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基于分层分区法的中国历史耕地数据的网格化重建

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地理学报 2016年第7期71卷 1144-1156页

作者：魏希文缪丽娟江源 Nath Reshmita 崔雪锋北京师范大学资源学院北京100875 南京信息工程大学地理与遥感学院南京210044 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029 北京师范大学系统科学学院北京100875

网格化历史耕地数据集能为历史时期耕地变化研究提供更精确的支持,并且为全球环境气候变化研究模型模拟提供驱动数据。本文综合考虑了中国历代土地利用开发的特点及自然人文因子对耕地的影响,设计了一套对中国耕地先分区再分层分配的网... 详细信息

网格化历史耕地数据集能为历史时期耕地变化研究提供更精确的支持,并且为全球环境气候变化研究模型模拟提供驱动数据。本文综合考虑了中国历代土地利用开发的特点及自然人文因子对耕地的影响,设计了一套对中国耕地先分区再分层分配的网格化方法。基于国内3个主流区域耕地数据研究成果,采用上述方法建立了1820年(清仁宗嘉庆二十五年)和1936年(民国二十五年)中国10 km×10 km分辨率的耕地数据集,并绘制了分布图。本文还利用国内具有代表性的区域数据集对重建结果进行对比验证。结果表明,该方法可以保证耕地数量的权威性,并且建立具有区域性的高精度历史耕地数据集。

关键词：中国历史耕地分区分层网格化重建

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清代西南地区森林空间格局网格化重建

地理研究 2014年第2期33卷 260-269页

作者：何凡能李士成张学珍中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

基于遥感土地利用数据和全球潜在植被数据,确定了中国西南地区土地垦殖前森林植被可能的分布范围,并通过量化地形(海拔、坡度)和气候生产潜力(光照、温度、水分)与农林地分布间的关系,构建了土地宜垦性评估模型和历史森林面积网格化分... 详细信息

基于遥感土地利用数据和全球潜在植被数据,确定了中国西南地区土地垦殖前森林植被可能的分布范围,并通过量化地形(海拔、坡度)和气候生产潜力(光照、温度、水分)与农林地分布间的关系,构建了土地宜垦性评估模型和历史森林面积网格化分配模型,重建了清代西南地区5个时点、分辨率为10 km×10 km的森林空间格局。结果表明:①本文设计的森林空间格局网格化重建方法具有一定的可行性,其结果能较好地反映森林变迁历史过程的基本特征;②西南地区森林覆被率从雍正二年(1724年)的54.7%下降至宣统三年(1911年)的27.8%,其减少地区主要分布在四川盆地、云南中南部以及贵州大部;③从网格占比的变化趋势看,1724-1911年,西南地区森林覆被率小于10%的网格占比上升了约31个百分点,而覆被率大于80%的网格占比则下降了约13个百分点。

关键词：森林空间格局网格化重建西南地区历史时期

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清代西南地区耕地空间格局网格化重建

地理科学进展 2012年第9期31卷 1196-1203页

作者：李士成何凡能陈屹松中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院研究生院北京100049

本文以现代耕地分布格局为基础，通过量化地形（海拔、坡度）、气候生产潜力（光照、温度、水分）和人口密度等因子与耕地空间分布的关系，重建了清代西南地区6个时点分辨率为10km×10km的耕地数据。结果表明：①就整体而言，清代西南... 详细信息

本文以现代耕地分布格局为基础，通过量化地形（海拔、坡度）、气候生产潜力（光照、温度、水分）和人口密度等因子与耕地空间分布的关系，重建了清代西南地区6个时点分辨率为10km×10km的耕地数据。结果表明：①就整体而言，清代西南地区耕地空间格局的变化表现在两个方面：一是垦殖范围的扩张，1661-1911年土地垦殖率在O-10％的网格占比减少了约24％，主要分布在四川盆地和云贵高原；二是垦殖强度的提高，1661-1911年垦殖率大于30％的网格占比提高了10.3％，最为显著的是四川盆地和云南中东部地区。②就清代西南地区耕地数量增减来看，整个时段可划分为3个阶段：前期（1661-1724年）“复原性”垦殖，60多年间土地垦殖率在0-10％的网格占比减少了11．4％；中期（1724-1820年）缓慢“拓展性”垦殖，全区垦殖率在0-10％的网格占比下降约7％，在30％以上的网格占比提高约7％；后期（1820-1911年）局部抛荒与再垦，垦殖率在0-10％的网格占比从75．0％降至72．2％，在30％以上的网格占比从9．1％提高至10．9％。相关分析表明，本文网格化重建的清代西南地区的耕地空间格局具有一定的合理性。

关键词：耕地空间分布网格化重建西南地区清代

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过去千年中国耕地网格化重建与时空特征分析

中国科学：地球科学 2023年第1期53卷 115-131页

作者：何凡能杨帆赵彩杉李士成李美娇中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 河南大学黄河文明与可持续发展研究中心暨黄河文明省部共建协同创新中心开封475001 中国科学院大学北京100049 中国地质大学(武汉)公共管理学院武汉430074 山西财经大学资源环境学院太原030006

重建具有“定时、定量、定位”属性的历史土地利用/覆被变化(LUCC)数据,不仅是长时间尺度气候变化与生态效应等模拟研究的重要需求,而且是深化理解人类土地利用活动改变地表景观过程和机理的科学基础.本文利用已重建的宋辽金以来的耕地... 详细信息

重建具有“定时、定量、定位”属性的历史土地利用/覆被变化(LUCC)数据,不仅是长时间尺度气候变化与生态效应等模拟研究的重要需求,而且是深化理解人类土地利用活动改变地表景观过程和机理的科学基础.本文利用已重建的宋辽金以来的耕地面积数据,通过对历史疆域与政区的协同,建立了一套基于现今国境、以省区为载体的千年耕地序列;并遴选海拔高度、地面坡度、气候生产潜力和土壤质地等因子,构建了土地宜垦性评估模型和耕地网格化分配模型,重建了北宋以来24个时点、10km分辨率的网格化耕地数据,再现了过去千年中国耕地分布的时空演变特征.结果表明:(1)过去千年中国耕地面积呈波动性增长的态势,大致经历了平稳波动(1000~1290年)、缓慢增长(1290~1661年)和快速增长(1661~1999年)三个阶段;耕地总量由1000年的5.57亿亩增至1999年的19.38亿亩,峰值(1980年)达20.25亿亩.(2)近千年中国土地垦殖呈现以黄河中下游、长江中下游等地区为中心,向周边丘陵山地乃至边疆地区拓展的态势;黄河中下游与长江中下游地区垦殖率分别增长了约1.4倍和0.8倍.(3)清中期以降,西南、东北等地区相继得到大规模开垦,垦殖率分别从1661年的2.13%、0.55%增至1999年的18.00%、26.61%;丘陵山地也得以拓垦,相较于1661年, 1999年分布于丘陵低山和中高山的耕地占比分别增加了55%和27%.(4)可靠性定量评估结果显示,差异绝对值小于10%的网格占比高达70.35%,而大于60%的网格占比仅为0.83%;表明重建方法具有较好的可行性,其结果能客观再现历史耕地的空间分布格局.

关键词：土地利用与覆被变化历史耕地网格化重建中国过去千年

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清代中期江苏省土地利用格局网格化重建

清代中期江苏省土地利用格局网格化重建

作者：潘倩南京大学

学位级别：硕士

人类活动引起的土地利用／覆被变化(LUCC)在全球和区域尺度上影响着气候生态过程,是全球环境变化的重要驱动力,已成为当前国际社会关注的热点。历史时期土地利用与覆被变化是LUCC研究的重点问题,通过重建历史时期土地利用空间数据,可补... 详细信息

人类活动引起的土地利用／覆被变化(LUCC)在全球和区域尺度上影响着气候生态过程,是全球环境变化的重要驱动力,已成为当前国际社会关注的热点。历史时期土地利用与覆被变化是LUCC研究的重点问题,通过重建历史时期土地利用空间数据,可补充现代遥感解译成果,准确辨识LUCC长期过程,为未来土地利用及气候模拟、政策制定和区域可持续发展提供借鉴和依据。考虑到现有研究空间地类多限于耕地、基础数据缺乏缜密的文献考证和合理的修正过程、空间网格过大难以反映土地利用实际特征、采用通用的理论假设和规则设计并较少考虑区域差异性等特点,重建历史江苏省土地利用覆被有重要的理论和现实意义。本研究沿用以现代土地利用格局为基础反演历史土地利用格局的思路,更注重深入考虑区域自然资源特点和历史实际,并结合地理界限限制,采用记载较为详尽的1820年为时间断面,以农业生产较为发达的江苏省为研究区,选取遥感影像、DEM数据、土壤数据、历史地理学相关研究成果及统计数据等,提出理论假设,进一步对府级耕地、城镇用地、农村居民点用地面积进行订正,从人地关系角度出发,通过多指标分析与量化,运用熵权法构建综合评价模型,网格化重建了1820年江苏省土地利用格局,以对比验证法间接对研究结果进行了验证。本研究主要结论如下：(1)通过对地类进行归并调整,最终将重建土地利用类型划分为耕地、聚落用地、水域、其他用地(林草地及未利用地)4个一级地类,其中,聚落用地又分为城镇用地和农村居民点用地2个二级地类。(2)修正1820年城市人口数据,并由总人口进一步计算1820年非农业人口,与1984年非农人口(已调整到同一行政界线下)进行对比,依据人均农村居民与用地定额折算得到分府农村居民点用地面积。重建的1820年农村居民点用地面积按从大到小排序依次为86 979 hm2、77 086 hm2,68 303 hm2、61338 hm2、 42 774 hm2、37359 hm2、28662 hm2、19650hm2、15951 hm2、15217hm2、5641 hm2和1 952 hm2,分别对应江宁府、淮安府、徐州府、扬州府、苏州府、海州、常州府、镇江府、泗州、通州、海门厅、太仓州。(3)以前人研究为参考,依据城市人口比例分府、县(包括附郭县和普通县)2级修正,计算得到1820年城镇用地面积：江宁府为6000 hm2,扬州府为1 602 hm2,苏州府为1 457 hm2,淮安府为874 hm2,镇江府为437 hm2,常州府、徐州府、通州、海门厅、海州、太仓州为146 hm2,附郭县为125 hm2,江苏普通县为100 hm2,安徽盱眙县为83 hm2。(4)考虑到两时间断面各府耕地变化幅度相对一致,采用等比例折算法重建江苏省分府耕地面积,并对行政边界不一致处的耕地修正区域进行处理,最终,分府重建的耕地面积从大到小排序依次为818085 hm2、767443hm2、762175 hm2、 613641 hm2、589544 hm2、386316 hm2、340015 hm2、253662 hm2、248541 hm2、 151671 hm2和55173 hm2,分别对应淮安府、徐州府、扬州府、通州与海门厅(2府区划合并)、海州、常州府、苏州府、镇江府、江宁府、泅州、太仓州。(5)依据自然、社会经济因素,选取量化指标,构建适宜性评价模型,并采用模糊评价法、线性函数等做指标归一化处理,同时依据熵权法确定权重,农村居民点用地评价中居民点等级、高程、坡度、离最近村镇距离、离最近河流距离、离最近县城距离等指标权重值分别为0.340、0.256、0.114、0.112、0.100和0.077,耕地评价中高程、坡度、离最近村镇距离、离最近河流距离、土壤质地、土壤有机质含量、全氮、全磷、耕地连片性、pH、全钾等指标权重值分别为0.408、0.168、0.151、0.133、0.031、0.029、0.024、0.019、0.017、0.015和0.006。由CHGIS经数据转换及重采样得到水域栅格数据,将总栅格扣除聚落用地、耕地及水域栅格得到其他用地栅格数据。通过图层叠加,最终得到1820年研究区100m×100m土地利用空间格局。(6)因缺少历史土地利用空间分布原始数据,通过降尺度分析,将1820年、1985年重建数量统一以1985年县域和市域为单元做区域统计,分别对两个时间断面下的县级农村居民点用地数量和耕地数量占其所在市域总农村居民点用地数量和耕地数量比重进行相关性分析,两者均呈现显著线性关系,一定程度上表明重建的1820年江苏省土地利用结果可靠。

关键词：土地利用格局网格化重建清代中期江苏

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螺旋MRI的网格化数据重建算法比较

波谱学杂志 2006年第3期23卷 303-311页

作者：黄敏官金安黄立卢松涛中南民族大学电子信息工程学院湖北武汉430074 华中科技大学生命科学与技术学院湖北武汉430074

螺旋MRI的原始数据是在不均匀的k-空间螺旋轨迹上采样得到的,需要通过网格化算法等手段将数据变成等间距的网格数据后,才能采用FFT进行重建,最后得到供临床使用的图像.本文对Jackson网格化算法和Claudia大矩阵算法的重建速度和图像结果... 详细信息

螺旋MRI的原始数据是在不均匀的k-空间螺旋轨迹上采样得到的,需要通过网格化算法等手段将数据变成等间距的网格数据后,才能采用FFT进行重建,最后得到供临床使用的图像.本文对Jackson网格化算法和Claudia大矩阵算法的重建速度和图像结果进行了比较,并得出以下结论1)在获得相近图像质量的情况下,Claudia大矩阵重采样算法比Jack-son算法要快且更方便在仪器上实现.2)在Jackson双倍细网格算法的实现方式中,数据驱动插值比网格驱动插值更有效率.3)在Claudia大矩阵重采样算法中,对冗余比大于310∶1的数据进行图像重建的时候,网格点的幅值不平均化比平均化后的效果还要好.这几个结论都将有利于MRI图像重建技术的进一步提高.

关键词： MRI 网格化重建数据驱动插值网格驱动插值大矩阵重采样

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清末民国时期新疆玛纳斯河流域耕地格局重建

资源科学 2020年第7期42卷 1428-1437页

作者：张莉刘建杰陕西师范大学西北历史环境与经济社会发展研究院西安710119

典型地区历史时期高分辨率土地利用变化重建对研究过去全球环境变化具有十分重要的意义。本文选取干旱区典型的玛纳斯河流域,在整理历史耕地记载的基础上,订正了1909年和1944年两个时间断面上的流域耕地面积,并通过选取河流渠道等影响... 详细信息

典型地区历史时期高分辨率土地利用变化重建对研究过去全球环境变化具有十分重要的意义。本文选取干旱区典型的玛纳斯河流域,在整理历史耕地记载的基础上,订正了1909年和1944年两个时间断面上的流域耕地面积,并通过选取河流渠道等影响因子建立了土地宜垦性模型、网格化分配模型,重建了1909年和1944年玛纳斯河流域1 km×1 km耕地网格化空间分布格局。结果显示:①1909年和1944年玛纳斯河流域耕地面积分别约为140.5 km^2和241.7 km^2,年均增长2.9 km^2,清末民国时期耕地面积增长迅速;②北部沙漠区和南部山区均受到开发限制,无法开垦,耕地主要分布在中下游平原的河渠两岸,玛纳斯河中游地势平坦、渠道众多,耕地分布比较集中;③从垦殖强度分析,玛纳斯河流域1909年平均垦殖率仅有0.2%,最高垦殖率为6.4%,1944年平均垦殖率为0.4%,最高垦殖率为11.0%,因此,清末民国时期流域内开发程度较低;④通过对HYDE3.2中1910年和1940年耕地数据的比较,HYDE3.2在玛纳斯河流域的数据明显偏高。本文重建的两个时间断面上的玛纳斯河流域耕地网格化数据集,进一步修正了全球变化数据集的区域精度,可为深入研究干旱区乃至全球环境变化提供数据支持。

关键词：历史土地利用耕地分布格局网格化重建玛纳斯河流域清末民国时期

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民国中期湖南洞庭湖区耕地空间格局重建

地球信息科学学报 2020年第5期22卷 989-996页

作者：连丽聪万智巍鞠民贾玉连洪祎君蒋梅鑫曾峰海江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室南昌330022 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟院重点实验室北京100101

土地覆被变化是影响气候系统的重要因素,在全球气候变化研究中具有重要的研究意义,网格化的历史土地利用数据集广泛应用于各类全球变化模式。本文以民国中期军事地形图为基础数据源,以现代行政区划为底图,重建了该时期湖南洞庭湖地区耕... 详细信息

土地覆被变化是影响气候系统的重要因素,在全球气候变化研究中具有重要的研究意义,网格化的历史土地利用数据集广泛应用于各类全球变化模式。本文以民国中期军事地形图为基础数据源,以现代行政区划为底图,重建了该时期湖南洞庭湖地区耕地的空间分布。同时为了与最新的HYDE 3.1数据集进行对比,在此基础上获得空间分辨率为10 km×10 km的耕地数据,结果表明:①民国中期湖南洞庭湖区总耕地面积约为11 432.01 km^2,占研究区域面积的44%,其中汉寿县、华容县、鼎城区和澧县等地耕地面积分布最多,且以围堤耕地为主。分布相对较少的地区有临澧县、汨罗市、岳阳县,以非围堤耕地为主;②该时段内洞庭湖区耕地垦殖率较大,最大值超过90%,其中高垦区(垦殖率>40%)范围占研究区面积61%,且主要分布在河湖港汊和冲积平原地貌单元上;中低垦区(重建的耕地面积结果误差大于40%的比例为17%,且表现为受河流分布影响为主。湖区相对周围重建结果差异更大,HYDE 3.1数据集重建区域尺度较大,较难考虑到小区域范围的水系分布状况,导致其在湖南洞庭湖区重建精度相对较低。

关键词：民国中期湖南洞庭湖区耕地空间分布格局变化网格化重建历史地形图土地利用

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北宋中期耕地面积及其空间分布格局重建

地理学报 2011年第11期66卷 1531-1539页

作者：何凡能李士成张学珍中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院研究生院北京100049

以北宋暖期为研究时段,依据历史文献中有关"田亩"与"户额"的记载资料,通过对赋役、户籍、土地等制度的考证,订正了北宋中期各路耕地面积和府级人口数量;并以地面坡度、海拔高程和人口密度作为影响土地宜垦程度的主导因子,网格化重建了... 详细信息

以北宋暖期为研究时段,依据历史文献中有关"田亩"与"户额"的记载资料,通过对赋役、户籍、土地等制度的考证,订正了北宋中期各路耕地面积和府级人口数量;并以地面坡度、海拔高程和人口密度作为影响土地宜垦程度的主导因子,网格化重建了北宋中期境内耕地空间分布格局(60km×60km)。结果表明:(1)北宋中期境内耕地约7.2亿亩,北方占40.1%,南方占59.9%;人口数量为8720万人,北方占38.7%,南方占61.3%;境内土地垦殖率为16.6%,人均耕地面积为8.2亩。(2)垦殖率较大的地区主要分布在黄淮海平原、长江中下游平原、关中平原、两湖平原以及四川盆地等,其垦殖率基本在40%以上;而岭南、西南(除成都平原外)、东南沿海和山陕黄土高原等地区垦殖率较低,其垦殖率大多小于20%。(3)耕地分布在不同海拔高度和坡度上存在明显差异,其中低海拔(15°)的面积分别为1.16、4.56、1.44和0.02亿亩,其平均垦殖率分别为34.6%、20.7%、8.5%和2.3%。

关键词：土地利用/覆被耕地空间分布网格化重建北宋中期