构建科学合理的城市体系空间格局，是推进新型城镇化、促进区域协调发展的重要内容。基于1988、2001、2012年长江经济带城市影响力指数及交通路网数据，运用Kernel密度分析法、分形理论、修正引力模型等方法对长江经济带城市规模结构演变、城市等级结构演变及城市体系演变进行深入分析。结果表明：长江经济带城市规模变化明显，由单一低水平俱乐部向中、高水平的多个俱乐部发展，出现城市规模多峰主的“俱乐部趋同”现象，低、中、高的等级序列分布模式趋于完善；城市规模结构在空间上逐步形成典型的多核心-边缘结构；长江经济带城市规模体系总体呈初级首位型特征，但合理化发展趋势明显；城市引力强度差异持续缩小、地域差异性显著，低层级引力城市多分布在中西部地区；区域内逐步形成长三角、中三角及大西南3大城市体系，而中三角城市体系组织相对松散。基于城市体系格局分析，研究从因素层、机制层、特征层及目标层等4个层次探讨了长江经济带城市体系空间演化机理。

以长江经济带为研究区域，选取长江经济带中心城市武汉市、上海市、重庆市为研究对象，首先运用PSR模型构建具有长江经济带特色的生态安全评价指标体系，包含目标层、准则层、指标层3个层次共31个指标；然后通过主成分分析方法进行权重求解，消除了指标间的影响，使各指标权重更加客观；最后构建基于白化权函数的灰色聚类模型对3个城市2004~2015年的生态安全状态进行评价。评价结果表明：3个城市2004~2015年间生态安全水平总体呈上升趋势，生态安全状态不断好转。

以港口货物吞吐量和港口集装箱吞吐量为指标，运用首位度、位序-规模法则和Kernel密度估计对长三角地区港口规模分布进行研究。结果表明：（1）长三角地区港口等级规模分布由首位分布向位序-规模分布演变；港口货物运输与集装箱运输的首位分布特征演变具有内在一致性，但演变态势、具体时点等方面存在差异；港口体系结构由单核枢纽演变为双核枢纽，并有望形成三足鼎立新格局；（2）长三角地区港口规模分布逐步优化，等级结构不断趋于合理，港口体系基本满足位序-规模法则，但还没有达到理想状态；港口体系呈现分散化发展态势，集装箱技术的应用减缓了港口体系的分散化发展；（3）港口货物吞吐量与港口集装箱吞吐量的核密度曲线由多峰结构分别变为双峰结构和单峰结构，货物运输和集装箱运输均向协调态势发展。

基于2003~2014年长江经济带的省际面板数据探讨了不同类型的环境规制对国际R&D溢出效应的影响，通过熵值法客观赋权，构建命令控制型、市场激励型和自愿参与型3种环境规制指数，进一步考察了不同类型的环境规制对国际R&D溢出的影响。研究表明：（1）环境规制对国际R&D溢出水平呈现“反N型”曲线关系，虽然类型不同，但随着环境规制强度不断提升，国际R&D溢出效应均呈现先下降、后上升、再下降的趋势；（2）不同类型的环境规制对国际R&D溢出的作用具有异质性，当前在长江经济带发挥作用的主要是命令控制型和市场激励型环境规制，自愿参与型环境规制对国际R&D溢出效应的激励作用尚未完全显现。结论在一定程度上印证了“波特假说”在开放条件下也是成立的，最后依据上述结论提出了相应的政策建议。

资源环境是制约区域发展的重要影响因素，区域资源环境的利用是否有效是衡量地区综合发展水平的关键指标之一。因此对区域资源环境效率格局及其成因机理进行时空动态模拟，不仅有助于人们了解区域投入产出的过程与效益，同时又能为相关部门制定区域发展规划以及缓解区域人地矛盾提供参考依据。利用SBM-DEA模型分析2005~2014年间中部地区资源环境效率时空分异特征，并探讨了造成其格局演化的成因机理，得到如下结论：（1）从资源环境效率结果来看,2005～2014年中部地区资源环境效率总体呈现稳步上升态势；（2）省会城市、长江和京广等国家发展轴线的重要节点城市资源环境效率较高，远离长江、京广等重要轴线的城市资源环境效率较低的空间分布格局逐步形成；（3）从资源环境效率与投入产出的耦合关系来看，中部地区75%左右的城市处于Ⅰ类型，较少城市处于Ⅱ类型，极少数城市处于Ⅲ～ⅩⅢ类型。近10 a来中部地区普遍处于低投入、低产出、低污染的发展阶段，资源环境效率较高及以上城市数量先减少后增加，中等效率的城市数量先增加后趋于稳定，效率较低及以下的城市数量呈逐步减少的趋势；（4）促进资源环境效率的主导因素为地区经济发展水平，制约资源环境效率的主导因素为能源消耗。

通过城镇化发展水平和发展效率两方面构建城镇化发展质量评价指标体系；采用熵权法确定指标权重，加权求和法综合评价江苏省城镇化发展质量并分析其城镇化发展水平、发展效率、发展质量的时空差异；依据各地市城镇化发展的不足开展新型城镇化建设分类导引。研究结果表明：近16a来江苏城镇化发展水平、发展效率和发展质量均不断提高，苏州、无锡、南京一直处于领先水平，从各地市城镇化发展水平的提高程度来看，表现出明显的快慢差异，苏南地区作为城镇化发展速度最快的地区，城镇化发展水平迅速提高，苏中地区受区位影响紧跟其后，但是对比城镇化发展效率看，城镇化发展水平与发展效率呈现不同步、不协调问题；经济城镇化和社会城镇化的主导因素是影响城镇化发展水平提高的主要驱动因素，城乡一体化的主导因素是影响城镇化发展效率提高的主要驱动因素；针对性解决影响其城镇化发展质量的主要“短板”问题是未来新型城镇化建设的必然途径。

引入人口重心、GIS网络分析及时序全局主成分分析法对传统引力模型进行修正，由此测算城市潜力值，以定量测度2002~2013年武汉城市圈城市空间相互作用强度，并结合IDW空间插值法和CTCSTP算法揭示出其时空演变规律。结果表明：（1）武汉城市圈各城市与其他城市间相互作用总强度总体呈增长趋势，其中武汉市增幅远高于其他城市，其与孝感-鄂州-黄石形成显著的轴线式发展格局，其余城市始终为空间联系弱区地带。（2）武汉市辐射带动作用日趋强劲，辐射范围逐年扩大并呈现一定的“圈层式”分布，其余城市辐射带动作用较弱，仅孝感市略显对外辐射趋势。（3）整个区域的空间相互作用表现出显著的“西南部低、北部高、东部适中”的空间分异特征，且其重心由南向北转移明显，区域发展不均衡特性显著。

开展长年代风能资源评估可为海上风电场的可行性研究和风险评估提供依据和支撑。创新性地引入了气候预测系统再分析（CFSR）数据，以江苏响水海上风电场为例开展了长年代风能资源评估，结果表明：CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔10 m高度风速的平均偏差为 -0.2 m·s^-1，均方根误差为 1.9 m·s^-1；CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔90 m高度风速的相关系数范围在0.359~0.619，相比气象站的相关系数提高了40%~90%；长年代订正得到海上气象塔90 m高度近30 a的风数据，多年平均风速为 6.9  m·s^-1，标准差为 0.2 m·s^-1（2.9%）；测算出海上风电场近30年的等效满负荷小时数，多年平均值为 2 423 h，标准差为112 h（46%）；评估出25 a一遇（海上风电场的寿命期）、10 a一遇、5 a一遇的最小年平均风速分别为6.6、6.7和 6.8 m·s^-1，最小年等效满负荷小时数分别为 2 227、2 280 和 2 329 h。利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估在技术上是可行的。

大气颗粒物是目前主要的大气污染物，卫星遥感反演气溶胶光学厚度（AOD）数据可弥补大气颗粒物地面观测站点空间覆盖的不足。以长江三角洲16个主要城市为研究区域，将Terra和Aqua两颗卫星MODIS传感器2013年的AOD产品，经过垂直订正和湿度订正转换成近地面气溶胶消光系数，以此反映该地区的空气污染情况。基于地理探测器方法，定量地分析长江三角洲地区空气污染的主要风险因子以及各因子的影响强度。空气污染风险因子包括GDP、人口、坡度、土地覆盖类型、平均气温、平均降水量和平均风速。结果表明：长江三角洲地区的空气污染分布呈现北高南低的特征；气象类要素对空气污染的空间分布影响显著，其中降水量的影响最大；各个风险因子对空气污染分布的影响有明显的交互增强作用。

城市气象灾害防御措施的改进是防灾减灾的有效手段，但如何在辨识公众支付意愿的基础上，构建多方成本分担的灾害防御制度是解决问题的关键。从成本分担的视角出发，以南京暴雨灾害防御为例，分析公众对增强型城市气象灾害防御的支付意愿及认知资源在其中的重要作用。通过构建由Probit模型和有序Probit模型组成的递归混合模型，探讨认知资源和经济资源在公众支付决策中的重要性。研究表明:认知资源的作用十分明显，且随着公众对暴雨灾害风险感知、防御措施了解程度、防御制度认可程度的提高，公众支付意愿越强。而暴雨灾害风险感知又受到灾害趋势认知和经历的共同影响，这两个变量分别影响风险感知的广度和深度，但受教育程度对风险感知深度的影响并不显著。核心建议是从满足公众对城市暴雨灾害风险、防御措施、灾害趋势等知识的需求，政府应该加强暴雨灾害科普宣传的主动性、提升主管和协同部门的公信力；规范科普知识内容、拓宽科普渠道。

运用Vensim软件，通过构建“土地城市化-资源环境承载力”系统动力学模型对不同情景下武汉市资源环境承载力的发展趋势进行仿真，为土地城市化背景下武汉市未来发展方向提供参考。结果显示，协调发展型是最适合武汉市的发展模式，而现状延续型、政绩驱动型和生态环保型情景下武汉市资源环境承载力到2020年均将面临超载压力。武汉市在适当加速推进土地城市化的同时应注重增加耕地面积、加强基础设施建设、降低资源消耗和污染排放，确保资源环境承载系统平稳运行。

洪涝灾情的准确测度需要同时兼顾淹没区的面积大小和淹水时长信息。利用淹没区内由水和作物等多种地物所组成的“复合水体”不同于水体的波谱时间变化特性，将不同洪灾时期的水体指数和植被指数进行信息复合，以有效凸显水体和洪涝淹没区之间的影像差异，据此进行了灾初期、峰期和中后期等3个时次受淹范围的有效识别。在此基础上，根据洪涝灾情随着淹没时长而加重以及灾区内淹水时长非均匀分布的特性，建立基于淹没时长的受淹面积不等权参与的洪灾扩展动态度指数(Variation Index of Flood，VIF)和区域灾情比较指数 (Comparison Index of Flood Disaster，CIFD)两种模型，并将模型应用于鄱阳湖区2016年夏季农业洪涝灾害的时空变化遥感监测。结果显示，应用上述两种模型不仅可以准确获取鄱阳湖区本次农业洪涝灾情的演变趋势，而且能够方便地对比分析区域内不同地方的受灾程度。鄱阳湖区在2016年6月23日~7月25日期间的洪涝灾情具有由弱增强再趋弱的特征，其VIF指数由初始阶段（6月23日~7月9日）的3.75降至后续阶段（7月9日~7月23日）的1.29；鄱阳县是研究区内受灾最严重的区域，其CIFD指数值居于研究区内各受灾县市之首，该县受灾总面积以及多次被淹的灾区面积均高于其他县市。

山区农业转型对于我国山区耕地可持续利用效率、土地整治方向以及生态建设方向具有一定的指导意义，渝东北生态涵养发展区是重庆市农用地整治项目的主要分区，通过定义作为农业转型产物的“规模农地”相关概念及其判读标准，旨在提出一种新的研究路径对重庆市典型山区地貌的耕地利用现状给予指导和改善意见。首先选取三峡库区腹地5个区县为研究区，并结合研究区实际对“规模农地”进行等级划分，利用ArcGIS10.2等软件通过景观格局指数、核密度测算、空间自相关等方法从斑块特征、数量分布、空间格局三方面对研究区内规模农地的空间分布规律进行探讨。研究表明：(1)不同类型规模农地斑块特征呈现一定的规律性，小规模农地斑块密度最大为6.004，大规模农地平均最近指数MNN值最低为643.401，且农地规模越大，面积加权平均斑块分维数AWMPFD值和聚集度AI值越高；(2)中、大规模农地数量多集中在奉节县，微、小规模则多集中在巫山县，且规模农地自身及其相互之间存在固定的邻接性规律，即同类斑块之间的邻接性与其斑块大小成反比,不同类型斑块之间则与之相反；(3)研究区规模农地整体空间分布主要集中在奉节县中部以及巫溪县东部，沿江流域的平坝地区分布相对密集，且不同类型规模农地在空间上存在明显的自相关性。

利用瓯江河口沿程4个长期潮位站的监测数据，结合潮流数学模型，计算分析1960~2014年各站年均高、低潮位，年均涨落潮历时特征值，得出瓯江河口近54 a来潮汐特征变化过程，分析相关影响因素，探讨河口潮汐特征变化原因。结果表明：瓯江河口下游的龙湾站多年来潮汐特征尚无明显趋势性变化；河口中上游的温州、梅岙和花岩头站趋势性变化明显且变化规律基本一致，整体表现为高潮位上升、低潮位下降、潮差增大，涨潮历时延长、落潮历时缩短的特征，时空格局上，上游站位潮汐特征变幅大于下游站位，低潮位变幅大于高潮位变幅。原因分析表明，流域来水对河口潮汐特征的影响不明显；堤线调整和围垦工程等人类活动主要引起工程局部河段潮位变化；河口高强度的采砂活动应是温州、梅岙、花岩头站潮汐特征变化的主因。瓯江河口不同河段因受径流、潮流、人类活动等因素的影响程度不同，其潮位特征沿程的变化特点也不同，需要在河口工程设计、防洪减灾与河口治理等方面予以关注。

针对目前已有的降水资料质量控制方法适应性差，降水数据难以模拟局地降水规律的问题。以湖南省为实验区域，利用1985~2014年夏季降水观测数据，定义局部地理空间内降水量发生显著偏离的气象站点为异常，发展了一种结合Delaunay三角网和地理加权回归的降水空间异常探测方法。该方法通过构建不规则三角网来获取各个区域之间稳定合理的地理邻近关系，根据空间邻近关系获取自适应回归带宽，并纳入地理加权回归模型进行计算，最后根据回归残差项的统计分布性质开展空间异常度量与分析。实验表明该方法能有效检测出降水空间异常，可应用于降水数据二次处理时的质量控制阶段，有助于进一步探索局部地理空间内的降水规律。

2011年3月、6月、9月和12月对淮河干流大型底栖动物群落进行了取样调查，共采集到大型底栖动物4门41科94种。结果分析表明，淮河干流大型底栖动物群落结构具有一定的时空变化。在时间尺度上，生物密度呈极显著的季节性变化（p = 0.002），其最大值332.5 ind./m2出现在6月，最小值96.6 ind./m2则出现在9月；生物量的变化趋势与生物密度不同步，其最大值155.8 g/m2出现在9月，最小值40.0 g/m2则出现在3月，且季节性差异不显著。冗余分析（RDA）结果表明，溶解氧、盐度、溶解性总固体、水温和底质类型是影响底栖动物群落结构的主要环境因子。Shannon-Wiener多样性指数的季节性变化不显著，Margalef丰富度指数的季节性差异极显著（p = 0.000）；自上游至下游，这2个指数的变化规律表现出高度的一致性，其水质评价结果表明淮河干流水质总体上处于中度污染的水平。

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖，国际重要湿地，其生态环境保护与可持续发展意义重大。基于GIS技术，以鄱阳湖流域为研究区域，利用3个时期多源数据，首先运用土壤流失方程估算鄱阳湖流域土壤侵蚀量，计算土壤侵蚀模数，然后根据泥沙输移比估算水体的泥沙负荷，最后采用颗粒态氮磷营养盐迁移经验模型定量研究鄱阳湖流域非点源吸附态污染物N、P负荷的时空变化规律。结果显示：吸附态氮磷污染负荷在空间分布上呈现出四周高、中间低的特点，相对较高的区域位于流域中、上游,这主要由于该区域多为山地陡坡；相对略低的区域位于流域的下游地区，这主要因为该区域平原和丘陵交错分布，土壤侵蚀强度较低。时间变化上，全流域单位面积N、P吸附态污染物负荷大都呈现先增加后减少的趋势，同时减少的幅度较增加的幅度大。

基于2001～2015年的时间序列MODIS NDVI数据，通过逐像元线性趋势回归和回归系数计算，分析汉江中游地区植被年均NDVI变化的时空规律；通过植被时空变化的地貌分异分析，评估人类活动的影响及其空间差异。研究结果表明：汉江中游地区近15 a来，植被年均NDVI值呈现明显的波动增长趋势；植被时空变化表现出一定的地貌分异规律，平原、河漫滩、台地植被年均NDVI呈现明显的增长趋势，而丘陵、低山和中山植被年均NDVI增长趋势不明显。不同地貌类型区年均NDVI值变化受人类活动影响程度的强弱依次为：平原、台地、河漫滩、丘陵、低山、中山。人类活动是汉江中游平原区年均NDVI稳定增长的主要原因。

评估与确定生物多样性分布格局与热点区是建立保护区、制定生物保护决策的基础。洞庭湖地区位处长江中游，是我国重要的淡水湖泊湿地生态系统，为中国乃至亚洲较大的鸟类越冬地之一。以洞庭湖地区14种Ⅰ、Ⅱ级重点保护鸟类为指示物种，基于1990~2013年间的多期遥感影像，运用物种生境分布MAXENT模型，选取地形、水系、植被、气候及人类干扰等共35个影响因子，对其进行生境适宜性评价及生物多样性热点区的筛选与制图，并对热点区时空动态特征进行分析。结果表明：（1）鸟类生物多样性热点区的分布范围呈现出组团状特征，1990~2013年来，热点区面积呈下降趋势；（2）鸟类栖息生境景观格局总体上趋于破碎，生境形状向简单且扁平化形态转变，生境格局呈复杂化；（3）经济与社会发展因素对研究区的鸟类生物多样性热点区变化影响显著，而自然因素产生的影响不明显。研究结果在制定区域生物多样性保护规划方案中可体现较好应用价值。

乌东德水库为季调节水库，采用宽度平均的立面二维水温数学模型对水库水温结构进行预测，结果表明：乌东德水库水温结构呈季节性分层特征，电站运行对下游水温过程有一定程度的春季低温水和冬季高温水影响。如果采用单层取水方案，在2~8月的下泄水温低于坝址现状水温，最大降幅为2.0℃，下泄低温水将对坝下鱼类产卵繁殖产生不利影响。乌东德水电站拟采取分层取水的措施，对低温水较为敏感的鱼类产卵期3～6月采用叠梁门取水。相比于单层取水，叠梁门方案对低温水的改善效果较明显，下泄水温提高了0.8~1.1℃，能一定程度地减缓升温期水温延迟效应。

 海岸带自然湿地具有重要的水鸟保育价值。近年来，大规模的海岸带围垦造成了海岸带自然湿地的消失和质量退化，导致水鸟栖息地面积和质量的急剧下降，严重降低了水鸟的保育效果。海岸带自然湿地围垦后，部分转化为水鸟保育效果较差的工业模式水稻田。提升水稻田的水鸟保育效果，关键在于改善水稻田的构建技术。根据海岸带水稻田的种植管理模式和水鸟的生境选择特点，提出了一种以水鸟保育为目标的水稻田构建技术，以生态工程手段提升水稻田的水鸟保育效果。该技术的核心内容为在水稻田中构建水池单元，并设置生境小岛等功能组件，建立水稻田复合生态系统，实现多种种植和养殖。在满足水稻田生产管理需要的同时，为水鸟提供丰富的食物和适宜的多样性栖息场所。为验证该技术的水鸟保育效果，2013年夏季在崇明东滩依此技术构建了10 hm2水稻试验田。2013年秋季至2014年春季，对比工业模式水稻田，各选取总面积10 hm2的调查样方，开展一个完整年度的水鸟群落调查，每个季度调查5次，共计15次水鸟调查。水稻试验田共记录到水鸟34种，平均密度为41.87 ± 6.62只/hm2；工业模式水稻田共记录到水鸟12种，平均密度为2.08 ± 0.45只/hm2，水稻试验田的水鸟种类和密度均显著高于工业模式水稻田。结果表明，水稻田构建技术能够显著增加水稻田的水鸟种类和数量，提升水稻田的水鸟保育效果，从而弥补海岸带自然湿地缺失对水鸟造成的影响。水稻田构建技术可以为海岸带水稻田的水鸟保育工作提供了科学依据，同时为海岸带受损湿地的修复和水鸟栖息地的优化改造提供了参考案例。

涪江上游以高山峡谷为主，人地矛盾突出，泥石流灾损土地是山区居民选择的主要生产生活场所。通过野外调查，初步查明目前涪江上游泥石流灾损土地以淤高的发展趋势为主，灾损土地扇形完整性程度达58%，以中等易发为主；大部分灾损土地距离主河距离为100~350 m，距离适中，水热条件良好。基于不同降雨频率条件下泥石流主沟内泥深、流量差异性，建立泥石流灾损土地的淤积危险范围确定方法；快速得到南坝窖子沟20 a一遇、50 a一遇、100 a一遇3种降雨频率条件下泥石流淤积危险范围，分别为0.167 km2、0.292 km2、0.420 km2。为下一步建立基于土地潜力和灾害风险两个指标的灾损土地资源化潜力评估方法，探索泥石流灾损土地资源化利用模式，提供基础条件，并为山区居民进行土地利用提供快速指导。