基于遥感和GIS的20世纪90年代后半期四川林地动态变化

利用遥感和GIS技术对四川省20世纪90年代后半期林地的动态变化特征进行了研究。利用遥感和GIS技术获取20世纪90年代中期和2000年的土地利用数字数据以及土壤侵蚀数字数据。利用GIS技术获取坡度分级数据、环境质量等级数据、地貌分区数据和地市州行政单元数据。将所有数据转化和重采样为100m分辨率的栅格数据。再次,将所有数据投影到同一投影同一坐标系上。利用GIS的提取、叠加和统计分析功能对林地动态变化特征及其背景特征和空间分布特征进行了分析。分析表明,林地净增面积主要来源于草地和其它用地,而林地净减少部分的主要去向是耕地和建设居民用地,总体上,林地净减少7972hm^2;净增林地的区域主要是广元市、绵阳市和达州市或盆周山地和丘陵地区。净增林地的区域主要位于生态环境质量较好,坡度等级较低,土壤侵蚀为强度和中度的区域。净减少林地的区域主要位于生态环境质量中等、水土流失较轻、坡度较大的区域。就林地的生态功能而言,局部区域改进,总体下降;退耕还林的效果在20世纪90年代后半期还未能显现。建议加大对川西北高原和川西南山区的森林保护力度,特别是加大对甘孜藏族自治州、乐山市、雅安市和阿坝藏族羌族自治州等处的森林保护力度,加大对脆弱生态和陡坡环境的森林保护力度。     

方兴未艾的生物信息学

生物信息学(bioinformatics)是一门综合运用生物学、数学、信息和计算机科学等多学科理论、技术和方法,研究生物学系统和生物学过程中信息流及其运作机制的科学。其发展背景是20世纪后期,迅猛发展的分子生物学所积累的海量数据已经     

过去20年中国耕地生长季起始期的时空变化

多时相遥感数据能够较好地描述区域尺度的植被物候和生长季节的变化特征.利用NDVI时序数据,采用非对称性高斯函数拟合方法重建平滑曲线,分别提取了我国20世纪80年代初、90年代初和21世纪初等3个时期为我国耕地第一生长季起始期,计算3个时期平均生长起始期,并分析了我国耕地第一生长季起始期的区域空间分异规律;然后,从区域和省份两个尺度分析了20世纪80年代初至90年代初和20世纪90年代初至21世纪初两个阶段我国耕地生长季起始期动态变化趋势和空间格局.结果表明,我国不同区域耕地第一生长季起始期存在十分明显的空间差异,清楚地呈现出一个从南向北逐渐推迟的空间特征;从不同区域看,在20世纪80年代初至90年代初和20世纪90年代初至21世纪初两个时期,我国耕地第一生长季起始期变化都是提前和推迟并存,不同区域变化程度不一;从不同省份看,在过去20年间,我国绝大多数省份耕地第一生长季起始期都表现为总体提前的趋势,但不同省份的起始期变化具有差异性.影响我国耕地生长季起始期变化的因素很多,如何区别气候变化等自然因子和人类活动因子对耕地生长季起始期变化的影响是一个值得深入研究的问题.     

湖北自然植被概况:植被研究历史、分布格局及其群落类型

本文在文献研究和野外调查数据的基础上,从植被研究历史、植被类型组成和分布规律等方面,介绍了湖北省自然植被研究情况,并参考“《中国植被志》编研”拟定的分类系统,拟定了新的湖北省自然植被分类系统.湖北植被研究历史可大致分为三个阶段,分别是标本采集和森林资源勘察阶段(20世纪70年代前)、全面调查和植被区划阶段(20世纪70...     

苏北地区丹顶鹤越冬种群数量及栖息地分布动态变化

利用资料追踪和历史时期土地利用变化数据深入研究了有资料记载以来苏北地区丹顶鹤越冬种群数量变化与栖息地分布的时空响应。结果显示,20世纪80年代之初,丹顶鹤越冬种群广泛分布于苏北地区,尤其是长江中下游的内陆湖泊、沼泽及江苏沿海滩涂湿地;20世纪90年代之后丹顶鹤分布区域逐渐向沿海滩涂湿地转移,主要分布于盐城市的射阳县境内;进入21世纪,丹顶鹤分布区域集中于盐城国家级珍禽保护区核心区。与此同时,丹顶鹤越冬种群数量也经历了十分明显的变化过程,与20世纪90年代相比,数量减少50%以上。丹顶鹤越冬种群数量及栖息地分布变化与栖息地分布点周围的土地利用方式及人为干扰有关,栖息地面积丧失和景观破碎化是丹顶鹤越冬种群数量减少的主要原因。     

锡林郭勒盟气候干燥度的时空变化规律

以锡林郭勒盟15个气象站点1981—2007年的月平均气温、月累积降水量数据为基础,在Arcgis软件的支持下,得到DeMartonne干燥度的空间数据。研究结果表明,锡林郭勒盟27a平均干燥程度自东向西递增;1981—2007年,锡林郭勒盟整体上表现出干燥度数值下降、干旱程度上升的趋势;从干燥度的年代,20世纪80年代和90年代是锡林郭勒盟气候相对湿润时期,21世纪初期,锡林郭勒盟大部分地区的气候呈现干燥度值减小、干燥程度加大的趋势,干性干旱区在空间分布上占据了主导地位,结果也打乱了原有的气候带状交替格局。21世纪初与20世纪80年代相比,各干燥度等值线的位置均发生了明显的东移现象。     

脆弱性研究进展:从理论研究到综合实践

从20世纪60年代脆弱性概念提出到21世纪脆弱性逐渐成为一门独立的新科学,脆弱性已成为评价地区发展状况的依据以及衡量未来发展规划的判据。基于国内外脆弱性研究文献的回顾和总结,回顾了脆弱性概念起源与发展,梳理了脆弱性评价的定性和定量方法,科学评述了21世纪以来脆弱性研究的新进展:评价方法创新、多尺度精细评价、多源数据挖掘、关键要素阈值界定、人为活动影响和脆弱性演化机理综合研究。研究发现21世纪以来脆弱性进展迅速,主要特点为多元化、多角度、精细化和综合化,表现为评价数据和方法的多元化;横向空间对比和纵向时间序列的多角度分析;多尺度精细评价;关键要素阈值与演化机理综合研究。未来,脆弱性研究应完善脆弱性概念框架和理论体系,关注耦合系统脆弱性过程与机制,探究脆弱性驱动因素和演化机理,科学界定脆弱性关键要素阈值,挖掘和提取多源遥感数据信息,开展系统脆弱性动态评价和时空分析,实现脆弱性定量评价与综合实践,最终满足国家和地区可持续发展战略的需要。     

脆弱性研究进展:从理论研究到综合实践

从20世纪60年代脆弱性概念提出到21世纪脆弱性逐渐成为一门独立的新科学,脆弱性已成为评价地区发展状况的依据以及衡量未来发展规划的判据。基于国内外脆弱性研究文献的回顾和总结,回顾了脆弱性概念起源与发展,梳理了脆弱性评价的定性和定量方法,科学评述了21世纪以来脆弱性研究的新进展:评价方法创新、多尺度精细评价、多源数据挖掘、关键要素阈值界定、人为活动影响和脆弱性演化机理综合研究。研究发现21世纪以来脆弱性进展迅速,主要特点为多元化、多角度、精细化和综合化,表现为评价数据和方法的多元化;横向空间对比和纵向时间序列的多角度分析;多尺度精细评价;关键要素阈值与演化机理综合研究。未来,脆弱性研究应完善脆弱性概念框架和理论体系,关注耦合系统脆弱性过程与机制,探究脆弱性驱动因素和演化机理,科学界定脆弱性关键要素阈值,挖掘和提取多源遥感数据信息,开展系统脆弱性动态评价和时空分析,实现脆弱性定量评价与综合实践,最终满足国家和地区可持续发展战略的需要。     

生物芯片将给医学带来什么

2l世纪是生命科学的世纪，人类基因组计划即将完成，蛋白质组计划已经启动，基因序列数据及蛋白序列数据正在以前所未有的速度增长。然而，怎样去研究如此众多基因及蛋白质在生命过程中所担负的功能就成了全世界生命科学工作者共同的课题，生物芯片正是在这样的背景下应运而生。生物芯片不仅在高通量基因测序、基因表达研究中发挥了重要作用，也将在后基因组时代研究蛋白质及蛋白质间的相互作用方面发挥极其重要的作用，也将在临床基因诊断中占据重要地位。     

生物信息学与人类基因组计划

生物信息学是20世纪80年代末随着人类基因组计划启动而兴起的一门新的交叉学科人类基因组研究中的海量数据处理问题需要通过生物信息学来解决。     

中国科学院水生生物研究所科学数据中心:助推大数据时代水生生物学研究新发展

中国科学院水生生物研究所(以下简称“水生所”)是研究内陆水体生命过程、生态环境保护与生物资源利用的综合性学术机构。自20世纪50年代开始,水生所科研人员率先有计划地针对全国主要水体开展了实地科学考察,产生了大量的水生生物原始生态学数据;随着显微拍照和测序技术的进步,调查还产生了各种浮游生物显微照片和大量的遗传数据。这些数据为水生态监测服务系统和数据库的构建提供了数据支持,有助于推进水生生物学研究的发展。此外,面向国家在水环境保护、渔业可持续发展方面的重大战略需求,中国科学院水生生物研究所科学数据中心(以下简称水生所科学数据中心)(http://sdb.ihb.ac.cn/)聚焦科学数据标准规范、安全可控和开放共享,对上述科学数据进行收集保存、汇交整合、分级管理和分析挖掘,以期为生态环境保护与生物资源保护利用等领域的基础性、战略性和前瞻性的科学研究和技术创新服务。     

泾河流域潜在蒸散量的时空变异

潜在蒸散量是水文循环中的重要变量,分析其当前特征并预测未来变化,对于区域干旱和水文特征分析具有重要的参考意义。基于15个气象站点的日数据、NCEP再分析数据以及HadCM3的预测数据,在分析当前潜在蒸散量的基础上,应用统计降尺度方法对泾河流域21世纪的潜在蒸散量进行了预测。结果表明,1961—2005年泾河流域潜在蒸散量年均值为934.6 mm,且存在空间差异,整体由东向西南方向递减;时间变化上呈不显著的上升趋势。21世纪泾河流域潜在蒸散量呈显著的上升趋势,但存在季节差异,夏季增幅较大而冬季增幅较小;空间分布基本保持现有模式,但区域差异增大。潜在蒸散量增加可能加剧泾河流域的干旱状况,需提前采取一定的应对措施。     

黑龙江长白山森林生物量的时空变化分析

森林生物量碳储量的空间分布及其变化信息, 对揭示地表空间变化规律及驱动因子、分析评价森林生产力及生态功能具有重要意义。该文以20世纪70年代、80年代、90年代和21世纪初4个时期的遥感数据和同期的森林资源清查样地数据为基础, 应用遥感信息模型, 估算了黑龙江长白山地区的森林生物量, 分析了该地区森林生物量的时空动态变化, 以及森林生物量随高程、坡度和坡向的变化规律。结果表明: 该地区4个时期的森林平均生物量分别为81.56、44.27、48.27和54.82 t·hm^-2。4个时期总的森林生物量分别为5.37 × 10 ⁸、2.83 × 10 ⁸、3.06 × 10 ⁸和3.46 × 10 ⁸ t。20世纪70年代到21世纪初森林平均生物量和总的森林生物量都呈现出先降低后增加的趋势, 呈先下降趋势的主要原因是20世纪70-80年代以森林采伐为主, 后增加趋势的主要原因是实施天然林保护工程起到了很大的作用。该地区4个时期森林生物量随高程、坡度和坡向都表现出一致性的变化规律, 森林生物量随高程和坡度变化都呈先增加后减少的趋势, 导致这一现象的主要原因是, 高程、坡度和坡向变化引起了局地气候条件的变化, 从而直接影响森林生长环境, 造成森林分布的变化。森林生物量在200-400 m高程所占的比例最大, 约为35%, 在坡度5°-15°所占的比例接近50%。森林生物量在南坡和西南坡所占的比例最小, 为7%; 平坡所占的比例最大, 为28%; 南坡次之, 为19%。     

人类脑计划与神经信息学

了解脑及其功能是21世纪科学的重大挑战之一。神经信息学是神经科学与信息科学相结合的交叉学科。目前的“人类脑计划”旨在加强脑功能的基础研究,并开发用于分析、整合、合成、建模、模拟与提供各种数据的工具。中国应参与人类脑计划,为发展神经信息学作出贡献。     

生物信息专用计算机

生物信息学是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一,也是21世纪自然科学的核心领域。这门新兴的交叉学科是伴随基因组研究诞生的,也随着基因组研究的逐步深入而飞速发展。生物信息学是以计算机为工具从事基因组研究相关信息的获取、加工、存储、分配、分析和解释。它包含了两个方面,一是对海量数据的收集、整理与服务;另一个是从中发现新的规律。目前,伴随着基因组研究日新月异的进展,相关信息出现了爆炸性增长。     

系统生物学对医学的影响

系统生物学是21世纪最前沿的科学之一,它是随着生命科学飞速发展而产生的一门新兴生物学分支[1],它综合数学、信息科学和生物学的各种工具来阐明和理解大量的数据所包含的生物医学意义,从而使人们能够从整体上理解生物医学系统并精确、量化地预测生物医学系统的行为。随着系统生物学的发展及其理论的突破,将在疾病诊治、新药开发、预防医学方面发挥重要的作用,有助于弥补传统医学缺陷并促进其发展。     

1951—2018年中国年降水量及气象干旱的时空变异

探求降水量及干旱时空变化特征及规律是当前水文学研究的重要课题。基于中国619个气象站1951—2018年的降水量数据,采用距平百分率法和Morlet小波分析等方法,揭示年降水量及干旱的时空变异。结果表明: 研究期间,中国年降水量空间上呈东南至西北阶梯递减的特征,多年降水量变化剧烈程度反之;地势二、三阶梯分界线左右区域降水量呈下降趋势,且多于20世纪60—70年代发生突变,其余地区呈上升趋势,大多数突变发生于20世纪90年代;温带大陆和温带季风气候区降水量主周期小。20世纪60年代至21世纪10年代,中国干旱区面积减少,半干旱区面积增加,特别是近10年干旱和半干旱区面积减小,半湿润区面积增大。在30°—40° N之间发现一条干旱南北差异分界线,分界线以北干旱次数远多于以南;干旱的主体区域在年代际的转移方向为西北中部→华北南部→华北北部,发生次数及分布范围逐渐减小。     

气候变化背景下基于MaxEnt模型的刺梨潜在适生区分布预测

为阐明气候变化背景下刺梨(Rosa roxburghii)在中国的潜在适生区分布,该研究基于刺梨的自然分布数据及当代(1960～1990)、未来(21世纪50年代及70年代)气候因子数据,采用最大熵(MaxEnt)模型模拟了当前和未来气候情景下刺梨在中国的潜在适生区,并确定影响其地理分布的主要气候因子.结果表明:(1)...     

黄土丘陵沟壑区集水区尺度土地利用格局变化的水土流失效应

以陕北杏河集水区1985和1995年两期土地利用数据为基础,结合水文、DEM数据,定性分析了土地利用格局变化条件下的水土流失效应,其中采用双累积曲线法来界定土地利用格局基本没有变化的时间段,用C值在坡度、距河流距离上的分布来表征土地利用格局,用不同时期降雨量／径流量、降雨侵蚀力／输沙率相对增加的比例来表征水土流失效应。研究结果表明：(1)1981～2000年,土地利用格局变化剧烈的年份为1990～1991年,可以用1985、1995年两期数据分别代表20世纪80年代和90年代的土地利用;(2)从20世纪80年代到90年代,杏河集水区的C值有明显的增加趋势,在较陡坡度和距河流距离较近处,C值增加的幅度相对较大;(3)土地利用格局变化明显改变了降雨量-径流量、降雨侵蚀力-输沙率的关系,出现了从20世纪80年代到90年代,虽然降雨量／降雨侵蚀力在整体上呈现明显下降的趋势,但是水土流失量,却表现出同比增加的现象,而且这种增加在不同月份也有差异。用本文中的方法来表征土地利用格局和水土流失效应,其结果具有较好的比配性,可以用来定性分析土地利用格局与水土流失的关系。但是,由于水土流失效应的表征方法没有考虑降雨的空间变异特征,该方法尚不适于雨量站点比较密集、降雨空间变异较大的区域。此外,在进一步的研究中,还需要注意遥感数据解译的准确性、C值精度、土地条件的变化等问题。     

生物信息学策略鉴定新基因

随着人类基因组计划的开展,在基因结构、定位、表达和功能研究等方面都积累了大量的数据,如何充分利用大量已有的网上数据库资源,加速人类基因克隆研究及功能初步研究,同时避免重复工作,节省开支,已成为我们面临的一个急迫而富有挑战性的课题.生物信息学是20世纪80年代末开始,随着基因组测序数据迅猛增加而逐渐兴起的一门新兴学科,它利用计算机对生命科学研究中的生物信息进行存储、检索和分析.它的产生和发展为人们提供了强大的工具,本文就生物信息学方法在识别和鉴定新基因中的应用予以综述.