长时间尺度下自然资源动态综合区划理论与实践研究—

引用本文

黄莉, 刘晓煌, 刘玖芬, 刘晓洁, 张海燕. 长时间尺度下自然资源动态综合区划理论与实践研究——以青藏高原为例[J].中国地质调查, 2021,8(2): 109-117.
HUANG Li, LIU Xiaohuang, LIU Jiufen, LIU Xiaojie, ZHANG Haiyan. Theories and practice of the comprehensive regionalization of natural resources at a long time scale: A case study of Qinghai-Tibet Plateau[J].Geological Survey of China, 2021,8(2): 109-117. 复制到剪切板

doi: 10.19388/j.zgdzdc.2021.02.15

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长时间尺度下自然资源动态综合区划理论与实践研究——以青藏高原为例

黄莉¹, 刘晓煌^2,⁴, 刘玖芬², 刘晓洁³, 张海燕³

1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083

2.中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心,北京 100055

3.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101

4.自然资源要素耦合过程与效应重点实验室,北京 100055

通讯作者简介：张海燕(1987—),女,助理研究员,主要从事自然资源管理与草地生态学方面的研究。Email: zhanghaiyan823@163.com。

第一作者简介: 黄莉(1998—),女,硕士研究生,从事基于地理信息系统的金属存量、流量及精细化管理研究。Email: aria_2020@163.com。

收稿日期: 2021-03-01

基金资助: 中国地质调查局“自然资源要素综合观测数据集成与应用服务(编号: 中地调审(20200810))”和国家自然科学基金“基于地理随机森林模型的放牧强度因子空间化表达及其对土壤风蚀的影响(编号: 42007429)”项目联合资助

摘要

自然资源综合区划是自然资源统一管理与利用的基础,其动态变化是自然资源合理可持续利用的重要科学依据。由于青藏高原海拔高、气候寒冷,分布着除极地以外的最大冰川遗迹,极端的环境和气候对自然资源分布影响较大。选取含冰川积雪在内的14个指标,基于遥感和地理信息系统技术,采用K-means聚类算法对自然资源综合指数进行空间聚类,采用“自上而下”演绎法和“自下而上”归纳法相结合确定研究区自然资源综合区划的等级和范围; 探讨了1990—2018年青藏高原综合区划的变化,分析了自然资源动态变化特征以及空间差异。研究成果清晰地认识了青藏高原的自然资源关系和演化趋势,为区划的多学科交叉应用提供案例。

关键词: 自然资源; 综合区划; 动态变化; 冰川积雪; 青藏高原

中图分类号:X37;P96 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2021)02-0109-09

Theories and practice of the comprehensive regionalization of natural resources at a long time scale: A case study of Qinghai-Tibet Plateau

HUANG Li¹, LIU Xiaohuang^2,⁴, LIU Jiufen², LIU Xiaojie³, ZHANG Haiyan³

1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China

2. Natural Resources Comprehensive Survey Command Center, China Geological Survey, Beijing 100055, China

3. Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

4. Key Laboratory of Coupling Process and Effect of Natural Resoures Elements,Beijing 100055, China

Abstract

Comprehensive regionalization of natural resources is the basis of unified management and utilization of natural resources, and its dynamic change is an important scientific basis for the sustainable utilization of natural resources. Due to the high altitude and cold climate of Qinghai-Tibet Plateau, the largest glacier remains are distributed here except the Polar Regions. The extreme environment and climate have a great impact on the distribution of natural resources. With remote sensing and geographic information system technology, the authors in this paper have selected 14 indicators including glacier snow cover, and used the K-means clustering algorithm to cluster the comprehensive index of natural resources to determine the regionalization range. By using the combination of "top-down" deduction method and "bottom-up" induction method, the division grade was determined. Besides, the comprehensive division of natural resources in the study area was established to discuss the dynamic division changes of the comprehensive division of Qinghai-Tibet Plateau from 1990 to 2018 and analyze the dynamic change characteristics and spatial differences of natural resources. The research results could help researchers to clearly understand the relationship and evolution trend of natural resources in Qinghai-Tibet Plateau, and provide a case for the interdisciplinary application of regionalization.

Keyword: natural resources; comprehensive regionalization; dynamic change; glacier snow; Qinghai-Tibet Plateau

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0 引言

改革开放以来, 我国社会经济发展迅速, 但却带来了资源枯竭和生态系统退化等一系列的问题^[1], 严重威胁到了人类生存和社会可持续发展。因此, 如何协调自然资源与社会经济发展的关系, 促进生态文明的建设成为当务之急。我国幅员辽阔, 资源条件存在明显的空间差异^[2], 区划是认识各自然资源的空间分布特征以及深入分析其相互耦合关系的重要前提, 因此, 进一步研究自然资源综合区划方案可为自然资源监测体系的建立、自然资源网络台站的部署等工作提供支撑^[3]。

20世纪中期开始我国的区划工作主要针对的是自然区划^[4]。从《中国气候区域论》^[5]的发表开始了我国自然地域区划研究。在全国区划方面, 林超^[6]根据大地构造、气候状况、地貌等首次进行了综合自然地理区划, 为综合自然区划奠定了基础。随着“ 3S” 技术(RS、GIS 和GPS)、数据挖掘等科学技术的发展, 我国学者按照不同的研究方法、区划尺度、技术手段等进行研究: 20世纪20到50年代, 由于条件的限制, 区划以定性方法为主, 学者们采取经验法对自然地理进行区划^{[6, 7, 8]}; 20世纪50年代后, 地理学、生态学、数学等学科的交互发展, 应用技术手段从以实地调查为主的传统技术到以“ 3S” 技术、现代测量、模型模拟为代表的新技术的转变, 区划研究多采用定性与定量相结合的方法^{[9, 10]}, 在专家经验的基础上, 通过指标法进行区划^[8], 并在ArcGIS软件中叠置分析, 再结合综合分析法^{[11, 12]}、聚类分析法^{[6, 13]}、判别分析法^[6]、机器学习^{[14, 15]}等进行区划工作。区划的技术手段呈现出高科技、多元化的趋势, 多种技术方法并用来进行区划^[16]。但多数研究针对宏观尺度对生态、农业、气候等研究, 对自然环境较为复杂的青藏高原研究较少。

青藏高原地区被誉为“ 世界屋脊” “ 亚洲水塔” , 不仅是珍稀野生动物的天然栖息地, 还是我国重要的生态安全屏障和生态文明建设的重点地区。青藏高原地区由于地域位置的特殊性, 分布着除极地以外的最大冰川遗迹, 生态系统具复杂性, 拥有特殊的高原植被类型, 因此, 在学习和继承前人区划工作研究成果的基础上, 本文运用遥感和GIS技术, 基于欧氏距离的K-means聚类算法, 选取冰川积雪、植被指数等在内的14个自然资源指标, 对青藏高原地区进行自然资源动态分区划定并分析其动态特征。

1 研究区概况

本文研究范围为张海燕等^[13]发表的《中国自然资源综合区划理论研究与技术方案》中一级区划的青藏草地自然资源大区(图1)。青藏高原位于中国西南部, 包括西藏自治区、青海省、四川省、云南省、甘肃省以及新疆维吾尔自治区的部分地区, 土地总面积260.39× 10⁴ km², 占全国陆地总面积的27.47%, 平均海拔大于4 000 m, 有“ 地球第三极” 之称^[17]。青藏高原地区生态环境复杂多样, 山谷冰川、冰原分布于极高山和高海拔区域, 冰川融水与大气降水汇集成千余个湖泊, 故有“ 亚洲水塔” 之称^[18]。其气候和环境复杂多样, 从北向南依次为高山极端干旱区、高山亚寒带及高山温带, 从西向东为高原亚寒带气候、高原山地气候与高原温带湿润气候, 东南部分布少量的亚热带气候。从西北至东南依次分布着高寒荒漠、高寒草原、高寒灌丛、草甸、亚高山针叶林和亚热带/热带森林^[19]。由于海拔高, 气候寒冷, “ 高” 和“ 寒” 成为本区最突出的区域地理特征, 青藏高原及其周边山区分布着除极地以外的最大冰川遗迹, 对研究区域和全球的大气循环以及环境变化机制具有重要作用^[20]。研究区2018年草原面积为127.56× 10⁴ km², 是该区面积最大的资源类型, 占该大区总面积的48.99%; 荒漠面积为79.71× 10⁴ km², 是该区第二大面积的资源类型, 占总面积的30.61%; 森林面积为33.38× 10⁴ km², 占该大区总面积的12.82%; 水体与湿地面积为16.69× 10⁴ km², 占该大区总面积的6.41%; 耕地面积为2.79× 10⁴ km², 占该大区总面积的1.07%; 建设用地面积为0.26× 10⁴ km², 占该大区总面积的0.10%。

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	图1 研究区位置Fig.1 Overview of the research area

2 自然资源动态区划研究方案

2.1 区划的理论体系与原则

自然资源综合区划应针对多要素、多尺度、多视角的要素, 同时将地理、人文、自然等要素融入, 不仅对研究区的地表现象的相似性与差异性进行区域的划分, 也要对过程和类型研究进行归纳。地理地带性规律是一切自然地理区划的基本理论基础, 区域的相似性或差异性直接反映为地理地带性规律特点; 自然资源系统耦合人类需求与资源供给, 人地关系地域系统着重研究人类与自然之间的相互影响, 协调两者关系, 维持区域内可持续发展^[21]; 区域的资源环境系统则对人类活动的承载能力有限制, 要求保证一定的区域范围内资源环境承载力的资源结构可持续^[22]; 自然资源综合区划要考虑区域内自然资源的现状, 以资源分区促进自然资源配置的优化, 使其利用效率最大化, 进而充分发挥自然资源价值的同时, 也要考虑自然资源的发展演化, 预测其发展趋势, 才能做好自然资源综合区划。通过对自然资源综合区划理论基础的凝练, 总结出地域分异规律、人地关系地域系统、资源环境承载力、资源配置、区域经济和发展预测等理论。

区划原则是区划制定过程中所要遵循的准则, 是为了确保合理而实用的自然地理区划是否成功的关键。按照国家自然资源体系建设的需求, 从合理利用、综合管理自然资源的角度出发, 自然资源综合区划原则的制定不仅要遵循一般区划的综合分析原则、区域共轭性原则、相对一致性原则等, 还需考虑自然资源本身的结构和功能特性。自然资源系统复杂, 一个区域内可能存在多种类型的自然资源, 在大尺度范围内, 自然资源的差异性较大, 难以通过资源要素确定主导资源, 需要考虑自然资源利用效率最大化, 从而实现自然资源的可持续利用; 区划内各类自然资源之间也是相互联系、相互制约的, 进行自然资源综合区划时, 要充分考虑自然资源系统性和整体性的特点; 随着技术的发展, 我国的区划需要紧跟时代的步伐, 结合新手段、新技术, 开创新思路、新方法。基于此, 自然资源综合区划应遵循主体性原则、整体性原则、多尺度原则、等级性原则和发展性原则的5大原则。

2.2 区划的研究思路

自然资源综合区划的对象包括森林、草原、耕地、湿地、水等自然资源。自然资源综合区划目标是: 为掌握我国各类自然资源的空间分布位置, 为实施合理的国土空间规划提供依据; 用于指导自然资源的开发利用, 改善产业结构和生产力布局; 为实现山水林田湖草的整体保护、系统修复, 保障国家的生态安全提供基础依据。

在明确区划对象与目标前提下, 对影响自然资源空间分布的气候、植被等自然要素进行分析。在遵循上述区划的原则下, 对自然资源综合区划逐级划分。指标选取时要特别注意尺度问题: 在空间尺度上, 选取的指标要能够体现其在不同单位等级系统上的强弱程度; 在时间尺度上, 除静态的指标之外, 还应考虑具有时效性的动态指标。

本文结合定量计算与定性分析, 主要采用基于欧氏距离的K-means聚类算法对自然资源综合指数进行空间聚类确定区划方案, 通过“ 自上而下” 演绎法和“ 自下而上” 归纳法确定区划等级。K-means聚类算法的目标是综合要素划分, 从而使所有组的每一个组中要素之间的差异达到最小化, 最终实现空间的聚类, 为了使研究对象划分为相同结构的指标以解决各指标之间的相关性问题, 在收集、整合原有区划成果的基础上, 选取具体指标, 采用相应的方法, 最终形成自然资源综合区划方案(图2)。

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	图2 自然资源综合区划技术流程Fig.2 Conceptual framework for the natural resource comprehensive regionalization

2.3 区划的技术方案

2.3.1 数据来源

本文所用数据包括地形地貌、气象数据, 植被数据、生态系统数据等14个指标数据(表1)。其中地形地貌数据来自中国科学院资源环境科学与数据中心的数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)数据; 基于DEM数据, 利用ArcGIS的空间分析模块计算并提取出青藏高原地区海拔高度与坡度指标。气象数据是基于全国1 915个站点的观测数据, 利用Anuspline, 通过反向距离加权平均的方法内插, 最终得到全国空间分辨率为1 km× 1 km的≥ 0 ℃积温、湿润指数和年平均降水量空间分布数据集^[23]。基于遥感数据与气象数据, 运用光能利用率模型(Carnegie Ames Stanford Approach, CASA)模拟出全国植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)数据, 并通过中国科学院资源环境科学与数据中心获取归一化差分植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI), 根据原始数据整理出青藏高原植被数据。通过中国科学院资源环境科学与数据中心获取全国空间分辨率为100 m× 100 m的陆地生态系统空间分布数据以及全国空间分辨率为1 km× 1 km的三级流域产水模型数据。

表1 自然资源综合区划综合指标体系 Tab.1 Comprehensive index system of natural resource comprehensive regionalization

要素分类	图层指标	指标描述	指标说明
地形地貌	海拔高度/m	地形的起伏程度	用DEM数据表示地表的海拔高程, 数值大小与海拔高度成正比
地形地貌	坡度/(° )	表示地表单元陡缓程度	基于DEM数据计算所得, 坡度值越小, 地势越平坦, 坡度值越大, 地势越陡峭
气候要素	湿润度	有效降水量超过自然植被需水量程度	用湿润指数表示, 地面水分收入量与支出量的比值表示气候湿润的程度, 计算方法见徐新良等^[23]
	年降雨量/mm	干湿区划分的主要依据	年降水量是一年中每月降水量的平均值的总和
	≥ 0 ℃日积温/℃	表示温度对生物有机体生长发育的影响	指某一段时间内逐日平均气温≥ 0 ℃持续期间日平均气温的总和, 计算方法见徐新良等^[23]
植被要素	NDVI	全国各地区在空间和时间尺度上植被覆盖分布和变化状况	表示植被覆盖指数, 基于SPOT/VEGETATION NDVI卫星遥感数据, 通过拼接镶嵌、投影变换而成
植被要素	NPP以碳计含量/(g· m^-2)	植被净初级生产力	基于遥感数据与气象数据运用CASA模型模拟出全国的NPP数据
流域要素	三级流域产水模数/ (万t· km^-2)	流域水源供给能力	通过中国科学院资源环境科学与数据中心获取
地表资源	森林占比/%	有林地、灌木林等植被分布	森林资源类型占总自然资源类型的比值
	草原占比/%	覆盖度在5%以上的各类草原	草原资源类型占总自然资源类型的比值
	湿地与水体占比/%	是被水覆盖地段的自然综合体	湿地与水体资源类型占总自然资源类型的比值
	耕地占比/%	指种植农作物的土地	耕地资源类型占总自然资源类型的比值
	荒漠占比/%	荒漠是干旱区大型地貌组合	荒漠资源类型占总自然资源类型的比值
	冰川积雪占比/%	多年存在的天然冰川积雪	冰川积雪资源类型占总自然资源类型的比值

表1 自然资源综合区划综合指标体系 Tab.1 Comprehensive index system of natural resource comprehensive regionalization

2.3.2 数据归一化

对不同量纲的数据归一化, 采用模糊线性分类函数将各个指数模糊叠加分析, 线性地转化为0 到 1 的范围内, 从而解决不同量纲的问题, 均一化后的X_norm计算公式为

$X_{norm} = 1 - \frac{X - X_{\min}}{X_{\max} - X_{\min}}$ , (1)

式中: $X$ 为指标的原始数据; $X_{\max} X_{\min}$ 分别为指标的原始数据集最大值、最小值。

2.3.3 各指标权重计算

结合各个指标的空间分布和对自然资源的相对重要性, 本文结合主成分分析法与层次分析法确定各指标的相对权重, 基于专家评判确定最终指标(表2)。

表2 青藏高原自然资源综合指标权重系数 Tab.2 Weight coefficient of comprehensive index of natural resources in Qinghai-Tibet Plateau

2.3.4 空间聚类分析

将标准化数据乘以各自权重计算出自然资源综合指数, 并将其作为聚类分析初始数据, 利用ArcGIS软件, 基于欧氏距离的K-means聚类算法尝试将自然资源进行聚类(图3), 为后续区划提供有力的依据。自然资源综合指数S计算公式为

$S = \overset{n}{\sum_{i = 1}} W_{i} \times S_{i}$ , (2)

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	图3 1990— 2018年15类聚类分布Fig.3 Distribution map of 15 clusters from 1990 to 2018

式中: W_i为i图层的权重; $S_{i}$ 为第i个要素的属性值。

2.3.5 区划界线的划定

根据不同的聚类方案结合生态系统类型和行政区域、地形地势结构, 对青藏高原地区自然资源区划进行调整, 生成4期动态区划, 并以地表主导资源(林草)空间差异性为依据, 进一步确定区划边界。

2.3.6 区划的命名规则

二级区划命名规则为“ 大地理位置+自然资源主体(草耕、草耕林、冰川冻土、冰川冻土荒漠、冰川冻土荒漠草原、冰川冻土荒漠草耕、冰川冻土荒漠草耕林等)+亚区” ; 三级区划命名规则为“ 自然地理位置+地貌形态的组合特征+温湿情况/气候类型+自然资源一级类型+地区” ; 四级区划命名规则为“ 具体自然地理位置+地貌形态的组合特征+自然资源二级类型+小区” 。

3 青藏高原动态区划

3.1 分区动态变化

根据1990— 2018年聚类分布图, 2000年和2010年与前后数据有一定相似度, 本文分别将1990和2018年长时间的青藏高原自然资源综合区划划分为9个亚级自然资源综合区、19个地级自然资源综合区(图4(a)、(b))。2期的青藏高原自然资源综合区划方案相比, 有部分边界有较大变化。

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图4 1990年和2018年青藏高原自然资源综合区划
Ⅶ 1.昆仑山北翼高寒带荒漠草原亚区; Ⅶ 2.柴达木盆地高寒带荒漠亚区; Ⅶ 3.祁连山山地高寒带林草亚区; Ⅶ 4.羌塘高原高寒带草原亚区; Ⅶ 5.青藏高原南部高寒带草原亚区; Ⅶ 6.果洛那曲高原高寒带草原亚区; Ⅶ 7.藏南山地高寒带草原亚区; Ⅶ 8.横断山区寒温带林草亚区; Ⅶ 9.藏东南高原山地温带森林亚区Fig.4 Comprehensive regionalization of natural resources in Qinghai-Tibet Plateau in 1990 and 2018

(1)羌塘高原高寒带草原亚区的面积明显增大, 边界向四周扩展, 该亚区主要的陆表资源类型是草原、荒漠、水体和湿地, 2018年区划边界统计面积表明, 草原与荒漠所占面积变化很大, 草原资源面积占比由80.65%减少为45.90%, 荒漠面积占比由13.65%增加为41.51%。

(2)与羌塘高原高寒带草原亚区相邻的青藏高原南部高寒带草原亚区、藏南山地高寒带草原亚区边界覆盖范围缩小, 其中藏南山地高寒带草原亚区的草原资源类型占比减少, 但仍为主要资源类型。

(3)柴达木盆地高寒带荒漠亚区南部边界向北移动, 该亚区的荒漠类型面积明显减少, 以2018年区划边界统计荒漠面积由58.35%减少为49.89%, 草原资源面积占比由33.05%增加为42.93%。

(4)藏东南高原山地温带森林亚区边界没有明显变化, 但受气候影响, 自然资源类型变化幅度较大, 以2018年区划边界统计面积具体表现为草原资源面积占比由8.74%变为19.89%, 荒漠面积占比由11.09%变为5.28%, 其中主导森林资源占比为72.22%。

3.2 分区影响因素

(1)气候要素变化。青藏高原具有干旱、寒冷、多风、低氧、辐射强以及昼夜温差大的气候特点^[24], 随着城市化进程的不断加快, 全球温度上升, 气候变化影响着植被群落的分布结构, 草原湿地等受到气候变化的影响, 其空间地理格局发生改变^[25]; 全球气候变暖导致冰川积雪面积的减少, 其冻土厚度和下界也在减少^[26]。青藏高原大部分地区降水稀少, 属于干旱、半干旱气候。青藏高原降水量逐渐减少, 蒸发量逐渐增大, 干旱程度不断加重, 青藏高原多大风, 且大风持续时间长, 大部分地区大风日数超过50 d。因此, 自然资源类型随着气候要素影响向荒漠草原资源类型水平方向变化。

(2)沙漠化加剧。藏北高原和青南高原地势高、气候冷, 以荒漠草原和典型草地为主。地表植被覆盖度低, 生态环境脆弱, 风蚀气候侵蚀力强盛, 青藏高原东南部大部分地区属于半干旱、半湿润或湿润气候, 植被以森林和灌木为主, 沙漠化土地呈零星状分布于干热河谷内。青藏高原中西部, 大部分地区海拔在4 500 m以上, 是青藏高原海拔最高的地区, 大部分地区气候干燥, 地表多呈草原和荒漠景观, 由东南向西北方向土地沙漠化不断加重, 受恶劣自然条件影响, 沙漠化防治难度也很大。因此, 羌塘高原高寒带草原亚区和柴达木盆地高寒带荒漠亚区的随着沙漠化方向移动。

4 结论

(1)由于海拔高、气候寒冷, 青藏高原及其周边山区分布着除极地以外的最大冰川遗迹, 在指标选取中选取包含冰川积雪在内的14个指标, 基于遥感和地理信息系统技术, 采用K-means聚类算法对自然资源综合指数进行空间聚类确定区划方案, 结合“ 自上而下” 演绎法和“ 自下而上” 归纳法确定区划等级, 进行该区域1990和2018年不同时期自然资源综合区划边界的确定。

(2)对1990、2000、2010和2018年的自然资源综合区划的聚类分析, 结果表明, 聚类结果符合青藏高原地区资源分布特征, 采用“ 自上而下” 演绎法和“ 自下而上” 归纳法相结合的区划思路和空间聚类分析方法是适用于自然资源综合区划的。

(3)1990和2018年针对青藏高原地区自然资源所做的综合性区划表明, 区划边界受气候、地貌、生态和人类活动等多方面的影响。其中气候变化、沙漠化严重、生态类型复杂主要影响区划范围的确定。

(4)经济发展、人为活动、生态变化等因素同样影响着自然资源, 当前指标选取工作较为基础, 还存在数据缺失和分辨率不够等问题。随着全国自然资源综合观测体系不断完善和时空大数据的建立, 数据获取能力、数据种类以及数据分辨率也不断提高, 自然资源综合区划的精度也将得到相应的提高。

(责任编辑: 常艳)

参考文献

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2020

0.0

... 0 引言改革开放以来,我国社会经济发展迅速,但却带来了资源枯竭和生态系统退化等一系列的问题^[1],严重威胁到了人类生存和社会可持续发展 ...

2016

0.0

... 我国幅员辽阔,资源条件存在明显的空间差异^[2],区划是认识各自然资源的空间分布特征以及深入分析其相互耦合关系的重要前提,因此,进一步研究自然资源综合区划方案可为自然资源监测体系的建立、自然资源网络台站的部署等工作提供支撑^[3] ...

2003

0.0

郑度, 杨勤业, 顾钟熊. 地理学术思想及其实践——纪念黄秉维院士诞辰九十周年[J]. 地理研究, 2003, 22(2): 133-139.

Zheng

, Yang Q

, Gu Z

. Academician HUANG Bing-wei’s geographical academic thought and its application: in commemoration of the 90th anniversary of the birth of HUANG Bingwei[J]. Geogr Res, 2003, 22(2): 133-139.

In the process of modern geography in China, Prof.HUANG Bing wei, with his profound wisdom and diligent work, made outstanding contributions to the promotion of the development of modern geography and improvement of the research level of geography. The core of the geographical academic thought of Prof. HUANG is to emphasize the basis of geographic subject. Prof.HUANG regarded the integration and regionality as the main characteristic of geography, exploiting and instructing the geographical integrating works,such as the integrated physicographical regionalization in China and the integrated research on natural process of the earth surface, etc. Prof.HUANG emphasized the stratagem of geography in terms of service and and construction and thought much of the combination of theory with practice. He advocated that geography should serve agriculture and be geared to the construction practices. Prof. HUANG always paid much attention to the problems of soil erosion and conservation in the middle reaches of the Yellow River, water conservancy and agricultural development in North China and the sloping farmland improvement and utilization in South China. He actively introduced new thought, new technique and new methods. He promoted the deep research of geography and exploited the direction of experimental geography with his innovative thought. He watched closely the international research direction and trend and advocated the cross between the natural science and social science. He thought much of the global environment change and its impacts and the research on the regional sustainable development in China. He brought forward the view that the terrestrial system science is the strategic direction of geographical development, which is a notable indicative. Prof. HUANG Bing wei's geographical academic thought and research practice is the invaluable fortune of modern geography in China, which will keep on directing the development of geography and make positive contributions to the Chinese modernization construction and the prospects of people's homeland.

Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China

在中国现代地理学的历程中,黄秉维院士为推动我国现代地理学的发展,促进地理学研究水平的提高,作出了卓越贡献。黄秉维地理学术思想突出地理学学科的基础性,始终抓住地理学综合性和区域性的特点,不断开拓并指导地理学的许多综合工作。他强调地理学服务于经济建设的战略性与实践性,重视理论与实践相结合,主张地理学要为农业服务,面向生产实践;他积极引入新思想、新技术和新方法,以创新思维推动地理学的深化研究,开拓了实验地理学研究的新方向;他密切注视国际地理学研究的动向和趋势,提倡自然科学与社会科学间的交叉,重视全球环境变化及其影响以及中国区域可持续发展的研究;他提出以陆地系统科学为地理学发展的战略方向,具有鲜明的前瞻性。黄秉维地理学术思想和研究实践,是中国现代地理学的宝贵财富,将继续指引中国地理学的创新与发展,为中国的现代化建设和人类家园的美好未来做出积极的贡献

2019

0.0

... 20世纪中期开始我国的区划工作主要针对的是自然区划^[4] ...

1930

0.0

... 从《中国气候区域论》^[5]的发表开始了我国自然地域区划研究 ...

1954

0.0

... 在全国区划方面,林超^[6]根据大地构造、气候状况、地貌等首次进行了综合自然地理区划,为综合自然区划奠定了基础 ...

... 技术(RS、GIS 和GPS)、数据挖掘等科学技术的发展,我国学者按照不同的研究方法、区划尺度、技术手段等进行研究: 20世纪20到50年代,由于条件的限制,区划以定性方法为主,学者们采取经验法对自然地理进行区划^[6,7,8] ...

... 技术、现代测量、模型模拟为代表的新技术的转变,区划研究多采用定性与定量相结合的方法^[9,10],在专家经验的基础上,通过指标法进行区划^[8],并在ArcGIS软件中叠置分析,再结合综合分析法^[11,12]、聚类分析法^[6,13]、判别分析法^[6]、机器学习^[14,15]等进行区划工作 ...

1954

0.0

1965

0.0

2010

0.0

段华平, 朱琳, 孙勤芳, 等. 农村环境污染控制区划方法与应用研究[J]. 中国环境科学, 2010, 30(3): 426-432.

Duan H

, Zhu

, Sun Q

, et al. Regionalization method and its application of rural environmental pollution control[J]. China Environ Sci, 2010, 30(3): 426-432.

The characteristics such as wide area, dispersion and randomness of rural environmental pollution make it difficult to seize the focus on pollution control in rural areas. Using inventory analysis, accounting for emissions and emission intensity of COD, total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP), based on the sensitivity assessment and pollution classifications, a regionalization methodology of rural environmental pollution control was promoted, and the regionalization principles, division method and naming method of pollution control areas were discussed. Applied research on Jiangsu Province indicated that: Jiangsu might be divided into three the first order pollution control areas and thirteen the second order pollution control areas. It was helpful for decision-making of rural environmental pollution control.

针对农村环境污染发生的广域性、分散性和随机性等特征,采用清单分析法,核算了农村环境污染物COD、TN、TP排放量和排放浓度,并以环境污染敏感性评价和污染类型划分为研究基础,探讨了农村环境污染控制区划方法,提出了区划原则、分区方法和命名方法.采用上述方法,在江苏省进行了应用研究,将江苏省农村环境污染控制区共划分为3个一级区和13个二级区,对不同级区实施分区管理和分类控制,分区结果可以为农村环境污染控制决策提供科学依据.

2013

0.0

赵岩, 王治国, 孙保平, 等. 中国水土保持区划方案初步研究[J]. 地理学报, 2013, 68(3): 307-317.

Zhao

, Wang Z

, Sun B

, et al. A primary study on scheme of soil and water conservation regionalization in China[J]. Acta Geogr Sin, 2013, 68(3): 307-317.

Regionalization of soil and water conservation is the basis for the planning of soil and water conservation in China. It can provide scientific basis for constructing healthy ecological environments and regional management and development. It makes a brief review of related regionalization of study and makes clear the concept of regionalization of soil and water conservation. In this paper, based on synthetical analysis of the characteristics of ecological environments of China, the principles, indices and nomenclature of the regionalization of soil and water conservation are proposed. Through the construction of the regionalization of soil and water conservation collaboration platform and data reporting system, combined with the existing soil and water conservation research, this paper uses the top-down and bottom-up and the combination of qualitative and quantitative methods to build soil and water conservation regionalization preliminary scheme, with 8 regions, 41 subregions and 117 sections divided across the country.

1. Key Laboratory of Soil and Water Conservation and Desertification Combating of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; 2. Water Resources and Hydropower Planning and Design General Institute, MBR, Beijing 100120, China; 3. Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, Shandong, China

水土保持区划是水土保持规划的基础,可为生态环境建设和区域管理与发展提供科学的依据.简要回顾了相关区划工作,明确了水土保持区划的概念,结合我国水土流失等生态环境特点,提出了水土保持区划原则、指标体系和命名规则;通过构建全国水土保持区划协作平台和数据上报系统,结合我国已有相关水土保持研究成果,采用自上而下与自下而上的演绎归纳途径和定性与定量相结合的方法,构建了我国水土保持区划初步方案,将全国划分为8个一级区,41 个二级区,117 个三级区.

2014

0.0

2017

0.0

2020

0.0

... 1 研究区概况本文研究范围为张海燕等^[13]发表的《中国自然资源综合区划理论研究与技术方案》中一级区划的青藏草地自然资源大区(图1) ...

2011

0.0

黄姣, 高阳, 赵志强, 等. 基于GIS与SOFM网络的中国综合自然区划[J]. 地理研究, 2011, 30(9): 1648-1659.

Huang

, Gao

, Zhao Z

, et al. Comprehensive physiographic regionalization of China using GIS and SOFM neural network[J]. Geogr Res, 2011, 30(9): 1648-1659.

Comprehensive physiographic regionalization has long been a core issue of physical geography in China. A great number of regionalization themes have been developed and applied as guidelines for regional development and geography teaching. However, these themes mainly use the traditional expertise-experiences-based regionalization methodology, which probably make themselves unreliable due to certain prejudices and different knowledge backgrounds of each individual. In order to overcome this obstacle, and to enrich regionalization research theoretically and methodologically, this paper tries to apply SOFM neural network to the regionalization. Supported by GIS technology and following the traditional three-level-strategy, we construct and operate SOFM neural networks at each level, using temperature factors, moisture factors and supplement factors respectively. Finally, we divide Chinese mainland into 8 temperature zones, 17 moisture regions and 43 natural sub-regions, then compare this scheme with those based on traditional methods. The result shows that based on GIS platform, applying SOFM neural network into comprehensive physiographic regionalization has significant advantages, which is an important supplement and development to traditional regionalization paradigm.

College of Urban and Environmental Sciences, Laboratory for Earth Surface Processes, Peking University, Beijing 100871, China

综合自然区划一直是中国地理学界的研究核心和热点之一,已有大量的区划方案应用于指导社会生产实践或教学活动中。已有的区划工作主要是基于传统地域划分研究范式,大多采用专家经验集成方法和技术。专家经验与知识的主观性和个体差异性会对区划方案的科学性和客观性产生影响。为了弥补传统区划范式的不足,丰富区划的方法与途径,本文探讨了自组织映射网络(SOFM)在综合自然区划研究中的应用。在GIS技术支持下,秉承传统区划的研究成果,采用温度带、干湿地区和自然区的三级单位系统,分别选取相应的温度指标、水分指标和地形、植被指标,构建和运行不同层次的SOFM网络,将中国陆地区域划分为8个温度带,17个干湿地区和43个自然区,并将区划方案与传统区划方案进行了对比和检验。结果表明,使用基于GIS平台的SOFM网络进行综合自然区划具有划分层次明显、区域分割清晰、客观性强等优点,是对传统区划方法的有力补充和拓展。

2013

0.0

2017

0.0

吴绍洪, 潘韬, 刘燕华, 等. 中国综合气候变化风险区划[J]. 地理学报, 2017, 72(1): 3-17.

Wu S

, Pan

, Liu Y

, et al. Comprehensive climate change risk regionalization of China[J]. Acta Geogr Sin, 2017, 72(1): 3-17.

The influence of climate change on the natural environmental and socio-economic system leads to a series of adverse effects. With the development of socio-economy, climate change hazards interact with the environmental and socio-economic risk bearing body and form the spatial-temporal patterns of climate change risk. The systematic expression of the spatial-temporal patterns is the scientific foundation of climate changes adaptation. Based on the RCP8.5 climate scenario data from 2021 to 2050, we analyzed the variation trend and rate of temperature and precipitation, and assessed the hazard of extreme climate events including drought, heat wave and flood. Then, economy, population, food production and ecosystem were selected as the risk bearing bodies to assess the possible impacts of climate change as the indices qualifying the comprehensive climate change risk. Under the guidance of systematic principle, predominating factor principle, as well as the space consecution principle, we proposed a scheme of three-level regional division system for the comprehensive climate change risk regionalization in China. Finally, the Chinese mainland was divided into 8 climate change sensitive zones, 19 danger zones of extreme events and 46 comprehensive risk zones of bearing body. The result shows that the climate changes high risk zones in China under the RCP8.5 climate scenario from 2021 to 2050 include North China weak warming and precipitation increased sensitive zone, North China Plain heat wave danger zone, population-economy-food high risk zone, South China-Southwest China weak warming and precipitation increased sensitive zone, Yunnan-Guizhou mountain heat wave danger zone, ecosystem-economy-food-population high risk zone; coastal South China flood-heat wave danger zone, ecosystem-food-economy-population high risk zone. The comprehensive climate change risk regionalization of China covers the climate change scenarios, the extreme events, and the possible lost information of the socio-economy and ecosystem, which can provide scientific and technological support for national and local governments to cope with the climate change and risk management.

1. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

气候变化作用于自然环境与社会经济系统,产生一系列影响。随着未来社会经济发展,气候变化危险性与自然环境和社会经济承险体耦合形成有规律的风险时空格局。将此时空格局系统化表达即是综合气候变化风险区划,是适应气候变化的科学基础之一。本文基于RCP 8.5下的近中期（2021-2050年）气候情景,分析了中国未来气温和降水变化趋势与速率,评价了干旱、高温热浪以及洪涝等极端事件危险性,选取人口、经济、粮食生产和生态系统等承险体风险作为综合风险定量评估的指标。在系统性、主导因素以及空间连续性原则的指导下,提出中国综合气候变化风险区划三级区域系统方案,划分出8个气候变化敏感区、19个极端事件危险区和46个承险体综合风险区。结果发现：2021-2050年RCP 8.5情景下中国的气候变化高风险区主要包括：华北弱暖增雨敏感区,华北平原热浪危险区,人口经济粮食高风险区;华南—西南弱暖增雨敏感区,黔滇山地热浪危险区,生态经济粮食人口高风险区;华南沿海涝热危险区,生态粮食经济人口高风险区。中国综合气候变化风险区划涵盖了气候变化情景、极端事件发生、社会经济与生态系统的可能损失信息,可以为国家或地方应对气候变化及气候变化风险管理提供科技支撑。

... 区划的技术手段呈现出高科技、多元化的趋势,多种技术方法并用来进行区划^[16] ...

2008

0.0

... 之称^[17] ...

2016

0.0

... 之称^[18] ...

2018

0.0

... 从西北至东南依次分布着高寒荒漠、高寒草原、高寒灌丛、草甸、亚高山针叶林和亚热带/热带森林^[19] ...

1990

0.0

... 成为本区最突出的区域地理特征,青藏高原及其周边山区分布着除极地以外的最大冰川遗迹,对研究区域和全球的大气循环以及环境变化机制具有重要作用^[20] ...

2018

0.0

毛汉英. 人地系统优化调控的理论方法研究[J]. 地理学报, 2018, 73(4): 608-619.

Mao H

. Theories and methods of optimal control of human-earth system: commemoration of 100th anniversary of academician Wu Chuanjun’s birth[J]. Acta Geogr Sin, 2018, 73(4): 608-619.

The optimal control of the human-earth system plays the most important role in the theoretical foundation of human-earth areal system (abbreviated as the "human-earth system") advocated by Academician Wu Chuanjun. Based on the thinking and related discussion of optimal control of human-earth system proposed by Academician Wu, this paper deepened and expanded the theoretical and methodological aspects of structure, nonlinear effects, coupling relationship and evolution of the human-earth system. After that, we focused on the following two aspects. The first is to discuss the optimization of human-earth system and coordinated development of regional PRED (i.e., population, resources, environment, and development), including the relationship between human-earth system optimization and PRED coordinated development, as well as the objectives, key points, theoretical models and quantitative measures of coordinated development of PRED. The second is to explore the path and countermeasures of comprehensive regulation of human-earth system in the new era. First of all, we should promote the continuous and healthy development of human-earth systems through innovation. Secondly, we should optimize the spatial pattern of the human-earth system according to the main function-oriented zoning. Thirdly, we should build a modern economic system through supply-side structural reforms. Fourthly, setting long-term balanced development of population as a goal, we should gradually improve the population policy. Finally, we should follow the market principles to improve the mechanism of paid use of resources and environment and ecological compensation.

1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China 2. China Science Center of International Eurasian Academy of Sciences, Beijing 100107, China

在吴传钧先生倡导的人地关系地域系统（简称“人地系统”）理论体系中,人地系统优化调控占据核心位置。本文以吴先生提出的人地系统优化调控的思路及有关论述为主线,在人地系统结构、人地系统非线性效应、人地关系耦合理论、人地系统演进等理论方法方面加以深化与拓展。在此基础上,聚焦于两方面：① 人地系统优化与区域PRED（即人口、资源、环境和发展）协调发展,着重探讨人地系统优化与PRED协调发展的关系,以及PRED协调发展的目标、重点、理论模式和定量测度;② 新时期中国人地系统综合调控的路径与对策,可归纳为：以创新驱动为引领,推动人地系统持续健康发展;以主体功能区划为导向,优化人地系统空间格局;以供给侧结构性改革为主线,建设现代经济体系;以促进人口长期均衡发展为目标,逐步完善人口政策;遵循市场原则,健全资源环境有偿使用和生态补偿机制。

... 自然资源系统耦合人类需求与资源供给,人地关系地域系统着重研究人类与自然之间的相互影响,协调两者关系,维持区域内可持续发展^[21] ...

2012

0.0

... 区域的资源环境系统则对人类活动的承载能力有限制,要求保证一定的区域范围内资源环境承载力的资源结构可持续^[22] ...

2021

0.0

... 0 ℃积温、湿润指数和年平均降水量空间分布数据集^[23] ...

2004

0.0

鲁春霞, 谢高地, 肖玉, 等. 青藏高原生态系统服务功能的价值评估[J]. 生态学报, 2004, 24(12): 2749-2755.

Lu C

, Xie G

, Xiao

, et al. Ecosystem diversity and economic valuation of Qinghai-Tibet Plateau[J]. Acta Ecol Sin, 2004, 24(12): 2749-2755.

There is a high biodiversity of ecosystem types in Qinghai-Tibet Plateau, which provide not only a various of ecological function but also many ecological services. This paper estimated the monetary value of ecosystem diversity and their. The results show that economic output is some 170×10~8 yuan(RMB). Compared with this figure the carbon dioxide fixation and oxygen release for atmosphere regulation are about 15.39×10~8 t·a~(-1) and 11.18×10~8t a~(-1) respectively and their economic value exceed 10015×10~...

青藏高原具有丰富多样的生态系统类型 ,这些生态系统不仅生产了大量的产品 ,而且提供了巨大的生态服务功能。根据计算表明 ,高原生态系统 2 0 0 0年生产的产品经济价值为 170× 10 8元。生态服务功能中年固碳总量为 15× 10 8t,释放氧气量为11× 10 8t。根据二氧化碳固定量和氧气释放量估算的调节大气的服务价值总计为 10 0 15× 10 8元。以高寒草甸和高寒草原为主的草地生态系统具有重要的水源涵养功能 ,每年高原生态系统的水源涵养量达 2 6 12× 10 8m3,其经济价值为 174 4× 10 8元。森林的净化功能价值大约为 2 5 5× 10 8元。高原生态系统产品的经济价值与生态服务功能价值的比值为 1:70 ,显然 ,高原生态系统的生态服务价值远远高于直接使用价值。因此 ,保护生态系统和生物多样性是维持生态系统稳定和保育高原生态过程的根本。

... 青藏高原具有干旱、寒冷、多风、低氧、辐射强以及昼夜温差大的气候特点^[24],随着城市化进程的不断加快,全球温度上升,气候变化影响着植被群落的分布结构,草原湿地等受到气候变化的影响,其空间地理格局发生改变^[25] ...

2011

0.0

董李勤, 章光新. 全球气候变化对湿地生态水文的影响研究综述[J]. 水科学进展, 2011, 22(3): 429-436.

Dong L

, Zhang G

. Review of the impacts of climate change on wetland ecohydrology[J]. Adv Water Sci, 2011, 22(3): 429-436.

The global climate is warming significantly over the past 100 years,temperatures in the future will rise,and the patterns of precipitation will be altered.Based on a comprehensive literature review,this study summarizes the research status of wetland ecohydrology from three aspects:The impacts of climate change on wetland hydrology and water resources,the interaction of wetland hydrology and ecology under the influences of climate change and wetland ecohydrological models.Over a long period,wetland ecohydrology only focuses on the ecohydrological process,however,it has been moving to the direction of an interdisciplinary science integrating interactions of climate,ecology,and hydrology.At present,studies on the interaction between wetland hydrology and ecology is mainly focused on the oneway coupling analysis,e.g.,the impact of hydrological processes on vegetation.It has been a lack of researches on the interaction mechanism between the wetland hydrological process and the ecological process under the influence of changing climate.The impact of climate change on wetland ecohydrology has become a scientific issue,and deserving a quick action from the hydrological research community.The physicallybased modeling approach is expected to be the most important tool in predicting the wetland ecohydrological response to the future climate change.

1. Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment, Northeast Institute of Geography and Agroecology, CAS, Changchun 130012, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

近百年来全球气候呈现以变暖为主要特征的显著变化,并且未来气温将继续上升,降水模式也会发生改变。从气候变化对湿地水文水资源的影响、气候变化影响下湿地水文与生态的相互作用过程以及湿地生态水文模型等3个方面,对国内外相关研究动态和发展趋势进行了总结分析。从中发现,当前全球气候背景下的湿地生态水文学正在从单一湿地生态水文过程为主要对象,发展成为以研究气候-水文-生态三者相互作用机制为主要内容的综合性、交叉性学科。现关于气候变化影响下水文-生态之间的关系多集中于单向作用的研究,特别是水文过程对植被的影响研究较多,缺乏对气候变化影响下湿地水文过程与生态过程相互作用机理的全面认识。气候变化对湿地生态水文的影响机制研究已经成为水文学研究亟待解决的科学问题,而基于物理机制的湿地生态水文模型,逐渐成为预测未来气候变化下湿地生态水文响应的重要工具。

1990

0.0

... 全球气候变暖导致冰川积雪面积的减少,其冻土厚度和下界也在减少^[26] ...