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天山北坡城市群PM_(2.5)浓度时空分布特征及影响因素分析

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环境科学 2024年第3期45卷 1315-1327页

作者：王相男张喆刘方青新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态自治区重点实验室乌鲁木齐830046 智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室乌鲁木齐830046

针对天山北坡城市群开展PM_(2.5)浓度时空分布特征和影响因素分析,对区域经济建设和环境保护具有积极的意义.通过地理加权回归(GWR)模型,利用MCD19A2气溶胶产品结合气象因子,反演得到天山北坡城市群2015~2021年3~11月的PM_(2.5)浓度时... 详细信息

针对天山北坡城市群开展PM_(2.5)浓度时空分布特征和影响因素分析,对区域经济建设和环境保护具有积极的意义.通过地理加权回归(GWR)模型,利用MCD19A2气溶胶产品结合气象因子,反演得到天山北坡城市群2015~2021年3~11月的PM_(2.5)浓度时空分布,继而实现变化趋势和影响因素分析.结果如下:(1)研究区PM_(2.5)浓度高值主要分布在天山北麓和古尔班通古特沙漠之间的绿洲城市群地带,呈现“四周低,中间高”和“西低东高”的空间分布特征,2015~2021年研究区的ρ(PM_(2.5))年均值为16.98μg·m^(-3),高值主要聚集在乌鲁木齐市市区部分,并向昌吉市和阜康市延伸递减;ρ(PM_(2.5))月均值分布规律与年均一致,但存在季节差异,表现为:秋季(20.32μg·m^(-3))>春季(18.25μg·m^(-3))>夏季(12.47μg·m^(-3)),春季和冬季聚集现象会更明显;(2)研究区PM_(2.5)浓度年均值在2015~2021年呈现下降趋势,3~10月均值同样表现为下降趋势,仅11月表现为略有升高;从PM_(2.5)浓度变化趋势空间分布分析,下降集中在主要城市市区部分,尤其是乌鲁木齐市市区部分及其周边地区减少幅度最大,变化最为剧烈;(3)研究区气温、气压与PM_(2.5)浓度呈现正相关效应,而相对湿度,风速,大气边界层高度,降水量与PM_(2.5)浓度呈现负相关效应;各因子影响程度从高向低排列为:大气边界层高度>相对湿度>气压>气温>风速>降水量.

关键词：地理加权回归(GWR)模型天山北坡城市群时空分布特征变化趋势影响因素分析

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近30年吐哈地区植被生态需水估算

生态学报 2024年

作者：胡金虎丁建丽张子鹏王娇刘景明新疆大学地理与遥感科学学院新疆绿洲生态自治区重点实验室新疆智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室

新疆吐鲁番哈密地区（简称“吐哈地区”）属极端干旱区，光照时间长、昼夜温差大，生态环境脆弱，生态环境问题尤为突出，水资源有效利用对生态环境保护具有重要作用。吐哈地区植被生态需水在总需水量中占据显著比重，对于维护区域生态... 详细信息

新疆吐鲁番哈密地区（简称“吐哈地区”）属极端干旱区，光照时间长、昼夜温差大，生态环境脆弱，生态环境问题尤为突出，水资源有效利用对生态环境保护具有重要作用。吐哈地区植被生态需水在总需水量中占据显著比重，对于维护区域生态平衡和可持续发展具有重要意义。基于生态保护重要性分级，统计研究区总植被面积与各生态保护等级区植被面积，分别采用改进的彭曼公式法、潜水蒸散发法与生态分区综合计算法估算1990—2020年吐哈地区不同生态保护等级的植被生态需水量。结果表明：（1）三种方法估算的吐哈地区总植被生态需水量在1990—2020年期间呈现波动变化，改进的彭曼法估算结果由50.18亿m3变化到57.8亿m3，潜水蒸散法估算结果由54.42亿m3变化到51.85亿m3，生态分区估算结果由45.58亿m3变化到52.03亿m3。（2）极重要生态保护等级区的近30年植被需水量在三种估算方法下均增长，其中改进的彭曼公式法估算结果增长最大，由12.12亿m3增长到18.54亿m3。（3）对比三种植被生态需水估算方法，1990—2020年每5年期间估算的植被生态需水总量变化趋势基本一致，每种方法估算的相应生态保护等级区内植被生态需水量变化趋势一致，说明生态分区估算植被生态需水量的方法是合理的，可为植被生态需水的估算提供参考。

关键词：生态保护等级生态区植被生态需水改进的彭曼公式潜水蒸散法

南疆地区不同类型沙尘天气及相关因素对气溶胶光学厚度影响研究

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环境科学学报 2024年第6期44卷 259-269页

作者：古丽斯坦·阿卜杜克热木丁建丽马雯新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830017 新疆大学新疆绿洲生态自治区重点实验室乌鲁木齐830017 新疆大学智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室乌鲁木齐830017

为探究南疆地区沙尘气溶胶光学厚度(Dust aerosol optical depth,DOD)的时空分布特征及影响因素,基于遥感数据与气象站观测资料探讨了南疆地区2003—2019年期间DOD的时空分布特征,并分析了不同类型沙尘天气与非沙尘天气及其他相关因素对... 详细信息

为探究南疆地区沙尘气溶胶光学厚度(Dust aerosol optical depth,DOD)的时空分布特征及影响因素,基于遥感数据与气象站观测资料探讨了南疆地区2003—2019年期间DOD的时空分布特征,并分析了不同类型沙尘天气与非沙尘天气及其他相关因素对DOD的影响.结果表明:①南疆地区DOD值与沙尘天气日数分布呈显著的空间差异,塔克拉玛干沙漠东部的DOD峰值达0.21,塔克拉玛干沙漠南缘年均沙尘天气日数高达90 d以上.②不同类型沙尘天气与非沙尘天气的DOD值大小排序依次为:沙尘暴(0.10~0.71)>浮尘(0.24~0.44)>扬沙(0.13~0.47)>非沙尘日(0.08~0.11).③从年际变化来看,非沙尘天气、浮尘天气及扬沙天气的DOD值有减小趋势,而沙尘暴天气的DOD值有增大趋势,各沙尘天气日数也有增多的趋势;DOD最高值出现在3—5月,浮尘天气3月最多,扬沙与沙尘暴天气5月最多.④相关性结果表明,土壤体积含水量、相对湿度、最大风速对DOD值的影响最为显著;DOD与影响因素之间的拟合关系表明:DOD与土壤体积含水量、水汽压、相对湿度的拟合关系呈线性负相关,DOD与平均气温、最大风速的拟合关系呈“抛物线”型曲线.

关键词： MODIS 沙尘气溶胶光学厚度(DOD) 沙尘天气影响因素南疆地区

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面向虚拟地理环境构建的树木模型高保真三维重建

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遥感学报 2024年第5期28卷 1222-1231页

作者：王伟玺黄鸿盛杜思齐李晓明谢林甫洪林平郭仁忠汤圣君深圳大学、建筑与城市规划学院智慧城市研究院、深圳市城市数字孪生技术重点实验室、广东省粤港澳智慧城市联合实验室深圳518061

树木是城市地物的重要组成部分,树木三维模型是实景三维建设、虚拟地理环境构建以及数字孪生城市建设不可或缺的内容。目前树木实景三维模型主要基于影像或者模型库的方式进行重建,前者表现为杂乱的三角网团簇,后者在几何表达和真实感... 详细信息

树木是城市地物的重要组成部分,树木三维模型是实景三维建设、虚拟地理环境构建以及数字孪生城市建设不可或缺的内容。目前树木实景三维模型主要基于影像或者模型库的方式进行重建,前者表现为杂乱的三角网团簇,后者在几何表达和真实感方面与真实情况差距较大,这使得重建后的树木模型难以直接用于智慧城市的实际应用。因此,本文面向虚拟地理环境高逼真场景构建需求,提出一种基于高精度激光扫描点云数据的树木三维模型高保真仿生重建方法,以期实现形态特征保持的树木三维模型自动化重建。首先,提出基于骨架的树木模型参数化重构方法,通过广义圆柱体拟合实现树枝几何形状的抽取,并根据树木生长参数对树干、主要枝条、细小枝条模型以及树冠等要素进行分级提取;其次,考虑树木不同部位精细化建模要求,提出泊松构网与参数拟合融合的树木几何模型精细化重建方法,进而基于边界约束条件实现树干与树枝模型的精准拼接与融合;最后,采用顾及树木结构的纹理展开方法,对多层级树木枝干进行纹理自动映射贴图,实现高保真的树木模型三维重建。经实际验证表明:基于背包式或站点式获取的激光点云,本方法可生成形态特征高保真的精细化三维树木模型,模型整体几何误差优于10 cm,树干模型误差优于3 cm;在相同数据条件下,与其他几种主流树木建模方法对比,本方法对树木三维形态和真实纹理的还原度程度最高。基于该研究成果,可进一步实现树木结构信息提取、三维绿量计算。

关键词：遥感实景三维树木重建虚拟地理环境参数化建模激光点云

2001-2022年吐哈地区生境质量时空演变及影响因素分析

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西南农业学报 2024年第4期37卷 879-889页

作者：宋雅宁何宝忠马世龙罗雪峰杨文杜丹莹新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆大学智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室乌鲁木齐830046

[目的]吐哈地区(吐鲁番市和哈密市)是我国丝绸之路经济带的核心,在经济高质量发展过程中,旨在平衡当地生态环境与可持续发展。[方法]本文基于Google Earth Engine云平台利用MODIS遥感影像计算热度、绿度、干度、湿度,并通过主成分分析... 详细信息

[目的]吐哈地区(吐鲁番市和哈密市)是我国丝绸之路经济带的核心,在经济高质量发展过程中,旨在平衡当地生态环境与可持续发展。[方法]本文基于Google Earth Engine云平台利用MODIS遥感影像计算热度、绿度、干度、湿度,并通过主成分分析法构建遥感生态指数(Remote sensing ecological index, RSEI),采用Sen+Mann Kendall、Hurst指数、C_V和地理探测器,分析2001-2022年吐哈地区生态环境质量时空变化情况及未来趋势,并探究其影响机制。[结果](1) 2001-2022年吐哈地区生态环境质量呈改善趋势。(2) RSEI变化趋势以不显著改善为主,占总面积的71.79%,生态系统较为稳定,但北部山区和市县建成区周边的生态系统脆弱;RSEI未来变化趋势以持续改善为主,面积占比为54.02%。(3)过去22年间,草地面积增加最大,且整体绿化水平上升。(4)热度是生态环境质量空间分异的主要因素,且当热度与高程和绿度交互作用时,对生态环境质量的影响更加显著。[结论]由于绿化水平的提升,吐哈地区生态环境质量总体处于良好水平且呈上升趋势;该地生境质量在空间上具有明显的差异性,其中热度对吐哈地区生态环境的影响最大。该研究可为吐哈地区生态环境保护提供科学依据。

关键词：生态环境质量遥感生态指数 Google Earth Engine 主成分分析

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天山北坡经济带植被覆盖度动态变化研究

中国环境科学 2024年第2期44卷 1020-1031页

作者：郝鑫怡张喆郑浩高宁真新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆绿洲生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830046 智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046

为探明天山北坡经济带植被覆盖度时空变化及其原因,本研究基于MODIS13Q1NDVI数据、气象数据、地形数据、人文数据,基于Google Earth Engine(GEE)平台,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和稳定性分析方法,探究2000-2... 详细信息

为探明天山北坡经济带植被覆盖度时空变化及其原因,本研究基于MODIS13Q1NDVI数据、气象数据、地形数据、人文数据,基于Google Earth Engine(GEE)平台,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和稳定性分析方法,探究2000-2020年天山北坡经济带植被覆盖度(FVC)时空变化特征及其影响因子.结果表明:天山北坡经济带的FVC表现为两条平行的高覆盖度带.其中中部地区具有较高的植被覆盖度,而边缘地区的植被覆盖度相对较低.2000~2020年间,天山北坡经济带的FVC在时空上呈轻度变化,约占总变化的70%.植被改善区域主要呈现带状分布,集中在研究区的中部,而植被减少区域主要分布在研究区的南缘.整体上,天山北坡的植被覆盖度呈现出西北至东南的相间分布趋势,并且有逐渐上升的趋势.与东部地区相比,西部地区的植被改善更为明显.2000~2020年间,天山北坡经济带的FVC整体上表现出较高的稳定性和较小的波动,其变异程度介于弱变异和中等变异之间.但是,在克拉玛依市北部、乌鲁木齐市西南部以及研究区南缘的零星地区,FVC存在较强的变异.通过地理探测器模型对天山北坡经济带FVC影响因素的研究表明,人类活动(人口密度、夜间灯光和土地利用类型)是FVC空间分异的主要解释因素.从驱动因素来看,人口密度P值为0.283,对FVC影响最大,夜间灯光P值为0.125,土地利用类型P值为0.179.

关键词： GEE MODIS13Q1 植被覆盖度时空变化地理探测器天山北坡

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城市低空通行役权概念建模方法

地球信息科学学报 2024年第8期26卷 1811-1826页

作者：李程鹏郭仁忠赵志刚贺彪蒯希王伟玺陈学业深圳大学建筑与城市规划学院智慧城市研究院粤港澳智慧城市联合实验室深圳市城市数字孪生技术重点实验室自然资源部国土空间大数据工程技术创新中心自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室亚热带建筑与城市科学全国重点实验室深圳市规划和自然资源数据管理中心

低空作为城市空间的重要组成，是精细化城市空间管理的目标对象，通过空间坐标进行位置刻画，具备显著地理基因。随着城市低空应用的日益增多，以低空通行为代表形成的复杂空间利用情况已经突破传统空域，介入城市贴地表空间，影响城市... 详细信息

低空作为城市空间的重要组成，是精细化城市空间管理的目标对象，通过空间坐标进行位置刻画，具备显著地理基因。随着城市低空应用的日益增多，以低空通行为代表形成的复杂空间利用情况已经突破传统空域，介入城市贴地表空间，影响城市建筑和人居环境权益，突显三维土地空间的役使问题。在城市的土地管理方面，宗地被用作管理城市土地空间的基本单元，承载权属关系及空间权益信息，宗地之间构建地役权可以确保权属方对他属空间的合法利用。由于贴地表的低空飞行活动已经进入城市土地空间的管理范围，厘清低空通行过程对宗地空间的利用和影响，构建城市低空通行役权是保障低空权益的迫切需求。常规地役权概念受限于土地平面认知约束，忽视立体空间的建模与表达，城市低空作为立体空间因低空通行活动而形成地役权关系时难以被清晰描述，如何实现低空通行役权的建模与表达成为关键。采用GIS技术对城市空间进行建模，实现物理世界到数字世界的特征刻画与映射是城市空间管理的重要信息化手段。本文以概念建模为目标，提出城市低空通行役权概念建模方法：通过剖析城市低空通行中飞行器运动条件、低空通行的人居权益影响、路径利用，来实现低空通行役权的约束性空间建模，作为概念模型的几何描述；以三维宗地的空间类型为基础，结合宗地内空间利用情况、飞行器起降模式和路径利用情况探讨宗地的供役条件，形成面向通行需求的宗地供役模式；抽取现有研究和法规中关于低空通行的概念，建立低空规划、价值和役权3个方面的语义关系，形成概念模型；最后，采用深圳市的低空物流案例进行实验论证，完成模型实例化与三维视图呈现。结果表明，围绕概念模型实现的“空间利用条件-数据建模-可视化表达”一体化方案能够清晰刻画城市低空通行役权和表达城市土地空间在低空通行情景下的权益关系，为城市低空管理提供支持。

关键词：城市低空通行土地空间建模空间役权法律空间约束条件空间化低空规划低空价值设权模式三维可视表达

基于PMF模型的吉木萨尔县土壤重金属空间分布特征与来源解析

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新疆大学学报（自然科学版中英文） 2024年第3期41卷 354-363,374页

作者：张锦明张建泽王洲瑜汪世轩赵东阳阿不都艾尼·阿不里新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830017 新疆大学新疆绿洲生态重点实验室新疆乌鲁木齐830017 新疆大学智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830017

土壤重金属污染对区域土壤环境和人类健康构成严重威胁,因此土壤重金属污染评价和预警在土壤资源保护和区域可持续发展中至关重要.共采集了48个土壤样本,并测定了其中六种重金属含量,运用潜在生态风险指数法、地累积指数法和克里金插值... 详细信息

土壤重金属污染对区域土壤环境和人类健康构成严重威胁,因此土壤重金属污染评价和预警在土壤资源保护和区域可持续发展中至关重要.共采集了48个土壤样本,并测定了其中六种重金属含量,运用潜在生态风险指数法、地累积指数法和克里金插值分别对该区域土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As六种重金属元素的污染状况和空间分布特征进行了分析,并利用PMF模型对土壤重金属来源进行解析.1)研究区土壤Cu、Pb和As含量均超出中国新疆土壤背景值和全国土壤背景值,Zn和Cr的含量未超过这两种标准.2)污染评价结果显示:土壤未受到Zn、Cu和Cr的污染,Hg处于轻-中污染,Pb和As处于中等和中-强污染.结合潜在生态风险指数分析可知,Zn、Cu、Cr和Pb为低风险状态,Hg和As为中风险状态.3)从重金属元素空间分布来看,Zn元素的空间分布呈中心区域低、四周高的格局;Cu和Hg元素的分布规律存在一定的相似性,均为从西北向东南递减的变化趋势;Cr元素的空间分布呈现从西向东递减的趋势;Pb元素在研究区的分布较均匀.4)PMF模型结果显示:煤炭开采、煤化工和一系列煤电等人类活动容易引起土壤中Hg和As的积累;Cr和Pb主要来自汽车排放;Zn和Cu主要与土壤母质等自然因素密切相关;煤矿开采和工业活动对土壤重金属的贡献最高.吉木萨尔县土壤受到Hg、Pb和As不同程度污染,且该区域污染来源主要为工业生产和汽车尾气.

关键词：土壤重金属污染特征空间分布 PMF模型

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艾比湖流域LUCC驱动的碳储量时空动态特征与多情景预测

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华侨大学学报(自然科学版) 2024年

作者：布威阿依谢姆·吐合提阿布都热合曼·哈力克姚凯旋魏倩倩姚磊唐华罗健梅段越帆新疆大学地理与遥感科学学院新疆大学绿洲生态学新疆重点实验室新疆大学智慧城市与环境建模重点实验室

运用一个集成GMOP-PLUS-InVEST模型的框架,动态分析艾比湖流域土地利用/土地覆被变化(LUCC)和碳储量的变化,并提供2030年3种可代替发展方案:自然发展情景(情形S1)、经济快速发展情景(情形S2)、经济和生态平衡发展情景(情形S3)。研究结... 详细信息

运用一个集成GMOP-PLUS-InVEST模型的框架,动态分析艾比湖流域土地利用/土地覆被变化(LUCC)和碳储量的变化,并提供2030年3种可代替发展方案:自然发展情景(情形S1)、经济快速发展情景(情形S2)、经济和生态平衡发展情景(情形S3)。研究结果表明:1990—2020年间,耕地、建设用地和草地增加,林地、未利用地和水体则减少;在LUCC驱动下,过去30年间,总碳储量呈“增-减-增-减”的交替波动状态,整体增加了9.79×10～6 t;与延续历史发展和经济快速发展相比,情景S3碳储量及其经济价值最为缓减,因为该情景对区域森林和草地资源的干扰有最大限制。

关键词：碳储量耦合模型土地利用/土地覆被变化情景模拟艾比湖流域