本文提出一种基于随机森林的元胞自动机城市扩展(RF-CA)模型。通过在多个决策树的生成过程中分别对训练样本集和分裂节点的候选空间变量引入随机因素,提取城市扩展元胞自动机的转换规则。该模型便于并行构建,能在运算量没有显著增加的前提下提高预测的精度,对城市扩展中存在的随机因素有较强的容忍度。RF-CA模型可进行袋外误差估计,以快速获取模型参数;也可度量空间变量重要性,解释各空间变量在城市扩展中的作用。将该模型应用于佛山市1988-2012年的城市扩展模拟中,结果表明,与常用的逻辑回归模型相比,RF-CA模型进行模拟和预测分别能够提高1.7%和2.6%的精度,非常适用于复杂非线性特征的城市系统演变模型与扩展研究;通过对影响佛山市城市扩展的空间变量进行重要性度量,发现对佛山城市扩张模拟研究而言,距国道的距离与距城市中心的距离具有最重要的作用。
基于空间句法、核密度估计和皮尔森相关分析等方法,以北京城市中心区为例,结合空间句法轴线模型与百度POI（Points of Interest）数据,探讨服务业区位选择的交通网络指向规律。结果表明：①北京城市中心区的交通网络总体呈现“东优西劣、北优南劣、西南最劣”的空间格局,高层级网络则呈现“中心环状集聚—外围多极分布”的分布模式。②与高穿行度交通网络相比,高整合度交通网络的区位指向性更强,在不同尺度均更易诱发服务业的集聚。③总体而言,服务业区位选择的交通网络指向性明显,但不同类型服务业的区位指向程度依据研究尺度的不同具有显著差异,并据此将25类主要服务业划分为街区指向型、街道指向型、双重指向型和无指向型四类。本文对探索服务业集聚发展规律、提高服务业和交通网络规划的科学性具有参考意义,并可为北京城市中心区服务业存量优化提供决策依据。
服务业正成为新常态下中国经济发展保持适度增速和迈向中高端水平的强劲动力,城市群核心城市则是中国服务业发展的重要空间载体。本文采用区位熵、对外服务流模型、熵值法,对2003年和2012年中国20个城市群32个核心城市的服务业专业化程度、外向服务功能、综合发展水平等进行分析,结果表明：核心城市服务业地域分工明显,生产性服务业专业化程度较高;核心城市服务业对外服务功能与城市规模等级具有显著相关性,多数属于生产性服务功能主导型,少数属于生活性服务功能主导型以及生产性和生活性服务功能并重型;核心城市服务业内部行业外向功能的空间集中性差异较大,生产性服务业空间集中性普遍高于生活性服务业;核心城市服务业综合发展水平的空间差异显著,与城市群的功能定位较为一致。
城市宜居性是与居民生活质量密切相关的科学议题,深入探讨宜居满意度影响机理对把握转型期北京市居民居住环境需求、促进宜居城市建设等具有重要的现实意义。以北京市为案例,基于2013年宜居城市大规模问卷调查数据,运用因子分析方法提取了北京市居民宜居满意度主要感知因素,并分别从居民宜居感知因素、个体与家庭属性因素两个视角,借助地理探测器方法揭示了北京市居民宜居满意度特征与影响机理。研究发现：①北京市居民宜居满意度主要由污染噪声因子、生活设施因子、人文环境因子、出行便捷因子、自然环境因子、安全环境因子和休闲活动因子等7个维度构成。②宜居满意度受到宜居感知因素和个体与家庭属性共同影响,但宜居感知因素的解释力明显要强,其中污染噪声因子、自然环境因子和出行便捷因子等因素是关键因子。③宜居满意度与宜居感知因素具有相对一致性,且存在个体与家庭属性差异。通常宜居感知因素得分低居民,其宜居满意度也相对较低;另外,远郊区、租赁房、有迁居经历、男性、30~39岁、高中学历、家庭月收入5000元以下和外地户口等社会群体的宜居满意度明显要低。
土地利用空间格局的演化模拟可定量地从空间尺度揭示区域土地利用变化的驱动因素,是厘清未来时期内土地变化的重要途径。基于CLUE-S模型,以北京市为研究案例,结合1985、2000和2010年三期土地利用数据,运用Logistic逐步回归方法识别了北京市各种土地利用类型演化的驱动因素,对北京市土地利用空间格局进行模拟。在此基础上,基于北京市社会经济发展、土地利用规划、资源禀赋及生态保护等不同情景,对北京市2020年土地利用空间分布格局进行模拟及预测。结果表明：①不同的时期内,驱动因子对不同土地利用类型的影响呈现差异性,其中交通因素及社会经济因素对土地利用类型的转化率影响较显著,坡度对各个土地利用类型的影响较大。②通过对2010年北京市土地利用变化的模拟结果来看,Kappa指数为87.03%,说明预测结果与实际土地利用情况有较好的一致性。③预测结果显示,北京市的城市发展均表现为继续向外扩展,且以东南、东北为主要扩展方向,但扩张的程度存在差异。
政区设置的科学性与合理性,关系到行政管理效率和政权的稳定性,因此受到世界各国的普遍重视。城市型政区的设置与调整是城镇化发展进程的客观要求,城市型政区不仅包括直辖市、地级市、县级市等各级城市,还包含市辖区、建制镇和街道等。建制市是城市型政区的主要类型,中国的建制市仅有百年历史,却有着极其复杂的演变过程,尤其是改革开放以来,随着城市数量的快速增加,城市型政区设置变化较大。本文在辨析城市型政区相关概念与内涵的基础上,重点分析了城市型政区的演变过程、设置模式、层级与管辖幅度,并对国内外城市型政区的研究方法进行了梳理与总结。在此基础上,评述了国内外城市型政区研究的主要特征与存在的不足,得出以下启示：合理设置城市型政区、创新大都市区管理体制以及减少城市行政层级。最后,通过对国内外城市型政区的行政区划研究进展的总结,对未来的研究方向提出了展望。
利用中国30个省区2002-2012年R&D投入和城镇化水平的面板数据,通过单位根检验、协整性检验和面板数据模型,探讨中国R&D投入对地区城镇化发展水平的影响。结果表明：①中国各省区城镇化水平与R&D投入存在长期稳定关系,但城镇化水平的科技支撑基础仍处于较低水平,并且不同省区的R&D投入产出存在较大差异。②总体上看来,R&D人员投入产出弹性高于R&D经费投入,说明城镇化对R&D人员投入的依赖性更大。③R&D投入对城镇化的作用与其所处的城镇化阶段有关,同时,R&D投入与城镇化的协调度也是影响R&D投入产出的关键因素。④误差修正模型结果表明,R&D短期投入对城镇化的影响存在一定的滞后效应。
灾后恢复是一个随时间不断变化发展的过程。本文以2008年四川汶川Ms8.0级地震为巨灾案例,2009年云南姚安Ms6.0级地震为中小型灾害案例,对农村灾区家庭进行随机入户调查。基于1094份有效问卷,运用恢复曲线,研究受灾家庭的生活恢复随时间变化的规律,对比不同灾害强度对恢复重建过程的影响。结果表明：家庭恢复过程具有明显的阶段性,根据恢复速率的变化,可分为应急期、恢复前期、恢复中期,恢复后期。巨灾和中小型灾害在恢复历时、恢复过程方面存在较大不同：中小型灾害生活恢复的过程相对较短,绝大多数重损家庭在灾后20个月完成恢复,中损家庭为18个月,二者相差较小;巨型灾害恢复过程整体历时较长,大多数中损家庭在灾后68个月才完成恢复,重损家庭的生活恢复整体滞后于中损家庭1年以上,并且随着时间的推移,受灾程度对恢复过程的影响越来越突出。
伴随快速城镇化,乡村地域正经历着经济社会发展方式转变为主导的人文过程,前瞻性地研究乡村转型发展过程格局、演进机理及空间优化重组研究意义重大。本文系统梳理乡村发展转型内涵、过程格局、驱动机制、类型模式、乡村空间重构、农村发展理论及农村空心化等系列成果研究进展,并进行简要研究评述。在此基础上,对中国乡村发展转型与重构的研究核心内容和逻辑主线加以凝练总结。未来乡村发展转型与重构研究应以人地关系地域系统理论为指导,以揭示不同地域类型区的乡村转型发展过程及演进机制为核心,以建构乡村空间优化重组理论和探究模式途径为目标,综合集成遥感与GIS、抽样调查和模型方法,重点研究不同典型地域的乡村转型发展的多尺度过程规律、地域类型、动力机制,深化乡村空间体系演化规律和优化重组的内外机制,及乡村社会文化网络、技术制度转型重组等方面的研究,进行乡村多维空间重组的情景模拟。结合典型案例实证研究,解构乡村多维空间重构理论与模式的成长机制与区域主导地理要素;比较分析典型模式的演化过程和要素互馈作用机制;探寻推进乡村良性转型发展及空间优化重组的地域模式和科学途径。
云底二次蒸发导致的同位素动力分馏可显著影响观测的降水同位素组成和大气水线。本文利用海河流域7个监测站点的降水δ2H和δ18O数据,分析了云底二次蒸发对流域降水同位素的影响。结果表明：流域降雨水样的大气水线为δ2H=7.19δ18O-0.74,显著不同于降雪水样的大气水线(δ2H=8.42δ18O+15.88);流域降雨,特别是小降雨(<5 mm)事件,易受到云底二次蒸发的影响,导致其大气水线的斜率和截距均随着降雨量的减小而减小。流域降雨同位素的云底二次蒸发主要受气温和相对湿度控制,随着气温的升高和相对湿度的减小,云底二次蒸发加剧,导致观测的地面降雨富集重的同位素,同时伴随的同位素动力分馏导致流域降水过量氘(d)值以及大气水线的斜率和截距均减小。与平原地区相比较,流域山间盆地地区受“雨影效应”影响,气候相对干燥,其降雨同位素受更强的云底二次蒸发影响。观测期间,流域小的降雨事件占总降水事件的42%,故云底二次蒸发对流域降水同位素具有重要的影响。
自黄土高原退耕还林还草政策实施以来,在水源涵养功能明显提升的同时径流显著减少,导致该区域出现了水源涵养服务与水供给服务间的权衡问题。为探究径流减少的原因,进而为不同空间尺度的生态系统服务权衡提供支撑,本文分析了陕北黄土丘陵沟壑区2006-2011年降水和植被变化对径流影响的尺度效应。结果表明：研究区域内汛期降水量呈现出由东南向西北逐渐减少的空间分异特征;在研究时段内,植被恢复效果明显,近8成地区植被覆盖状况得到了改善,尤其是植被覆盖较差的地区恢复效果更为显著;在各子流域中,降水与径流间呈现出显著的正相关性,二者的相关系数随着子流域面积的增加而增大,表现出明显的尺度效应。随着子流域面积增大,15°以上土地比例增加,陡坡植被覆盖类型趋于均一化,具有显著截流功能的林地呈现减少趋势是尺度效应形成的主要原因。NDVI与径流的相关性不显著,二者的相关系数随着子流域面积变化的规律性不强,植被对径流影响没有明显的尺度效应。
大雨以上降水日数反映了降水的非平均状况,对于气候异常变化和预报预测都有非常重要的意义。以辽宁省作为研究区域,根据1957-2013年辽宁省内23个和省外4个雨量站点的逐日降水数据,利用趋势系数法计算大雨以上降水日数的变化趋势,通过Mann-Kendall检验法检测突变。采用Morlet小波技术分析年际与各季节的变化周期;借助ArcGIS软件工具的Kriging插值和IDW插值模块对研究区进行空间分析。结果表明：辽宁省大雨以上降水日数的空间变化表现为由东南向西北递减;年际以及春、夏两季的周期大约为38年,秋季周期约为15年;大雨以上降水日数的年际变化呈现微弱的减少趋势,不同季节略有差异。57年来,辽宁省大雨以上降水日数变化总体呈现下降趋势,辽中地区下降趋势略有滞后,辽西地区变化情况较其他区域相对复杂。
利用2012年8月-2013年7月在巴丹吉林沙漠腹地典型湖泊上用涡动相关系统观测的湍流资料,分析了湍流方差统计特征、微气象特征,计算了湍流热通量和湖泊蒸发量,初步结论为：①湖面上局地环流复杂,湍流三维风速的标准差与稳定度(Z/L)之间满足1/3次律。②湖面辐射分量具有明显季节变化和日变化特征,结冰期和非结冰期能量分配不同,冬季湖泊将储存的能量向大气传递;潜热通量和感热通量季节变化存在差异,但均有明显的昼夜变化特征。③湖气界面的感热通量在不同的月份也存在差异,感热以湖泊向大气传递为主;潜热通量夏半年远大于冬半年,在一天中6:00-8:00时处于最低值,15:00-16:00时达到峰值,在冬季会出现潜热向下输送现象。感热通量和潜热通量日变化呈负相关,湖面有效能量主要分配给潜热,湖泊同周围环境以水汽交换为主。④湖面平均蒸发速率为3.97 mm/d,累计蒸发量为1450±10 mm/a,同期的蒸发量是降水量的20多倍,湖泊主要靠地下水补给。这些结论可为进一步研究巴丹吉林沙漠腹地湖泊群的水循环及补给来源提供参考。
