思睿讲坛第182期:王静
作者:李寅虎 王祺炜   来源:青春飞扬    点击数:次   发布时间:2017/11/02
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各位老师,各位同学大家下午好!很高兴能参加我们湖北大学的这个思睿讲坛,因为我们都知道随着我们国家的生态文明建设战略实施国家对这个生态文明特别重视,而且到了前所未有的一个高度,尤其是19大把这种坚持人与自然的和谐共生作为我们特色社会主义的一个基本方略,同时把我们国家的一个战略目标之一就是加快生态文明体制建设建设美丽中国所以对于我们土地资源资源管理和我们搞地理学的人来讲,我们下一步包括我们的研究重点和我们的土地管理的战略应该如何应对,可能是值得我们思考和探讨一个问题。所以今天呢我想跟大家交流和探讨的题目就是土地生态系统管理的研究现状和趋势。

 

我们知道21世纪整个地球科学的发展趋势,它是学科在高度分化和深化大跨度的学科交叉综合是我们研究地球系统科学的一个唯一的途径。所以从整体观系统观和多尺度的空间来注重宣传之间的演化规律和相互作用的动力学机制可能是我们二十世纪地球科学的第一大发展趋势第二个趋势主要体现在现代科学技术,尤其这种基础科学的突破和发展使我们能够获取和处理大量的精确连续的对立观测数据,使我们的研究从以往的定性静态的描述转向的过程为目标的精确的动力学研究。

 

此外,地球科学与现代高新技术尤其是像地信GIS技术融为一体,也促使这种对地球科学的洞察力和预测能力的大幅度提高,也会引起资源管理的一个重大的变革。尤其是随着这种现代技术的发展,对我们土地资源管理如何更进一步,加强综合管理可能也面临着一个变革。

 

同时地球科学跟工程技术的界限越来越模糊,一些重大科学问题往往蕴藏着重大的工程之中,而重大工程问题的解决也依赖于我们对地球科学的规律的认识。所以在这个大的地球科学的发展背景下,我们的土地资源和生态系统管理也是呈现三个方面的一个趋势。

 

首先,我们可以从一些重大的国际组织这些重大的科学研究计划来看,我们从最早的土地利用的研究计划到土地可持续利用研究计划以及到土地质量指标研究计划以及到现在的一个全球土地计划GIP计划,它对土地的研究从过去的土地用土地覆被为对象,现在上升到地球表层这个整个系统是以土地系统为核心,同时与其他学科的交叉融合在不断增强,它的综合性也在秘密增强。他的研究目标导向,更像解决人与自然的和谐和区域协调发展问题,而我们从未来的两之内,美国自然基金委提出未来20年的地球科学战略计划也可以看,它主要围绕四个主题在开展研究第一是怎么样理解响应环境的变化,第二是如何促进可持续发展第三是如何认识和应对经济和社会的快速重组,如何使技术变化更有利于社会和环境。它的四大主题和十一个问题,也就对我们搞地理学的研究,我们的资源管理包括我们今后也提出了一个很好的借鉴。而对生态系统研究来讲,国际上也提出了很多的一些科学研究计划。

 

从最早的千年生态系统评估对全球的这个千年生态系统的综合评估到欧盟的一块情况,它是有资源的利用来反正生态环境的变化以及到因式在2009年启动的生物多样性和生态系统服务挣政见的科学决策平台,就是将这种生态系统的悲观和自然科学的研究跟我们的决策能形成一个互动的系统,同时在数据获取方面像很多国家的开展有关生态调查生态分类以及生物多样性,还有全球环境变迁的一些大型科学研究计划,以及就最近几年提出来的只有这个二次的科学研究计划这些科学研究计划的核心都涉及到生态系统跟人类社会之间以及生态性的管理,它是强调从人类环境饱和的系统来理解这土地变化,同时关注的是全球化和人口变化对土地用于决策的一个影响,关注的是土地变化对生态系统结构功能的变化,土地变化怎么样影响人类环境和系统的脆弱性恢复力规律性以及土地系统的可持续决策管理的机制。

 

所以,在这些科学研究计划的推动下,全球变化和人类共同作用下的环境和生态的可持续成为服务于人类社会可持续发展关系。所以全球化的主题也已经从单纯的经济视角像这种政治经济视角转向对城市的关系与可持续相互联系,更加关注生态系统的可持续管理。

 

这张图是我们从那个google图书上检测出来的对词语的一个出现的一个频率,我们可以检测了三个词,一个是生态系统,一个是土地利用,一个是土地储备。我们可以看到从1990年以后土地生态系统,这个词出现频率已经远远大于土地利用,肯土地覆被,所以从这个角度上来可以看到对生态系统的研究,大家是全球都越来越关注了所以像国际上对生态系统的研究,其实它也是属于一个国际新兴的方向,其实从那国际上特别高水平的课程,它数量虽然不多,它主要在集中在对一些特定类型的生态系统管理的一些情景分析生态系统的结构功能的研究过程以及它的服务的研究以及人力耦合系统的综合风险的评估和适应性研究,上述三个方面都取得了明显的进展。

 

但是从生态系统的管理研究,他更强调自然科学和社会科学的一个沟通与合作。他强调一个整理性,他的研究单元从以往的行政单元为基础的研究转变为这种自然生态系统单元为基础的研究,所以他管理的对象并不仅仅管理的是生态系统本身,它最重要的管理是人类的活动,强调生态系统的结构过程服务以及与社会经济的可持续性。

 

所以,生态系统管理研究的重点是测度人类活动是如何对生态系统过程的影响,探索在全球变化下这种社会经济和生态系统的适应和响应,以及土地资源的可持续利用,以及作为一个土地为载体的社会经济和生态系统,也必将与全球环境变化与地球的系统科学相结合。

 

第二个趋势,从土地资源管理生态系统,其实就是从我数据方面,我们可以看到全球的这种数据获取的基础平台都已经形成,包括卫星传感器向更高分辨率发展实现了这种全天时全天候定向的这种多层立体多维全方位全天候的这种对立观测技术发展,同时也向着网络化和智能化方向发展,并且向着大数据的这个时代发展。所以,随着这个信息获取技术的发展,强化这个全球变化与生态系统的观测方法。基于这种现代空间技术和大数据技术与自然人文社会的结合,也是我们未来的一个趋势。

 

第三个趋势就是宏观和微观的一个结合。无论从我们不同尺度的一个调查计划来讲,还是对有各类生态系统的调查评估来讲,还是对土地利用与覆被的评估和调查来讲,就各个国家在调查里调查和评估领域,他都是将长期的观测数据跟遥感监测的数据第空间数据的一个进行集成,从宏观微观转向宏观和微观的一个有机结合,更加深入来揭示地球表层系统过程及其他变化的一个激励机制,模拟和预测都是成为我们研究的一个重要的方向,所以发展土地资源生态系统一个综合监管也是我们这个领域未来的一个重点。

 

所以总结一下,无论是我们土地资源包括土地生态系统管理,包括力资源管理,它呈现四个方面这个研究趋势。第一个研究趋势就是从单位及单要素单学科的研究转变下整体性综合联系,更加重视通过自然社会经济人类活动的视角。第二个趋势就是定量化的多尺度的观测,从利用这种遥感和地理信息现代技术的手段志向这种多尺度的监测和磨砺的多为高校发展。同时,像这种多维化和激励深化方向的这种多尺度的模拟机理的深化研究都是一个研究趋势,另外,向着一体化的协同和监管方向发更加注重资源与生态系统管理社会人员要素的调控和管理的难点问题。研究人类活动的中心的土地社会经济组合的生态系统,这都将是我们地理学包括土地资源管理,包括这个生态系统,选择一个大研究的一种趋势,所以回顾一下,我们在土地资源管理包括现在生态系统管理,我们现在的一个研究的一个现状,我们可以回顾一下,就是土地资源管理这几十年的一个发展,其实土地资源靠管理在支撑着我们土地资源管理一些研究,包括土地资源的管理,包括土地资源调查工程,这种应用和实践在主导的土地科技的一个创新同时,全球这种刚才我说的这些重大的科学研究计划也在引导着土地领域这个研究利用遥感地理信息系统会成为土地科技创新一个重要方法和程序,所以从现在来讲已经建立了土地调查监测评价体系,规划可能综合整治以及业务管理这个全面的一种技术方法体系,尤其是土地调查监测在遥感技术上的一个应用,也在推动着国家遥感技术的体现和优化进度,但是从土地资源领域本身来讲,他的基础理论问题的研究还比较薄弱,土地资源科学也缺乏独立的这种理论和系统的研究范式,对相关学科具有高度的依赖性,而在土地资源领域的研发方面,应用体系非常丰富,签订这种行业的应用和管理的支撑所以在理论和原始创新和提升方面还不够重复的研究比较多,所以给我们提供了更多的机遇和挑战。

 

举一个例子可以看到就统计了一下这几年国家自然科学基金来资助的在地理科学领域的项目和土地的一个项目,我们可以看到从2010年到2016年基本上我们可能仅仅占了有十分之一或者十几分之一,所以投资土地项目的自然科学基金项目还是比较少的。

 

从一些资助基金项目的一个分类统计来看,我们做的领域最多的其实还是在土地变化,涉及到土地调查监测土地节约集约利用土地开发相对来说是偏向我们土地资源利用的应用体系,所以相对来就是说自然科学基金资助的是比较少,偏向基础研究的还是集中于土地变化研究和我们土地资源的优化和配置以及政策的研究

 

而从这个硕士博士论文来看,同样是这样的一个趋势,主要还是以土地变化研究为主,但是这是博士和硕士论文是放在一起的,所以可以看到我们土地变化的研究是在我们国家就是基本上还是取得了很好的进展,同时由追赶已经转向并行,尤其是在整个变化监测城市化的土地变化的影响以及在土壤环境效益方面对这些土地变化的研究已经是跟国际接轨,已经并行,所以在这个论文产出方面土地电话的研究ss问题比如底部的部分在世界材料就是在世界排名是第二个,仅次于美国但是呢我们引用频次最高的50篇论文呢也多集中在土地变化的生态环境效益土地变化的探索的魔力以及土地变化的一个原因分析和生态系统。

 

所以我们国家对土地变化研究的学术影响力在不断的上升,但是有关生态系统管理研究因为在国际上也是属于比较新兴的,所以我们国家的研究还还是缺乏国际影响力的,现在也仍然集中在一些生态服务价值生态安全评价生态,包括健康评价生态风险评价以及包括一些方法所以我们很好的土地变化的研究,也为我们今后可持续生态系统研究提供了理论和方法论基础,在全球背景下开展生态系统的可持续利用研究,我们现在也是刚刚起步。

 

另外我们跨学科的,交叉研究还是比较多,其实创新能力比较,所以这些都是我们今后努力方向所以在这个土地理解这个土地作为自然社会经济和符合系统,我们怎么样采用地理学的这种区域综合研究在是类型规范,适合过程综合应该是并遥感空间技术有机结合,从多尺度来研究,以土地为载体国土空间或者生态空间的内涵类型。它的功能,它的质量一个测量方法演练的空间分析,这些都有待于我们进一步深入。同时,随着这种现在遥感技术的发展利用多元数据如何来探测和提取土地生态系统除了类型之外,它的功能和它的质量也带有进一步提高。此外,关于空间的一个优化方法,我们除了对这种类型结构空间优化之外,随着土地生态系统研究的深入,对生态系统这种类型结构功能的空间优化也提出了一个挑战,所以这些都将是我们属于生态系统需要研究的深入的地方,我们也做了工作,有些研究案例我也想跟大家一起交流探讨一下。

 

首先,我们是对我们国家的土地生态空间进行一个测度类型一个识别研究,我们借鉴了一些不同国家对生态系统一个分类和他的一些研究同时不同国家对生态系统的研究,他的分类研究其实都定位在不同的空间尺度、空间单元和制度比利时,所以他强调的事件空间尺度的差异,他就是跟我们用地理学的这种持续性的研究如何来研究这个我们的生态系统我们的生态空间,同时把这种生态空间和类型的研究与我们的土地利用类型和土地单元紧密的结合,这就将我们地理学的类型的综合研究,但是应用做土地管理实践,所以我们在构建,我们在参考一些,就是我们国内有关学者对生态用地内涵的界定方法,以及我们目前也看到了。我们现在目前对土地类型对生态空间的分类和测度一基本上是有三个方面的一些观点,一个主要是依据土地利用类型来直接分配和策划,这样是操作比较简单,这个难题也就是说利于这个管理和实践的需求,但是它忽视了土地利用功能和类型的一些本质的差别,忽视了这种空间尺度的差异。

 

另外还有就是我们依据生态系统的服务类型来进行的分类的评估,包括千年生态系统评估,它通过对生态系统的来进行这种分类,但是这个电力研究操作比较复杂,另外还有一种是就基于土地利用的功能和表征特征,通过它这种降低的方式来间接进行分类和测度,但是这种方式是比较复杂,可以反映自然因子对变化的功能的一个变化所以现在还没有一个统一的一个分类体系,它的分类的原理和测度指标方法和相对比较缺乏,所以在从我们现在就是关于就是我们对生态保护红线划定的若干意见提出我们的生态空间它已经有一个明确的定义,就具有自然属性,能提供生态途径、生态产品为主导的空间

 

假如我们去进一步深入的理解,我理解生态空间的尺度性和类型综合的概念。我们的生态空间应该是在不同空间尺度上,对维护关键生态过程具有重要意义,以提供生态服务生态产品为主体功能的单元的一个土地类型及其它的空间覆被。所以按照这个概念我们提出了我们的国家生态空间体系层级框架,都可以一起从宏观到微观分为生态趋势生态区生态系统和生态用地单薄在我们生态单元是落实到我们生态空间和我们的农业空间。我们现在空间规划在生态大区的单元结合我们国家有生态功能区划而在生态系统是区分的湿地水域,而在生态系统类型这个尺度,我们将它跟我们的土地利用类型进行机会,是对具体的不同生态系统所包含的生态系统的类型。所以我们基于二次调查的一个数据,对我们国家现状生态空间农业空间那个空间的一个分部,包括各类生态系统在我们国家以及全国的这种主导功能生态用地主要是以生态就是以身份提供生态系统生态产品为主导功能的一些包括河流湖泊沼泽类似这些主导的。以及我们是多功能,像这个水平的项目考虑和屏蔽我们一样,他除了提供这种生态就生态产品之外,他同时还提供这种生产的产品,尤其是像水田其实为主的是方式生产产品,但是作为水平来讲,他宏观的提供这种生态的功能

 

此外,我们基于二次调查的数据就是我们进行了全国的生态用地的,包括生态空间的识别。此外用遥感技术也探索对生态用地的一个自动识别变化包括高空间遥感分辨率遥感数据重点监督分类以及基于我们国产的新的资源3号被这种滨海地区的一些生态用的先生分类以及探讨一些这种多元遥感数据的一些融合方法,探讨这种资源3号遥感数据对这个湿地信息利用面向对象的方法对这种湿地信息的一些提取的方法。

 

同时,除了这些高空间分辨率遥感数据,我们对这种用极大化的数据或者激光雷达的数据高空间分辨率数据的融合的方法和采取面向对象的方法,也进行一种湿地的信息的提取,除了这个类型的提取,我们对这个类型的某些的植被的一些功能,比如我们还分析了,因为这是结合一些基金的课题,我们分析了有沿海在湿地上这种护花梅草,这个针对某些特殊植被类型那些实际问题写做一些类型的一些探索。

 

我们对这种沿海地区生态用地的这种时空变化的一些空间分析也进行一个建模,我们分析了沿海的沈玉的从1996年到2015年,包括技术,因为作为沿海他最典型的生态用地主要是林地湿地,所以对林地的这种不同时空演变也进行了一个分析。

 

首先,我们用这种逐步回归的分析方法先来进行筛选它的一个驱动因子,通过驱动因子的选择,我们用这个普通的这种经验回归的模型和这种GWR加权的回归的模型,我们来探索这个不同的驱动因子对这个林地和湿地的空间演练一个驱动的作用。通过这种原始数据的这种建立这种模拟的模型,我们构建它的一些生态用地的一个时空分布,一个预测,但是从这个比较结果来与经典的回归模型结果比较,这种利率加权的这个GWR模型明显要高于这种经典的这种能力的这个结果。这对他的一个预测这样子为我们今后的国土空间的一个情景,做一个很好的分析,我们在这里有我们可以设计出的是生态优先开始发展优先还是我们的农业保护优先,来设计不同的空间规划。同时对我们刚才的这个特殊的一些特定的一些植被类型的这种生态用地我们也探索它与空间的相关关系,通过建立这种固花美草的这个植被的一个模拟,他们这件事与土地整治空间分布就是一个你进我退的关系。所以通过这个模拟的分布也可以与土地整治一些效率联系起来一起空间,就我们进入也强调为这个对社会的视角来揭示我们空间地理的一个规律。第三个案例,我们现在除了对类型和结构研究之外,对土地生态系统的研究是侧重于对功能的研究,所以我们也想看对生态空间功能策略的探索,因为对生态空间包括生态系统功能的测度研究有两个方面,一个就是功能测度,他是生态学的框架演化出来的,是我们生态系统提供一个常用的方法,包括对最早1997年提出的,还包括我们现在千年生态系统的评估还有一些基于就定量化包括很多国际上比较用的另外就是借助于GIS的现实生态服务价值一些这方法,此外就是一种生态空间定量识别和制图一个表达,以及生态空间多功能的权衡都是我在生态工业功能测试需要综合研究的一个方面。我们在这个方面主要是采用多要素多生态综合的一种方法来进行,基于不同生态来进行土地生态系统供给的一个评估方法通过生态因子对各个生态系统提供供给的一个贡献度的分析以及不同生态功能区主要的生态供给的一个类型以及不同的土地利用类型生态利用类型对对生态功能区的供给到底有一个怎样的影响程度。因为我举个例子,比如水田在东南地区在我们湖北也许就是觉得可能一个正常的东西。假如你放到去陕西,在黄土高原的那种洼水地区它水田的生态功能要远远大于其他地带。所以不同的土地利用类型在不同的生态区他所起的服务功能所起的价值是截然不同的,所以把这些都考虑之后,就是说生态系统不同的利用类型对生态主管的供给图、支撑图、文化图、调节图是不同的根据它程度的不同在考虑它在不同的生态区里面他的生态系统服务的类型不同以及不同的土地利用类型。在采取这种多元的生态数据,包括生态用力的数据、部门区划的数据、温度降水海拔道路植被以及社会经济的要素。我们探索一下全国生态系统不同指数的评估。除了评估的方法之外,我们也就选择了利用遥感技术如何来探索如何对生态功能处理包括对遥感信息的挖掘,也是我们所做的工作。因为来表征这些生态它都是通过一些指标,包括植被这种生物量指标和植被的其他的指标,所以我们基于雷达数据高层数据我们对这个植被生物量进行的一些遥感的繁衍的研究,我们通过建立高光工具一个典型的一个植被指数以及利用A大数据的他的这个高度信息,我们建立了D案这个植被类型或者是其他的植被类型,按照植被的类型来建立这生物这个繁衍的关系,通过这个繁衍的模型,我们实现了对这个北京这的植被包括对互花米草的信息的提取,所以我们尝试如何利用遥感技术对生态系统功能的指标进行一个探索。

『责任编辑:刘雪莹』
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