随着“中部崛起”战略的实施,中部地区的城市快速发展并引起广泛关注。为增进对中部地区城市体系发展规律的认识,根据1985~2009年城市人口数据,利用非参数密度估计方法得到该地区地级以上城市的Kernel密度图,发现城市规模的核密度曲线不断右移,城市整体规模日益扩大;采用空间计量模型对该地区地级以上城市的位序-规模特征进行分析,结果显示城市间的空间依赖性使空间滞后模型估计的Zipf指数值比OLS估计结果要小,表明考虑空间效应的城市体系规模分布更为集中。随后进一步解析空间依赖性影响城市规模结构演化的内在机制,认为要素集聚、产业调整和创新扩散等造成的空间相互作用提供了空间依赖性赖以存在的基础,影响城市体系的演化和位序-规模变动,使城市体系规模分布更趋均衡。结论对于明晰城市在区域城市体系中的定位,确定合理的发展战略具有参考价值。
随着“中部崛起”战略的实施, 中部地区的城市快速发展并引起广泛关注。为增进对中部地区城市体系发展规律的认识, 根据1985~2009 年城市人口数据, 利用非参数密度估计方法得到该地区地级以上城市的Kernel密度图, 发现城市规模的核密度曲线不断右移, 城市整体规模日益扩大;采用空间计量模型对该地区地级以上城市的位序-规模特征进行分析, 结果显示城市间的空间依赖性使空间滞后模型估计的Zipf 指数值比OLS估计结果要小, 表明考虑空间效应的城市体系规模分布更为集中。随后进一步解析空间依赖性影响城市规模结构演化的内在机制, 认为要素集聚、产业调整和创新扩散等造成的空间相互作用提供了空间依赖性赖以存在的基础, 影响城市体系的演化和位序-规模变动, 使城市体系规模分布更趋均衡。结论对于明晰城市在区域城市体系中的定位, 确定合理的发展战略具有参考价值。
采用克鲁格曼区域分工指数和专业化指数对中部省区2000年,2004年和2008年的制造业区域专业化分工水平进行测度;进而通过构建竞合关系模型结合马尔可夫状态转移概率矩阵对中部省区间的竞合关系进行判断并对其演进态势进行探讨。中部省区间制造业专业化分工水平不断提升,但省际间区域分工的非均衡性较为显著,山西与各省区间的分工程度较高,提升速度较快;竞合关系分析显示山西与其它省区主要表现为强互补合作关系,而其它省区间则主要表现为竞争型区域经济关系,且竞合关系演进的两极分化态势明显。由此认为,优化区域产业分工格局,建立区域经济协调发展机制是加强中部地区经济合作,实现区域经济联动发展的重要举措。
随着大城市的迅速蔓延与扩张,市内交通拥堵日益成为世界大城市在发展过程中面临的重要问题,亦成为众多学科研究的热点话题。运用时间地理学的研究方法,以城市居民日常活动的时空集聚为基本研究视角,选取广州作为案例,探讨城市内部交通拥堵形成的机制。研究结果表明,运动型时空共存是产生交通拥堵的根本原因,而出行路径的时空集聚必然造成运动型时空共存。广州市居民的出行行为由于受到时空约束的作用下,造成出行路径的时空集聚,城市的空间结构和路网结构进一步强化其集聚效应,从而形成出行路径的时空共存,并引发交通拥堵。本文的基本结论是城市居民的日常活动受到时间和空间两种因素的共同约束,当两种约束条件达到一定的程度时将产生时空集聚和运动型时空共存,并最终形成交通拥堵。良好的交通管理手段只能促使交通拥堵的状况趋于好转,本质上难以解决交通拥堵问题。城市空间结构、交通线路、交通管制、交通供需状况在一定程度上通过影响居民日常出行路径的时空共存而加剧或缓解交通拥堵现象。所以,在城市交通供需状况处在一种基本合理的水平下,解决大城市交通拥堵问题的根本出路在于降低居民日常活动的运动型时空共存。
在RS/GIS技术的支持下,选择南四湖流域典型市域——济宁市为研究区,基于多源数据,揭示了研究区1987~2008年的土地利用时空变化特点,进一步构建“隐患-状态-免疫”的生态安全评价指标体系,采用组合赋权法确定指标权重,应用改进TOPSIS模型实现了100 m×100 m栅格水平上的生态安全综合评价。结果表明：研究区土地利用变化较为剧烈且具有独特的区域特色,其总体特征为耕地、林地、草地和未利用地的面积持续下降,建设用地急剧扩张,水域面积则先降后升;20 a来,研究区生态安全状况经历了先恶化后改善的变化趋势,南水北调工程的实施、环境治理和生态建设加大是2000年后研究区生态安全好转的主要驱动力;研究区生态安全状态空间差异明显,东部山地丘陵区和南四湖区最好,中部和西北部地区最差,其余区域基本处在预警状态。研究结果可为研究区生态建设和土地生态安全格局的制定提供依据。
精确刻画城市用地结构与影响因素间的直接和间接效应对城市土地利用宏观调控和用地结构优化具有重要的意义。采用通径分析法,对重庆市城市土地利用结构与影响因素之间的关系进行定量厘定,结果表明：①人口增长对居住用地比例的直接效应最大(0.446),其通过经济发展、产业结构变化和交通基础设施发展的间接效应分别为-0.189、0.221、-0.042;经济发展、产业结构变化通过人口增长对居住用地的间接效应较大(0.420、0.309)。②产业结构变化、经济发展对工业用地比例的直接效应为-1.357和1.236,对公共服务用地比例的直接效应为1.387、-1.100;人口增长通过经济发展对工业用地比例和公共服务用地比例的间接效应分别为1.163、-1.036,作用方向相反。③经济发展、交通基础设施发展和产业结构变化是影响绿地比例的重要因素;人口增长通过经济发展后的间接效应(0.451)显著于直接效应(-0.117)。④经济发展、产业结构变化和人口增长及三者的耦合作用是影响城市用地结构的主要因素。
选取资源产品竞争力、市场服务竞争力、旅游保障竞争力三大指标体系,采用熵值法赋予权重,对长三角城市旅游竞争潜力进行横向上的测度,引入SSM模型,纵向测算1998~2008年城市旅游竞争潜力指标要素的结构偏离分量和竞争力偏离分量,在此基础上,评价指标要素的结构效果指数和竞争力效果指数。结果表明：长三角城市旅游竞争潜力时空格局上存在显著差异,表现为以上海、南京、杭州、苏州为中心的城市旅游竞争潜力较高,始终处于区域的高值状态,形成四强鼎立的空间格局,城市间旅游竞争潜力差异呈现扩大化,指标要素的结构上存在不合理,与之相对应的旅游竞争潜力并不完全匹配。通过横向纵向两方面清晰的对比反映不同城市旅游竞争潜力指标的弱项和缺陷,客观准确地表现不同城市旅游竞争潜力大小,为长三角地区不同城市提升旅游竞争潜力提供定量依据与理论参考。
地形起伏度作为影响人口分布的重要因素之一,是人居环境自然评价的一个重要指标,在小尺度人居环境自然评价方面也具有较高的准确性和实际应用价值。基于关中-天水经济区栅格数字高程模型,采用窗口分析等方法,利用ArcGIS软件空间分析模块中的邻域分析,提取了基于栅格尺度的关中-天水经济区地形起伏度,并从比例结构、空间分布和高度特征3个方面系统分析了关中-天水经济区地形起伏度的分布规律及其与人口分布的相关性。研究结果为: ①关中-天水经济区的地形起伏度以中低值为主,地形起伏度小于2.4的区域占总面积的96.66%,其中平地比例占总体的32.4%;地形起伏度越高的地区,平地比例越低,反之亦然。②关中-天水经济区的地形起伏度呈现南北高中间低的空间格局,最高值为宝鸡市太白县,最低值为关中平原;经度上的变化规律不是很明显,纬度上的地形起伏度无论从南到北还是从北到南都是先下降后增高的。③随着海拔高度的增加,地形起伏度呈现逐渐升高趋势,但变化幅度不大。 ④地形起伏度对区域人口分布有较强的影响,关中-天水经济区近90%的人口居住在地形起伏度小于1.5的地区,人口密度与地形起伏度的曲线拟合度非常高。
目前洪灾脆弱性研究主要是基于行政区划上的社会脆弱性评价,无法揭示评价单元内部脆弱性的空间分布。选取鄱阳湖生态经济区作为研究对象,根据人与环境系统的特点,选择影响洪灾脆弱性的15个变量,建立了基于栅格的洪灾脆弱性综合指数模型。结果表明,研究区域的洪灾脆弱性以中度脆弱为主,极度与高度脆弱区主要分布在人口密集的鄱阳湖东南与西南部的湖滨地区、主要河流的缓冲区以及土地利用类型为水田的区域。从脆弱性的3个要素（暴露度、敏感性和适应能力）的空间分布揭示了洪灾脆弱性空间分布形成的原因。基于栅格的评价结果,能够充分反映县市内部和行政边界处洪灾脆弱性的空间分布与变化情况。
选取2000~2009年中国矿产资源产业五大分行业数据,采用产业地理集中度指数和五省市行业集中度指数对中国矿产资源产业集聚水平（不包括港澳台地区）进行了测算与分析,结果表明,2000~2009年,中国矿产资源产业整体集聚水平较高,但发展速度较慢;从行业层面来看,产业地理集中指数的测算结果显示矿产资源产业各行业之间集聚程度差别较大,发展不平衡,且五大行业集聚水平均呈现先升后降的变化趋势,而五省市行业集中度的测算结果却表明五大行业之间的集聚水平差异较小,这可能是由于非金属采选企业在五省市中分布比较集中所致。
通过对汉江上游的考察,在多个地点发现古洪水滞流沉积层夹在古土壤层与坡积石渣土层或坡积角砾层中。选择白河段JJTZ剖面进行沉积学和水文学研究。对于采集的全新世古洪水滞流沉积样品,进行沉积学分析,与2010年现代洪水滞流沉积物进行对比,结合其宏观特征确认其为汉江洪水悬移质沉积物,粒度成分分类为细沙质粉沙。它们记录了汉江上游特大古洪水事件。通过地层学对比分析和OSL测年断代,确定其发生在全新世中期–晚期转折阶段,即3 200~2 800 a B.P.。利用沉积学和古水文学原理恢复古洪水洪峰水位,采用比降法计算出两次古洪水洪峰流量为40 180 m3/s和49 170 m3/s。该结果大大延长了洪水水文数据序列,从而能够建立汉江上游万年尺度洪水流量–频率关系,对于揭示汉江上游水文过程对于全球变化的响应规律具有重要的科学意义,对于防洪减灾和水资源水能源工程建设具有重要的现实意义。
以中国科学院天山积雪雪崩研究站为研究区,在2009~2010年冬季观测期利用体视显微镜(XTZ-E)及拍照设备和雪特性分析仪(Snow Fork),对3种遮挡条件的开阔地(0遮挡)、树缘(50 %遮挡)和树下(90 %遮挡)的积雪深霜进行连续观测,比较和分析西北季节性积雪区不同遮挡条件下的深霜发育特征。研究表明：1) 深霜发育主要受温度制约,其次是温度梯度。由不同遮挡条件引起积雪累积和太阳辐射差异而导致雪深不同,从而形成的温度环境差异,是深霜发育差异的根本原因。2) 深霜发育厚度与雪深呈正相关关系,有开阔地(0遮挡)>树缘(50 %遮挡)>树下(90 %遮挡),融雪期深霜的消减速率为树下>开阔地>树缘。3) 深霜冰晶粒径呈先减小(稳定累积期-过渡期)再增大(-融雪期)的变化,积雪稳定累积期后,深霜粒径开阔地>树缘>树下。4)2009~2010年冬季雪深大,因而圆角深霜(DHxr)和圆角刻面冰晶(FCxr)在深霜中发育最多,二者共占70 %~80 %。开阔地易发育杯型深霜(DHcp),树缘和树下则易发育柱状条纹深霜(DHla)、棱柱状深霜(DHpr)和刻面冰晶(FCso)。深霜中胶结态冰晶约占10%~30 %,其比例在开阔地深霜中递减,而在树缘和树下处递增。
选择长江江苏段作为研究河段,根据南京长江三桥、长江大桥、长江四桥、润扬长江大桥、扬中长江大桥、江阴长江大桥、苏通长江大桥7个断面的285个地质勘探钻孔资料及参考文献中的8个钻孔资料,建立了7个长江古河谷地质剖面图。在拟建南京长江四桥附近、扬中长江大桥附近的7个钻孔进行了采样分析,获得了8个14C年代、1个ESR年代数据。通过分析发现,末次盛冰期长江古河槽镇江以上切割到基岩,镇江以下嵌在老河床相沉积层上,河槽在南京下关-栖霞山段形成局部深切;南京段约-63 m以下的河槽为末次盛冰期的古河槽,相对狭窄陡峭,宽深比较小,向下游宽深比逐渐变大,扬中以下形成分叉河道体系;古河槽中自下而上充填了从粗到细的沉积旋回,河床相沉积物向下游逐渐变细。
史前聚落与聚落之间按照一定的社会组织原则,在空间上近距离相聚而形成的各种聚落群聚形态,不仅是当时人类一种普遍生活方式的反映,而且还为窥探和研究史前社会的历史演变提供了一个视窗与平台。以中原核心地区洛阳地区（以洛阳盆地为主）为例,作为史前聚落群聚形态和社会演变的代表与典范展开研究。以仰韶文化时期与龙山文化时期的洛阳盆地为研究重点,基于GIS技术对该地区已发现的史前聚落遗址的数量、规模、空间分布、空间相互关系、以及与地形、地貌的空间关联等进行可视化的表达分析,并充分挖掘空间及属性信息,揭示“聚落群”与“聚落群团”的组织形态特点,辅助分析该地区聚落形态和社会演变规律,为史前文明进程的研究提供空间分析支撑。
利用地理信息系统和地统计分析技术分析了松嫩平原湖泊群湖泊底泥重金属的空间变异特征,并绘制了6种重金属的空间分异图,利用地累积指数法和潜在生态危害指数法对湖泊底泥重金属的污染现状和潜在生态风险进行了评价。结果表明,松嫩平原湖泊群底泥重金属含量除Mn低于土壤背景值外,其他元素均高于背景值2~4倍,并且重金属含量在空间上呈东北向西南方向逐渐降低,表现出较强的相关性;污染现状评价表明,Zn已处于中等以上的污染程度,其他重金属污染程度较低,而Mn无污染,污染程度的顺序为Zn > Cu > Ni > Pb > Sr > Mn;潜在生态风险评价表明,评价的重金属均处于低生态风险程度,单项重金属的风险程度顺序为Pb>Cu>Ni> Zn;综合污染评价与风险评价,Zn的污染程度虽然较大,但仍处于低风险程度。
自20世纪70年代以来,渤海湾西北岸陆续实施了大量填海工程,形成了目前中国最大的人工填海造陆区,有必要对其进行精确和连续的监测与分析。以1974~2010年逐年MSS/TM/ETM影像为主要数据源,利用RS/GIS技术,分析了研究区填海造陆的动态空间分布和数量变化特性。36 a间,研究区共填海901.7 km2,主要在滩涂和近海进行,海岸线长度从1974年的224.9 km增长到2010年的536.7 km,填海区的重心总体上从东北向西南方向迁移了26.3 km。将研究期细分为5个阶段进行深入分析发现：研究区海岸线长度增量与填海造陆规模呈正相关关系;填海利用方式经历了盐田为主→盐田和水产养殖相结合→港口和临港工业为主的发展历程;以天津港和曹妃甸港及各自的临港工业区为填海造陆中心和副中心的格局已经形成。
淮河流域建设了许多闸坝,为揭示如此密集的闸坝对河流自然水文情势的影响,选取比较典型的淮河干流上的蚌埠闸作为控制节点,用成熟的IHA法和RVA法,研究蚌埠闸及其上游闸坝对水文情势的影响程度,同时通过蚌埠水文站水文情势变化的估算来分析闸坝对淮河河流生态水文条件的影响。结果显示,这些闸坝对河流水文情势的影响强烈,特别是在枯水季节。由此得出的淮河蚌埠段生态水文目标可为蚌埠闸开展生态系统管理、生态修复以及进行生态调控提供理论支持。
玉米是吉林省西部的主要农作物,通过在吉林省西部开展玉米大田试验,探讨在相同的土壤及农田管理条件下,不同试验年份玉米生产需水及水分来源的变化规律,通过比较分析玉米生产水足迹的动态变化,实现水资源的合理利用,保护生态环境,促进农业的可持续发展。3 a大田试验的研究结果表明,玉米生产水足迹以绿水足迹为主,占80%以上,蓝水足迹不足1%,灰水足迹介于10%~20%之间。而在绿水足迹中,降水较充足的年份,有效降水足迹占70%以上,一般干旱年份有效降水足迹占一半,极端干旱年份有效降水足迹则只占30%,这将对土壤水分平衡带来不利影响。3a中,单位质量玉米蓝水量约0.005~0.006 m3/kg,占单位质量玉米需水量的比例低于1%;单位质量玉米绿水量为0.559 ~0.839 m3/kg,占单位质量玉米需水量的99%以上;单位质量玉米灰水量为0.099~0.122 m3/kg。通过对玉米生产水足迹的研究,明确了绿水在吉林省西部雨养农业粮食安全中的重要地位。
为更好地在自然地理学野外实践教学中贯彻以学生为本的教学理念,提出利用GIS技术开发探究式自然地理野外实习平台系统。该系统变革了传统的理论验证型和认知型实习模式,提高了学生实习的自主性和能动性。对探究式自然地理实习平台系统需求进行了分析,并根据该需求,对平台系统框架和功能进行了设计,对研制该系统的核心技术进行了深入研究,最后以庐山自然地理野外实习为例,对该系统进行了验证。验证结果表明该平台系统能够提高实习质量,增强学生学习自主性,具有重要的应用推广价值。
