1982_2010年中国东北地区植被NPP时空格局及驱动因子分析
收稿日期：2011-12-23；修订日期：2012-03-20
基金项目：中国科学院战略性先导科技专项子课题（XDA05050101）、中国科学院重点部署项目（KZZD-EW-TZ-07-06，KZZD-EW-08-02）、国家自然科学基金项目（40930527）资助。
作者简介：毛德华(1987-)，男，山东沂水人，博士研究生，研究方向为资源环境遥感。E-mail ：maodehua@https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html,
19821982~~2010年中国东北地区植被NPP 时空格局
及驱动因子分析
毛德华1,2,王宗明1，韩佶兴1,2，任春颖1
（1.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130012；2.中国科学院研究生院，北京100049）摘要：应用逐像元线性回归模型方法，整合应用MODIS 和A VHRR NDVI 数据集，构建1982~2010年覆盖东北地区的8km 空间分辨率的NDVI 数据集，进而应用CASA 模型估算得到东北地区29a NPP 数据集，模拟精度在75%以上。29a 平均的东北地区植被NPP 总量为6.5×108tC/a 。植被NPP 的分布受植被类型、气候、地形因素的综合影响。NPP 地域差异明显，山地区植被>平原区植被>高原区植被,变化最大的植被类型为草地植被。过去29a 间，植被NPP 呈显著上升趋势(P <0.01)。气候变化和土地利用变化均是影响植被时空格局的重要因素。关键词：NPP ；A VHRR GIMMS NDVI ；MODIS NDVI ；CASA 模型；中国东北地区中图分类号：TP79
文章标识码：A
文章编号：1000-0690(2012)09-1106-06
植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP ）及其对全球变化的响应是理解陆地碳循环的关键。随着遥感技术的兴起和发展，基于遥感观测的植被NPP 研究已经较好地应用于实时、连续监测和年际波动及长期变化趋势的探测[1]。以遥感数据驱动的植被NPP 模型（如CASA ，CEVSA ，BIOME-BGC 等）得到迅速发展和应用。以归一化差异植被指数（Normal Difference Vegetation In-dex,NDVI ）为驱动的CASA 模型是国际上较为常用的NPP 估算方法。国内外学者基于CASA 模型开展了较多植被NPP 的估算及其对全球变化的响应研究[2,3]。
东北地区地处中国东北边陲，植被是中国的重要生态屏障和区域环境调控者，对植被NPP 进行长时间序列的监测与模拟具有十分重要的意义。相关学者针对中国东北地区NPP 开展一些研究[4,5]，但之前研究大多局限于植被NPP 对气温和降水的响应分析，而并未从多种气象因子及土地利用变化角度开展长时间序列的驱动分析。植被NPP 的时间变化表征着植被生长活力的变化，分析以往基于遥感数据的NPP 估算研究的时间序列，普遍存在受单一遥感数据源限制而未能完成
长时间序列NPP 估算的局限。而进行长时间序列植被NPP 研究，是区域植被碳储量变化以及碳循环平衡模拟的重要内容。本文以此为出发点，整合应用A VHRR 和MODIS 两种NDVI 遥感数据源进行长时间序列的月尺度NPP 模拟，旨在探讨1982~2010年间植被NPP 的时空变化，为长时间序列NPP 模拟提供案例支持，同时为东北地区植被碳储量变化研究提供依据。通过对NPP 与气温、降水、太阳辐射和实际蒸散的相关分析及土地利用变化分析来探讨NPP 变化的驱动因子，以此更好的理解NPP 变化的影响因素，为植被监测和生态保育工作提供理论依据。
1研究区概况
中国东北地区位于东经115°32′~135°09′E 、北纬38°42′~53°55′N 。该区北部与俄罗斯接壤，东南部与朝鲜半岛相接，南部滨临中国渤海和黄海。属温带大陆性季风气候，冬季寒冷；研究区平均气温由南往北逐渐降低，北部气温相对较低，是中国第二大多年冻土分布区。东北地区典型的热量变化和湿度分异，加上独特的植被分布格局，成为全球变化和陆地生态系统研究的敏感区域。东
第32卷第9期2012年09月
V ol.32No.9Sep.,2012
地理科学
SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA
DOI:10.13249/https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html,ki.sgs.2012.09.015
毛德华等:1982~2010年中国东北地区植被NPP时空格局及驱动因子分析9期
部地区的年降水量为400~700mm，属寒温带、暖温带湿润、亚湿润地区；西部仅为250~400mm，属中国亚干旱地区。全区植被类型多样，具有明显的空间分布差异，与地形分布高度相关。
2数据与方法
2.1数据来源与处理
本文所用遥感数据有1982~2003年8km分辨率的A VHRR NDVI和2000~2010年1km分辨率的MODIS NDVI。基于两种数据源重合时间段的NDVI，建立逐像元一元线性回归模型，应用重采样的8km分辨率的MODIS NDVI对GIMMS数据集进行时间序列插补，构建1982~2010年NDVI序列[6]。NPP模拟过程中应用到了中国科学院植被图编辑委员会2001年编制的植被图和中国气象共享服务网提供的1982~2010年东北地区各站点的逐月平均气温、降水和日照时数数据集。本研究中实际蒸散（ET）为Thornthwaite法[7]计算得到。太阳总辐射量（SOL）由大气上界太阳辐射量和日照百分率计算得到[8]。通量数据来自长岭草地通量观测站和三江平原沼泽湿地通量观测站。
2.2NPP模拟与分析
本文基于所构建的1982~2010年NDVI数据集和气象数据为驱动，应用光能利用率模型CASA 模型[4]估算29a的NPP。本文中最大光能利用率参考朱文泉等[9]所模拟的参数值。NPP的模拟过程均在ArcInfo Workstation中编辑AML宏语言完成。NPP时间变化分析采用趋势线分析法[5]，通过逐像元计算NPP变化斜率来探讨变化趋势。NPP 与气候要素间的分析主要采用空间相关分析[10]的方法，通过计算长时间序列数据的相关系数来反映两个因子间的相关程度。
3结果与讨论
3.1NPP模拟结果与精度评价
本文采用将模拟值与通量观测数据比较的方式对植被NPP进行验证，将GPP数据通过单位转换和碳利用效率系数运算[11]得到月NPP。图1看出，模拟值与实测值比较接近，误差在25%以内，相关系数为0.861，说明本文的NPP结果模拟可靠。3.2NPP空间变异分析
计算结果表明：1982~2010年间平均的东北地区植被年NPP总量为6.5×108tC/a。植被NPP的分布受植被类型、气候、地形因素的综合影响，空间异质性强（图2）。呼伦贝尔草原区、吉林西部及通辽、赤峰地区是东北草地的主要分布区，气候干旱，降水较少，长期过度放牧和开垦，并有草原荒漠化、盐碱化现象存在[12]，故NPP较低，在400gC/ (m2?a)以下。东北三大平原区主要为农田植被，NPP值在400~600gC/(m2?a)之间。大兴安岭东麓、小兴安岭地区植被主要以温带针阔混交林和落叶针叶林为主，受温度条件限制，NPP值大致在600~ 800gC/(m2?a)。完达山系和长白山脉地区主要以落叶阔叶林和温带常绿针叶林植被为主，受海洋气候影响，水热条件充分，植被NPP值相对较高，在700gC/(m2?a)以上。从地形分布看，山地植被NPP最高，平原植被区次之，
高原区最低。
图1涡度相关实测数据与NPP模拟值对比
Fig.1Coloration between eddy covariance data and simulated
NPP
图2东北植被NPP空间分布
Fig.2Spatial distribution of NPP in Northeast China
逐像元趋势线分析得出（图3）：东北地区NPP
1107
地理科学32卷
呈下降趋势的区域主要为典型林区与平原区的交错地带和呼伦贝尔草原区与赤峰草地亚干旱区。这些地区受人类活动影响严重；森林滥砍乱伐，草地过度放牧等因素，均是造成NPP 降低的主要原因[13]。内蒙古干旱区同时受气温升高、降水减少的气候变化影响，NPP 呈现下降趋势。内蒙古干旱区部分像元表现出NPP 上升趋势，土地利用类型的变化可能为主要原因之一，部分草地转化为农田植被；同时，人类逐步认识到草原荒漠化的不利后果，草地保护、合理放牧等措施为部分地区草地植被的生长提供了有利条件，故NPP 呈上升趋势。大小兴岭森林植被区呈现上升趋势，原因为该区地处东北边陲，人口稀少，受人类活动影响小，同时该区植被生长所需水分不仅有降水，还有积雪融水、冻土融水等，水热条件朝着更加适宜该区植被生长方向发展。空间变异分析结果得出，变异较大的区域与NPP 低值区一致，主要分布在呼伦贝尔草原区、吉林西部亚干旱区和赤峰、通辽荒漠草原亚干旱区。
3.3东北地区植被NPP 总量的年际和年代变化分析
植被NPP 区域总量与年份回归分析结果显示：植被NPP 呈显著上升趋势(P <0.01)。2010年
植被NPP 总量达7.3×108tC/a 。分析年际变化得出，植被NPP 呈现先上升后下降的趋势，2000年以后呈现轻度下降趋势。这种趋势与Zhu 等[14]和国
志兴等[5]研究结果相吻合。由逐像元线性趋势分析和空间变异分析得出，变化较大的植被类型主要为草地，全区草地植被NPP 平均值表现出显著上升趋势(P <0.01)，虽然部分区域的草地植被覆盖度降低，草原荒漠化现象严重，但耕垦活动及逐渐合理的草地保护、合理放牧等因素是全区草地NPP 总和的升高的主要原因。
统计东北地区过去29a 间三个年代NPP 得出，20世纪80和90年代NPP 值分别为6.25×108tC/a 和6.51×108tC/a ，本世纪前10a 的NPP 为6.70×108tC/a 。可以明显看出东北地区植被净初级生产力在提高，分析主要原因为受气候变化影响，东北地区气温升高、多年冻土退化、冻土冻融时间缩短，植被发芽期提前，落叶期推后，导致植被生长期增加[15]，NPP 升高。这表明东北地区植被固碳能力总
体水平提高。3.4影响因子分析
1）气候驱动因子。研究发现过去29a 间平均年光合有效辐射（APAR ）总量与植被类型在空间分布上较为一致，NPP 值较低的地区光合有效辐射低。呼伦贝尔典型草原区、吉林西部、通辽、赤峰地区光合有效辐射在600MJ/(m 2?a)以下。植被光合有效辐射较低，使得植被光合作用效率低，植被NPP 较小。大兴安岭东麓、小兴安岭南麓和长白山地区光合有效辐射最高在1600MJ/(m 2?a)，主要为落叶阔叶林和针阔混交林，光合作用效率较高，该区气候湿润、适宜植被生长，平均年NPP 较高。东北地区实际蒸散以由东南向西北逐渐递减。内蒙古地区属干旱、亚干旱地区，年降水量较少，地表实际蒸散较低。呼伦贝尔地区实际蒸散量最低，蒸散量在250mm 以下，气候干旱、年降水量较少，年NPP 较低。
年NPP 和年平均气温与年降水量、年太阳辐射总量和年地表蒸散量4个气候因子间相关分析得出（图4）：NPP 与气温的相关性不明显，而NPP 与降水间的相关显著性空间差异明显。研究区北部林区气温升高促进了植被的生长，表现为NPP 与气温间呈正相关。大小兴安岭地区植被NPP 与降水呈负相关，部分地区呈显著负相关，原因为本区相对气温较低，降水导致区域植被接受日照时数减少，太阳辐射减少，影响植被的光合作用[16]。植被NPP 与降水呈显著正相关的区域主要为内蒙古干旱区，尤其以呼伦贝尔地区最为典型，这一结
图3东北植被NPP 变化趋势空间分布
Fig.3Spatial distribution of change trends of NPP
in
1108
毛德华等:1982~2010年中国东北地区植被NPP 时空格局及驱动因子分析
9期论与张峰等[17]的结论一致；降水是该区域植被所需水分的主要来源，降水是植被生长的主要限制因子[18]，降水减少导致区域内植被NPP 降低。东北平原区植被与地表蒸散量无显著相关性，而大部分的大小兴安岭地区森林植被NPP 与地表蒸散呈显著负相关，地表蒸散在一定程度上表征土壤水分的损失强度。地表蒸散减少，降低土壤水分的流失，植被生长所需要的土壤水丰富，故而有利于植被的生长。而该区域太阳辐射的增加表征该区域植被接收日照的时间延长，进而植被光合作用产出增加，同时气温升高延长了植被的生长期，故
植被NPP 与太阳辐射呈显著正相关。在内蒙古干旱区NPP 与地表蒸散呈显著正相关，尤以呼伦贝尔草原区最为明显；地表蒸散通过减少土壤水分加剧了植被生长的干旱环境，而草地植被根系较短，同时受降水量低、气温升高等因素影响，植被生长受到限制，NPP 呈下降趋势，在地表蒸散同样下降的趋势下，故而呈现显著正相关。除部分干旱区植被因太阳辐射的增加而损失大量的土壤水和叶片水而呈现NPP 与太阳辐射呈负相关外，东北大部分区域太阳辐射的增加对于植被的生长有利。
图4东北地区植被NPP 与气侯因子间相关性空间分布
Fig.4Spatial distribution of correlations between NPP and climatic factors in Northeast
China
1109
地理科学32卷
2）土地利用变化驱动因子。结合植被NPP空间分布图可以看出：不同土地利用类型的植被NPP差异明显。落叶阔叶林和常绿针叶林NPP最高，落叶针叶林和针阔混交林次之，农田植被NPP 大于草地NPP，但二者均小于林地NPP。土地利用类型分布影响植被NPP的空间格局。过去29a 间土地利用类型的变化对植被NPP的影响在林地与耕地交错地带以及内蒙古地区表现尤为明显。林区与平原的交错地带，植被NPP呈现下降趋势，主要原因为林地面积减少，土地利用类型转化为耕地所致。在过去几十年间东北地区经历了严重的土地利用变化。Wang等[19]研究东北地区土地利用变化得出，1986~2000年间林地面积减少10052 km2。林地植被转变为耕地植被和草地植被等明显降低了原处的植被NPP。吉林西部土壤盐碱化的草地及内蒙古地区草地荒漠化现象严重，且人为干扰大，土地退化严重，造成该区域的植被稀疏或直接发生土地利用类型转变由草地转变为裸地或沙漠。同样造成了植被NPP降低。吉林西部及内蒙古地区经济落后，土地大规模开垦，部分地区原有草地受人为干扰影响，草地大面积的减少，转变为耕地[20]，导致植被NPP呈现上升趋势。东北地区经济的迅速发展[21,22]均造成不同程度的土地利用类型转化，进而造成了植被NPP的年际变化：如城市面积的扩张，导致城市周边耕地减少，大面积的湿地开垦为农田等，均影响植被NPP的时空分布特征。
4结论
本文整合A VHRR和MODIS两种遥感数据源的NDVI数据集，应用CASA模型估算东北地区1982~2010年间NPP。分析NPP空间格局及驱动因素得出：东北地区平均植被NPP总量为6.5×108 tC/a，NPP地域差异明显，空间异质性强，从地形来看，山地区植被>平原区植被>高原区植被；针对不同植被类型而言，落叶阔叶林和常绿针叶林>针阔混交林和落叶针叶林>农田植被>草地植被。东北地区植被NPP总量呈现显著上升趋势（P<0.01），植被固碳能力总体升高。NPP呈下降趋势的像元区域主要在典型山地区与平原区的交错地带和呼伦贝尔草原区与赤峰草地半干旱区。较其它植被类型而言，近30a间草地植被NPP变化最为明显。气候变化对植被NPP的影响程度地域差异明显。气温、降水以及太阳辐射和地表蒸散的空间格局是影响植被NPP分布的重要控制因素，但不同区域表现出的相关程度不同。土地利用变化通过改变植被类型进而影响植被NPP的时空格局。
参考文献
参考文献：：
[1]于贵瑞.全球变化与陆地生态系统碳循环和碳蓄积[M].北京:
气象出版社,2003.
[2]Nemani R R,Keeling C D,Hashimoto H.Climate-driven increas-
es in global terrestrial net primary production from1982to 1999[J].Science,2003,300
300(5625):1560-1563.
[3]陈福军,沈彦俊,李倩,等.中国陆地生态系统近30年NPP时
空变化研究[J].地理科学,2011,31
31(11):1409~1414.
[4]张峰,周广胜.中国东北样带植被净初级生产力时空动态遥
感模拟[J].植物生态学报,2008,3232(4):798~809.
[5]国志兴,王宗明,张柏,等.2000~2006年东北地区植被NPP的
时空特征及影响因素分析[J].资源科学,2008,30
30(8):1226~ 1235.
[6]Mao D H,Wang Z M,Luo L,et al.Integrating A VHRR and MO-
DIS data to monitor NDVI changes and their relationships with climatic parameters in Northeast China[J].International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation,2011,doi:
10.1016/j.jag.2011.10.007.
[7]周广胜,张新时.自然植被净第一性生产力模型初探[J].植物生
态学报,1995,19
19(3):193~201.
[8]Seaquist J W,Olsson L,Ardo J.A remote sensing based primary
production model for grassland biomass[J].Ecological Model-ing,2003,169
169:131-155.
[9]朱文泉,潘耀忠,何浩.中国典型植被最大光能利用率模拟
[J].科学通报,2006,5151(6):700~706.
[10]毛德华,王宗明,罗玲,等.1982~2008年东北冻土区植被生长
季NDVI对气候变化和CO
2体积分数增加的响应[J].环境科学学报,2010,30
30(11):2332~2343.
[11]Bhaskar J C.Carbon use efficiency,and net primary productivi-
ty of terrestrial vegetation[J].Advance Space Research,2000,2626
(7):1105-1108.
[12]罗玲,王宗明,宋开山,等.吉林省西部草地NPP时空特征与
影响因素[J].生态学杂志,2009,2828(1):2319~2325.
[13]徐新良,刘纪远,庄大方,等.基于3S技术的中国东北地区林地
时空动态特征及驱动力分析[J].地理科学,2004,24
24(1):55~60.
[14]Zhu W Q,Pan Y Z,Liu X,et al.Spaio-temporal distribution of net
primary productivity along the northeast China transect and its response to climatic change[J].Journal of Forestry Research, 2006,1717(2):93-98.
[15]Yang Z P,Ou Y H,Xu X L,et al.Effects of permafrost degrada-
tion on ecosystems[J].Acta Ecologica Sinica,2010,3030:33-39. [16]Piao SL,Fang J Y,Chen A P.Seasonal dynamics of terrestrial net
primary production in response to climate changes in China[J].
Acta Botanica Sinica,2003,4545(3):269-275.
[17]张峰,周广胜,王玉辉.基于CASA模型的内蒙古典型草原植
1110
毛德华等:1982~2010年中国东北地区植被NPP时空格局及驱动因子分析9期
被净初级生产力的动态模拟[J].植物生态学报,2008,32
32(4): 786~797.
[18]龙慧灵,李晓兵,黄玲梅,等.内蒙古草原生态系统净初级生产
力及其与气候的关系[J].植物生态学报,2010,34
34(7)：781~791.
[19]Wang Z M,Liu Z M,Song K S,et https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html,nd use changes in North-
east China driven by human activities and Climatic variation[J].
Chinese Geographical Science,2009,1919(3):225-230.[20]张柏,崔海山,于磊.东北平原西部半干旱地区土地退化研
究[J].农业系统科学与综合研究,2003,19
19(1):30~32.
[21]闫云霞,许炯心,廖建华.中国东北地区侵蚀产沙尺度效应的空
间分异[J].地理科学,2010,30
30(5):783~789.
[22]杨威,金凤君,王成金,等.东北地区经济增长效率及其时空
分异研究[J].地理科学,2011,3131(5):544~550.
Spatio-temporal Pattern of Net Primary Productivity and Its Driven Factors
in Northeast China in1982
1982--2010
MAO De-hua1,2,WANG Zong-ming1,HAN Ji-xing1,2,REN Chun-ying1
(1.Northeast Institute of Geography and Agroecology,Chinese Academy of Sciences,Changchun,Jilin130012,China；
2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China)
Abstract
Abstract:A VHRR NDVI at8km spatial resolution and MODIS NDVI at1km spatial resolution were integrat-ed using per pixel linear regression model method to construct NDVI dataset from1982to2010at8km spa-tial resolution and covering Northeast China.Based on the constructed NDVI dataset and meteorological data, monthly net primary productivity in Northeast China in1982-2010were estimated using the CASA model.Sim-ulation accuracy of net primary productivity was above75%and through accuracy and consistency check.An-nual total vegetation net primary productivity in Northeast China is6.5×108t/a(carbon),and the distribution of net primary productivity varied from vegetation types,climatic and topography differences.There are obvious difference and spatial heterogeneity for NPP in Northeast China.For the vegetation in different topography ar-eas,net primary productivity decreased in the order of mountains,plains,plateaus.For different vegetation types,net primary productivity decreased in the order of broadleaved deciduous forest and evergreen conifer-ous forest,mixed coniferous and broadleaved forest and deciduous coniferous forest,crop,grass.Trend analy-sis at pixel extent showed that the pixels with decreased trends mainly distributed in the transitional zone be-tween typical forest zone and plain,Hulun Buir grassland and Chifeng semi-aird region.Result of spatial varia-tion analysis showed that the NPP of grassland vegetation had the highest changes compared with other vegeta-tion types in the past29years.But net primary productivity of grassland have an obvious increase at a whole, this was maybe resulted from the conservative grazing and grassland https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html, primary productivity ex-hibited obviously increasing trend in1982-2010.Consequently,vegetation carbon fixation had enhanced as a whole acquired from the decade analysis.Climatic changes for different parameters are very important affect-ing factors on spatial pattern and annual dynamic of https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html,nd cover changes in Northeast China during the past29years influenced the spatial pattern and annual dynamic for net primary productivity of different vegeta-tion types.Economic development in this region still makes a pressure for vegetation net primary productivity, especially the forest.
words
Key words:NPP;A VHRR GIMMS NDVI;MODIS NDVI;CASA model;Northeast China
1111
新世纪以来中国城市化的时空演变及因素分析
包含的本质和内容也越来越丰富，如囊括人口、经济、社会、环境和文化等诸多方面。因此，要评价各地城市化发展水平就必须有单一指标与复合指标的综合反映，但目前未有能在时空上可比的通用理想的、大家都能接受的复合指标，能被多数学科接受的衡量城市化水平的指标是人口统计学指标，比较简明、通俗、常用的指标是城镇人口占总人口的百分比，即城市化水平=U/P×100%，式中U为城镇人口；P为总人口。本文为了方便研究和比较，除无特殊说明，城市化水平均以此统计计算。 21世纪素有“城市世纪”或“城市时 新世纪以来中国城市化的时空演变及因素分析 ◎ 刘 高 城市化（urbanization）也俗称城镇化，是一个比较笼统复杂的概念，在国内外不同领域的学者对城市化的概念从多角度予以了阐述。如人口学界把城市化定义为农村人口转化为城镇人口的过程；地理学界指出城市化是一个地区的人口在城镇和城市相对集中的过程，也意味着城镇用地扩展，城市文化、生活方式和价值观在农村地域的扩散过程；社会学界认为城市化就是农村生活方式转化为城市生活方式的过程；经济学界从工业化的角度来定义城市化就是农村经济转化为城市化大生产的过程。由此看出，城市化是一个过程是毫无疑问的，随着社会不断进程，城市化 摘?要：城市化是当今世界各国社会经济发展的主要态势，城市化水平是一个国家或地区的社会经济发展和现代文明进程的主要刻度标尺。新世纪之初，中国正处于社会经济转型与变革的时期，城市化作为这一时期的一种内生发展力量，在新的时代背景下有着新的时空演变规律及影响因素。通过对新世纪以来中国城市化发展规律的研究分析，以期为中国城市化战略实施提供有益参考，为增强国家综合实力奠定理论基础。 关键词：城市化?时空演变?因素分析【中图分类号】C9 3
南极海冰的时空变化特征
第16卷第1期极地研究Vol.16,No.1 2004年3月CHIN ESE JOURNAL OF POLAR RESEARCH March2004 研究论文 南极海冰的时空变化特征 马丽娟 陆龙骅 卞林根 (中国气象科学研究院,北京100081) 提要 依据Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料,利用诊断分析方法,对近35年来南极海冰的时空变化特征进行了研究。研究表明,在南极地区,海冰平均北界和海冰总面积的变化基本一致,可以用海冰北界来研究南极海冰的时空变化特征。南极海冰最多和最少期分别出现在9月和2月;威德尔海和罗斯海地区海冰最多、变化最大,南极半岛地区海冰最少,变化也小;近35年来环南极地区的海冰有明显的减少趋势。南极海冰变化的时空多样性十分明显,存在着5个变化不同的区域,其中有两个区域近35年来海冰范围扩大,面积增加,而另三个区域则海冰范围缩小,面积减少。不同区域的海冰都存在着较明显的2—3年和5—7年主振荡周期。南极海冰时空变化特征的研究对进一步认识南极地区海2冰2气相互作用的物理过程,讨论南极海冰变异与大气环流和天气气候的关系有重要意义。 关键词 南极海冰 数学诊断 时空变化 全球变化 1 引言 全球气候变化是当今举世瞩目的重要课题,南极地区是全球气候变化的关键区和敏感区。科学家们目前正力图从此发现全球气候变化的前兆。极地是地球大气热机运转的冷源所在地,其海洋和大气状况对于全球大气环流和天气气候变化具有重要作用。南极地区是全球地2气系统的主要冷源之一,而赤道地区则是全球地2气系统的主要热源(周秀骥,陆龙骅等,1996)。旋转地球上冷热源的非均匀分布,正是产生大气环流的直接原因。 海冰是南极地区最重要的大气环境特征之一。海冰的存在及其季节和年际变化,是极地海洋状况最显著和变化最大的特征。海冰所具有的高反射率及其对海洋与大气之间热量和水汽交换的抑制作用,以及海冰生消所伴随的潜热变化,对于极地和高纬度地区大气的热量收支有着至关重要的影响,进而影响极地大气冷源的强度。因此,极地海冰覆盖范围的变化可以通过影响极地大气冷源的强度而影响大气环流。另一方面,由于受极地海陆分布及洋流等因素的影响,海冰地理分布不均,导致极地各区域海冰对大气环流的影 [收稿日期] 2004年2月收到来稿。 [基金项目] 科技部基础工作专项资助。 [作者简介] 马丽娟,女,1979年生。中国气象科学研究院2001级硕士研究生。专业方向是极地气象与全球变化研究。
简明扼要地总结中国区域大地构造时空演化规律
简明扼要的总结中国区域大地构造时空演化规律一、中国区域构造演化阶段 太古代以来，中国大陆岩石圈经历了从无到有，从小到大，从岛状古陆到大陆板块的发展过程。根据大陆岩石圈构造演化的地球动力学体制和不同时期东亚大陆岩石圈的板块构造格局，将我国区域构造演化历史粗略地分为以下四个发展阶段(表4.3)： 1. 古陆核形成演化阶段(Ar～Pt1) 2. 元古大陆板块演化阶段(Pt2～Pt3) 3. 古板块形成演化阶段(Z～T2) 4. 活动大陆边缘与板内构造演化阶段(T3～Q)
表4.3 中国大地构造演化阶段 二、中国区域构造演化及其主要特点 （一）区域地球动力学体制(系)的交替 区域构造是在一定的地球动力学体制(系)作用下的产物。不同的地球动力学体制(系)产
生不同特征的区域构造，因而区域构造的演化反映地球动力学体制(系)的交替。 现在比较一致的观点认为，在太古代至早元古代，地球动力学体制可能与板块构造体制有本质的区别。但这一阶段中究竟属于一种什么样的地球动力学体制，目前尚不十分清楚。 早元古代后，即距今1600Ma以来，板块构造体制开始占据主导地位。在这种地球动力学体制中，大陆岩石圈的构造发展主要受控于与其相邻的大洋盆地的构造演化。因此，我国大地构造学家常以在区域构造演化中起主导作用的大洋盆地来命名不同的地球动力学体系。 从我国区域构造演化来看，自中元古代至今曾出现过以下几个不同的地球动力学体系； 1. 古蒙古洋地球动力学体系 前中生代，我国北方大陆(即塔里木和华北板块)与西伯利亚板块之间曾被古蒙古洋占据。随着古蒙古洋的扩张、消减闭合，塔里木一华北板块出现裂陷、褶断，大陆地壳向北增生、扩大，并最终于古生代末与向南扩大的西伯利亚板块碰撞对接。因此在前中生代，我国区域构造的形成与发展主要受古蒙古洋地球动力学体系的控制。 2. 古太平洋地球动力学体系 自二叠纪至早白垩世，我国东部处于古太平洋西岸，古太平洋的扩张、消减、关闭，直接控制着中国东部区域古生代晚期至中生代的构造演化。 3. 特提斯-喜马拉雅地球动力学体系 二叠纪至新生代，我国西南部先后有古特提斯洋(二叠纪～三叠纪)、中特提斯洋(晚三叠世～侏罗纪)、新特提斯洋(侏罗纪～白垩纪)发育，始新世时印度板块与欧亚板块碰撞。所以我国西部二叠纪以来的构造发展，主要受特提斯-喜马拉雅地球动力学体系的控制。 4. (今)太平洋地球动力学体系 白垩纪中晚期以来，现在的太平洋逐渐形成，我国东部成为(今)太平洋西岸活动大陆边缘，置于(今)太平洋地球动力学体系作用之下。
武汉市湖泊面积时空演变与驱动力分析
市湖泊面积时空演变及驱动力分析 实 验 报 告
成员： 一、实验背景 曾经，市数百个大小湖泊星罗棋布，遍布三镇，当之无愧地被称为“百湖之市”，湖泊成为市民的骄傲。然而，据2010年市水务局的调查数据显示，近几十年来的湖泊面积减少了228.9平方公里，五十年来近100个湖泊人间“蒸发”，中心城区仅存的38个湖泊，还面临着继续被侵蚀的危险。 众所周知，气候变化等自然因素是导致湖泊面积缩小和消亡的原因之一。但对市消亡的近百湖泊而言，这一因素几可忽略。随着经济的发展，社会的进步，在利益的驱使下，大量的湖泊被填，用以养殖或者建造城市用地。 客观地说，湖泊的大面积缩小和消亡，有着特殊的历史原因。市水务局的统计数据表明，市缩减的湖泊面积有六成是由于上世纪五六十年代填湖造地和围湖养鱼造成的，市的各大湖泊几乎均受波及。特别是面积较大的湖泊，在这一阶段面积剧减，有的甚至完全消失或转化为人工精养鱼池，如东西湖、汊湖等；有的则被切割成若干小湖泊，如沙湖、东湖等。 进入上世纪90年代，随着城市建设的发展，市逐渐加快旧城改造和城市道路建设，旧城的改造和城市的兴建，使得土地的价值不断上升，道路的规划和商品房、工厂厂房的兴建，在巨额利益趋势下，填埋湖泊的惩罚已经不被人所重视，填埋的湖泊特别是一些被污染了的湖泊上长起了繁华的街市，大量的湖泊在城市的喧嚣中流干了最后一滴眼泪。 二、实验意义 湖泊在生态系统中占据着重要的地位，是重要的国土资源，具有调节河川径流、发展灌溉、提供工业和饮用的水源、繁衍水生生物、沟通航运，改善区域生态环境以及开发矿产等多种功能，在国民经济的发展中发挥着重要作用同时，湖泊及其流域是人类赖以生存的重要场所，湖泊本身对全球变化响应敏感，在人与自然这一复杂的巨大系统中，湖泊是地球表层系统各圈层相互作用的联结点，是陆地水圈的重要组成部分，与生物圈、大气圈、岩石圈等关系密切，具有调节区域气候、记录区域环境变化、维持区域生态系统平衡和繁衍生物多样性的特殊功能。湖泊的消亡将对陆地水文系统产生重要影响,它的主要危害是加剧洪涝、干
中原经济区城市间相互作用时空格局演变研究
收稿日期收稿日期：2013-05-23；修订日期修订日期：2013-12-09 基金项目基金项目：国家自然科学基金资助项目（41271144）、2013年度河南省政府决策研究招标课题（2013B053）资助。作者简介作者简介：刘静玉（1971-），男，河南林州人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事城市-区域综合发展、城市规划与设计研究。E-mail:liujy@https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html, 中原经济区城市间相互作用时空格局演变研究 刘静玉，杨虎乐，宋琼，范晓霞 （河南大学区域发展与规划研究中心/环境与规划学院，河南开封475004） 摘要摘要：将中原经济区30个省辖市市区作为研究对象，按照由“线”→“点”→“面”的分析思路，运用引力模型、潜能模型与潜能得分模型、经济隶属度模型等各种模型，定量分析1990~2010年间中原经济区城市间相互作用时空格局的演变过程与特征。结果表明：城市间相互作用强度的时空差异明显。“线”层次上，城市间的引力和城市联结线数目的增多，逐渐形成辐射网络，引力和联结线数目的变化存在时空差异性。“点”层次上，通过“线-点”叠加分析，城市最大联结线数目增多和城市潜能等级提升的时空差异性明显。而且1990~2010年间各个城市潜能等级跃迁的时空差异明显。“面”层次上，近20多年来，区域中心城市没有变化，但4个中心城市的腹地变化明显，核心组团——郑州组团1990~2000年北扩，2000~2010年东扩；1990~2010年，潜能高值区域的空间收缩也表现出阶段性特征。关键词：城市间相互作用；城市潜能；中原经济区中图分类号中图分类号：F129.9 文献标识码文献标识码：A 文章编号文章编号：1000-0690(2014)09-1060-09 空间相互作用用以表达两地之间的相互联系程度[1]，城市间相互作用的研究始终是学术界的热点之一。相关研究可归纳如下：第一，研究方法不断更新，多采用定性[2~4]、定量[5~8]以及定性与定量[9,10]相结合的方法展开研究。由于城市间OD(Origin-Desti-nation)交通距离数据获取难度较大，而采用理论模型[11~13]计算相对简单，因此，随着理论[14~18]和模型研究的不断深入，计量模型不断更新[19~24]。第二，数据类型多样化。研究数据分为静态数据和动态数据。因为属性数据的易获取性，研究中多采用由城市属性数据诸如GDP 、人口、投资、城市空间或时间距离等组成的静态数据[25~31]。但属性数据不能直接反映城市之间的动态关系，因此，学者多从人流、物流、技术流、信息流、金融流等方面收集数据[32,33]，运用流数据进行研究[27,34~37]。但由于研究多为客货流总量数据[38]或铁路区段OD 数据（单元偏大、空间属性比较笼统），很少涉及城市间OD 数据，即使涉及也多采用替代指标[39]或推算的间接数据[40]。第三，计量模型多样化。计量模型是定量化研究的重要手段，传统的或改进的引力模型[22,41]、城市化曲线[42]、重力模型[20]、可达性模型[21]、地缘经济 关系分析模型[43]、中心职能强度指数模型[26]和城市流强度模型[44~49]是常用的计量方法。此外，相关系数、综合客货量模型[50]、投入-产出模型等也在相关研究中采用[51]。第四，研究内容不断细化。相关研究多从静态角度来研究城市体系某个时间断面上的 空间联系特征[40，52，53] ，并将空间联系细分为经济、 旅游、劳动力流动、行政、社会联系[26,50,54,55]乃至创新联系[56]等，其中以经济联系研究为主[57~60]。第五，主要研究邻近城市和城市群、城市带城市间的相互作用[26,43,45,46,48]，针对城市群的研究多集中 于长三角[61，62]、珠三角[26,43]和环渤海城市群[48,63]。 相关研究的主要特点是：第一，数据类型由大量使用静态属性数据，转向动态的流数据。第二，从定性描述转向定量刻画。定量模型表现出多样化趋势，传统模型及其改进模型依旧发挥重要作用，新的计量、数理模型不断引进。第三，不同尺度的城镇体系内部城市间相互作用是传统研究热点，经济联系活跃的邻近城市、发育较好的城市群与经济区域同样是研究的热点区域。第四，城市间作用机理辨析、经济空间划分、区域空间结构优化是相关研究的主要目的。当然，相关研究也存 第34卷第9期2014年09月 V ol.34No.9Sep.,2014 地理科学 SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA
土地利用时空变化特征及驱动力分析
土地利用时空变化特征及驱动力分析 摘要：基于1997-2010年土地利用变化数据，从土地利用类型的数量变化、土地利用程度的变化、土地利用的动态度、土地利用的经济效益变化等方面，对重庆市土地利用时空特征进行分析，从经济和社会两个方面定性分析了影响土地利用变化的人文驱动因素，主要包括经济利益、经济发展水平、产业结构、宏观政策、人口因素、交通因素等。结合1997-2010年重庆市相关数据，从定量角度分析表明，人口驱动因子和经济发展驱动因子是影响重庆市耕地面积变化的主要驱动因子。结合重庆实际，提出了大力发展外向型农业和“三高”农业既有利于经济社会发展，又能保护耕地和保障粮食安全的政策措施。 关键词：土地利用；一圈两翼；主成分分析；重庆市 重庆地处长江上游，目前正处于经济社会发展和城市化进程的加速时期，也处于全国统筹城乡配套改革试验区建设的关键时期与重点突破阶段，如何协调好建设、发展和吃饭的问题就成为了一个急需解决的问题。以往对重庆市土地利用变化分析只见于局部地区和小流域[1-5]，关于全市土地利用变化的研究也仅限于少数文献[6-9]。 本研究基于第二次土地调查数据，通过对相关文献阅读[10-15]，从多个角度更加详细地分析了重庆市1997-2010年这14年的土地利用变化，揭示其时空变化特征，并对影响土地利用变化的驱动机制进行分析，以期更加合理高效地配置土地资源，正确处理重庆经济社会发展与耕地资源保护、保障粮食安全提供理论依据。 1 重庆市土地利用时空变化特征 1.1 土地利用类型的数量变化 1997年直辖以来，重庆市土地利用格局迅速变化。①耕地面积1997-2010年逐年减少，每年平均减少7 031.46 hm2。耕地的占用主要是人们追求经济利益和人口增多、大力发展城镇经济产业、旅游业等政策的结果及重庆市直辖后城市化建设，由1997-2010年建设用地审批情况来看，每年建设用地均占用较大面积的耕地。②1997-2010年园地、林地面积呈逐年增加的态势。园地年均增加7 855.03 hm2，林地年均增加58 165.25 hm2。主要由于退耕还林、还园的政策及经济利益的驱动：一是脆弱的生态环境和三峡库区生态保护，实施森林工程和库周绿化带工程建设等改善生态环境；二是在市场经济条件下，园地的经济效益远p 1.2 土地利用程度的变化 区域土地利用程度变化是多种土地利用类型变化的综合结果，可以用土地利用程度综合指数来表征某一区域的土地利用程度，土地利用程度变化值可以表达为：
中国历史时间轴.
中国历史的时间轴 一、原始社会（约170万年前到约公元前21世纪） 约170万年前元谋人生活在云南元谋一带约70-20万年前北京人生活在北京周口店一带 约1.8万年前山顶洞人开始氏族公社的生活 约0.5-0.7万年前河姆渡、半坡母系氏族公社 约0.4-0.5万年前大汶口文化中晚期，父系氏族公社 约4000多年前传说中的炎帝、黄帝、尧、舜、禹时期 二、奴隶社会（公元前2070年到公元前476年） 夏公元前2070年到公元前1600年 公元前2070年禹传予启，夏朝建立 商公元前1600 年到公元前1046年 公元前1600年商汤灭夏，商朝建立 公元前1300年商王盘庚迁都殷 西周公元前1046年到公元前771年 公元前1046年周武王灭商，西周开始 公元前841年国人暴动 公元前771年犬戎攻入镐京，西周结束 春秋公元前770年到公元前476年 公元前770年周平王迁都洛邑，东周开始 三、封建社会（公元前475年到公元1840年） 战国（公元前475年到公元前221年） 公元前356年商鞅开始变法秦（公元前221年到公元前206年） 公元前221年秦统一，秦始皇确立郡县制，统一货币、度量衡和文字 公元前209年陈胜、吴广起义爆发 公元前207年巨鹿之战 公元前206年刘邦攻入咸阳，秦亡 公元前206年—公元前202年楚汉之争 西汉（公元前202年到公元8年） 公元前202年西汉建立 公元前138年张骞第一次出使西域 公元8年王莽夺取西汉政权，改国号新 东汉（25年到220年） 25年东汉建立 73年班超出使西域 105年蔡伦改进造纸术 132年张衡发明地动仪 166年大秦王安敦派使臣到中国 184年张角领导黄巾起义 200年官渡之战 208年赤避之战 三国（220年到280年） 220年魏国建立 221年蜀国建立 222年吴国建立 230年吴派卫温等率军队到台湾 263年魏灭蜀 265年西晋建立，魏亡 西晋（265年到316年） 280年东晋灭吴 316年匈奴攻占长安，西晋结束 东晋（317年到420年） 317年东晋建立 383年淝水之战 南北朝（420年到589年） 420年南朝宋建立 494年年到北魏孝文帝迁都洛阳
中国区域发展时空格局变化分析及其预测_贺三维
收稿日期收稿日期：2016-02-23；修订日期修订日期：2016-08-13 基金项目基金项目：国家自然科学基金项目(41601162、41571384)资助。[Foundation:National Natural Science Foundation of China (41601162,41571384).] 作者简介作者简介：贺三维(1987-)，女，湖北荆州人，博士，讲师，主要从事城市与区域发展研究。E-mail:sanwei.87@https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html, 通讯作者通讯作者：王伟武，副教授。E-mail:weiwuwang@https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html, 贺三维，王伟武，曾晨，等.中国区域发展时空格局变化分析及其预测[J].地理科学,2016,36(11):1622-1628.[He Sanwei,Wang Weiwu,Zeng Chen et al.Spatio-tem-poral Pattern of Economic Development and the Forecast in China.Scientia Geographica Sinica,2016,36(11):1622-1628.]doi:10.13249/https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html,ki.sgs.2016.11.003 中国区域发展时空格局变化分析及其预测 贺三维1,2，王伟武3，曾晨4，刘明辉1 （1.中南财经政法大学公共管理学院，湖北武汉430073；2.中南财经政法大学地方政府研究中心，湖北武汉430073； 3.浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058； 4.华中农业大学公共管理学院，湖北武汉430070） 摘要摘要：基于1997~2010年的全国省级、地级市和县级多尺度社会经济发展数据库，采用GIS 与空间统计学相结合方法，揭示了中国经济发展的空间格局及其动态演变特征及时空格局的尺度依赖性，并对未来经济发展空间格局进行合理预测。结果表明：①1997~2010年中国经济的空间中心位于河南省境内，并呈现出西北移动的趋势，出现沿海-大陆共生的经济空间格局并逐步均衡化。②经济发展空间格局具有较为显著的尺度效应，其分布重心、形状和方位在不同尺度上发生变化；总体而言，空间尺度越小，其经济重心越偏向西南方向，其空间分布形状越接近于正圆，主轴方位越偏东。③预测结果表明未来10~20a 中国经济重心会继续向北移动，略微偏向东部地区，京津冀、长三角等沿海城市群仍是未来中国经济发展的主要增长引擎。研究结果可以为各级政府制定区域发展政策提供科学的理论依据。 关键词关键词：经济发展；空间格局；多尺度；标准差椭圆；灰色预测模型中国分类号中国分类号：F129.9 文献标识码文献标识码：A 文章编号文章编号：1000-0690（2016）11-1622-07 区域经济差异一直是经济学家和地理学家关注的重点和难点。在理论研究方面，新古典增长理论、增长极理论、库兹涅茨曲线、内生性增长理论、循环累积因果论等主流经济学理论一般忽视经济 活动的空间性[1，2]。20世纪90年代以后，随着新经 济地理学的提出，许多经济学家开始重视空间因素的作用，强调经济活动的空间依赖性、空间异质性和空间集聚特征[3~5]。目前经济发展空间格局正成为区域差异研究的核心问题，越来越多的学者予以重视，研究成果日趋丰富，主要归纳为四大特点：①区域差异理论由关注收敛与分异、内生与外生问题，开始注重空间区位和空间布局对经济发展 的作用[6，7] ；②经济发展空间格局关注空间和时间两个维度，更注重空间格局的动态演变过程和规律[8，9]； ③研究尺度趋于多元化，由区域、省级、地级市等宏观中观尺度转向于县级等微观尺度[10]；④测度方法和技术手段日趋成熟，包括Moran ’s I 指数、局部Moran ’s I 指数、Geary ’s C 指数、热点分析、空间马 尔科夫链、探索性空间数据分析等[11~13]。然而，目前研究尚存在一些不足之处：①区域发展及差异等地理现象具有较强的空间尺度效应，基于多尺度对比和县级等微观尺度的研究尚不多[14~16]。②研究方法上，多采用地理空间方法（如探索性空间数据分析） 分析经济发展空间格局的集聚或扩散特征[17，18] 。它 侧重于空间数据的自相关问题，但忽略了空间数据的整体性、图像性以及空间格局之间的变异性[19]。因此，本研究将从省级、地级市、县级3个空间尺度上，采用空间格局统计方法来探讨中国经济发展的主体空间格局及其动态变化特征，并对比分析中国经济发展空间格局的尺度效应，结合灰色预测模型对未来中国经济发展进行时空格局预测，为相关政府部门制定发展政策提供理论依据。 1研究区域及研究方法 1.1研究区域及研究数据 为了揭示经济发展的空间尺度效应，研究以 地理科学 Scientia Geographica Sinica 第36卷第11期2016年11月 V ol.36No.11Nov.,2016
光子态的时空演化与应用重大项目指引
“光子态的时空演化与应用”重大项目指南 量子光学的快速发展推动了光子在信息技术中的应用。随着远距离量子通讯技术的发展，特别是未来高精度的全球定位系统和星地量子通信和测量的技术需求，引力场对光子态的影响变得不可忽略。目前绝大多数量子光学和量子通信研究基本忽略引力场和参照系运动状态的影响，也缺少相关的理论和实验支撑。引力场中微观粒子量子态的行为和演化规律的研究主要还是依赖天文观察，量子引力理论的建立还处于探索阶段。近期变换光学的研究从理论和实验上证明了爱因斯坦方程中的时空度规与麦克斯韦方程中的电磁参数之间的等效关系，揭示了用变换光学手法构建使光弯曲的几何空间并研究光在其中演化的研究方向。这类光学系统的研究原则上可以从经典光学拓展到量子光学, 用于研究光的量子态在弯曲时空中的演化，这为研究光子态的时空特性提供一个有效的研究平台。 一、科学目标 现阶段考察光子态在引力场和弯曲时空中的行为和演化仍需借助量子力学和广义相对论。项目将借鉴爱因斯坦方程、量子场论、变换光学和量子信息领域的研究结果，构建量子变换光学研究体系，发展相关理论和实验方法；通过变换光学研究引力场对光子态的影响，分析光子态在弯曲时空中的行为与演化规律，发现新物理和新效应；探索基于光子体系的相对论量子信息技术和应用，发展光子态制备、调控、检测和应用的新方法、新技术。项目也将尝试理论创新，建立基于光子体系的反德西特空间—共形场（AdS/CFT）对偶原理，并开展实验研究。希望通过该项目的实施,在光子态的时空演化和相对论量子信息领域，产生一批有国际影响力的学术成果，打造一支高水平的研究队伍。 二、研究内容 （一）光子态的制备及其时空特性的调控。 研究具有不同时空特性光子态的产生与制备，掌握光场涨落、量子态的相干和关联特性随时空演化的规律，利用变换光学和光子芯片，研究光子态的时空自由度的演化与调控。 （二）弯曲时空中光子态的演化、调控及量子变换光学。 根据爱因斯坦方程的时空度规与麦克斯韦方程的电磁参数的对应关系，利用变换光学原理，在光学介质中构建特定的弯曲时空，研究其中的线性和非线性光学效应, 并拓展至量子光场和光子态，发展量子变换光学理论，探索新物理。 （三）弯曲时空对光子信息的影响与应用技术。 探索弯曲时空对于量子通信安全性/误码率、量子成像分辨率/信噪比、量子精密测量精度, 量子时钟同步等性能的影响，发展相对论条件下的光量子信息技术，建立基于弯曲时空的量子信道模型。 （四）AdS/CFT对偶原理在光子体系的建模与实验研究。 发展基于光子体系的AdS/CFT对偶原理，利用变换光学开展相关理论建模与实验测量, 探索时空几何及拓扑性质与光子纠缠之间的联系。 三、申请注意事项 （一）申请书的附注说明选择“光子态的时空演化与应用”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。 （二）申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项（含1700万元/项）。
武汉市湖泊面积时空演变与驱动力分析
市湖泊面积时空演变及驱动力分析
成员: 实验背景 曾经，市数百个大小湖泊星罗棋布，遍布三镇，当之无愧地被称为“百湖之市”，湖泊成为市民的骄傲。然而，据2010年市水务局的调查数据显示，近几十年来的湖泊面积减少了228.9平方公里，五十年来近100个湖泊人间“蒸发”,中心城区仅存的38个湖泊，还面临着继续被侵蚀的危险。 众所周知，气候变化等自然因素是导致湖泊面积缩小和消亡的原因之一。但对市消亡的近百湖泊而言，这一因素几可忽略。随着经济的发展，社会的进步，在利益的驱使下，大量的湖泊被填，川以养殖或者建造城市用地。 客观地说，湖泊的大面积缩小和消亡，有着特殊的历史原因。市水务局的统计数据表明，市缩减的湖泊面积有六成是由于上世纪五六十年代填湖造地和围湖养鱼造成的，市的各
大湖泊几乎均受波及。特别是面积较大的湖泊，在这一阶段面积剧减，有的甚至完全消失或转化为人工精养鱼池，如东西湖、汉湖等；有的则被切割成若干小湖泊，如沙湖、东湖等。 进入上世纪90年代，随着城市建设的发展，市逐渐加快旧城改造和城市道路建设，旧城的改造和城市的兴建，使得土地的价值不断上升，道路的规划和商品房、工厂厂房的兴建，在巨额利益趋势下，填埋湖泊的惩罚已经不被人所重视，填埋的湖泊特别是一些被污染了的湖泊上长起了繁华的街市，大量的湖泊在城市的喧嚣中流干了最后一滴眼泪。 二、实验意义 湖泊在生态系统中占据着重要的地位，是重要的国土资源，具有调节河川径流、发展灌溉、提供工业和饮用的水源、繁衍水生生物、沟通航运，改善区域生态环境以及开发矿产等多种功能，在国民经济的发展中发挥着重要作用同时，湖泊及其流域是人类赖以生存的重要场所，湖泊本身对全球变化响应敏感，在人与自然这一复杂的巨大系统中，湖泊是地球表层系统各圈层相互作用的联结点，是陆地水圈的重要组成部分，与生物圈、大气圈、岩石圈等关系密切，具有调节区域气候、记录区域环境变化、维持区域生态系统平衡和繁衍生物多样性的特殊功能。湖泊的消亡将对陆地水文系统产生重要影响，它的主要危害是加剧洪涝、干旱、风沙以及土地沙漠化等灾害，进而破坏土地资源、水资源和生物资源，导致生态环境恶化。 湖泊与我们的生活质量息息相关，面对日益萎缩和消失的湖泊，我们应该具有一种责任感，树立保护湖泊的意识。本次实验就是从自身的专业知识出发，运用RS技术和GIS技术相结合，对湖泊空间数据和属性数据进行分析和输出，分析湖泊数量和面积的变化以及湖泊面积减少的驱动力，希望对市湖泊的综合治理和保护开发提供理论依据，并以真实的数据警醒呼吁大家在日常生活中注意保护湖泊，保护水资源。 三、实验方案 1、数据准备与处理 本次实验所用到的主要数据有：1980—2010年的遥感影像数据，市行政区划边界SHP 文件，75年?2010年气温、降雨等气象数据，市社会经济因素数据。数据处理过程主要包括波段合成、影像纠正、影像拼接和影像裁剪四个部分，最终结果是得到各个年份的市遥感影像图。波段合成就是用ERDAS勺layer stack功能模块将包含于每幅影像中的四个tif文件合成为一幅img影像；影像纠正是利用A0I裁剪的原理去除合成后影像的彩色条纹边缘部分，有些影像边缘较纯净，则不需要进行这一步骤；彫像拼接是将每个年份的四幅img影像通过erdas的 mosaic功能拼接得到一整幅图像；在影像裁剪之前，首先要将市行政区划边界SHP文件转化为img格式，利用mask功能用边界影像在各年份的拼接影像中裁剪出属于的行政区划的部分。
中国冻土的时空变化特征
中国冻土的时空变化特征 添加收藏 会议名称: 中国气象学会2006年年会 摘要: 通过对中国气象台站观测的冻土气象观测资料的整理和分析，研究了中国冻土分布的时空演变规律.主要分析了中国冻土分布的季节变化，开始冻结的日期分布，开始解冻的日 期分布，冻结的时间长度分布以及中国冻土的深度的空间变化，同时也分析了上述特征 的时间变化.主要结论如下: 中国冻土分布十分广泛，季节性冻土和多年冻土影响的面积 约占中国陆地总面积的70％.按照决定冻土的形成和分布规律的主要自然因素的综合特 征，可将冻土划分为三个东部，西北，青藏高原三个区域.在东部区域从最北端的大小兴 安岭地区到长江流域都有冻土分布，在个别年份冻土的范围扩展到浙江，湖南，福建等 省份，在中国西北地区，青藏高原地区都有广泛的多年冻土和季节性冻土的分布.中国东 部地区冻土的分布主要表现为纬度地带性规律，而青藏高原冻土分布主要表现为高度地 带性，西北地区则兼而有之. 中国季节性冻土具有显著的年内变化特征，季节性变化明 显，冻结主要从9月开始，由北向南逐渐推进，在冬末春初我国的冻土面积和深度都达 到最大，北方部分地区以及青藏高原部分地区冻结深度超过了100cm，部分地区超过了 200cm.在夏季，季节性冻土面积不断减少，八月份达到最小.而秋季，春季则是过渡季 节，秋季冻土面积和深度不断增加，春季则相反.从冻结时间长度来看，大小兴安岭地区 和青藏高原地区的季节冻结区冻结时间长度最长，其时间长达半年以上，江淮流域冻土 的冻结时间最短，只有两到三个月左右的时间. 在全球变暖背景下，近几十年来，中国 地区的冻土总体表现为最大冻土深度减小，冻结时间推迟，融化时间提前，冻结持续日 缩短，多年冻土面积萎缩，以及冻土下界上升的总体退化趋势.冻土的主要转型时期发生 在上世纪80年代中后期.同时在一些地区的冻土也有不同的变化，例如在东北大兴安岭 部分地区，青藏高原的柴达木盆地北部地区，青海东南部部分地区冻土是总体是呈增加 的趋势的. 关键词: 冻土分布,空间分布,年际变化,冻土气象观测,冻结时间 会议年代: 2006
时空演变
时空演变 从古到今，关于时间与空间的探究从未间歇过。哲学和物理学都比较注重研究时间和空间，但两者在这个话题上出现了分歧。在思考诸如“时间”“空间”这一类事物时，不同的立场有不同的解释，在某些情况下，它们的概念往往会和其原初的感性定义有所偏差。 传统哲学意义上的时间指物质运动过程的持续性、间隔性的矛盾统一和物质运动状态的顺序性。时间具有一维性，即不可逆性，它只有从过去、现在到将来的一个方向，一去而不复返。而空间是具体事物的组成部分，是运动的表现形式，是人们从具体事物中分解和抽象出来的认识对象，是绝对抽象事物和相对抽象事物、元本体和元实体组成的对立统一体，是存在于世界大集体之中的，不可被人感到但可被人知道的普通个体成员。 从定义上不难看出，时间是空间变化的度量与描计，空间变化是时间的表现形式。对于二者之一，我们无法剥离另一方来单独对其进行研究思考，所以有必要将时间与空间视为一体。这里主要探讨时空观的演变。从人类对时空认知的发展上，我认为可以将时空划分为四个阶级。 第一阶是生活时空。物理学上的第一时空概念是绝对时间，绝对空间，这种思想几千年来一直主宰着人类的时空观。我们所生活的世界是个低速世界，在这个里，我们建立了低速条件下的物理规律，认定了低速下的诸多“事实”。直至今日，第一时空观念还在影响着人类的思维方式和哲学观点。 第二阶是相对时空。众所周知，在对高速运动物体研究中，爱因斯坦开创了相对时空观，把时空描述成弯曲的，多维的，并向外凸起的正曲率空间。在这个时空里，时间和空间都不是绝对的，对时空的描述与描述者间的相对运动状况有关。相对时空观还揭示出这样的事实，即在第二时空区域两端，一端为第一时空，另一端是黑洞世界，而且在黑洞里所有的物理理论都将失效。 第三阶是量子时空。相对时空忽略了时空的偏转性质，没有意识到相对时空只是整个时空波段上很小的一部分。量子时空的建立有着微观领域广泛实验的基础。在对微观高速粒子的研究中，人们发现，对粒子的运动状况进行描述却比预想的要困难，我们不可能同时确定粒子的位置和动量，而且能量分布也不是连续的。为了弥补第二时空的不足，更为完善的量子时空随之建立起来，并极大地扩展的时空的限度。一般认为，第一二阶时空仅是量子时空的两个特例。但第三阶时空却无法解决负空间，反物质等诸多问题。为理解它们，我们需要站在第四阶时空来看待这问题。
近10年中国大气PM_10_污染时空格局演变_李名升
地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第68卷第11期 2013年11月V ol.68,No.11Nov.,2013 收稿日期：2013-05-28;修订日期：2013-07-26 基金项目：林业公益性行业科研专项经费项目(201304301);教育部人文社会科学研究基金项目(10YJCZH130; 11YJA630008)[Foundation:The Forestry Public Welfare Project of China,No.201304301;The Research Projects of the Social Science and Humanity of the Ministry of Education,No.10YJCZH130; No.11YJA630008)] 作者简介：李名升(1981-),男,山东安丘人,博士,高级工程师,主要从事环境质量综合分析与评价研究。 E-mail:lims@https://www.wendangku.net/doc/2912534853.html, 1504-1512页 近10年中国大气PM 10污染时空格局演变 李名升,张建辉,张殷俊,周磊,李茜,陈远航 (中国环境监测总站,北京100012) 摘要：为分析近10年来中国PM 10污染时空格局演变，运用统计学和GIS 方法对2002-2012年 PM 10监测数据进行分析，结果表明：①地级及以上城市ρ(PM 10)年均值由0.130mg ·m -3下降至 0.076mg ·m -3，达标城市比例由37.6%上升至92.0%；环保重点城市ρ(PM 10)日均值超标天数比 例由24.7%下降至7.0%。②12月份PM 10污染最重，其次为1月和11月；8月份污染最轻，其 次为7月和9月。③PM 10的重污染区域明显减小，由集中连片分布变为零星点状分布。但空间 格局未发生明显变化，北方尤其是西北、华北地区及山东、江苏、湖北一直是PM 10污染相对 严重地区。④北方地区PM 10污染重于南方地区，两者的差异主要发生在北方采暖期(1-4月及 11-12月)。⑤PM 10污染的改善主要体现在重污染城市的改善，1/10左右的重污染城市对降低 全国PM 10平均浓度的贡献约占1/3，而清洁城市PM 10污染则有加重趋势。⑥环保重点城市污 染天气以轻度污染为主，占全部污染天数的80.4%。受沙尘天气影响，3、4月份发生严重污染 天气的比例较高。 关键词：可吸入颗粒物；PM 10；时空格局；空间分异；空气质量 DOI:10.11821/dlxb201311006 随着工业化、城市化快速发展及机动车保有量的大幅增加，环境空气质量尤其是城市空气质量受到不同程度污染，已成为威胁可持续发展和人类健康的重要挑战。影响环境空气质量的主要污染物包括二氧化硫(SO 2)、氮氧化物(NO x )、臭氧(O 3)、颗粒物(PM)及有机物等。其中，颗粒物是空气污染中较为普遍且危害较大的污染物之一[1]。颗粒物中空气动力学直径小于或等于10μm 的称为可吸入颗粒物(PM 10)。由于PM 10能够进入人体的呼吸系统甚至深入肺泡进入人体的血液循环[2-3]，对人体健康的危害更大。有研究表明：空气中可吸入颗粒物的浓度与呼吸统统疾病、心脑血管疾病等的发病率、死亡率有很强的正相关关系[4-5]，此外，颗粒物浓度对大气能见度[6]和全球气候变化[7]也有重要影响。因此，围绕污染分布[8]、健康风险评价[9]、污染来源[10]、影响因素[11]、预测与模拟[12-13]等方面，PM 10的研究已经成为国际大气环境研究的热点之一。 PM 10是影响我国环境空气质量的首要污染物[14]，开展对PM 10的相关研究对我国更具有重要意义。自2000年以来，众多学者在PM 10的污染特征[15-16]、健康评价[17-19]、源解析[20]、跨界污染[21]等方面取得了可喜的成果，分析气象因素[22-23]、沙尘[24]等条件对PM 10污染的影响，试图建立颗粒物的排放源清单[25]，尝试应用遥感手段进行PM 10监测[26-27]。但这些研究多针对某一城市，且时间序列较短[15-16,18-20]，缺乏大尺度长时间序列的研究，对PM 10空间分布规律的探讨更少。 本文利用地级及以上城市2002年以来的监测数据对PM 10污染时空格局进行分析，以
地铁盾构施工地表变形时空演化规律与预警研究
地铁盾构施工地表变形时空演化规律与预警研究目前,中国已成为世界上地铁施工领域中使用盾构最多的国家之一。近年来,以盾构施工过程中产生不允许的土层变形位移和过大的地表沉降所引发城市环 境土工安全事故呈明显上升趋势,如何掌握复杂条件下城市地铁盾构施工过程中地表变形的时空演化机理和规律,进而准确预测其时空演化过程,并实现地表变 形预警系统,已成为盾构隧道现代化建设中的一个亟待解决的重要课题。 本文借鉴国内外相关研究,针对武汉市轨道交通二号线越江地铁盾构隧道工程,以时间序列分析和随机介质理论为基础,综合运用岩土工程反分析、人工智能、系统辨识、信息融合等方法,系统分析了盾构隧道施工引起的地表变形时空演化规律,成功实现了盾构施工引起地表变形的智能预测和预警。首先,本文以武汉市轨道交通二号线越江地铁盾构隧道工程为背景,分析指出越江地铁隧道盾构施工风险均与地表变形的程度直接或间接有关,控制越江地铁隧道盾构施工风险的重点和关键之一就是预测并控制陆地段和江中段地铁盾构施工引起的地表变形的 程度,降低由地表变形导致一系列次生灾害的可能。 盾构施工地表变形时间序列具有非等间距、小样本、趋势性和自相关性等关键特征,本文提出基于Weibull-ARIMA的盾构施工地表变形时间过程模型,并完 整的给出了建模流程和算法。该模型能够很好的反向解构盾构施工引起的地表变形时间序列,特别是在拟合精度和建模效率上,均明显优于单纯的Weibull模型 或者ARIMA模型。 通过该模型的应用,可以快速准确的挖掘盾构施工地表变形时间序列蕴含的时间效应特征参数,实现对盾构施工地表变形时间过程的描述和刻画。盾构施工引起的地表变形的三维空间位移场也就是变形空间分布的范围和大小。
中国人口时空变化分析
一．研究区概况及数据来源 (2) 二．全国人口空间分布规律 (2) （一）人口空间分布 (2) （二）人口面积洛伦兹曲线 (4) 三．全国人口时序变化特征 (4) （一）全国人口时序变化 (4) （二）人口预测 (5) 三．全国人口空间变化规律 (6) 四．全国人口变化的空间相关性 (9)
1949——2009年中国人口时空变化分析 杜洋1，毛宇飞1 （1.北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京新街口外大街19号100875；） 摘要：本文的目的是通过对1949-2009年中国各省区人口统计数据的研究，获得中国人口时空变化规律。利用GIS技术和洛仑兹曲线，探究人口的空间分布规律；利用人口数学模型研究中国人口的时时序变化规律同时对人口进行合理的预测；引入水文学中的变差系数和偏态系数两个参数，探究全国人口空间分布变化规律，包括人口重心变化和人口平衡性变化；利用多元线性回归的内相关关系探究人口变化的空间相关性。 关键字：人口时空变化 一．研究区概况及数据来源 中国位于亚洲大陆的东部（北纬53°30′—北纬4°东经135°05′—73°40′）、太平洋西岸，陆地面积约960万平方公里。中国是世界上人口最多的发展中国家。第六次全国人口普查数据显示，我国总人口为1370536875人。计划生育是中国的一项基本国策。本文数据主要来源于《新中国六十年统计资料汇编》、1990-2009全国统计年鉴，以及全国1:500万矢量化地图。 二．全国人口空间分布规律 （一）人口空间分布 根据2009年全国各省市人口总量及行政区域面积，计算出各地的人口密度（人口密度=人口总量/行政区域面积），如图1。 从图中可以看出，东部人口密集，西部人口稀疏，东西部人口密度差别很大，其中全国人口密度最高的地区是上海，人口密度最高达3046.3人/平方千米，西藏人口密度最低，为2.4人/平方千米，上海人口密度为西藏人口密度的1269.292倍。 平原、盆地人口多，高原、山地人口少。东部的黄淮海平原、华北平原、长江中下游平原、珠江三角洲、四川盆地为我国人口高度密集区，人口密度多在400人/平方千米以上；而广大西北内陆人烟稀少，青藏高原、横断山区、天山南部人口十分稀少，人口密度在10人/平方千米以下。 经济中心和重点开发区人口密集。从图中可以看出人口密度大于1000人/平方千米的地区多为区域经济中心，如北京、天津以及上海，分别是京津冀城市群与长三角城市群的核心城市，在全国经济排名中占有领先的地位。
中国近代史时间轴(整理版)
中国近代史时间 1838年底道光皇帝任命林则徐为钦差大臣，前往广东禁烟 1839年6月林则徐虎门销烟 1840—1842年鸦片战争 1842年 中英《南京条约》签订是中国近代史上第一个不平等条约；1）中国割让香港岛给英国；2）赔款洋银2100万元；3）开放广州、厦门、福州、宁波、上海五处为通商口岸；4）中国进出口货物的关税税率须与英国协商。→《南京条约》影响：1）中国近代史上第一个不平等条约，给中国人民带来深重的灾难，开创了列强以条约形式侵略和奴役中国的恶例；2）中国的国家主权和领土完整遭到破坏，逐步沦为半殖民地半封建社会；3）中国社会的主要矛盾由地主阶级与农民阶级的矛盾，演变为帝国主义和中华民族的矛盾（主要矛盾）、封建主义和人民大众的矛盾；4）反侵略反封建成为中国人民肩负的两大历史任务；5）中国逐渐开始了反帝反封建的资产阶级民主革命 1843年 中英《五口通商章程》《虎门条约》作为《南京条约》的补充条约 1844年中美《望厦条约》、中法《黄埔条约》签订 19世纪40—50年代中国无产阶级产生 1841年5月三元里人民的抗英斗争，是中国近代史上中国人民第一次大规模的反侵略武装斗争。 1842年魏源编著《海国图志》，提出“师夷长技以制夷” 1846-1850年两广自然灾害 1851年金田起义、太平天国建立 1月11日洪秀全领导的拜上帝会群众，在广西桂平县金田村起义，建号太平国。 1853年3月，太平军攻克南京，在南京建都，改称天京。颁布《天朝田亩制度》，天平军北伐。1856—1860年第二次鸦片战争 1856年英国利用“亚罗号事件”、法国利用“马神甫事件”发动第二次鸦片战争 1856年9月天京事变，严重地削弱了太平天国的领导和军事力量，成为太平天国由盛转衰的分水岭。1857-1858年第二次鸦片战争第一阶段 1858年 1、清政府与英、法、俄、美签订《天津条约》：1）增开牛庄（后改营口）、汉口、九江、南京等10处为通商口岸；2）允许外国人到内地游历、通商、自由传教；3）外国军舰和商船可在长江各口自由航行；4）外国公使驻京，并可在通商口岸设领事馆；5）赔偿英国白银400万两，法国200万两。 2、太平军第二次攻破江北大营、三河镇大捷 1858年中俄《天津条约》、中美《天津条约》、中英《天津条约》、中法《天津条约》签订 1859年洪仁圩提出了一个统筹全局的改革方案《资政新篇》 1859-1860年第二次鸦片战争第二阶段 1860年1、英法联军攻占北京，火烧圆明园。清政府与英、法签订《北京条约》：1）《天津条约》完全有效；2）增开天津为商埠；3）割让九龙司地方一区，即九龙半岛界限街以南地区，归入英属香港界内；4）赔偿英、法军费各增至白银800万两。→《天津条约》和《北京条约》的影响：是中国近代史上第二批不平等条约，进一步打开了中国的门户，使中国丧失了更多的主权，中国社会的半殖民地化程度进一步加深。2、太平军第二次攻破江南大营、进军苏南、上海近郊、退回苏州 1860年中英《北京条约》、中法《北京条约》、中俄《北京条约》签订 1860年5月23日江苏巡抚薛焕与英、美、法等国勾结组织配有洋枪、洋炮的清军武装部队，共同镇压太平天国起义军。该武装称“洋枪队”，由美国人华尔流预。 1862年，清政府授称“常胜军”，由英国军官戈登统领。 1864年，在昆山解散。