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生态系统服务协同权衡对影响因子的空间响应——以福建省生态功能区为例

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武汉大学学报（信息科学版） 2022年第1期47卷 111-125页

作者：张紫怡刘艳芳张扬刘耀林陆砚池任其然武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079

全球生态系统服务(ecosystem services, ESs)大幅衰退,迫切需要正确的环境治理政策。为解决当前中国生态环境治理存在的缺少以生态功能区为单位的统筹规划和缺乏对ESs协同权衡的深入理解两个问题,以生态功能区为研究单元,测定4项ESs(粮... 详细信息

全球生态系统服务(ecosystem services, ESs)大幅衰退,迫切需要正确的环境治理政策。为解决当前中国生态环境治理存在的缺少以生态功能区为单位的统筹规划和缺乏对ESs协同权衡的深入理解两个问题,以生态功能区为研究单元,测定4项ESs(粮食生产(grain production, GP)、植物固碳(carbon sequestration,CS)、户外休憩(outdoor recreation, OR)和生物多样性维护(biodiversity conservation, BC))的时空变化,探究ESs协同权衡的形成机制及其对温度、降水、日照、海拔和城市化程度这5项影响因子的空间非平稳性响应。提出用差异比较法来确定ESs协同权衡的空间分布,通过主成分分析法选取影响因子,并通过地理加权逻辑回归(geographical weighted logistic regression, GWLR)确定ESs协同权衡对影响因子的空间响应。结果表明,ESs协同权衡具有显著的空间自相关性。每两项服务在空间上并非只是单一关系,而是同时存在协同与权衡关系。其中,BC与OR在整个研究区内表现出高度协同关系,且其二者与其他两项服务GP、CS之间协同权衡的空间分布也十分相似。ESs协同权衡对所有影响因子均表现出显著响应,该响应具有空间异质性,其正负性和强度随空间变化。研究通过总结ESs协同权衡发生的规律,对已有的协同权衡形成机制进行细化:在一定的区域范围内,支持性和非支持性土地利用类型的面积比例,以及它们对各项服务的支持程度会使得两项服务在该区域范围内区分出优势服务和劣势服务。优势服务和劣势服务之间存在动态差距,当该差距处于增加状态时可能导致权衡发生。

关键词：生态系统服务协同权衡地理加权逻辑回归生态功能区影响因子

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考虑有雨无雨辨识的多源降水融合方法

水科学进展 2022年第5期33卷 780-793页

作者：李伶杰王银堂唐国强高轩王磊之胡庆芳南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 University of Saskatchewan Coldwater Lab CanmoreAlberta T1W 3G1Canada 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

多源降水融合是精准估计降水时空分布的重要途径,多聚焦降水量或降水强度的误差订正,对短历时降水雨区辨识的重视不足。提出考虑有雨无雨辨识的多源降水融合框架,耦合地理加权逻辑回归与地理加权回归模型,构建兼顾雨区辨识及雨量估计的... 详细信息

多源降水融合是精准估计降水时空分布的重要途径,多聚焦降水量或降水强度的误差订正,对短历时降水雨区辨识的重视不足。提出考虑有雨无雨辨识的多源降水融合框架,耦合地理加权逻辑回归与地理加权回归模型,构建兼顾雨区辨识及雨量估计的降水融合方法,并应用于汉江流域MSWEP V2.1与地面站网观测日降水融合。结果表明:所提方法成功再现有雨无雨空间格局并刻画了降水中心,整体强化了MSWEP V2.1对地面降水的表征能力,降低误报率和误报降水量的幅度超过了60%,提高临界成功指数和Kling-Gupta效率系数达40%以上;较降水空间插值数据,削减误报降水量并提升Kling-Gupta效率系数高于10%;另外,较参考数据,降水融合改善强降水事件(雨强≥50 mm/d)分辨精度的增益不低于60%。所提方法有效改善了降水估计效果,为多源降水融合提供了新思路。

关键词：多源降水融合有雨无雨辨识地理加权逻辑回归地理加权回归汉江流域

中国大中型陆栖哺乳动物地理区边界探测及其驱动因素

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生态学报 2023年第23期43卷 9597-9620页

作者：迟瑶刘璐吴朝宁王结臣浙江工商大学旅游与城乡规划学院杭州310018 南京大学地理与海洋科学学院自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 中船智海创新研究院有限公司北京100094 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

地理隔离是驱动物种空间分布格局形成的主要原因之一。利用我国大中型陆栖哺乳动物的地理分布数据,基于信息地图生物区(Infomap Bioregions)方法探测生物地理区域,提取对大中型陆栖哺乳动物类群的分布扩散产生阻隔效应的主要界线。从温... 详细信息

地理隔离是驱动物种空间分布格局形成的主要原因之一。利用我国大中型陆栖哺乳动物的地理分布数据,基于信息地图生物区(Infomap Bioregions)方法探测生物地理区域,提取对大中型陆栖哺乳动物类群的分布扩散产生阻隔效应的主要界线。从温度、降水和地形的梯度变化角度入手,应用空间自回归模型确定与生物地理区边界相关的主要驱动因子,构建地理加权逻辑回归(GWLR)模型分析各驱动因子重要性的空间非平稳性特征。结果表明,研究区域划分为3个主要的生物地理区,除年降水量变异系数与边界联系不明显外,其余变量均在10%及以下的显著性水平与生物地理区边界呈正相关,反映出生物地理区边界与气候突变、地形障碍和人类活动的协同作用有关。生物地理区1与生物地理区3的边界线的主导影响因子是人类足迹指数,生物地理区1和生物地理区2的边界线的主导影响因子是气温季节性变动系数变异系数,生物地理区2和生物地理区3边界线在祁连山脉一带的主导影响因子主要是气温季节性变动系数变异系数,其余地区为地形障碍。多类群物种对隔离屏障的响应模式难以统一,研究从大中型动物入手,通过识别以不同物种组合为特征的生物地理区域,揭示物种在空间上的分组方式,为探讨各动物类群的隔离机制提供空间模式和框架。

关键词：地理隔离大中型陆栖哺乳动物生物地理区 Infomap 地理加权逻辑回归

城市化背景下小微湿地景观动态变化及其驱动因素

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生态学报 2022年第17期42卷 7028-7042页

作者：袁艺周立志安徽大学资源与环境工程学院合肥230601 安徽大学湿地生态保护与修复安徽省重点实验室合肥230601

小微湿地是指自然界在长期演变过程中形成的小型湿地。城市发展导致小微湿地大量消失,了解小微湿地景观动态变化特征及驱动因素是保护与管理小微湿地的重要基础。以合肥市包河区为研究区域,选取2006—2018年4期遥感影像,利用空间分析方... 详细信息

小微湿地是指自然界在长期演变过程中形成的小型湿地。城市发展导致小微湿地大量消失,了解小微湿地景观动态变化特征及驱动因素是保护与管理小微湿地的重要基础。以合肥市包河区为研究区域,选取2006—2018年4期遥感影像,利用空间分析方法确定2006—2010年、2010—2014年、2014—2018年、2006—2018年4个时期小微湿地景观动态变化,基于300m×300m的网格单元,结合增强回归树和地理加权逻辑回归模型,分析13个预测变量与小微湿地损失之间的关系。结果表明:2006—2018年,小微湿地在整个研究区大范围减少,总面积下降了60.8%,斑块数量减少了60.5%,同时,小微湿地边缘复杂度降低,小微湿地间的空间距离增加,聚集程度降低。增强回归树模型显示,城市发展初期(2006—2010年),周边用地类型(建设用地、旱地、林地和草地)变化是导致小微湿地损失的主要因素,中后期(2010—2018年)各类型土地利用变化的相对影响有不同程度的下降,斑块面积和坡度对小微湿地损失的驱动作用逐渐凸显。2006—2018年,建设用地变化(14.4%)、斑块面积(13.5%)、旱地变化(11.1%)、坡度(10.1%)、林地变化(8.5%)、草地变化(7.0%)是导致小微湿地损失的高重要性变量。地理加权逻辑回归模型揭示了高重要性变量对小微湿地损失影响的空间非平稳性特征,结果显示,除斑块面积系数的空间可视化无解释意义,其余高重要性变量对小微湿地损失的影响随地点的变化,贡献的大小和方向也有所不同。研究方法和结果可以为城市快速发展地区小微湿地的保护与管理提供理论支持。

关键词：小微湿地景观增强回归树地理加权逻辑回归合肥市

2000-2015年雅鲁藏布江流域耕地格局动态变化影响因素分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2023年第1期59卷 136-146页

作者：张天媛沈石程昌秀叶思菁北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 国家青藏高原科学数据中心北京100101

基于30 m分辨率的卫星遥感土地利用数据,利用地理探测器和地理加权逻辑回归方法,探究了2000-2015年雅鲁藏布江流域的耕地格局动态变化及其影响因素.结果表明:1)雅鲁藏布江流域被占用的耕地主要分布在拉萨市(60.42%)、林芝市(16.21%)和... 详细信息

基于30 m分辨率的卫星遥感土地利用数据,利用地理探测器和地理加权逻辑回归方法,探究了2000-2015年雅鲁藏布江流域的耕地格局动态变化及其影响因素.结果表明:1)雅鲁藏布江流域被占用的耕地主要分布在拉萨市(60.42%)、林芝市(16.21%)和山南市(13.01%)的城市周边区域,多变为水体和建设用地;补充的耕地主要分布在日喀则市(55.81%)、林芝市(23.26%)和拉萨市(19.61%),多由林地和草地转入.2)经济发展、交通基础设施和行政辐射主要影响耕地占用;国家投资变化、行政辐射和海拔主要影响耕地补充.3)耕地变化的影响因素存在明显的空间异质性.其中农业劳动力流失、旅游业发展和粗放式耕作等因素是耕地变化面临的主要问题.建议在拉萨和林芝的市郊地带强化保护后备耕地,在日喀则给予资金与技术培训等农业政策倾向,以实现雅鲁藏布江流域区域差异化的耕地保护管理.

关键词：雅鲁藏布江耕地格局变化地理探测器地理加权逻辑回归

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考虑空间异质性的短距离出行方式选择研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2023年第3期42卷 112-118,127页

作者：何明卫肖明阳何民石庄彬刘阳昆明理工大学交通工程学院云南昆明650500

促进城市居民短距离出行方式由机动车向慢行交通转移,对缓解机动化出行造成的交通拥堵和环境污染至关重要。基于昆明市居民出行调查数据和建成环境数据,利用地理加权逻辑回归模型探究了出行者社会经济-人口属性、出行属性与建成环境对... 详细信息

促进城市居民短距离出行方式由机动车向慢行交通转移,对缓解机动化出行造成的交通拥堵和环境污染至关重要。基于昆明市居民出行调查数据和建成环境数据,利用地理加权逻辑回归模型探究了出行者社会经济-人口属性、出行属性与建成环境对短距离出行中小汽车和慢行交通方式选择的影响。研究表明:地理加权逻辑回归模型拟合结果优于全局回归逻辑模型。交叉口密度、道路网密度、人口密度、总POI密度、离退休人员和通勤出行在总体上对短距离出行中的小汽车使用起到负向影响,到CBD距离在总体上起到正向影响,但这些变量的影响具有显著的空间异质性,在不同区域表现出相反的作用。此外,男性、个体经营者、30岁以下、大专及以上、家庭收入越高的群体更倾向于在短距离出行中使用小汽车,而购物和娱乐出行更倾向采用慢行交通方式。

关键词：交通工程短距离出行地理加权逻辑回归出行方式选择空间异质性建成环境

绿色基础设施空间格局对生态系统服务权衡与协同关系的影响研究 ——以武汉都市圈为例

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绿色基础设施空间格局对生态系统服务权衡与协同关系的影响研究 ...

作者：袁碧霞华中农业大学

学位级别：硕士

受到人类对于ES需求偏好的影响,在实际的生产活动中,人们大多更热衷于追求能短期内使自身切实获益的ES类型,如粮食生产、游憩服务等,而忽略了生物多样性、碳储存等对生态环境具有重要影响的ES的保护。实践证明,追求单项ES的最大化常常... 详细信息

受到人类对于ES需求偏好的影响,在实际的生产活动中,人们大多更热衷于追求能短期内使自身切实获益的ES类型,如粮食生产、游憩服务等,而忽略了生物多样性、碳储存等对生态环境具有重要影响的ES的保护。实践证明,追求单项ES的最大化常常会跟随着其他多种ES的大幅下降,因此,对于某种ES的过度追求可能会造成资源的浪费,不利于ES的可持续发展。而这种现象的产生,正是因为ES间存在复杂的相互关系,其中,你强我弱的权衡关系与同增共减的协同关系是ES间最典型的关系。故理解ES间存在的权衡关系及其关系发生的具体位置,确定影响ES的驱动因素可为ES的可持续管理提供重要信息与可操作知识,是将其理论与规划实践相联系的重要一步。随着“两型社会”改革试验区在武汉都市圈的设立,标志着武汉都市圈进入了绿色协调可持续发展的全新阶段,且城市群作为我国未来经济社会发展中最为重要的增长单元,研究其ES的可持续供给对于未来中国城市集群发展过程中的生态管理具有重要指导意义。GI作为城乡提供ES的重要手段,其空间结构是中国城市群生态规划中的重要一环,且有研究表明,土地利用的变化是影响ES权衡关系的最主要驱动因素,而土地利用的变化必然对景观的空间格局造成影响,因此,研究以武汉都市圈为研究区域,以促进GI的精明规划为导向,探究城乡GI格局对于ES权衡关系的影响。研究首先基于Arc GIS平台,使用In VEST等模型对武汉都市圈2007年与2017年的生物多样性、粮食生产、碳储存与游憩四种ES进行量化制图,然后引用一种可将ES关系空间化的方法——差异比较法,将武汉都市圈的生物多样性、粮食生产、碳储存和游憩四种ES之间的权衡关系进行空间映射,得到六对ES权衡关系的空间分布图。同时,结合GI构建过程中对于绿地面积、形态、连通性等方面的考量,选取景观面积、斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数、蔓延度指数、香浓多样性指数六个格局指标,并采用10km*10km网格对武汉都市圈土地利用图进行网格划分,利用Fragstats 4.3软件对每个网格内的格局指标进行计算,得到2007年与2017年武汉都市圈GI格局信息分布及变化图。最后,使用地理加权逻辑回归（GWLR）模型对都市圈内GI格局与ES关系进行回归分析,通过对回归结果进行解读,确定影响ES权衡关系的主要格局指标,并为武汉都市圈城乡GI规划提出建议。本文所得主要研究结果如下:（1）四项ES价值具有显著的空间分布差异。就2007年到2017年ES价值变化来说,武汉都市圈的生物多样性价值总体呈下降趋势,尤其以武汉市城区边缘生境质量降低程度最高;平均粮食产量降低最为显著的为黄冈、黄石、咸宁三市,而在天门、潜江二市,平均粮食产量呈现明显增加趋势;碳储存服务整体上也呈现下降趋势,其中以都市圈中西部区域碳储量下降最为显著,而在都市圈东北及南部部分区域,碳储量略有上升;游憩服务整体上呈现上升趋势,各区域游憩价值增加较为平均,但在各城市中心向郊野扩散区域游憩服务价值下降较为明显。（2）在整个研究区内,粮食生产与生物多样性、粮食生产与碳储存、生物多样性与碳储存主要处于协同关系,这可能是因为建设用地的扩张占用了大量的耕地与生态用地,因而对都市圈内生物多样性、粮食生产以及碳储存三种ES的提供均造成了负面影响,使得三种服务呈现同步降低的趋势;游憩服务与粮食生产服务、碳储存服务以及生物多样性服务三种ES之间主要为权衡关系,这可能是因为建设用地的扩张对于游憩服务的影响和对粮食生产、碳储存以及生物多样性三种服务的影响存在差异。建设用地的扩张在一定程度上可能会增加用于游憩的用地的丰富程度,其对于游憩服务所造成的负面影响要弱于粮食生产、碳储存与生物多样性服务,因而在受到建设用地扩张影响的区域,游憩服务更容易成为优势服务,使得游憩服务与三种服务间呈现权衡关系。（3）2007年到2017年间,武汉都市圈的绿地面积整体呈下降状况,以武汉市中心地区绿地面积下降尤其显著,其他绿地面积下降较显著区域也多在各市建设用地相对密集区域;斑块密度以黄冈市、天门市和仙桃市三市范围区域减少较为显著,以武汉市中心城区东侧近郊区斑块密度增加最为显著;最大斑块指数以仙桃市与武汉市中心城区外围区域降低最为显著;景观形状指数增加较为明显的区域主要为武汉市中心城区外围的近郊区域,这表明该区域的景观离散程度呈现明显上升状况,斑块形状的复杂程度降低;蔓延度指数的变化整体较小,只武汉中心区域和仙桃市呈较明显降低趋势;香浓多样性指数值增加较为明显的区域为武汉市中心区域和仙桃市部分区域,指标值减小的区域分布相对均匀,聚集现象不明显,较多存在于都市圈西北区域内。（4）在六个GI格局指标中,香浓多样性指数对ES间权衡关系的影响最为显著,其次为景观形状指数。各类GI格局指标的变化,并非单纯的促进或减弱两种ES间的协同或权

关键词：绿色基础设施景观格局生态系统服务权衡地理加权逻辑回归武汉都市圈