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景观格局与水土流失的尺度特征与耦合方法 总被引：11，自引：0，他引：11
景观格局与生态过程的耦合研究是景观生态学研究的核心科学问题,也是综合自然地理学深化和发展的关键.尺度广泛存在于生态学现象中,尺度效应与尺度转换是景观生态学研究面临的挑战,探讨格局与过程之间相互作用机理与尺度特征是为解决尺度问题提供理论依据的必然途径.水土流失作为一种生态过程,是国内外颇为关注的生态问题.依据多种研究手段,在不同尺度上开展景观格局与水土流失的相互关系与尺度特征的研究,在分析景观格局的时空异质性、水土流失的影响因子与尺度效应的基础上,揭示流域景观格局与水土流失的耦合机理,发展尺度转换方法和景观格局-水土流失过程耦合模型,是完善景观生态学的理论基础,是为水土流失区生态建设提供科学依据的重要途径. 相似文献
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为探索资料稀疏地区小尺度径流的空间差异,2013年8月14-23日,对青海省黄南州50多条10~100 km2级别的河流进行了一次流量监测,并进行了时间升尺度和成因的探索。结果发现:①小流域日流量模数差异最大可达20多倍,降水条件相似的邻近河流,最大差异可达4倍以上;②研究区3处中等尺度水文站平水期存在良好的径流同步性,借助这一特性,可以将小流域的日尺度径流特征推绎到年尺度;③小尺度上,降水、坡度是径流空间差异的主导因素,构建的降水-降水损失-坡度径流模型,为实现当地的径流空间尺度转换提供了一座"桥梁"。 相似文献
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地理空间数据的尺度转换 总被引：3，自引：0，他引：3
尺度一般是指空间范围的大小,地理空间数据的尺度转换是尺度研究的重要问题之一。针对地理信息系统(GIS)技术支持下的地理空间数据尺度转换问题,首先回顾了尺度转换的理论基础,即等级理论、分形理论、区域化随机变量理论、地理学第一定律等理论的基本内涵;然后总结了地理学不同研究领域内主要的尺度转换方法,重点分析了重采样法、变异函数法、分形分维法及小波分析法的基本原理、模型方法与典型应用案例;最后介绍了地理空间数据尺度转换效应研究的进展。基于上述总结和分析认为:构建一套无级变换的、系统的尺度转换方法,整合不同学科领域的数据与过程模型、形成数据模型同化的技术体系,这是地理空间数据尺度转换研究的重要课题。 相似文献
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空间尺度转换是近年来区域生态水文研究领域的一个基本研究问题。其需要主要是源于模型的输入数据与所能提供的数据空间尺度不一致以及模型所代表的地表过程空间尺度与所观测的地表过程空间尺度不吻合。综述了目前区域生态水文模拟研究中常用的空间尺度转换研究方法,包括向上尺度转换和向下尺度转换。详细论述了2种向下尺度转换方法: 统计学经验模型和动态模型。前者是通过将GCM大尺度数据与长期的历史观测数据比较从而建立统计学相关模型, 然后利用这个统计学经验模型进行向下的空间尺度转换. 然而动态模型并不直接对GCM数据进行向下尺度的转换,而是对与GCM进行动态耦合的区域气候模型(RCM) 的输出数据进行空间尺度转换. 通常后者所获得的数据精度要比前者高,但是一个主要缺点就是并不是全球所有的研究区域都有对应的RCM。还详细论述了2种向上尺度转换方法: 统计学经验模型和斑块模型。前者是建立一个能代表小尺度信息在大尺度上分布的密度分布概率函数, 然后利用这个函数在所需的大尺度上进行积分而求得大尺度所需的信息。而后者是根据相似性最大化原则将大尺度划分为若干个可操作的小尺度斑块,然后将计算的每个小尺度斑块的信息平均化得到大尺度所需的信息。通常在计算这种斑块化的小尺度信息的时候,对每个小尺度也会采用统计学经验模型来计算代表整个斑块小尺度的信息。建议用斑块模型与统计学经验模型相集合的方法来实现向上的空间尺度转换 相似文献
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生态空间理论及其在生物入侵研究中的应用 总被引：5，自引：1，他引：5
生态空间理论（theoryofspat ialecology）是对生态系统空间关系进行研究的一种理论，主要包括尺度、空间格局和镶嵌动态等。模型是研究空间关系的重要手段，其中莱文斯（Levins）模型、细胞自动机（cel lularautomata）模型和反应-扩散（React ion Di f fusion）模型是 3个基本的模型。尺度是生态学研究中的核心问题，对于不同的研究对象，应在相应的尺度上进行思考。空间异质性是不同尺度上的生态学过程的结果，同时它也影响各种生态学过程。随着人们对生物入侵的日益关注，空间生态学理论尤其是一些空间模型越来越多的应用于入侵和竞争的研究中。 相似文献
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水平和垂直尺度乔、灌、草覆盖度遥感提取研究进展 总被引：10，自引：0，他引：10
植被覆盖及其变化是区域生态系统环境变化的重要指示,而植被覆盖度是植物群落覆盖地表状况的一个综合量化指标,是生态模型、碳循环、水循环模型等的重要特征参量。传统的植被覆盖度是指一定尺度下所有植被(乔、灌、草)覆盖的综合反映值,当考虑植被垂直方向的异质性,垂直尺度的乔、灌、草覆盖度提取为定量化准确衡量生态环境、全球气候变化等领域提供更具有生态意义的植被参量。目前,遥感大面积估算水平尺度乔、灌、草覆盖度已有比较成熟和可靠的算法,主要方法有：植被指数法、回归分析法、分类决策树法、神经网络法、像元分解模型法、物理模型反演法等,其估算精度基本能达到应用要求。植被垂直方向的异质性给垂直尺度乔、灌、草覆盖度遥感提取带来较大挑战,垂直尺度上的乔、灌、草覆盖度遥感提取的研究在欧美等国已经有了一定规模的开展,在国内则处于起步阶段。遥感提取垂直尺度乔、灌、草覆盖度的主要手段有：激光雷达（LIDAR）、多角度遥感以及两层结构冠层反射模型反演。综述了水平尺度和垂直尺度上乔、灌、草覆盖度遥感提取的最新进展,比较和分析主要的遥感提取方法、模型和现存的一些问题,并对未来的研究发展趋势进行了展望。 相似文献
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定量遥感升尺度转换研究综述 总被引：4，自引：0，他引：4
尺度转换问题是定量遥感领域基础而重要的科学问题之一.重点针对升尺度转换研究现状,从现象描述、尺度效应产生原因分析、尺度转换方法归纳及尺度转换效果评价4个方面进行细致论述.认为目前的研究主要存在3个问题:①基于离散的多传感器影像进行的反演量尺度转换研究,受到不同传感器间成像参数归一化精度的影响;②反演量物理模型发展有限,基于这些模型的反演量连续空间尺度转换研究仍不成熟;③基于分形理论等数学方法的反演量连续空间尺度转换研究取得了一定的进展,但仍受限于尺度上推理论与技术的发展水平.对于定量遥感升尺度转换研究的发展趋势,做出如下展望:①随着成像参数归一化技术的进步,问题①将得到更有效的处理,这将有助于实际应用问题的解决;②连续空间尺度转换模型构建是升尺度转换研究发展的重要趋势.随着多学科知识的融入,定量遥感反演理论的发展及尺度上推理论与技术的进步,问题②与③亦将得到较好的解决,这将有益于揭示遥感反演量真正意义上的尺度转换规律. 相似文献
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西南喀斯特区土层浅薄、成土速率低等特点决定了其允许土壤流失量小,土壤一旦流失,极难恢复,土壤侵蚀及其造成的石漠化现象已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。文章首先明晰西南喀斯特区土壤侵蚀特征,从坡面、小流域和区域三个尺度上系统概括西南喀斯特区土壤侵蚀的相关研究进展。针对当前喀斯特区土壤侵蚀研究野外径流小区、小流域及区域空间尺度数据缺少和相关研究模型限制性强等不足,建议从不同尺度深入研究喀斯特区土壤侵蚀发生发展规律及时空演化格局,并结合高新遥感、地球物理探测技术及模型,同步监测坡面—小流域—区域土壤流失,对土壤侵蚀进行定量评估,结合不同空间尺度土壤侵蚀特征构建系统性水土保持生态恢复治理模式和监测系统评价体系。 相似文献
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水系在不同尺度的遥感影像上表现出不同的光谱特征和形状、纹理特征,为了得到提取水系的适宜尺度,本文采用三种经典的尺度转换方法,将信息容量作为尺度转换的评价指标;最终选择三次卷积法为最优的尺度转换方法,在得到的一系列尺度图像上提取水系,分析提取水系的适宜尺度为10 m到45 m之间。 相似文献
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贵州喀斯特高原土地系统变化空间尺度综合的一个研究方案 总被引：6，自引：0，他引：6
"尺度"是认识世界和管理世界的一个重要视角,多尺度之间的相互关联是当前重要的学术前沿论题.尺度关联研究面临的主要问题是:①对scaling的理解不能局限于"尺度转换"或"尺度耦合",而需要对不同尺度的多种复杂关系("连通性")有综合的认识;②要正确认识尺度综合的目标,据此明确综合什么,如何综合;③解决尺度综合的方法不能仅从数学模型着手.以贵州喀斯特高原土地系统变化为研究案例,设计一个对贵州省域、乌江流域、猫跳河流域和若干小流域等多空间尺度土地变化进行综合的研究方案,力图为解决上述问题作出贡献.该案例研究针对土地管理可持续性决策多尺度协调的实际需求,以不同尺度之间"连通性"的判定为基础,重新厘定尺度综合在土地变化科学中的意义和内涵;以定性和定量相结合的途径,建立尺度综合的方法体系,包括基于尺度综合目标的土地变化及其驱动力和效应多尺度表征与数据协调方法,各尺度土地变化及其驱动力和效应之间"连通性"的发现与论证,土地变化及其驱动力和效应的多尺度综合集成;提供喀斯特地区土地变化格局、过程及其驱动力和效应的尺度综合研究案例,提供省域、省内大流域、中流域、小流域土地管理可持续性决策多尺度协调的依据和参数标准. 相似文献
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景观指数的粒度变化效应 总被引：66，自引：0，他引：66
本文以延河流域的1:250000和1:500000土地利用图为对象,以景观格局分析程序Fragstats3.3为分析工具,探讨了不同比例尺条件下景观指数随粒度增加的变化特征.研究结果表明,随着粒度值由25m到400m的逐渐增加,除斑块丰富度外的景观指数均具有明显的尺度效应,其中聚集度和集合度没有尺度转折点,其他指数具有明显或不明显的尺度转折点.对比分析1:250000和1:500000土地利用格局指数的计算结果可以发现:1)尺度转折点不是一个值,而是一个相对较小的区间;2)尺度转折点与研究图件的比例尺有关,比例尺越大,所发生的第一次尺度转折点的粒度就越小;3)第一尺度域是选择适宜粒度的较好取值范围.对延河流域1:250000土地利用图进行景观指数计算的适宜粒度范围是70～90m,1:500000土地利用图的适宜粒度范围是90～120m. 相似文献
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黑河流域生态—水文观测试验与水—生态集成管理研究 总被引：2，自引：1，他引：2
对黑河流域水—生态—经济系统研究的主要内容“流域生态—水文观测试验与流域水—生态集成管理”做了概要论述。认为流域水循环、生态水、集成水管理三大科学问题的解决必需加强该领域的研究;结合黑河流域的前期基础、研究现状和能力建设,提出了近期研究的4个领域：流域水循环、水平衡与可利用水资源;流域生态—水文过程与生态环境用水;人类活动驱动的流域水—生态系统演变;流域生态—水文野外平台与流域集成环境。对此进行了进一步的阐述,对该方面研究的方法论和技术难点亦做了简述。 相似文献
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流域绿水研究的关键科学问题 总被引：5，自引：0，他引：5
阐述了开展流域绿水研究的重要意义,分析了流域绿水研究的关键科学问题：①绿水量的测算方法与尺度转换;②流域绿水流的形成、转化及其生态水文响应机理;③流域绿水资源评价与管理。指出流域水资源评价与管理要以降水为基本水资源,综合考虑蓝水和绿水两部分,协调流域上、中、下游生态、生产和生活用水,充分开发利用非生产性绿水资源,平衡自然生态和人类用水。 相似文献
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遥感水文应用中的尺度问题 总被引：11，自引：0，他引：11
遥感技术在水文科学中的广泛应用，极大地拓宽了其研究的领域和范围，增加了其研究的深度。但同时也应该看到，遥感信息的空间分辨率和时间分辨率，以及水文科学自身尺度问题的复杂性，一方面对遥感水文的应用产生困难和问题，限制了水文遥感的应用；另一方面又对水文尺度问题提供了新的技术手段，为遥感水文应用增添了新的亮点。从水文机理与空间尺度、遥感信息的空间分辨率、水文参数的空间延拓，以及遥感技术与水文科学的发展等 4个方面探讨了遥感水文的空间尺度问题；从瞬时遥感信息的时间拓展和遥感信息的时间分辨率 2个方面讨论了遥感水文的时间尺度问题。 相似文献
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Variability in fault size scaling due to rock strength heterogeneity: a finite element investigation
《Journal of Structural Geology》2003,25(10):1735-1750
Practical application of fault size scaling relationships usually involves extrapolation of a limited data set over a scale range beyond that observed or into adjacent unstudied areas. Here we investigate the validity of such extrapolations by considering the variability in the size–frequency distributions of fault populations that develop under identical tectonic conditions using a numerical model to generate conjugate, normal fault populations in cross-section. The deforming material is modelled using a strain-softening, Von Mises rheology with Gaussian heterogeneity in yield strength distributed randomly throughout the mesh. We present eight deformation experiments that differ only in the random spatial pattern of yield strengths. We observe power law size–frequency scaling, i.e. N=ax−c (where N is the cumulative number of faults and x is a measure of fault size) but with a range of values of c. The ensemble average value of c decreases with increasing percentage extension. However, for individual model runs the dependence of c on total strain shows significant variability that we can relate to small but important differences in fault growth and strain localisation. At any particular strain, the range of values of c is ∼10 times greater than the error estimate derived from least squares regression of the cumulative frequency data. Our results suggest therefore that large uncertainties should be associated with extrapolating fault population data from one scale or region to another even if the lithology and tectonic history are similar. 相似文献
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ZOU Caineng YANG Zhi ZHU Rukai ZHANG Guosheng HOU Lianhu WU Songtao TAO Shizhen YUAN Xuanjun DONG Dazhong WANG Yuman WANG Lan HUANG Jinliang WANG Shufang 《《地质学报》英文版》2015,89(3):938-971
The new century has witnessed a strategic breakthrough in unconventional oil gas.Hydrocarbon accumulated in micro-/nano-scale pore throat shale systems has become an important domain that could replace current oil gas resources.Unconventional oil gas plays an increasingly important role in our energy demand.Tight gas,CBM,heavy oil and asphaltic sand have served as a key domain of exploration development,with tight oil becoming a 'bright spot' domain and shale gas becoming a 'hotspot' domain.China has made great breakthroughs in unconventional oil gas resources,such as tight gas,shale gas,tight oil and CBM,and great progress in oil shale,gas hydrate,heavy oil and oil sand.China has an estimated(223-263)×10~8t of unconventional oil resources and(890-1260)×l0~(12)m~3 of gas resources.China has made a breakthrough for progress in unconventional oil gas study.New progress achieved in fine-grained sedimentary studies related to continental open lacustrine basin large-scale shallow-water delta sand bodies,lacustrine basin central sandy clastic flow sediments and marine-continental fine-grained sediments provide a theoretical basis for the formation and distribution of basin central reservoir bodies.Great breakthroughs have been made in unconventional reservoir geology in respect of research methodology technology,multi-scale data merging and physical simulation of formation conditions.Overall characterization of unconventional reservoirs via multi-method and multi-scale becomes increasingly popular and facilitates the rapid development of unconventional oil gas geological theory,method and technology.The formation of innovative,continuous hydrocarbon accumulation theory,the establishment of the framework of the unconventional oil gas geological theory system,and the determination of the implications,geological feature,formation mechanism,distribution rule and core technology of unconventional oil gas geological study lays a theoretical foundation for extensive unconventional oil gas exploration and development.Theories and technologies of unconventional oil gas exploration and development developed rapidly,including some key evaluation techniques such as 'sweet spot zone' integrated evaluation and a six-property evaluation technique that uses hydrocarbon source,lithology,physical property,brittleness,hydrocarbon potential and stress anisotropy,and some key development engineering technologies including micro-seismic monitoring,horizontal drilling completion and "factory-like" operation pattern, "man-made reservoir" development,which have facilitated the innovative development of unconventional oil gas.These breakthroughs define a new understanding in four aspects:①theoretical innovation;② key technologies;③ complete market mechanism and national policy support;and ④ well-developed ground infrastructure,which are significant for prolonging the life cycle of petroleum industry,accelerating the upgrade and development of theories and technologies and altering the global traditional energy structure. 相似文献
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《Sedimentology》2018,65(3):931-951
Submarine leveed channels are sculpted by turbidity currents that are commonly highly stratified. Both the concentration and the grain size decrease upward in the flow, and this is a fundamental factor that affects the location and grain size of deposits around a channel. This study presents laboratory experiments that link the morphological evolution of a progressively developing leveed channel to the suspended sediment structure of the turbidity currents. Previously, it was difficult to link turbidity current structure to channel–levee development because observations from natural systems were limited to the depositional products while experiments did not show realistic morphodynamics due to scaling issues related to the sediment transport. This study uses a novel experimental approach to overcome scaling issues, which results in channel inception and evolution on an initially featureless slope. Depth of the channel increased continuously as a result of levee aggradation combined with varying rates of channel floor aggradation and degradation. The resulting levees are fining upward and the grain‐size trend in the levee matches the upward decrease in grain size in the flow. It is shown that such deposit trends can result from internal channel dynamics and do not have to reflect upstream forcing. The suspended sediment structure can also be linked to the lateral transition from sediment bypass in the channel thalweg to sediment deposition on the levees. The transition occurs because the sediment concentration is below the flow capacity in the channel thalweg, while higher up on the channel walls the concentration exceeds capacity resulting in deposition of the inner levee. Thus, a framework is provided to predict the growth pattern and facies of a levee from the suspended sediment structure in a turbidity current. 相似文献
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A framework for spatio-temporal scales and concepts from different disciplines: the ‘vulnerability cube’ 总被引：1，自引：0，他引：1
The concept of vulnerability is increasingly used in the fields of disaster risk reduction and climate change adaptation, as well as socioeconomic studies. This paper reviews research inputs into the concept of vulnerability and highlights the challenges of resolving its spatial and temporal variability with building resilience and adaptation. We hypothesise that a clear understanding of scale is key to integrating these related issues, by differentiating three dimensions of scale when analysing relationships between the observed and the intrinsic scale of a given phenomenon, namely space, time and dimensional level. The paper analyses 20 vulnerability assessment approaches, ranging from the global down to the local scale, and positions them with regard to their integration of the spatial component. We then develop a vulnerability cube as a framework to position existing approaches and to map them in a three-dimensional space. The three axes represent space, time and dimension and provide a structure for the different notions of scales and ultimately for a spatial analysis workflow. The vulnerability cube framework helps us to position different vulnerability assessments and to identify overlaps, differences and specific characteristics. Additionally, this three-dimensional conceptualisation allows the identification and discussion of appropriate scaling issues. 相似文献