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二化螟种群空间格局的地统计学分析

湖南农业大学学报（自然科学版） 2003年第2期29卷 154-157页

作者：袁哲明徐惠清贺智勇李方一付威湖南农业大学植物保护学院湖南长沙410128 湖南农业大学计算机中心湖南长沙410128

为探明二化螟种群分布格局的空间相关性并进而为抽样估计提供依据,从一个原始样本出发,另构建了一个顺序样本和一个随机样本,采用地统计学半变异函数对上述3样本进行分析.结果表明,地统计学半变异函数克服了经典格局分析的局限性,能有... 详细信息

为探明二化螟种群分布格局的空间相关性并进而为抽样估计提供依据,从一个原始样本出发,另构建了一个顺序样本和一个随机样本,采用地统计学半变异函数对上述3样本进行分析.结果表明,地统计学半变异函数克服了经典格局分析的局限性,能有效刻划二化螟种群空间分布格局,并表征其聚集强度;二化螟原始样本属聚集分布,在行方向和列方向的聚集强度均较弱,但存在几何异向性,行方向的空间连续性(0.2716)明显高于列方向(0.0867);原始样本行方向和列方向的空间依赖范围分别为1.15m和2.64m.

关键词：二化螟种群空间格局地统计学半变异函数稻虫害

南疆果园滴灌条件下土壤盐分离子的空间变异性分析──以农十四师224团典型地块为例

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新疆农业科学 2011年第3期48卷 533-538页

作者：刘国东郑德明姜益娟王家强柳维扬塔里木大学植物科学学院新疆阿拉尔843300

【目的】土壤盐渍化是制约干旱半干旱地区农业生产的主要障碍因子之一,在新疆,尤其是南疆,土壤盐渍化十分严重,系统认识和掌握盐分及其离子组成的空间变异特征对于治理改良盐渍土具有重要意义。【方法】基于区域变量理论,在GIS和地统计... 详细信息

【目的】土壤盐渍化是制约干旱半干旱地区农业生产的主要障碍因子之一,在新疆,尤其是南疆,土壤盐渍化十分严重,系统认识和掌握盐分及其离子组成的空间变异特征对于治理改良盐渍土具有重要意义。【方法】基于区域变量理论,在GIS和地统计学技术支持下,通过地统计学的半变异函数和Kriging空间插值,以南疆和田地区农十四师224团典型地块为研究区,定量分析了试验区内不同层次土壤盐分的空间变异特征。【结果】各层总盐都表现出强变异性;K＋各层表现出中等变异性。0~10 cm土层,土壤中盐类主要为氯化物型;10~30 cm土层为硫酸盐—氯化物型;其它各层为氯化物—硫酸盐型。总盐及各离子理论模型主要为球状。各土层盐分及其组成的离子空间分布主要表现为条带状伴有斑块状分布。【结论】试验区土壤盐渍化与次生盐渍化的防治是近期农业管理中所必须考虑的重要因素。

关键词：土壤盐渍化空间变异地统计学半变异函数 Kriging插值

基于GIS的中国水资源利用强度时空分异研究

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基于GIS的中国水资源利用强度时空分异研究

作者：张舒华中师范大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：水资源利用强度空间分异半变异函数空间自相关

祁连山哈溪林乔木林碳储量空间分布及变异特征

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祁连山哈溪林乔木林碳储量空间分布及变异特征

作者：齐国翠兰州交通大学

学位级别：硕士

大气中CO2体积分数的升高作为全球气候变暖最主要的驱动力,已成为国内外学者的广泛共识。森林在陆地生态系统中具有巨大的碳储存能力,增加森林的碳汇量是世界公认的减缓大气CO2浓度上升的最经济有效的途径。森林植被碳库作为森林生态系... 详细信息

大气中CO2体积分数的升高作为全球气候变暖最主要的驱动力,已成为国内外学者的广泛共识。森林在陆地生态系统中具有巨大的碳储存能力,增加森林的碳汇量是世界公认的减缓大气CO2浓度上升的最经济有效的途径。森林植被碳库作为森林生态系统最主要的碳库之一,是研究森林生态系统向大气吸收和排放CO2的关键因子。因此,森林植被碳储量及其分布的研究信息,对于区域森林CO2源汇功能的评价具有重要意义。本文选择位于祁连山北坡东段的哈溪林区作为研究区域,基于2000年森林资源样地清查数据,采用材积源生物量法估算出生物量,再用生物量乘以转换系数(0.5)估算主要乔木林植被的碳储量,并从龄组和郁闭度等方面对主要乔木林植被碳储量进行了估算;与此同时,应用GIS,借助数字化的林相图和DTM等数据对主要乔木林植被碳储量的总体空间分布特征,以及随海拔、坡度和坡向等空间分布特征做以研究,最后通过GIS与地统计相结合的方法,研究了默认精度和不同栅格尺度下主要乔木林碳密度的空间变异特征,旨在为研究区乃至区域森林生态系统碳循环的研究提供基础数据,并为森林可持续经营管理提供科学依据。结果表明:1.2000年哈溪林区主要乔木林总的生物量为125.40×104t,总碳储量为62.70×104t。乔木林在全站的林地面积、生物量中占据较大比重。各植被类型的生物量和碳储量大小依次为:青海云杉林>祁连圆柏林>桦木林>针阔混交林>杨类林>针叶混交林。不同龄组的碳储量顺序为:中龄林>近熟林>成熟林>幼龄林>过熟林,表明研究区碳储量主要分配在中龄林、近熟林和成熟林中。此外,研究区林分以中郁闭度组(0.4—0.6)为主,在其组分结构中,云杉林碳储量明显较高。次为0.7以上的郁闭度组的林分,低郁闭度组(0.2-0.3)的林分较少。2.哈溪林区主要乔木林碳储量区域分布差异显著,主要集中于东南、东北和中部地区,这些地带主要分布着生物量较高的青海云杉林、针叶混交林和针阔混交林等植被类型。人口密度较大的东部浅山沟谷地带森林碳库相对较小,以及干旱、半干旱的西部地区森林碳库几乎没有分布。各乔木林植被类型主要分布在2100900 m(即1带)。在海拔2100900m范围内,乔木林植被面积和碳储量表现出带随着海拔带的升高而增加的趋势,在海拔2700000 m达到最大,随后逐渐降低。各乔木林植被类型主要分布在缓坡和斜坡,除了针叶混交林在坡度4(陡坡)中没有分布外,其余植被类型在各坡度等级均有分布,且在坡度等级2(缓坡)具有较大面积和较高碳储量,说明研究区受人为干扰因素的影响较小,植被自然状态良好,生物量大,碳储量大。统计各坡向的面积和碳储量得到,坡向2(东北坡)的面积>坡向3(东坡)>坡向8(西北坡)>坡向4(东南坡)>坡向5(南坡)>坡向7(西坡)>坡向1(北坡)>坡向6(西南坡),而碳储量的大小顺序为坡向4>坡向2>坡向3>坡向8>坡向7>坡向5>坡向1>坡向6。3.默认栅格精度和不同栅格尺度下的碳密度数据经log转换后,近似服从正态分布,具备半变异函数模型拟合的条件。运用地统计分析模块拟合默认栅格精度和栅格尺度30×30m、300×300m、600×600m、900×900m、1200×1200m和1500×1500m碳密度的半变异函数最优模型,分别为球状、高斯、球状、高斯、高斯和指数模型。各模型的拟合情况较佳,能较好的反映碳密度的空间变异特征。由碳密度不同栅格尺度下最优模型变异参数得出:除了尺度1500×1500m下最优碳密度模型—指数模型的块金值为0外,其余尺度下最优碳密度模型的块金值在0.2—0.5范围之内,空间异质性差异显著;不同栅格尺度下碳密度C0/(C0+C)的值均较小,(C/(C0+C)的值均较大,表明不同栅格尺度下碳密度由自相关性引起的空间异质性较高,由随机部分引起的空间变异程度较小。说明碳密度的空间变异以结构性为主,人为干扰等随机因素对变量影响较小。比较不同栅格尺度下碳密度值空间变异参数的结果,栅格精度30×30m较为接近默认精度值。

关键词：生物量碳储量空间分布半变异函数祁连山哈溪林区

黄土高原地区小流域景观格局及其尺度效应分析

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黄土高原地区小流域景观格局及其尺度效应分析

作者：王丽娜辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

以小流域为基本单位的综合治理是治理黄土高原地区的有效的治理方式。通过对小流域综合治理,可以达到景观格局的合理配置、生态系统的稳定、小流域的健康发展。同时,通过研究景观格局的配置能够反映流域治理的程度。本文在RS和GIS的支持... 详细信息

以小流域为基本单位的综合治理是治理黄土高原地区的有效的治理方式。通过对小流域综合治理,可以达到景观格局的合理配置、生态系统的稳定、小流域的健康发展。同时,通过研究景观格局的配置能够反映流域治理的程度。本文在RS和GIS的支持下,研究了黄土丘陵沟壑区羊圈沟、纸坊沟和燕沟三个小流域的景观格局特征及景观指数的空间异质性,对小流域景观格局进行了综合的评价,归纳起来,本文主要完成了以下几项探索: (1)根据黄土丘陵羊圈沟、纸坊沟和燕沟三个小流域的实际情况,搜集参考文献,对小流域进行了土地覆盖分类,为景观格局分析奠定了基础。 (2)选用2009年ALOS卫星影像,通过重采样来不断改变景观制图的精度而使粒度逐渐粗化,同时,利用FRAGSTATS软件对小流域景观格局进行分析,揭示景观指数的粒度变化效应。结果表明:羊圈沟、纸坊沟和燕沟已经形成了以林地、灌丛和草地为主的景观格局特征。同时发现,景观格局的定量分析对所采用的粒度大小有很强的依赖性。 (3)通过2007年的SPOT融合后5m分辨率影像、ALOS卫星10m分辨率影像、P6卫星的25m分辨率影像、TM卫星30m分辨率影像和P6卫星的50m分辨率影像,根据数据源分辨率的变化,利用FRAGSTATS软件对小流域景观格局进行分析。结果表明:随着分辨率的降低,羊圈沟、纸坊沟和燕沟流域景观类型发生改变,也就是说空间分辨率对景观格局的空间结构具有重要影响,25m分辨率是观察羊圈沟、纸坊沟和燕沟流域比较适合的尺度。同时发现,利用不同的数据源进行景观格局分析更能体现羊圈沟、纸坊沟和燕沟流域的景观特征。 (4)采用2007年SPOT融合后5m分辨率的遥感影像,通过GIS的地统计分析模块模拟不同幅度下边密度指数、多样性指数和聚集度指数的半变异函数模型发现:不同尺度下边密度、多样性指数和聚集度指数的空间变异具有相似的特征,各个尺度上都有空间依赖性;不同指数的变异函数模型在相同尺度上差异显著。

关键词：黄土高原景观生态学景观格局景观指数半变异函数

露天煤矿排土场边坡土壤饱和导水率及影响因素研究

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露天煤矿排土场边坡土壤饱和导水率及影响因素研究

作者：王旭辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

露天煤矿排土场的复垦是工矿区生态恢复的首要问题,土壤水分是排土场复垦恢复的重要环节。土壤饱和导水率反映了水分的入渗和渗漏特性。因此明确排土场坡面土壤饱和导水率及其影响因素对工矿区生态分布具有重要意义。本文以海州露天煤... 详细信息

露天煤矿排土场的复垦是工矿区生态恢复的首要问题,土壤水分是排土场复垦恢复的重要环节。土壤饱和导水率反映了水分的入渗和渗漏特性。因此明确排土场坡面土壤饱和导水率及其影响因素对工矿区生态分布具有重要意义。本文以海州露天煤矿排土场坡面为研究对象,采用野外采样、室内理化性质测定、数据处理与统计分析等研究手段对土壤饱和导水率与理化性质在不同坡位与不同土层的变化规律及其空间变异特征进行分析,结果如下:(1)土壤容重的变化范围为1.04-1.58g/cm;土壤总孔隙度总量在40.89%-59.73%之间变化;土壤含水量的总量在9.08%-17.83%之间;排土场土壤以砂质土壤为主;土壤有机质的变化范围为0-0.29g/kg;土壤饱和导水率在0.14-4.33mm/min之间变化,坡面土壤饱和导水率分布较均匀且高于平台位置。(2)土壤容重、孔隙度、含水量在坡面尺度均属弱变异性,变异系数分别在0.051-0.129、0.036-0.697、0.058-0.149之间,土壤有机质与土壤饱和导水率具有中等偏上的变异性,变异系数分别在0.165-0.425、0.167-0.314之间。(3)不同土层的土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、含水量、10-20cm土层的非毛管孔隙度、0-10cm的砂粒、粉粒、粘粒均具有强烈的自相关性。(4)不同土层的土壤容重沿坡长方向的土壤容重呈现先减小后增大的空间变异趋势,且垂直方向变异程度较低;不同土层的土壤总孔隙度沿坡长呈现先增大后减小的趋势;坡下与平台位置的土壤含水量低于坡面其它位置,垂直方向的土壤含水量变异程度较低;有机质含量在垂直方向各坡位的大小和格局都有着巨大的差异。(5)土壤饱和导水率与土壤容重、粘粒含量存在显著负相关关系;与总孔隙度、自然含水率、毛管持水量、田间持水量、饱和含水量、有机质含量存在显著负相关关系;建立土壤饱和导水率与土壤理化性质的回归方程为:Ks=-6.910(土壤容重)+0.002(土壤总孔隙度)-0.012(土壤饱和含水量)+0.276(土壤粘粒含量)-1.089(土壤有机质含量)。该论文有图27幅,表18个,参考文献91篇。

关键词：空间分布地统计学半变异函数克里金插值

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合肥市黏性土土性参数的空间变异性研究

合肥市黏性土土性参数的空间变异性研究

作者：胡木子合肥工业大学

学位级别：硕士

土是一种变异性很大的工程材料,土工参数的空间变异性分析是进行岩土工程可靠度设计的理论基础。为了研究合肥市非饱和黏土基本物理参数和水力参数的空间变异性,本文以合肥市黏土为研究对象进行了研究。为了获得水力参数,本文采用台式... 详细信息

土是一种变异性很大的工程材料,土工参数的空间变异性分析是进行岩土工程可靠度设计的理论基础。为了研究合肥市非饱和黏土基本物理参数和水力参数的空间变异性,本文以合肥市黏土为研究对象进行了研究。为了获得水力参数,本文采用台式离心机对合肥市非饱和黏土进行离心试验,获得土样的吸力与含水率的关系,实验表明,通过离心机法获取土水特征曲线可以节省试验时间、提高试验速度,然后以van Genuchten模型为基础,采用科学计算语言Matlab中的Lsqcurvefit函数对试验结果进行曲线拟合,并获得水力参数。空间变异性方面,本文开展了大量的土工试验,测得某工程场地3个钻孔竖直方向共45个土样的物理参数和水力参数。通过传统的统计分析方法分析得到了土工参数的均值、均方差、变异系数,并对参数的分布类型进行检验。同时基于随机场理论和地统计学理论,通过3种计算波动范围的方法根据不同的土工参数以及现场实测的34组静探数据求解了该地区垂直波动范围,对3种计算波动范围的方法进行了评价,且从理论上得出了变异函数和相关函数之间的关系,最后得出该地区竖直方向的波动范围值,为岩土工程可靠度分析提供参考。

关键词：土水特征空间变异性半变异函数相关函数波动范围

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面向海洋数据的空间抽样方法研究

面向海洋数据的空间抽样方法研究

作者：王睿晗上海海洋大学

学位级别：硕士

海洋与一个国家的环境保护，资源开发，国家安全等重大问题息息相关。海洋数据作为信息化研究的基础，越来越受到重视。随着海洋探测技术的快速发展，海洋数据的采集手段和获取方式变得多种多样，从而给数据统计分析的速度和精度带来了... 详细信息

海洋与一个国家的环境保护，资源开发，国家安全等重大问题息息相关。海洋数据作为信息化研究的基础，越来越受到重视。随着海洋探测技术的快速发展，海洋数据的采集手段和获取方式变得多种多样，从而给数据统计分析的速度和精度带来了新的挑战。对海洋数据进行抽样，则能大幅减少运算的数据量，因此能显著提高复杂海洋数据的计算效率。用什么样的方法选择样本点(抽样方法)，是抽样技术中的一个重要内容。传统工业产品的抽样已形成了较为完善的理论体系，抽样方法包括简单随机、系统、分层、簇抽样等。海洋数据与传统工业产品不同，海洋数据在数据结构上具有多尺度、多类、多源、多维、空间相关性和空间异构性等特点，在应用上存在实时性、多样性等特点。这些特点使得传统的抽样方法不能很好地应用于海洋数据的抽样。鉴于此，本文面向海洋数据的抽样方法进行了探讨，其主要的内容如下：（1）综述了抽样技术的国内外发展现状，以及空间抽样方法的最新动态;分析了海洋数据与其他数据或产品的区别，总结了现有抽样方法研究中存在的不足之处。（2）对海洋数据的特征进行了分析。归纳了海洋数据多样化的采集方式;总结了由不同海洋监测设备获取的观测要素以及数据格式;并归纳分析了海洋数据的主要特征，包括海量性、多源异构性、多维多类性、动态性以及空间相关性和空间异质性等。（3）针对海洋数据的特点，设计了适合海洋数据的抽样方法，应用分层思想对数据首先按照数据密度进行分层，在每层应用不同的抽样方法进行抽样。数据覆盖面积或密度较小的层直接采用全数抽样或简单随机抽样减少计算复杂度。（4）针对覆盖面积和密度均较大的海洋数据，创新性地提出了一种灵活的样本选择方法。根据相关性大小，利用不同抽样方法选择训练集;借助kriging模型和空间相关性来确定空间系统抽样的步长;考虑到样本的数据质量因素，选择能确保统计数据质量的样本数据，。选定样本时考虑数据质量因素，保证统计时样本的质量。（5）利用某海域多批检测数据为例，对文中提出的抽样方法进行实验验证。通过插值和趋势面实验分析表明，样本能较好地反映总体各个属性的统计特性。通过实验与采用其他抽样方法的统计结果进行比较，验证了本文抽样方法的优越性。

关键词：海洋数据分层抽样空间系统抽样半变异函数

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热岛因子影响下的城市生态环境质量研究

热岛因子影响下的城市生态环境质量研究

作者：许凯丰重庆邮电大学

学位级别：硕士

本文旨在分析城市热岛的空间异质性,并探究城市热岛与生态环境质量之间的关系。以具有明显城市热岛效应的重庆市为研究靶区,以Landsat8遥感影像为数据基础。首先,基于半变异函数,定量地分析城市热岛所呈现出的空间异质性及驱动原因;其次... 详细信息

本文旨在分析城市热岛的空间异质性,并探究城市热岛与生态环境质量之间的关系。以具有明显城市热岛效应的重庆市为研究靶区,以Landsat8遥感影像为数据基础。首先,基于半变异函数,定量地分析城市热岛所呈现出的空间异质性及驱动原因;其次,基于半变异函数、最小二乘和地理加权回归模型,分别从空间结构、全局相关性和局部相关性三个方面逐层探究城市热岛与生态环境质量之间所存在的关系及尺度效应;最后,基于各部分的分析结果,提出缓解城市热岛及提高生态环境质量的相关建议。具体研究内容及主要结论如下:1.采用辐射传输方程法反演地表温度及温度场变异指数,从宏观上初步描述热岛的分布特征,随后计算0o、22.5o、45o、67.5o、90o、112.5o、135o和157.5o(正北方向为0o,顺时针旋转)八个方向上的各向半变异函数和分维数,以及大、中、小(按照包含地理要素的类型划分)三个范围尺度上的全向半变异函数,深入分析城市热岛的空间异质性及驱动原因,得出:(1)热岛主要集中分布于三条山脉中间建筑物较密集的区域,大约沿着22.5°方向分布;(2)热岛的空间结构呈现出明显的各向异性,并且由于山脉对其空间分布的阻隔,导致其在与山脉延伸方向相同的0o-22.5o方向上变异复杂度最小,而在与之相垂直的90o-112.5o方向上呈现出最复杂的变异;(3)三种主要地理要素(山脉、河流和城市建筑)对热岛的空间异质性产生了显著的影响,大尺度下的山脉和中尺度下的河流所造成的影响较大且较为相似,而城市建筑物造成的影响较小且较稳定,但需要在小尺度下进行分析和描述。2.构建环境质量评价指标体系,借助主成分分析法确定各指标权重,对评价结果进行初步描述,随后利用半变异函数初步对比城市热岛与生态环境质量的空间结构,进一步在空间分辨率为30m、60m、120m、240m、480m和960m的六个尺度上构建最小二乘和地理加权回归模型,深入探究它们之间的关系及尺度效应,得出:(1)研究区域整体环境质量处于一个较好的水平,而且空间结构与城市热岛存在显著的相似性;(2)城市热岛与生态环境质量呈负相关关系,而且地理加权回归模型的局部系数和局部R2都表明此种关系存在明显的空间非平稳性,随着尺度的不断增大,热岛对环境质量的影响作用在逐渐增强;(3)地理加权回归模型可以在较小的分辨率尺度下探测到城市热岛与生态环境质量之间关系的局部细节,但随着尺度的增大,局部R2的差异逐渐减小,表明模型逐渐忽略局部细节,揭示广义上的空间格局关系。

关键词：城市热岛城市生态环境质量半变异函数空间异质性地理加权回归模型