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湖泊科学 2025年第1期37卷 132-148,I0011-I0014页

作者：刘捷刘睿左书林张静重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 重庆师范大学 GIS应用研究重庆市重点实验室重庆401331

为探究不同时空尺度下不同湖泊类型土地利用对水质的影响差异,以四川省自贡市富顺西湖(河成湖)和云南省腾冲市青海湖(火山湖)为研究对象,提取6个空间尺度(50、60、70、80、90、100 m湖岸带缓冲区)的景观格局指数,结合雨季(2022年7月)和... 详细信息

为探究不同时空尺度下不同湖泊类型土地利用对水质的影响差异,以四川省自贡市富顺西湖(河成湖)和云南省腾冲市青海湖(火山湖)为研究对象,提取6个空间尺度(50、60、70、80、90、100 m湖岸带缓冲区)的景观格局指数,结合雨季(2022年7月)和旱季(2023年4月)湖泊水质参数,采用冗余分析法定量探究不同时空尺度下土地利用对两类湖泊水质影响的差异性。结果表明:(1)富顺西湖与腾冲青海湖水质参数季节性差异显著,雨季水质优于旱季,两个湖泊水环境质量存在显著差异,腾冲青海湖水环境质量优于富顺西湖,腾冲青海湖符合地表水环境Ⅱ类、Ⅲ类水质标准,富顺西湖达到Ⅳ类、Ⅴ类水质标准。(2)富顺西湖在旱季和50~60 m湖岸带缓冲区尺度下土地利用参数对水质变量的解释率最大,腾冲青海湖在雨季和60 m湖岸带缓冲区尺度下土地利用参数对水质变量的解释率最大。(3)土地利用指数对两类湖泊水质的影响各不相同。富顺西湖流域内斑块密度、景观形状指数和聚合度指数与多数水质指标呈正相关,“源”景观聚集程度和破碎化程度高会加剧对水质的威胁。腾冲青海湖流域内林地面积占比和聚合度指数对水质具有正效应,能够改善水环境质量;斑块指数和景观形状指数值的增加会加剧斑块破碎化,导致水质恶化。本研究基于不同时空尺度对土地利用与两类湖泊水质关系的差异性进行深入探讨,指导不同类型湖泊的区域规划与管理,为湖泊环境质量评价及保护和制定针对性的湖泊缓冲带设置、生态修复等策略提供科学依据,进而促进湖泊水质安全和水资源可持续利用。

关键词：土地利用水质多尺度效应冗余分析西南地区湖泊

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喀斯特河流和半喀斯特河流流域土地利用对水质的多时空尺度影响差异

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湖泊科学 2025年

作者：王晶晶刘睿谢雨欣张静重庆师范大学地理与旅游学院重庆师范大学GIS应用研究重庆市高校重点实验室

土地利用对水质的影响关系在不同类型河流和不同时空尺度下存在差异，研究两者之间的定量影响差异可为不同类型河流水污染的有效控制提供科学依据。本文以喀斯特河流（乌江）和半喀斯特河流（嘉陵江）为研究对象，基于两条河流的水质监... 详细信息

土地利用对水质的影响关系在不同类型河流和不同时空尺度下存在差异，研究两者之间的定量影响差异可为不同类型河流水污染的有效控制提供科学依据。本文以喀斯特河流（乌江）和半喀斯特河流（嘉陵江）为研究对象，基于两条河流的水质监测数据和流域内的土地利用数据，选取河岸带缓冲区（100～500 m）和子流域六个空间尺度，采用冗余分析定量探讨不同类型流域土地利用对水质的多时空尺度影响差异。结果表明：（1）嘉陵江流域的土地利用主要以耕地为主，乌江流域的土地利用主要以林地为主。两流域的聚集度和最大斑块指数相差极小，聚集度在各空间尺度上差异不显著，最大斑块指数随空间尺度的上升而减小。嘉陵江流域的边缘密度高于乌江流域，且在流域内随空间尺度的上升而减小，乌江流域呈相反趋势。香农多样性的值在嘉陵江流域高于乌江流域，在嘉陵江流域内随空间尺度的上升而减小，而在乌江流域随空间尺度的上升先增大后减小；（2）多数水质指标浓度在雨季高于旱季，总氮是两流域水质污染的关键指标，总磷是潜在的营养物质污染物，整体上乌江流域水质优于嘉陵江流域，喀斯特地貌面积占比和土地利用差异是造成两流域水质存在差异的重要原因。（3）嘉陵江流域土地利用在旱季和河岸带400 m缓冲区对水质变量解释率最高，乌江流域土地利用在雨季和子流域对水质变量解释率最高，总体上乌江流域土地利用对水质变化的贡献率高于嘉陵江流域；（4）不同土地利用指数对水质的影响存在差异。建设用地、边缘密度、耕地和水域对嘉陵江水质影响显著，其中水域对水质具有正面效应，水域、香农多样性指数和耕地是影响乌江流域水质的关键指数，其中耕地对水质具有一定积极影响。因此，不同类型的河流应在最佳时空尺度范围内，根据流域内地貌特征合理规划耕地和建设用地面积，提升河岸带林地覆盖率，推行生态施肥技术和生态防治技术，从而促进河流水环境安全和水资源可持续利用。

关键词：河流水质景观格局多尺度效应冗余分析喀斯特流域

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基于居住区识别和改进随机森林的山地城市人口空间化方法

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地球信息科学学报 2025年第4期27卷 900-914页

作者：唐思怡闵婕重庆师范大学重庆师范大学地理与旅游学院重庆师范大学GIS应用研究重庆市高校重点实验室

【目的】地形导致了山地城市人口空间分布差异极大。山地城市的人口空间分布信息对科学研究和地区的政策制定、资源配置、灾害评估与防护等领域具有重要意义。【方法】为准确反映山地城市人口分布，本文提出了一种基于居住区识别和改进... 详细信息

【目的】地形导致了山地城市人口空间分布差异极大。山地城市的人口空间分布信息对科学研究和地区的政策制定、资源配置、灾害评估与防护等领域具有重要意义。【方法】为准确反映山地城市人口分布，本文提出了一种基于居住区识别和改进随机森林的山地城市人口空间化方法。该方法先识别了居住区格网并应用到特征提取阶段，避免了将人口分配到非居住区。然后，构建了山地城市特征变量数据集，考虑了山地城市人口分布的空间异质性和复杂性，通过GMM聚类算法对特征变量集进行聚类。采用Bootstrap采样法从各类中随机抽取等量的数据形成新的特征变量集并作为训练数据构建随机森林模型，实现了传统随机森林模型的改进。为验证该方法的有效性，本文以山地城市重庆市为实验区，得到了重庆市150 m格网人口空间化结果，将本方法模拟结果与传统随机森林模型、WorldPop数据集和LandScan数据集进行对比，并基于随机森林模型对各特征变量进行了重要性度量。【结果】本文方法的模拟结果整体精度达到82.9%，比传统随机森林模型的模拟结果提高了2.7%，比WorldPop数据集和LandScan数据集分别提高了2.94%和10.91%。在整个实验区，与WorldPop数据集和LandScan数据集相比，本文方法的MAE分别降低了212.63和35.11,RMSE分别降低了1 354.34和524.54；在高密度丘陵区和山地地区，本文方法的精度更好，展现出本文方法对山地城市人口空间化的有效性。【结论】此外，本文方法的模拟结果在不同人口密度区和不同地形区表现出比2个已开放的人口数据集更明显的人口分布异质性特征，展现了更为丰富的人口密度信息。

关键词：人口空间化随机森林山地城市居住区高斯混合模型多源数据精度评价

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融合XGBoost-SHAP的重庆市乡村生态旅游资源竞争力测度研究

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长江流域资源与环境 2025年第3期34卷 585-599页

作者：张慧玲张虹孙德亮重庆师范大学地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室重庆401331 重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331

乡村生态旅游资源竞争力是判别旅游发展潜力的重要依据,对乡村产业振兴有重要意义。XGBoost-SHAP解释性机器学习为乡村生态旅游资源竞争力测度提供可视化的智能工具。融合XGBoost-SHAP构建可解释的机器学习模型,以乡村生态旅游资源点为... 详细信息

乡村生态旅游资源竞争力是判别旅游发展潜力的重要依据,对乡村产业振兴有重要意义。XGBoost-SHAP解释性机器学习为乡村生态旅游资源竞争力测度提供可视化的智能工具。融合XGBoost-SHAP构建可解释的机器学习模型,以乡村生态旅游资源点为样本,从自然人文环境、生态资源和旅游基础设施3个维度选择测度指标,以识别重庆市乡村生态旅游资源竞争力水平。结果表明:(1)XGBoost通过学习样本数据潜在模式或规律,高效的识别了乡村生态旅游地的不同竞争力水平,并实现了较高的精度。(2)SHAP提高了XGBoost模型预测的透明度,能识别乡村生态旅游资源竞争力的主导因子,经济活动强度、NDVI、高程和生境质量是对重庆市乡村生态旅游资源竞争力最重要的4个因子,同时也是乡村生态旅游资源开发与可持续利用的主要考量因素。(3)重庆市乡村生态旅游资源强竞争力区域集中在市场、知名景区和交通沿线附近,形成了重庆市西部市场依托、东南和东北部为交通依托和景区依托3种乡村生态旅游发展模式。(4)资源竞争力具有空间溢出效应,距离核心景区远近是影响其强弱的主要因素,旅游基础设施和市场等人文条件也对其产生重要影响。最后,基于研究结论,对平衡重庆市旅游资源的开发与利用,优化旅游空间布局,以及推动“和美乡村”建设方面提供建议。可解释性机器学习模型能快速、准确测度区域乡村生态旅游资源竞争力,可以为旅游资源识别和定量分析提供方法借鉴。

关键词：生态旅游资源乡村竞争力 XGBoost-SHAP 重庆市

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基于SHAP的可解释机器学习的滑坡易发性评价模型

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成都理工大学学报(自然科学版) 2025年第1期52卷 153-172页

作者：崔婷婷安雪莲孙德亮陈东升朱有晨重庆对外经贸学院数学与计算机学院重庆401520 重庆师范大学GIS应用研究重庆市高校重点实验室重庆401331

机器学习在构建滑坡易发性评价模型中因其训练复杂且预测结果难以解释而发展受限。通过SHAP(SHapley Additive exPlanations)结合机器学习模型揭示各影响因子对滑坡发育的影响,增强模型可信度与可解释性。以三峡库区忠县为研究区,通过... 详细信息

机器学习在构建滑坡易发性评价模型中因其训练复杂且预测结果难以解释而发展受限。通过SHAP(SHapley Additive exPlanations)结合机器学习模型揭示各影响因子对滑坡发育的影响,增强模型可信度与可解释性。以三峡库区忠县为研究区,通过随机森林、XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)以及深度随机森林机器学习算法结合贝叶斯优化算法分别构建滑坡易发性评价模型;利用混淆矩阵及受试者工作特征曲线开展评价精度验证;基于4种分级方法得到滑坡易发性区划图;通过SHAP分析影响滑坡发育的主导因子。结果表明,优化后的XGBoost模型受试者工作特征曲线下面积(AUC)值(0.817)高于随机森林的AUC值(0.803)和深度随机森林的AUC值(0.806);不同分级方式下的易发性区划图分布差异很大,其中基于相等间隔法和XGBoost模型的分级效果相对更好,极高-高易发区主要集中在研究区的东南部和东北部,特别是长江及其支流两岸。SHAP图揭示各主导因子不同特征值对滑坡发育有明显差异,高程和距河流距离是研究区滑坡发育的主要影响因子,对滑坡发育贡献显著。本研究的XGBoost模型具有较高的预测精度,模型可解释性强,为滑坡灾害的精准防治提供科学依据。

关键词： XGBoost 深度随机森林 SHAP 三峡库区滑坡易发性评价

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中国植被对气候变化的敏感性定量分析

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生态学报 2025年第5期45卷 2412-2423页

作者：张韬略姜亮亮刘冰刘睿肖作林刘文利重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 重庆师范大学化学学院重庆401331 地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室重庆401331

随着全球气候变化日益加剧,极端气候频发,严重威胁着植被稳定性。目前,植被敏感性研究通常以定性研究为主,且常常忽略了气候变化对植被的累积滞后效应。因此,考虑气候变化对植被的累积滞后效应下,定量分析植被对气候变化的敏感性,旨在... 详细信息

随着全球气候变化日益加剧,极端气候频发,严重威胁着植被稳定性。目前,植被敏感性研究通常以定性研究为主,且常常忽略了气候变化对植被的累积滞后效应。因此,考虑气候变化对植被的累积滞后效应下,定量分析植被对气候变化的敏感性,旨在为预防区域植被退化提供理论支撑。利用AVHRR NDVI3g数据、ERA5-Land数据,运用自回归模型方法,考虑气候对植被的累积滞后效应,计算植被对气候变化的敏感性,并探讨中国植被对气候变化的敏感性时空变化特征。研究表明,不同气候区气候因子(降水、太阳辐射、气温)对植被的累积滞后影响存在差异。在湿润区,因降水充沛,降水对植被的累积滞后时效长达3个月,而在半干旱区,由于降水较少,降水对植被的累积滞后时效缩减到1个月。中国大部分植被受太阳辐射的累积滞后影响时效为2到3个月,而南方湿润区森林受气温的累积滞后时效为3个月,半干旱区草地受气温的累积滞后时效仅为1个月,而东北森林和华中耕地受气温的累积滞后时效为当月。中国92.60%的植被敏感性较低,对外界干扰具有一定的抵抗力。然而,7.40%的植被敏感性极高,主要分布在华东湿润区和东北半湿润区,这些地区植被生长易受气候变化影响,面临着较大的退化风险,均被视为生态脆弱区。在空间上,华东湿润区的耕地敏感性常年较高,而半干旱区的植被敏感性随季节波动变化明显,在春季的敏感性最大。季节尺度上,在春季,西藏、内蒙古高原北部等地区的草地敏感性指数达到最大值,而在夏季,植被敏感性较高地区主要集中在华中湿润区耕地,中国植被的敏感性强弱在空间分布上具有明显的异质性。因此,定量分析植被对气候变化的敏感性,有利于为中国生态环境保护以及减缓气候变化不利影响等决策提供科学依据。

关键词：植被敏感性气候变化累积滞后效应中国

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三峡库区溶解性有机质空间分布特征及来源解析

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环境科学 2025年第4期46卷 2145-2153页

作者：麦文菲马健荣张静马永梅重庆交通大学河海学院重庆400074 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 中国科学院大学重庆学院重庆400714 重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 重庆师范大学GIS应用研究重庆市重点实验室重庆401331

内陆水体溶解性有机质(DOM)在区域及全球碳循环中扮演着重要角色.然而,对于重要水利工程影响区域河流DOM光谱特征及溯源分析的综合研究尚不充分.基于此,以三峡库区干流与典型支流为研究对象,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和三维荧光光... 详细信息

内陆水体溶解性有机质(DOM)在区域及全球碳循环中扮演着重要角色.然而,对于重要水利工程影响区域河流DOM光谱特征及溯源分析的综合研究尚不充分.基于此,以三峡库区干流与典型支流为研究对象,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(3D-EEMs),结合平行因子分析(PARAFAC),对库区内干流与典型支流DOM的光谱特性及空间分布规律进行系统研究.结果表明,三峡库区河流DOM为内源和陆源共同驱动,以内源贡献为主,总体呈弱腐殖化特征,自生源信号较强.其中干流DOM相对分子质量更大,碳骨架聚合程度更高且结构更为复杂.三峡库区干流和典型支流FI值范围分别为1.79~2.48和1.62~2.03,均值分别为1.95和1.93;干、支流BIX均值分别0.92和***和BIX结果表明库区河流DOM为内源和陆源共同驱动,且以内源为主.EEMs-PARAFAC分析表明除了相似的C1(腐殖质)和C2(酪氨酸)组分,干流DOM还包括混合类腐殖质组分C3.相关性分析显示,由于人为干扰、土地利用和支流累积等影响,三峡库区干流与典型支流DOM的光谱特性具有明显的空间异质性和关联性.以上结果为三峡库区河流水生态系统的保护与管理提供了科学参考.

关键词：三峡库区溶解性有机质(DOM) 空间变化三维荧光光谱(3D-EEMs) 平行因子分析(PARAFAC)

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政策导向下攀西干热河谷区土地利用模拟及生态系统服务价值评估

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环境科学 2025年

作者：成鑫肖作林胡馨怡谭晓红刘睿重庆师范大学地理与旅游学院地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室

四川省致力于将攀西干热河谷区打造为“天府第二粮仓”，精准评估该区域在不同情景下的生态系统服务价值（ESV）对建立生态补偿机制和制定耕地保护政策具有重要意义。基于2000年、2015年和2020年的土地利用数据，采用PLUS模型和动态当... 详细信息

四川省致力于将攀西干热河谷区打造为“天府第二粮仓”，精准评估该区域在不同情景下的生态系统服务价值（ESV）对建立生态补偿机制和制定耕地保护政策具有重要意义。基于2000年、2015年和2020年的土地利用数据，采用PLUS模型和动态当量因子法，定量预测了2035年的ESV，并在考虑政策因素和区域发展目标的基础上，设置了政策导向情景模拟，利用权衡/协同模型分析了生态服务功能间的关系。结果表明：①到2035年，总体土地利用格局相似，但自然发展情景下建设用地显著增加，耕地、草地和未利用地减少；政策导向情景有效遏制了建设用地扩张，增加了林地和耕地，体现了政策对生态用地保护的积极效果。②在政策导向情景下，2035年ESV预计达到869.85亿元，空间呈现“西高东低”的特征，高值区集中在山地和河流周边。通过优化土地利用结构，减少了ESV冷点区域面积，遏制了ESV下降趋势。③2035年政策导向情景下生态服务功能之间完全协同，表明合理规划土地利用和准确把握功能关系对实现生态服务协调发展和保障生态安全至关重要。研究结果可为实施“天府第二粮仓”规划实施提供科学参考。

关键词：多情景模拟生态系统服务价值(ESV) 干热河谷 PLUS模型权衡协同

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基于主导因素约束的典型西南山地乡村土地资源承载力研究

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农业资源与环境学报 2025年第1期42卷 22-32页

作者：孔祥媛汪洋李帆张培华陈墨多梅言张洪睿重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室重庆401331 山区生态系统碳循环与碳调控重庆市重点实验室重庆401331 三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室重庆401331

为厘清山地乡村的土地资源承载力空间格局和约束因素,本研究以四川省汉源县为例,基于DEM、LUCC等多源空间数据以及行政村统计数据,通过聚落承载力、粮食承载力和产业承载力分析,构建“聚地产”三元约束视角下土地承载力测评算法,定量分... 详细信息

为厘清山地乡村的土地资源承载力空间格局和约束因素,本研究以四川省汉源县为例,基于DEM、LUCC等多源空间数据以及行政村统计数据,通过聚落承载力、粮食承载力和产业承载力分析,构建“聚地产”三元约束视角下土地承载力测评算法,定量分析了案例区域的土地资源综合承载力。结果表明:聚落承载力总体处于盈余状态,盈余村庄139个,占68%,过载村庄64个,占32%。聚落承载力盈余区集中于中部河谷,超载区集中分布在北部中高山区。粮食承载力总体处于临界过载状态,过载村庄116个,占57%,盈余村庄87个,占43%。粮食承载力盈余区分布零散,过载区集中分布在中部河谷区。产业承载力总体处于过载状态,盈余村庄63个,仅占31%,过载村庄140个,占69%。产业承载力盈余区集中在北部,过载区域集中于中部及南部。乡村综合土地承载力呈现过载状态,综合承载指数表明,过载村庄共计180个,占89%,严重超载村庄93个,占46%。承载力受限的基础性自然约束因素集中于地貌条件,各子因素的约束力排序为平均高程(r=-0.58)>起伏度(r=-0.42)>坡度25°以上面积占比(r=-0.40)>局部高差(r=-0.37)。汉源县乡村“聚地产”耦合协调水平高,高耦合阶段的村庄约占全县土地面积的71%、村庄数量的68%。处于协调水平的村庄占总数的81%,其中高水平协调的村庄占总数的29%。研究表明,西南山地乡村土地资源承载力受聚落、粮食、产业要素综合影响,针对承载力结果和不同耦合协调影响模式制定相应发展规划,有利于乡村高质量发展。

关键词：聚落粮食产业山地乡村三元耦合约束四川省汉源县

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基于LMDI模型的四川盆地作物水足迹时空演变及驱动因素分析

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水资源保护 2025年第1期41卷 160-169页

作者：阳君肖作林徐伟峰重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 重庆师范大学地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室重庆401331

为探究四川盆地农业水足迹演变特征及驱动因素,分析了2001—2021年四川盆地主要农作物蓝水、绿水、灰水和白水足迹时空演变特征。利用LMDI模型从技术、环境和社会维度识别了作物水足迹变化的驱动因素,并从全局与局部视角探讨了不同驱动... 详细信息

为探究四川盆地农业水足迹演变特征及驱动因素,分析了2001—2021年四川盆地主要农作物蓝水、绿水、灰水和白水足迹时空演变特征。利用LMDI模型从技术、环境和社会维度识别了作物水足迹变化的驱动因素,并从全局与局部视角探讨了不同驱动因素的差异性。结果表明:2001—2021年四川盆地作物水足迹呈现先上升后下降的趋势;各市作物水足迹在空间上表现为北高南低的分布特征;从全局看,不同驱动因素对作物水足迹变化的影响程度由大到小依次为经济效应、人口变化效应、技术效应、水足迹强度效应、节水效应、生产效应,经济效应和人口变化效应是最强的促进和抑制因素,贡献值分别为82.90亿m^(3)和-51.55亿m^(3);从局部看,技术效应与人口变化效应在空间上存在错位现象,生产效应、节水效应和水足迹强度效应在空间上表现为双向驱动作用。

关键词：农业水足迹作物水足迹 LMDI模型四川盆地

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