿地植被固碳量遥感测算模型的设计

城镇绿地是增加城市碳汇的积极因素之一。但城镇绿地植被结构和分布的极高空间异质性、影响植物生产力的环境压力因子的极高空间异质性等,使城镇绿地碳汇水平估算存在很大的不确定性。为此,提出了完全由遥感数据驱动的城镇绿地植被固碳量测算模型。它以分树种单株测算来适应城镇绿地植被结构和分布等的高异质性;以小尺度提取影响植物生产力的主要环境压力和管养模式因子,来适应这些因子空间分布的高异质性。该模型可以用于自动测算城镇绿地植被地上干生物量和地上净第一生产力,它的提出对于评价城镇绿地植被的碳捕获能力和储量分布、碳汇水平、以及由此产生的对城镇地区碳循环和生态承载力等的定量影响具有重要意义。为了论证该技术框架中一些关键技术的可行性,进行了局部试验,并取得了一些进展。     

北京市环城绿化隔离带生态规划

研究运用生态规划方法、地理信息技术和遥感数据,在分析北京城市发展所面临的城市布局与生态环境问题,以及在规划范围内土地利用与生态环境功能的基础上,探讨了北京绿化隔离带的功能,提出了北京绿化隔离带的总体结构,景观格局与生态规划控制指标。研究表明:规划区内城镇建设用地已达4 0 .2 % ,现有土地景观布局零乱,各类开发建设活动十分活跃,扩张趋势明显,要保证足够的土地资源以发展绿化控制带的难度很大。绿化隔离带土地潜力和适宜性的评价结果揭示,如果能够严格控制城镇建设用地的进一步扩张,充分利用各类适宜性土地发展绿地,如林地、裸地、水体、耕地,重新规划分散的乡村居民点,释放一定的建设用地,则估计有6 5 .8%的潜力土地可发展为绿地。根据北京城市发展对近郊生态功能的要求以及规划区土地利用现状,北京绿化隔离带的总体结构应是楔型环城绿化隔离带,即沿交通干线贯穿绿带,中-小型生活社区与小城镇分布在绿化隔离带之中。绿化隔离带的景观生态格局应是以森林为基质、河流道路为廊道、城镇与居民区镶嵌合理分布在森林绿地的格局形态     

太原市农业土壤全氮和有机质的空间分布特征及其影响因素

利用GPS定位,2005年在山西省太原市主要农业用地采集土样1821个,分析了全氮和有机质的含量.应用传统统计学和地质统计学方法对数据进行了分析.结果表明,按照1980年全国第二次土壤普查养分分级标准,土壤全氮和有机质的平均含量均属中等水平.通过半方差函数分析,土壤全氮和有机质在一定范围内存在空间相关性;它们的空间相关距离分别为122.4 km和75.6 km;全氮的空间变异主要受结构性因素的影响,而土壤有机质的空间变异是由结构性因素和随机性因素共同作用引起的.太原市土壤全氮含量的空间分布呈现由西南向东北逐渐降低的趋势,而有机质的分布规律较为复杂,它们的空间分布主要受土壤类型、海拔高度、土地利用方式和人类生产活动等因素的影响.土壤全氮与有机质的空间分布存在很大的差异,这与娄烦县、古交市当地土壤受煤粉尘污染严重以及所处地形地貌密切相关.研究揭示了在自然和社会条件十分复杂的情况下太原市土壤全氮和有机质的空间变异规律及其影响因素,为实现土壤肥力评价和养分资源精准管理提供了科学依据.     

不同林分白蜡树云斑白条天牛种群空间格局地统计学分析

云斑白条天牛是我国重要林业害虫,在黄河三角洲地区对白蜡树造成严重危害。利用地统计学方法,通过调查城市行道绿化林、庭院绿化林、公路林和片林4种不同林分类型的白蜡树林地,以产卵刻槽、排粪孔和羽化孔为调查指标,对危害白蜡云斑白条天牛种群卵、幼虫、成虫(蛹)的空间格局进行了研究。结果表明:除片林样点成虫(蛹)的半变异函数模型为指数模型外,危害白蜡云斑白条天牛种群卵、幼虫、成虫(蛹)在不同林分类型下的半变异函数模型均为球形模型,其指明空间分布均为聚集分布,种群的聚集分布习性与林分类型相关性不强。但不同林分类型云斑白条天牛种群的空间相关性地统计学参数存在差异,片林调查样点的卵、幼虫和成虫(蛹)的变程a、块金值C0和基台值C0+C均小于其他3种林分类型的统计值,片林样点成虫(蛹)的半变异函数模型不同于其他林分类型为指数模型。     

不同尺度下城市景观综合指数的空间变异特征研究

在GIS与RS技术支持下,采用5 m分辨率的SPOT遥感图像数据,从城市土地利用角度,利用半变异函数对不同尺度的景观多样性、聚集度与分维数的空间变异进行了定量分析.结果表明,不同尺度下3种指数的空间变异具有相似特征,各个尺度上都具有空间依赖性,尺度越小,空间依赖性越大,空间变异的细节更显著,空间自相关性对总体变异的贡献逐渐增加,但尺度过小,有时会破坏景观内部结构.不同指数的半变异函数模型在相同尺度上差异显著,说明不同景观指数在不同尺度下的半变异函数模型不具可比性.就研究上海市内部土地利用结构而言,1 km的幅度是较合适的空间尺度.景观指数空间变异特征是尺度的函数,尺度对景观格局的影响不能忽视.景观综合指数对尺度响应的生态过程揭示了上海城市空间结构的规律性:在小尺度上的复杂无规律性,中尺度上的多中心性和大尺度上的圈层结构性,但各个尺度是相互依赖的,没有绝对界限.     

武钢工业区绿地景观格局分析及综合评价

城市绿地作为工业区生态系统中主要的自然成分和初级生产者,在改善环境质量、调节生态平衡、维持生态安全上具有不可替代的作用。近年来,城市绿地景观生态研究虽然得到普遍关注,但现有的研究多倾向于一般空间格局分析,针对不同功能区的绿地景观生态综合比较评价研究却少见报道。以武钢工业区为例,选用IKONOS为主要信息源,结合外业调查,建立工业区绿地地理信息系统,以景观生态学理论为指导,从物种丰富度、群落结构、绿地类型斑块特征、景观异质性等方面进行了武钢工业区绿地景观生态学分析,并运用主成分分析法,对不同功能区绿地景观生态学作了综合评价,为区域景观生态综合评价提供一定的参考。研究结果表明：工业区中普遍运用的是抗性较强的树种,种类较丰富,其中物种数量为7～8的斑块出现频率及面积均最高。武钢绿化覆盖率为30．58％,绿地破碎,主要由中小型绿地斑块组成,附属绿地是工业区绿化主体。公园绿地物种搭配最为丰富,绿化质量较高,其它绿地空间呈团聚状态分布,防护绿地形态格局比较简单,生产绿地分离度最大(0．718)。不同区域绿地景观格局表现差异显着,生活区绿地斑块规模普遍较大,绿化覆盖率高(43．27％),景观多样性高(3．39);主厂区绿地破碎度为1．3246,物种丰富度低(0．8941);工业港绿地物种丰富多样(1．1765),各景观格局指数居中。通过主成分分析,利用主成分与贡献率乘积的累积值,对不同区域绿地进行景观生态学综合评价,将评价指标综合为景观格局及物种多样性2项指标,由于主厂区绿地破碎,覆盖率低,分布不合理,物种单一,生活区普遍较好,最后得出生活区绿地景观生态最优,工业港次之,主厂区最差。该方法为绿地景观生态评价指标选择提供了一定的参考价值,为工业区绿地系统的景观结构优化提供依据。     

哈尼梯田景观水源区土壤水分时空变异性

哈尼梯田景观的稳定维持依赖于上游水源区对水资源的涵养,土壤水分的时空变异性是揭示水源区土壤水源涵养格局的重要指标。通过网格法采集水源区表层(0~20cm)土样162个(旱季81个,雨季81个),应用经典统计学和地统计学方法分析水源区旱、雨季土壤水分空间变异特征。结果表明:(1)以200 m的间距采样,旱季土壤水分变异系数(Cv)为18.50%,半变异函数结构比值为99.9%,变程为383 m;雨季土壤水分Cv为18.19%,半变异函数结构比值为99.9%,变程475 m。土壤水分均呈中度变异,表现出高度的空间自相关性。从旱季到雨季,土壤水分的空间结构参数存在差异,变程变化最明显;各向异性存在一致性但各向异性比值差异明显。(2)Kriging插值图表明,旱季土壤水分空间格局明显呈斑块分布,斑块破碎度较大,空间连续性较差。雨季呈阶梯状分布,空间连续性强,土壤水分变异的复杂程度变小。旱、雨季土壤水分格局总体变化趋势较一致,但旱季的格局更显著,基本与土地利用格局分布相一致。(3)旱、雨季土壤含水量及其变异受降雨量影响而存在相一致的变化趋势,但旱季土壤水分对降雨量的反应较敏感。(4)土地利用是导致土壤水分空间变异的主要因素,降雨会加强或减弱这种差异的趋势;土壤水分含量受海拔的影响大,受坡度的影响小。(5)土壤水分时空变异能够反映水源涵养格局,对识别水源涵养关键区,保护水源区生态安全格局,维持整个流域水源供给平衡,维持梯田景观的稳定性意义重大。     

李园桃蚜和草间小黑蛛种群空间格局的地学统计学研究

利用地学统计学的原理和方法分析了李园桃蚜种群和草间小黑蛛种群的空间结构和时间相关性.结果表明,桃蚜种群6月27日和11月22日此两次的半变异函数拟合模型为直线,表明此两次两种空间分布为均匀分布或随机分布,其余9次半变异函数拟合模型均为球形,表明此9次李园桃蚜种群的空间分布是聚集分布,变程RSD(m)为4.173903～34.7837.草间小黑蛛空间格局5月21日、5月31日及10月19日、11月22日4次半变异函数拟合模型为直线,表明此4次种群的空间分布为均匀分布或随机分布,其余8次半变异函数拟合模型均为球形,表明此8次李园草间小黑蛛种群的空间分布是聚集分布,变程RSD(m)为2.3169～42.00711,表明草间小黑蛛种群对桃蚜种群在空间位置上具有追随关系,对其种群数量的控制有较大作用.     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究--以河北省遵化市为例

基于地理信息系统 (GIS)和地统计学研究了河北省遵化市土壤表层 ( 0～ 2 0cm )碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等 5种养分要素的空间变异规律 .应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合 ,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便 .研究表明 ,全氮、碱解氮、速效磷、有机质变异函数曲线的理论模型符合球状模型 ,速效钾的理论模型表现为指数模型和有基台值的线性模型的套合结构 ;碱解氮、全氮、速效磷、有机质的空间变异主要是由随机性因素引起的 ,但程度有所差异 ,全氮和有机质由随机性因素引起的空间异质性程度较高 ,碱解氮和速效磷较低 ;速效钾的空间变异则主要是由结构性因素引起 ;5种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关 ,但空间变异的尺度范围不同 ,碱解氮和速效磷变异尺度基本相近 ,为 5和5 .5km ;全氮较大 ,为 14 .5km ;有机质为 8.5km ;速效钾的变异尺度有两个 ,0～ 3 .5km主要以指数模型为主 ,3 .5～ 2 5 .5km范围内以有基台值的线性模型为主 .5种养分要素的各向同性的范围不同 ,碱解氮和速效磷在整个范围 ( 0～ 2 8km )都表现出各向同性 ,全氮和有机质的其次 ,为 0～ 10km ;速效钾的较小 ,为 0～ 8km .     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究——以河北省遵化市为例

基于地理信息系统(GIS)和地统计学研究了河北省遵化市土壤表层(0～20cm)碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等5种养分要素的空间变异规律.应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便.研究表明,全氮、碱解氮、速效磷、有机质变异函数曲线的理论模型符合球状模型,速效钾的理论模型表现为指数模型和有基台值的线性模型的套合结构;碱解氮、全氮、速效磷、有机质的空间变异主要是由随机性因素引起的,但程度有所差异,全氮和有机质由随机性因素引起的空间异质性程度较高,碱解氮和速效磷较低;速效钾的空间变异则主要是由结构性因素引起;5种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关,但空间变异的尺度范围不同,碱解氮和速效磷变异尺度基本相近,为5和5.5km;全氮较大,为14.5km;有机质为8.5km;速效钾的变异尺度有两个,0～3.5km主要以指数模型为主,3.5～25.5km范围内以有基台值的线性模型为主.5种养分要素的各向同性的范围不同,碱解氮和速效磷在整个范围(0～28km)都表现出各向同性,全氮和有机质的其次,为0～10km;速效钾的较小,为0～8km.     

采用地统计学方法对水曲柳人工纯林表层根量的估计

采用地统计学的变异函数分析方法定量研究了水曲柳纯林表层根量的空间异质性特征,利用地统计学的克里格内插法结合定积分,对水曲柳纯林表层(0～10 cm)各类型根量进行了估测。结果表明:1)水曲柳细根(<2 mm)、粗根(≥2 mm)、活根和土壤总根变异函数曲线的理论模型符合球状模型,其它植物活根符合指数模型,水曲柳及其它植物死根符合线性模型。水曲柳及其它植物死根的空间变异主要是由随机性因素引起;水曲柳细根、粗根、活根、其它植物活根和土壤总根的空间变异主要是由结构性因素引起,且空间自相关程度均属中等(空间结构比在2 5 %和75 %之间)。水曲柳粗根的空间变异尺度为13.2 m,水曲柳细根、水曲柳活根、土壤总根和其它植物活根的空间变异尺度均大于33.9m。根据理论模型的拟合参数估计,水曲柳细根、水曲柳活根和土壤总根的空间变异尺度为6 1m,其它植物活根为183m。(2 )平均值成对二样本t检验结果表明,变异函数分析结果基础上的克里格内插法适用于水曲柳样地各空间位置处各类型根量的估计。利用此估计值,拟合其与位置坐标值之间的多元回归关系均为二元十次余弦级数多项式。利用此多项式,通过定积分的方法(积分区间为整块样地的大小) ,估计出水曲柳纯林表层根量为1.5 92 6 t/ hm2 ,水曲柳细根为0 .6 86 5 t/     

基于PSR 模型的上海市雾霾影响因素空间差异分析

首先阐述城市雾霾影响因素的PSR(Pressure-State-Response)概念系统, 然后将PSR 框架引入到城市雾霾影响因素评价指标体系中, 采用主成分分析法对评价指标进行赋权, 对上海市7 个区的雾霾影响因素空间差异水平进行评价。结果显示: ①上海市雾霾影响因素得分有两个明显的区域差异, 区位人口、经济压力、绿地覆盖率造成的浦东新区与其余6 个区之间的差异大以及黄浦区的SO₂、NO₂、PM_2.5 的日均浓度比除浦东新区之外的其余5 个区少; 同时得出状态层以及响应层中的PM_2.5、SO₂ 和绿地覆盖率指标对城市雾霾影响显著; ②利用SPSS17.0 进行相关性分析, 得出上海市雾各区霾影响因素与其PSR 系统协调度呈正相关。说明各地区的影响因素对各地区的影响越大, 其协调度基本也越高。     

东海水域中上层鱼类资源的空间异质性

定量描述鱼类分布的空间变异,有利于从生态学意义上理解其空间分布及其与环境的关系,本文利用地理信息系统将东海区中上层鱼类资源密度空间化,运用空间自相关指数Geary c和变异函数理论分析其空间自相关和空间变异,东海区中上层鱼类资源空间分布平均场的Geary c指数为0．25,各向同性随机变异占总变异的19．1％,表明其空间分布具有较高的自相关特性,空间分布上各向变异不一致,其中45°和135°方向上变异曲线斜率急剧变化,表明这两个方向上存在重要的环境动力过程,各年份平均资源密度与相关变异(C)正相关,而与随机变异(C0)不存在相关,表明年际密度变化主要由空间自相关引起,变异曲线分维数(D)与密度呈负相关,说明密度的增加是由于鱼类在空间上的集聚程度增高引起的。     

喀斯特森林土壤养分的空间异质性及其对树种分布的影响

以贵州省茂兰国家级自然保护区喀斯特峰丛坡面中原生性常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 以建立的100 m × 100 m样地的群落学调查数据和基于网格取样的土壤养分数据为基础, 采用半方差函数、Kriging空间插值和典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)等方法分析了喀斯特森林土壤养分的空间异质性特征及其对树种分布的影响。结果表明: 喀斯特峰丛坡面土壤养分的变异系数为10%-80%, 变异程度中等。各土壤养分指标均具有良好的空间自相关性, 其中全磷(TP)、全钾(TK)、全镁(TMg)和pH值呈强烈的空间自相关, 而有机质(OM)、全钙(TCa)、速效磷(AP)和速效钾(AK)为中等程度的空间自相关; TCa的空间变异尺度最小, OM、TP和AK的空间变异尺度较大。土壤TK、TP、TCa、TMg、AP和pH值等随着海拔高度的增加和岩石裸露率的降低而逐渐减少, OM则随着海拔高度的增加而趋于增加, 这表明喀斯特地形因子是造成土壤养分空间变异的重要因素。CCA分析表明, 土壤养分的空间变异性显著影响到群落中树种的组成与空间分布, 其中TK、TMg、pH值、TCa和OM的影响最为明显, 体现了不同植物在土壤资源利用上的生态位分化, 这有助于喀斯特森林群落物种多样性与稳定性的维持。     

典型岩溶洼地土壤水分的空间分布及影响因素

在桂西北典型岩溶洼地的旱季和雨季,用地统计学结合GIS方法研究了洼地表层(0—16cm)土壤水分的空间分布特征及其影响因素。结果表明:土壤含水量受前期降雨量的影响,且旱季土壤水分对降雨量的反应较雨季敏感。土壤水分均呈中等变异且变异系数随着平均含水量的增加而减少。土壤水分的半方差参数显示土壤水分空间变异及其主导因素随旱、雨季而不同。此外,不同取样区域及取样时段内土壤含水量高低差别明显,分布格局及空间变异程度各异,这主要与当地环境和人为因素的综合影响有关。旱、雨季土壤水分均与前期降雨导致的土壤平均含水量变化呈相反趋势,且不同土地利用方式下的土壤含水量不同。土壤含水量还与土壤有机碳含量呈显著正相关,此外,地势及裸岩率也是造成洼地土壤水分变异及其分布差异的重要因素。下一步应根据旱季和雨季土壤水分分布及影响因素的差异,在岩溶洼地采取有针对性地土壤水资源利用及其水分管理策略。     

大城市边缘区景观破碎化空间异质性——以北京市顺义区为例

探索大城市边缘区景观破碎化格局及其空间异质性特征,有助于把握景观动态的变化机制及其生态问题.以北京市顺义区这一典型大城市边缘区为例,基于土地利用分类数据,采用有效粒度尺寸方法,对1992年、1999年和2009年景观破碎化空间变异进行了地统计学分析,主要包括尺度依赖性、空间异质性、空间格局及其生态过程的分析.研究结果表明:1)景观破碎化空间变异具有明显的尺度依赖性特征,由空间自相关部分引起的空间异质性较高;1992年和1999年景观破碎化空间总变异相对缓和,2009年空间总变异强烈;通过不同尺度上的异质性对比,选取1000m幅度作为研究区景观破碎化的空间异质性分析较为适宜.2)景观破碎化空间异质性表现出明显的上升趋势,土地利用斑块破碎化不断加剧,其中1999-2009年间的表现尤为强烈.3)景观破碎化高值区呈现出由东部向西部转移的态势,并且其空间布局具有集聚性与分散性的显著特征,空间上相似属性聚集与相异属性聚集的空间格局十分突出.4)景观破碎化空间自相关作用主要来自高强度社会经济活动的影响,并表现出明显的区位特征.该研究结果可为土地、城镇规划以及景观生态建设提供参考.     

桂西北喀斯特洼地土壤有机碳和速效磷的空间变异

空间变异性的研究有助于认识土壤养分的空间分布特征与生态过程之间的关系。采用网格取样(20m×20m),利用地统计学方法分析了典型喀斯特洼地土壤有机碳(SOC)和速效磷(AP)的空间变异特征。结果表明SOC和AP的半变异函数分别用球状模型和指数模型拟合的效果较好。块金效应对SOC和AP总变异的贡献分别为37.9%和49.8%,说明SOC主要受结构性因素控制,而AP受结构性因素和随机因素双重控制。SOC的分布呈明显的带状各向异性特征,在洼地的长轴方向具有较大的变程和较小的基台值,其全向半变异函数的相关距离为135.5m,与洼地不同种植类型地块的覆盖尺度基本相当。AP的分布特征与SOC存在明显差异,具有较大的漂移趋势,其相关距离为413.4m;但在分离漂移趋势后,其相关距离为167.4m,反映了不同地块间的施肥差异对AP的影响较大。喀斯特洼地SOC的空间分布主要受地形和土地利用结构控制,而AP的分布的规律性不明显,可能与施肥等因素的随机性较强有关。     

基于绿视率的武汉市绿地公平性评价

绿地是一种资源福祉，基于绿视率的绿地公平性评价对保证绿色资源的公平分配具有重要意义。以武汉市中心城区为研究对象，基于百度街景地图、百度热力图、卫星遥感影像等多源数据，利用区位熵、基尼系数以及洛伦兹曲线，对武汉市绿视率空间分布公平性进行评价。结果表明：武汉市中心城区绿视率水平在较差以下的点位数量共占87.6%,主要集中在青山区武汉钢铁工业基地以及严东湖以南；达到很好水平的点位数量最少，只有0.4%,主要集中在东湖周边。武汉市中心城区总体绿视率基尼系数为0.49,绿视率分配差异较大，比较不公平。其中，洪山区基尼系数最大，为0.64,绿视率资源分配差距悬殊，江汉区基尼系数最小，为0.47,分配差距较大。武汉市中心城区低熵值区域最多，达29.7%,高熵值区域最少，达15.4%;洪山区、青山区、武昌区内部熵值分配高、低两极明显。用地性质和线性绿化作用是影响研究区绿地公平性的主要因素。研究结果可为优化城市绿地布局提供一定的理论基础和规划参考。     

沈阳市城市公园绿地可达性分析

城市公园绿地可达性是反映公园服务水平与布局合理性的重要指标。本文以沈阳市为例,利用GIS技术,分别采用缓冲区分析法与网络分析法,结合道路与人口数据对城市三环内公园绿地可达性进行对比分析。结果表明:沈阳市三环内城市公园绿地可达性水平和服务效率较低;缓冲区分析法计算的可达面积大于网络分析法,15 min时两种方法结果相差近一倍;城市中心区域可达性好于周边;两种评价方法下可达面积差异的数量关系与路网形式有关;方格式路网中,5 min时两种方法结果相差约3倍,随可达时间增加,差异逐渐缩小。本研究可为合理优化绿地空间结构提供理论基础。     

基于RAGA的PPC模型在城市公园绿地景观生态美学评价中的应用

基于公众对生态环境的日益重视,以生态美学思想为指导,提出城市公园绿地景观生态美学评价的指标体系;同时利用基于RAGA的PPC模型,将高维数据转换到低维子空间,通过寻求最优投影方向及投影函数值来实现对城市公园绿地景观的生态美学评价。选取大庆市10个具有代表性的公园绿地为研究对象,运用该评价指标体系及模型进行景观生态美学评价。结果表明:总体景观空间多样性、植被色彩多样性、建筑与小品分布合理性、树种多样性、水体可亲近性、植被长势自然性、地形自然度、建筑与小品体量适宜度指标对大庆市公园绿地景观生态美学效果的影响较大,是今后大庆市公园绿地景观生态建设、改造与管理上应作为重点考虑的因素;在10个公园绿地中,油田乐园、城市森林公园最具生态美,而乘风广场、世纪大道(高新技术开发区段)附属带状绿地的生态美较差。应用该模型可以避免传统方法存在的一些不足,也为处理景观评价中具有模糊性、不确定性的高维数据的综合评判、排序、寻优等方面研究提供了新的思路与方法。