基于GIS的中国水资源利用强度时空分异研究

作     者：张舒 

作者单位：华中师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：喻光明

授予年度：2015年

学科分类：081603[工学-地图制图学与地理信息工程] 082802[工学-农业水土工程] 081802[工学-地球探测与信息技术] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 070503[理学-地图学与地理信息系统] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0705[理学-地理学] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：水资源利用强度 空间分异 半变异函数 空间自相关 

摘      要：近年来,我国面临的水资源危机越来越严重,水资源在时间、空间上分布极其不平衡,这就要求我们必须注重水资源利用与其时空分布相结合。关于水资源的研究,以往多集中在水资源的评价、水资源承载力及可持续利用、水资源需求、利用效率等水问题的研究,关于水资源利用强度的概念、模型专题研究的文献较少。因此,本文试图提出水资源利用强度的概念及计算模型,运用定量与定性相结合的方法分析中国水资源利用强度的时空分异特征。本文使用ArcGIS10.2、Excel、SPSS16.0 和 OpenGeoda等软件,运用空间自相关分析、区域化变量、变异系数等相关方法进行研究。通过统计数据与模型分析对水资源利用强度进行量化;其次是基于Arcgis10.2将中国一级流域水资源利用强度可视化,分析其时空分布特征及原因;最后,利用Arcgis10.2的地统计分析模块和OpenGeoda的空间自相关功能,基于50km×50km的格网,在时间维度和空间维度上对其空间分布分异的内在规律进行了定性的分析和研究。本文的主要结论为：(1)从中国一级流域水资源利用强度来看,全国水资源利用强度略有上升,总体处于Ⅱ级水平。各流域水资源利用强度差别较大,区域差异显著,总体分布特征是北方大于南方,东部大于西部。海河流域片的水资源利用强度最高,处于V级水平;黄河和淮河流域的水资源利用强度处于Ⅳ级水平,西南诸河流域片的水资源利用强度最低,松辽流域片的水资源利用强度总体处于Ⅲ级水平,但是也存在个别年份比较高的情况,珠江、长江、东南诸河、西北诸河流域片处于Ⅱ级水平。(2)由半变异函数分析得出,2003-2012年中国水资源利用强度的空间变异大多属于中等程度的空间相关,在结构性因素和随机性因素相互影响下引起空间上的变异性,但各年块金效应(C0/C0+C)差别较大,主要是受水资源利用强度的区域差异影响,两者对块金效应的影响程度的强弱不同。(3)全局空间自相关的分析表明,研究期间的Moran’s Ⅰ值总体在0.3以上,基本表现出正的空间自相关性和空间集聚性,即具有较高水资源利用强度水平的地区相对的趋于和水资源利用强度较高的地区相邻,较低资源利用强度的区域则趋于和较低资源利用强度的区域相邻。从Moran散点图和LISA聚集图上来看,在2003-2012年间,中国水资源利用强度的空间分布格局主要以High-High 和 Low-Low形式为主,呈现出显著的空间二元结构。High-High分布的格网主要集中在我国的北方地区,以黄河、海河、淮河流域最为显著,三大流域的水资源利用强度值趋同,且普遍较高,High-High的空间集聚性强。Low-Low分布的格网主要集中我国的南方地区,如西南诸河、珠江、东南诸河流域片以及长江流域片一带,水资源利用强度低值区与低值区趋于相近。分布在西北诸河流域的格网在研究期间的LISA分布并不显著,说明与相邻格网的水资源强度值相比,属性值并不趋同或趋反。