甘肃省河西地区水源涵养功能与人类活动强度演变

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00081

摘要/Abstract

摘要：

深入分析干旱半干旱区域的水源涵养功能和人类活动的时空格局及相关关系，是科学实现区域生态修复和水资源管理的必要前提。采用人类足迹指数与InVEST模型，对河西地区人类活动强度与水源涵养功能进行了定量评估，采用双变量Moran's I指数分析了河西地区人类活动与水源涵养的空间相关关系。结果表明：2010—2020年人类活动水平呈增长趋势，整体表现为东南高、西北低的分布特征。2010—2020年单位面积水源涵养量平均值为8.64 mm，在2010—2015年呈上升趋势，在2015—2020年有所下降，整体空间分布表现为南高北低。2010、2015、2020年双变量Moran's I指数分别为0.292、0.277、0.348，人类活动与水源涵养服务功能呈现出较为显著的空间正相关性。

关键词: 人类活动, 水源涵养, InVEST模型, 空间自相关, 河西地区

Abstract:

A thorough analysis of the spatiotemporal patterns and relationships between water conservation functions and human activities in arid and semi-arid regions is a necessary prerequisite for the scientific implementation of regional ecological restoration and water resource management. Employing a combination of the Human Footprint and InVEST models， quantitative assessments were conducted on the intensity of human activities and water conservation functions in the Hexi region. Additionally， spatial relationships between human activities and water conservation in the Hexi region were analyzed using bivariate Moran's I and other methods.The research findings indicate that there has been a trend of increasing human activity levels from 2010 to 2020， with an overall pattern showing higher activity in the southeast and lower activity in the northwest. The average water conservation capacity per unit area during the period from 2010 to 2020 was 8.64 mm. It showed an upward trend from 2010 to 2015 but declined from 2015 to 2020. The overall spatial distribution displayed a pattern of higher conservation capacity in the south and lower in the north. The bivariate Moran's I index for 2010， 2015， and 2020 were 0.292， 0.277， and 0.348， respectively， indicating a significant positive spatial correlation between human activities and water conservation service functions.

Key words: human activities, water conservation, InVEST model, spatial autocorrelation, Hexi region

中图分类号:

X143

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图/表 11

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指标		赋值分数
土地利用类型	城乡、工矿、居民用地	10
	耕地	7
	林地	5
	水域	3
	草地	2
	未利用地	1
人口密度/(人·km^-2)	>1 400	10
	250~1 400	9
	70~250	7
	36~70	5
	30~36	3
	0~30	1
	0	0
夜间灯光值	69~150	10
	34~69	9
	16.6~34	8
	8.2~16.6	7
	4.1~8.2	6
	2.2~4.1	5
	1.2~2.2	4
	0.7~1.2	3
	0.5~0.7	2
	0.0~0.5	1

指标		赋值分数
土地利用类型	城乡、工矿、居民用地	10
	耕地	7
	林地	5
	水域	3
	草地	2
	未利用地	1
人口密度/(人·km^-2)	>1 400	10
	250~1 400	9
	70~250	7
	36~70	5
	30~36	3
	0~30	1
	0	0
夜间灯光值	69~150	10
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	16.6~34	8
	8.2~16.6	7
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	2.2~4.1	5
	1.2~2.2	4
	0.7~1.2	3
	0.5~0.7	2
	0.0~0.5	1

道路类别	距离/km
道路类别	0~0.5	0.5~1.5	1.5~2.5	2.5~3.5	3.5~4.5	4.5~5.5
高速公路	10	9	7	5	3	1
国道	10	8	5	3	1	0
省道	9	6	3	2	1	0
县道	8	5	3	1	0	0
其他道路	8	5	3	1	0	0
铁路	8	4	2	1	0	0

道路类别	距离/km
道路类别	0~0.5	0.5~1.5	1.5~2.5	2.5~3.5	3.5~4.5	4.5~5.5
高速公路	10	9	7	5	3	1
国道	10	8	5	3	1	0
省道	9	6	3	2	1	0
县道	8	5	3	1	0	0
其他道路	8	5	3	1	0	0
铁路	8	4	2	1	0	0

数据类型	数据来源	数据内容	数据处理
气象数据	中国气象数据网(http://data.cma.cn/)	降水量、平均气温、平均风速、相对湿度、日照时数	在ArcGIS中插值得到空间分布栅格图层
土地利用类型与高程数据	中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)	土地利用类型、高程
土壤数据	世界土壤数据库(HWSD)	土壤质地、土壤深度	通过裁剪得到河西地区土壤质地与土壤深度的空间分布栅格图层
人口数据	中国科学院资源环境科学数据中心	人口密度
道路数据	Open Street Map (http://www.overpass-api.de/index.html)	道路数据、铁路	使用GIS 制作道路缓冲区，并赋值
电力数据	NPP/VIIRS夜间灯光数据(https://eogdata.mines.edu/products/dmsp/#monthly)	夜间灯光数据	对数据进行投影和裁剪，选择合适的坐标系和范围，得到区域灯光强度