采用以偏确定性系数来表征自然地理本底条件及其空间分布格局(亦即自然地理格局)对区域发展时空分异的"边际贡献率",初步构建了一种定量分析自然地理格局对区域发展时空分异影响的评价方法,阐述了建立这种方法所要解决的关键科学问题,以及实现这一方法的具体步骤,并以我国近50年来GDP总量、人均GDP、第一产业产值和第二产业产值的时空分布为研究对象,初步分析自然地理格局对我国区域发展时空分异的影响。实证研究表明,"边际贡献率"能够定量表征自然地理格局对区域发展时空分异的影响程度及其变化,可以作为评价自然地理格局对区域发展时空分异影响的有效工具,量化与反演区域发展时空分异的驱动机制。

为了研究变化环境下潮白河流域地下水水循环规律,通过现场调查,结合环境同位素及水化学应用,对潮白河流域浅层和深层地下水采样,测定其氢、氧环境同位素及水化学成分,通过分析其变化特征判明地下水的补给来源以及各含水层的相互联系。降水和地下水中的环境同位素δD和δ¹⁸O组成分析表明,降水是山前地下水的主要补给源,山区浅层地下水受蒸发影响非常强烈。水化学研究结果表明,山区地下水水质以 Ca²⁺和 HCO^-₃为主,属Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃型地下水。山前地下水类型为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃、 Na⁺-K⁺-HCO^-₃、Mg²⁺-Ca²⁺-HCO^-₃和 Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^--SO^2-₄。平原区地下水为Mg²⁺, Na⁺和HCO^-₃。滨海冲积海积平原为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃型和Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^--SO^2-₄型地下水。水化学分析证实了越流补给的存在。Ca²⁺ 和 HCO^-₃离子均呈山区高、山前和平原低、而滨海增高的趋势。沿潮白河流向地下水类型变化为:Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃ Na⁺＝K⁺-HCO^-₃ Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃。

从辽河流域存在的环境问题出发,在确定主要生态需水类型的基础上,基于水资源分区,分别估算各水资源分区的不同类型的生态需水,包括枯季河道生态需水、汛期输沙需水、入海需水、地下水恢复需补充的水量、河口湿地生态需水等。针对辽河流域季节性河流的特点,提出了枯水季节最小流量法的枯季河道生态需水计算方法。计算结果表明,辽河流域生态需水总量为130.44×10⁸m³,占地表径流的48.3%,其中浑太河、东辽河2个水资源分区的生态需水量占地表径流的比例在60%以上,辽河干流生态需水量占地表径流的53.5%,其余水资源分区生态需水量占地表径流的比例均在50%以下。研究结果为流域水资源配置及水环境保护与恢复提供科学依据。

作为生态系统中最为关键和重要的因素,黄河中上游的水资源十分短缺,而如何定量计算由于水短缺而导致的生态价值损失是一个复杂的问题。本文首先对生态价值进行分类,并对国内常用的评估方法进行介绍。根据黄河中上游的特点将生态需水分为输沙需水、基本生态需水和蒸发需水三个部分,在此基础上,利用市场价值法和影子工程法对短缺水量引起的生态价值损失进行了计算。结果显示2002年黄河中上游生态价值损失中由泥沙淤积引起的部分最大,达到了35.3亿元,其次是水质污染和渔业损失,分别为15.5亿和8.0亿元。由于数据的限制,本文未对水土保持、净化空气、科学文化功能等其他生态价值损失进行计算。最后提出跨流域调水是弥补生态损失的有效方法。

TOPMODEL中地形指数ln (α/tanβ)被用来近似表征流域径流源面积和地下水水位的空间分布特征,目前广泛使用的计算地形指数的方法为多流向算法 (FD8算法)。本文首先介绍了多流向算法的基本原理,并基于此对流动累积分配中的有效等高线长度精确计算提出了几何锥面内切圆算法,同时改进了传统的地形指数中单位等高线汇流面积α的计算方法,增强了多流向算法对DEM中异常栅格的处理能力。改进后的地形指数新算法在两个不同流域和不同分辨率DEM上与传统多流向算法进行了对比分析。结果表明新算法在原理上更符合地形指数物理意义,实际应用中其计算结果更准确。这种地形指数新算法的提出对于流域水文过程机理分析及陆面过程定量化研究具有一定的现实意义。

云南省南部地区由于多季风系统影响和大地形作用的多样性,气候系统复杂多样。本文利用多年日气温和降水资料、依据基于长时间序列的相邻数据对比的复杂度参数——排列熵,对这种气候系统复杂性的度量效果是简单而有效的:气温熵值的空间格局反映了区域大气环流的复杂性和哀牢山山地作用的显著性;降水熵值的空间格局不仅指示了水汽来源的方向,而且反映了降水空间递变强度的区域差异。并很好的诠释了当地气候的大气环流和局地地形的双重影响效果。

文章选择黄土高原边缘,颇具生态地理意义的山西省大同市及所辖7个县区为研究对象,依据该区域1971~2000年的长期实测气象资料,在借鉴前人建立的农业生态气候适宜度动态模型的基础上,经过多次作物实验,尝试性拟合出符合区域特点的典型气候要素适宜度隶属函数;分区计算了农业生态资源指数 、效能指数及利用系数,总结出区域气温及降水量适宜度曲线大致呈 "∩"型分布规律,峰值出现在每年的6~8月之间;日照百分率适宜度曲线呈 "∪"型分布规律,谷值出现在每年的7月。在SPSS统计软件环境中,以各区域累年逐月平均效能指数为分类实体,进行模糊动态聚类,提出研究区农业生态气候适宜度的三种等级模式。

对流域NDVI进行计算的前提下,分析了雅鲁藏布江流域NDVI时空变化特征。时间上,流域NDVI具有很强的季节性。空间上,流域NDVI高值区主要分布于下游与中游的部分地区,而流域中上游与源头NDVI值相对较小。在流域DEM的支持下,把流域站点主要气候因子降水量与平均气温等数据采用Kriging方法插值成与流域NDVI相一致的空间Grid数据。流域NDVI与降水量、平均气温的关系进行F检验与双样本方差分析结果P＝0,表明其相关分析的可信度较高。在0.05的置信水平上对其进行了线性与对数相关分析。结果表明,流域NDVI与降水量的平均线性相关系数达0.8,对数相关系数为0.71;流域NDVI与流域平均气温线性相关系数为0.77,对数相关系数为0.7。

首先阐述了土壤侵蚀可分为自然侵蚀和人为加速侵蚀,自然侵蚀是自地球形成以来就普遍存在的一种自然现象;继而从夷平面、河流阶地、沉积盆地等侵蚀和堆积地貌形迹论述了第四纪以来长江中上游土壤自然侵蚀存在的佐证事实;在此基础上,依据侵蚀沉积相关原理,利用沉积物的厚度、面积和沉积时段分别计算了洞庭湖流域、鄱阳湖流域和古云梦泽流域全新世以来的自然侵蚀量,它们分别为264.2t/km² · a、 312.5t/km² · a和297.0t/km² · a;同时,本文还辅以川西和三峡地区的对比实验小区资料,现代自然侵蚀量分别为342.0t/km² · a、 75~270t/km² · a佐证历史自然侵蚀量。长江上中游区域的自然侵蚀量介于264.0t/km² · a ~342.0t/km² · a之间。流域平均自然侵蚀量是现代侵蚀量的50%~60%之间;本研究成果有助于对长江中上游现代土壤侵蚀的属性、演变过程有一个科学的认识;同时可为生态保护、环境友好建设目标提供背景参照物。

包兰铁路沙坡头段铁路防护体系内,由于下垫面性质发生变化,流沙区至人工植被带地表沉积物中表层土壤的黏粒和粉沙含量显著增大,平均粒径减小,颗粒分选性显著变差。防护体系内表层沉积物中的粉沙含量与地表相对高程反相关,黏粒含量与地形起伏没有直接关系,颗粒平均粒径、分选性与地表相对高程正相关。在土层垂直方向上,表层0~5cm内土壤粉沙含量较高,颗粒分选性差;5cm以下深度内土壤粉沙含量减少,颗粒分选性变好。在防护体系内沙丘地貌的不同部位,沙尘沉积速率不同。据此估算表明防护体系内固定沙丘迎风坡顶部沉积速率为0.147 cm/a左右;背风坡和丘间地平均堆积速率大于0.588cm/a。

应用双向指示种分析法 (TWINSPAN )和除趋势对应分析 (DCA )等数量分析方法,对山西云顶山亚高山草甸生态关系进行了研究,将该草甸划分为5个群落类型,分别位于不同的海拔高度。分类结果很好地反映了植物群落类型及优势种的分布与环境因子之间的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证。DCA排序轴反映了海拔高度、放牧强度和群落土壤湿度的梯度变化,表明海拔高度和水热条件是影响植物群落变化的主要环境因子,物种多样性在群落类型分化中有重要作用,同时放牧对亚高山草甸演替过程的干扰明显。

六盘山位于陕甘宁交接地区,属于半湿润气候向半干旱气候的过渡带,是黄土高原生物多样性最丰富的地区之一,有维管植物836种,隶属于93科,359属。本区属于泛北极植物区、中国-日本森林植物亚区、华北植物地区的黄土高原亚地区。全部种子植物可分为13个分布区类型和12个变型,以北温带分布类型为主,与其他植物区系联系广泛,但特有属较贫乏。六盘山与小陇山、太白山和中条山的属相似性系数较高,均达60%以上,表明几座山体处于相似的生物气候背景之下,地理隔离性不明显。与贺兰山的属相似性系数低于60%,因为贺兰山位于干旱的荒漠与半荒漠区,可能有地理隔离作用。

黄土丘陵沟壑区水土流失的影响因素有气候、植被、土壤、地形等,而乔灌草植物在空间上的不合理配置是造成该区水土流失严重的主要原因之一。本文选择研究区内限制植物生长与分布的4个关键环境因子 (高程、坡度、坡向和降雨量),利用多属性决策分析(MCDA)的方法,探讨乔灌草植物在空间上的优化配置,将整个研究区划分为5类乔灌草植物空间优化配置主模式和18类乔灌草植物空间优化配置子模式;同时,应用GIS聚类分析与统计分析方法,对所划分的乔灌草植物空间优化配置模式进行空间布局分析。结果显示:农民赖以生存的经济林/农林复合配置模式和农田/庭院经济配置模式是研究区的主要配置模式,占配置模式总面积的76.02％。

运用GIS的空间分析技术和DEM,在区域范围内,可以表征基于母岩和地形因子的土壤-景观模型。本次研究根据兴国县151个样点数据,分析TN和地形因子的相关关系,建立回归模型,进行估算。结果表明:表层土壤中TN含量平均值为1.06g/kg,千枚岩发育的土壤中TN的平均含量最高,为1.35g/kg ;砂页岩发育的土壤中TN的平均含量最低,为0.88g/kg 。空间分布上:TN含量在0.5g/kg~1.0g/kg的面积最大,为1580km²,TN含量在2.0g/kg以上的面积最小,为127km²。地形变量中坡向对TN含量影响最大,TN含量和母岩、海拔、坡向存在着正相关关系,坡度和TN含量的相关关系不明显。利用回归分析模型和DEM(30m×30m),估算TN的空间分布,R²为0.637。

利用无限稀释外推法 (IDE法 )和Hieltjes与Lijklema提出的H-L法对长江中下游浅水湖泊表层沉积物中可交换性磷进行测定,研究了IDE法测定的潜在可交换性磷 (IDE-P )与H-L法使用NH₄Cl测定的氯化铵磷 (NH₄Cl-P )在不同污染程度沉积物中的分布规律及二者关系,并对IDE-P和NH₄Cl-P与沉积物土壤测试磷 (STP)、磷吸附饱和度 (DPS)、总磷 (TP)和有机质关系进行讨论。结果表明,沉积物IDE-P和NH₄Cl-P分布遵循重污染沉积物>污染较轻沉积物的规律,IDE-P含量高于NH₄Cl-P含量;不同沉积物的(NH₄Cl-P/IDE-P)%变化较大;IDE-P和NH₄Cl-P与STP、DPS、总磷和有机质的相关性较好。

本文对广西锰矿区、铅锌矿区和金矿区土壤和植物的重金属含量进行了调查分析。在所调查的24种植物中,Cu含量在30.8~183.8mg/kg范围,Mn含量在143.6~27514mg/kg范围,Zn含量在113.3~1773mg/kg范围。相对于正常条件下生长的普通植物来说,其Cu、Mn和Zn含量都较高。生长在锰矿区的狗牙根、香附子和菜蕨中Mn的含量分别达到27514、16144和11516mg/kg,相应的富集系数为11.4、6.7和4.8。这3种植物均达到Mn超富集植物的相关标准,因此是潜在的Mn超富集植物。

应用分形理论,以南京市旅游景区景点系统为例,测算出其聚集维数、网格信息维数和空间关联维数三种分形维数,对景区景点系统的空间结构进行研究。通过对维数值和分维数坐标图进行了分析,认为南京市景区景点体系的空间结构是分形的,系统的有序度高,空间结构紧致,具有景点体系空间结构演化自组织优化的趋势,南京市景区景点的空间分布集聚性很强,且是沿着某些方向上的集聚,自组织优化趋势受到无序因素的干扰而打断,空间结构需要进行调整。

本文以芦芽山自然保护区为例,采用TWINSPAN和DCA对从事旅游业者对旅游影响程度的认知水平进行了分析。结果表明: (1)TWINSPAN是一种较好的数量分类方法,将32个样本分为成熟积极型、非成熟积极型、退却型和冷漠型4组; (2)DCA第一轴主要反映了样本的性别和收入特征,第二轴反映了样本的受教育程度; (3)优势因子的分布格局在很大程度上决定着样本类型的分布格局; (4)TWINSPAN分类的结果与DCA排序的结果基本一致,具有良好的可比性。它们都客观地反映出从事旅游业者对旅游影响认知水平的生态关系。

进入21世纪,生态城市规划建设成为研究的热点,也逐步为社会各界所共识。构建生态枢纽、恢复和提升城市复合生态系统自净能力和服务功能,成为建设生态城市的关键环节。本文提出了现代化生态城市建设中生态枢纽的概念,阐述了其内涵和分类,总结了它所拥有的自然景观轴心、气候调节、生态安全、生物多样性和集约发展等五大功能效应。最后以南京为例,对城市生态枢纽规划的条件、方案选择以及相应措施进行了实证分析。

以常州市区为例,重点从产业空间管治的角度,分析了在行政区划调整下城市管治重构与空间整合。通过分析现状开发区在主导产业选择、产业空间布局与区位选址方面的问题,论文认为,当前制度框架、经济政策与要素集聚、社会文化及空间规划等方面是造成目前中心城区之间管治冲突的主要原因;行政区划调整虽然有利于城市规模的做大和某种程度上规避强大的县级市与中心城市之间的日益突出的矛盾,但当前的发展并没有有效地削减这两大空间单元之间的本质冲突。进而,论文又从制度重构、政策导向与空间整合三方面重点分析了要构建有效的市区管治模式、实现空间协调发展与整合。

通过问卷调查和深度访谈等手段获取反映企业金融服务消费行为的数据资料,结合社会经济统计 (1990~2003 )和基本单位普查 (2001 )数据,实证分析了东莞市第二产业分散化空间格局前提下,跨国公司生产基地"多点"金融服务消费行为、成功港资企业"两点"金融服务消费行为以及镇区工业集团总公司"园区型"金融服务消费行为,探讨了东莞金融服务业"无强中心,分散化"空间格局形成的机制。

本文以最短时间距离以及加权平均出行时间两种指标,其中后者以未来人口数为其加权因子,在对广州至香港之间廊道状区域的陆路交通网络现状通达性数据进行计算的基础上,对其潜在通达性及其空间格局进行预测分析。由此得出,穗港走廊内部的陆路网络潜在通达性呈现出同心环状态分布的空间格局,其潜在通达性水平以环心为最优,逐渐往外层递减;两种指标换算成通达性系数进行对比,发现利用未来人口数作为加权因子之后,走廊南部在整个网络的通达性地位得到了提升,但走廊北部的通达性地位却受到了削弱;穗港走廊潜在通达性空间格局比现状更加收敛,整体通达性水平得到提升,初始通达性水平越低的地方,提升的幅度越大。

根据城市化与生态环境耦合含义及框架,利用SD的原理和方法,以江苏省为例,建立了区域城市化与生态环境耦合的SD模型,并选取五种典型发展模式进行策略情景模拟。分析表明:①区域城市化与生态环境交互耦合具有复杂性、非线性和时变性的特点,SD模型分析此类问题具有明显的适用性。模型的历史数据拟合的误差小,反映它具有一定可靠性,能在一定程度上解释区域城市化与生态环境交互耦合的复杂行为,评估城市化对生态环境的潜在效应;②在不同调控策略的发展模式下,该省城市化与生态环境耦合的情景存在较大差异,五种模式都有其显著的比较优势,同时也存在明显的发展缺陷;③根据该省的发展特点和区域发展差异并结合城市化发展一般规律,分阶段和分地域推进人口城市化发展模式和社会城市化发展模式,可以实现该省人口、经济、城市化和生态环境协调发展的目的。

都市圈空间结构是城市体系中最综合、最富于变化的热点部分。基于武汉都市圈近年来的统计资料,构建经济联系强度模型,定量分析武汉都市圈空间竞争与范围的动态性特征:中心城市对外经济联系存在主要方向,具有时间惯性,空间极化明显;地域空间上经济联系作用强度距离衰减,形成圈层结构分异。从点、线、面组合关系角度,构建节点中心性、通道网络性、范围系统性指标,定量揭示出武汉都市圈经济联系的空间结构等级层次性特征:中心城市中心性等级差异明显,空间分布不均,与交通地理区位紧密相关;主要通道与侍服能力也存在等级层次性,明显形成两城际交通走廊;中心城市腹地范围与自身外向经济联系强度密切相关,受自然地理、行政区划影响明显。

及时准确地了解草原产草量的时空配置状况,对于科学合理地利用、管理草地,保证畜牧业生产持续稳定发展、改善生态环境等具有重要的意义。本文利用2005年的MODIS数据和同期野外实测的668个样方产草量数据,分析了5种植被指数和草地生物量之间的相关关系。研究表明:(1)分区模型优于不分区模型,在分区基础上建模更能反映产草量的实际情况;(2)通过线性、非线性模型和BP神经网络模型的对比,得出BP神经网络模型在拟合精度上优于线性和非线性模型,是最适宜监测北方农牧交错带草原产草量的模型;(3)5种植被指数中,NDVI和SAVI与草地生物量之间的拟合精度最高,是研究区最适宜使用的植被指数。

地图综合理论与方法的研究重点之一,是依据上下文环境进行结构化选取和化简。水系作为地图的基本要素之一,在地图综合中必须依据水系的类型和河网密度进行化简,以保持河网密度差异等宏观特征。本文提出了一种基于支流数量差异的选取指标分配与河系简化方法,将选取数量在河流的各个子流域上按比例分配并递归分配到下一层次的子流域,在各个子流域依据长度和间距选取河流,从而实现顾及密度差异的结构化选取。在软件开发基础上进行了选取试验,并对照手工综合的河系图进行了分析。结果表明,基于支流数量差异的比例选取方法切实可行,能够有效地保持树状河系的特点和河网密度的区域差异。

本文提出了基于遗传算法来寻找CA模型最佳参数的方法。CA被越来越多地应用于城市和土地利用等复杂系统的动态模拟。CA模型中变量的参数值对模拟结果有非常重要的影响。如何获取理想的参数值是模型的关键。传统的逻辑回归模型运算简单,常常用来获取模型的参数值,要求解释变量间线性无关,所以获取的城市CA模型参数具有一定的局限性。遗传算法在参数优化组合、快速搜索参数值方面有很大的优势。本文利用遗传算法来自动获取优化的CA模型参数值,并获得了纠正后的CA模型。将该模型应用于东莞1988~2004年的城市发展的模拟中,得到了较好的效果。研究结果表明,遗传算法可以有效地自动获取CA模型的参数,其模拟的结果要比传统的逻辑回归校正的CA模型模拟精度高。

为对广东地名景观进行定量分析,文章首先依据最新广东省地图集利用数理统计方法进行地名数量统计,在此基础上,利用GIS技术,建立广东地名元数据库(GEODATABASE),通过ARCGIS中的GEOPROCESSING、SPATCIAL STATISTICS TOOLBOX和ANALYSIS TOOLBOX等对数据属性要素进行分析、分区、分异和颜色色差处理,输出所需的直方专题地图和其他所需专题地图。其后得出,广东地名景观表现出岭南特有的地理环境特征和历史发展特征,在空间分布上具有不均衡性,通名和专名具有多样性,齐头地名分布的集中性和具有多族群性及方言性。文章还在统计的基础上,利用GIS技术进行分类和地理区划,将全省地名景观按类型分为四大区,即客家、福佬、壮语和粤语地名区,且各自在空间上表现出核心—边缘分布景观。

土地利用规划环境影响评价,是针对土地利用的宏观结构调整与布局对环境与生态的可能影响作出的预测性评估。本文从生态保护、土地退化防治、耕地资源保障、建设用地增长的适度性与后效、耕地占补平衡的生态风险等5个方面,设计了11个指标用于预测和评估土地利用规划对环境、生态和土地资源的可能影响程度,并以《1997~2010年全国土地利用总体规划纲要》为案例进行了实际应用。结果表明,所提出的指标能较好的预估土地利用规划方案的实施对环境、生态和土地资源的潜在影响,为规避土地利用调整可能出现的不良环境与生态影响,提供有益的决策支持。

以北京市怀柔区的土地整理项目为例,基于GIS,应用景观生态学方法,分析了土地整理前后的土地利用结构和景观格局变化。结果表明:(1)土地整理实施后,项目区超过70％的面积为耕地,其他土地利用类型多转变为耕地。(2)土地利用的斑块数量和斑块密度降幅超过50％;平均斑块面积、最大斑块面积和最小斑块面积分别增加1.2倍、0.4倍和79倍,而斑块面积变异系数降低了24.18%。(3)土地利用斑块形状变得简单规则、空间分布集中,景观边缘密度、形状指数和分离度指数明显降低,降幅超过29％,分维数略有降低,而聚集度升高。(4)土地整理在减轻景观破碎化的同时也降低了景观多样性,斑块类型丰富度指数降低14%,而Shannon与Simpson的多样性指数和均匀度指数的降幅超过30%。

以不同时段的遥感影像资料为数据源,借助GIS技术对空间数据的统计及分析功能,提取出6个时期长沙市建成区变化的相关数据信息。在此基础上,利用扩张速度、扩张弹性、分维数、玫瑰图等方法分析长沙市区1986~2004年建设用地扩张的时空特征。结果表明,近20年来,长沙城市建设用地扩张了将近1倍,尤其是2002~2004年,建设用地扩张趋势最为明显。现阶段城市的扩张主要表现为低密度填充式的蔓延,城区扩张方向的主要方位是NW270°~295°和SE165°~180°。建设用地扩张的驱动因素除经济发展及人口增长因素之外,政策也是重要的影响因素,尤其是近年来政策因素的作用更为突出。未来长沙城市的空间发展将是多中心组团式的扩张,城市扩张方向日趋合理化。

利用大量农访数据,检查了家庭承包制度下农业土地利用的重要方面,测算了样点村现有土地流转状况及其农户解释。结果表明:流转规模,总体呈渝西经济走廊快于都市发达圈,更快于三峡库区生态经济圈;流转模式,转包已逐渐被农民所接受和采用,而以现金兑换的出租和转让方式,也渐渐被部分农民所喜欢;流转用途,都市发达圈土地流转后土地利用主要向非农用转变,而渝西经济走廊和三峡库区生态经济圈除小部分向非农用转变外,大部分土地流转后提高了土地利用的集约度。土地权属在总量上制约着土地流转的规模,但这一作用的区域差异不明显;农村土地市场发育程度不仅影响区域土地流转的总体规模,而且是导致不同区域流转规模各异和流转方式演化差异的根本原因;社会保障的完善程度对农民是否愿意离土和采取何种方式离土具有决定性作用;土地流转管理包括权益保障管理和流转后土地用途管理,是规范土地流转主体行为,减少流转纠纷,保障土地流转依法展开的基础性力量。土地流转中,把握宏观经济环境变化背景下的农户心理及其对现有土地流转驱动因素的响应,对安排遵循市场规律和贯彻以人为本价值取向的土地流转制度意义重大。

受地质条件和地理环境的影响和制约,新疆地质遗迹分布具有明显的空间分异特征。本文以影响地质遗迹空间格局的关键因素——深大断裂和大地构造单元为主要依据,首次建立了包括5个地质遗迹带、13个地质遗迹区和35个地质遗迹亚区的新疆地质遗迹三级区划系统,设计了地质遗迹的数量、级别、类型、保护开发条件等4类定量表征指标和8项具体指标因子,对新疆地质遗迹的空间格局特征进行全面刻画和定量表征,最终根据各项指标数值的优劣程度对二级区划单元进行分类,为基于地质遗迹资源与人地关系耦合的新疆地质遗迹保护开发布局研究奠定基础。结果表明,二级区划单元中北天山、西昆仑、南天山、北阿尔泰地质遗迹区为优异(Ⅰ级),吐哈、准中、塔东、东昆仑－阿尔金、中昆仑、塔西区为良好(Ⅱ级),南阿尔泰区为一般(Ⅲ级),准西、准东区为较差(Ⅳ级)。

区域沙漠化程度评价对于防沙治沙具有重要意义。本研究在当前区域沙漠化程度评价方法中补充了在不同类型沙漠化土地空间分布的生态意义及其对区域沙漠化整体程度的影响因子,使其能评价各类沙漠化土地面积相等时几个区域的沙漠化程度。本文应用景观生态学原理,通过对空间分布差异而引起生态过程不同的理论分析,筛选出表征沙漠化土地空间分布生态意义的景观格局指数——聚集度,结合遥感与地理信息系统技术构建出区域沙漠化程度评价模型,并应用该模型对内蒙古浑善达克沙地六旗县的区域沙漠化程度进行了评价。结果对该各旗县不同时期的沙漠化程度的区分度较好,按沙漠化程度的不同,提出对正蓝旗的沙漠化要加强治理,对沽源县和太仆寺旗的沙漠化应采取预防措施的区域沙漠化防治对策。

贺兰山针叶林是我国西北地区珍贵的森林生态系统,本文通过研究其结构特征和植物种类组成,为森林保育提供建议。基于森林结构特征,贺兰山针叶林可分为4类,分别为乔木径级组成以小于10cm为主,以10~20cm为主,径级组成较均衡和以大于30cm为主。分类的结果主要反映了砍伐后恢复时间的长短和海拔高度的影响。根据样方的物种组成分析,共得6个群丛,主要反映了海拔的影响。物种密度以云杉藓类林最低。云杉藓类林向上与高山灌丛草甸交错,物种密度增加。海拔降低,云杉林类型改变,物种密度增加。海拔最低的油松林,物种最为丰富。两种分类反映了贺兰山针叶林不同方面的特征,但也存在联系。海拔高度对于森林结构和物种组成的影响都是明显的,而当森林结构特征类似时,包含的群丛较多,但某一群丛则往往仅属于一种或两种结构类型。

东北黑土区土壤侵蚀的结果使土壤在坡面上发生再分配,土壤腐殖质层厚度的空间变异增大。腐殖质层厚度的变化又引起地温和土壤水分等土壤物理性质的变化,地温和水分是影响和反映冻融侵蚀作用的重要因子,也是影响地表和土壤剖面物质运移的重要因素。本文通过实测不同厚度腐殖质层剖面的地温和土壤水分,分析了地温和水分随时间和土壤剖面深度的变化规律。结果显示腐殖质层厚度对土壤温度和含水量有显著影响,腐殖质层较厚的剖面解冻速度比薄层黑土区要慢,不同深度土层温度到达0℃的日期也不相同,腐殖质层较厚的剖面冻结时间要滞后1周左右。同时,腐殖质层较厚的黑土区土壤含水量明显大于薄层黑土区,土壤水分运移的深度范围也大。

以黑河中游平川绿洲和六坝绿洲为例,对绿洲及绿洲-荒漠生态过渡带土壤含水量空间分异进行了分析研究。结果表明:在无灌溉条件下绿洲及绿洲-荒漠生态过渡带的土壤含水量水平分异明显,绿洲土壤含水量高于绿洲-荒漠生态过渡带和荒漠地区土壤含水量,并出现从绿洲到绿洲-荒漠过渡带和荒漠依次递减的趋势,主要受土壤性状、土壤水分水平运动和绿洲-荒漠局地大气环流影响;绿洲活动层土壤含水量垂直分异上表现为从表层向下逐渐增加,而过渡带和荒漠区活动层土壤含水量垂直分异则是表层和底层比20~30cm处低,可能与荒漠土壤凝结水的形成与运动有关。受绿洲地下水过度开采和绿洲边缘人类活动影响,在绿洲-荒漠过渡带形成了生态裂谷,对绿洲生态系统的安全构成威胁。

通过研究黄河下游地区的溃堤洪水特性,为防洪减灾工作提供科学依据。本文以黄河下游地区的DEM,1958、1982、1996年典型历史洪水和2000年土地利用数据为模型初始输入,分4个模拟情景,依据黄河溃堤水流的特性,利用二维非恒定流模型对黄河下游不同位置决口情景下的洪水演进特性进行模拟,结果表明:洪水在演进过程中都会侵夺沿途河流行洪,进入下游后洪水会顺河归槽;在同一河段,同一年型洪水北岸不同位置溃口情景所淹没的面积大于南岸对应位置的淹没面积;黄河两岸洪泛区地理位置的差异,使两岸的洪灾程度具有区域差异;水深且流速大的洪水淹没主流区面积相对较小,水浅且流速小的非主流区面积相对较大。

采用渔子溪流域三期遥感影像(1986、1994和2002年)获取该区域的土地利用/覆被资料,并结合实际调查数据、采用斑块驱动模型模拟得到该流域1986~2004年间逐年土地利用变化数据;然后根据该模拟数据以及渔子溪流域不同时间尺度的气象和径流资料,采用逐步线性回归和多元非线性回归方法,对渔子溪流域不同时间尺度下降雨-土地利用-径流系统及其内部各元素之间的关系进行了统计分析,结果表明:(1)不同时间尺度下径流量与降雨量的相关关系具有明显差别,土地利用变化对降雨-径流关系有重要影响,在年尺度上,降雨量对径流量的影响要大于气温对径流的影响,而在月尺度上则相反。(2)不同时间尺度下非线性回归的模拟误差要比线性模拟误差下降1.18%~23.8%,且不同影响因子在不同时间尺度上的非线性程度各不相同。