DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 针对表面肌电信号微弱、易受干扰的特点，设计了一种基于ADS1294的表面肌电信号检测系统。系统采用了模拟前端ADS1294电路对表面肌电信号进行滤波、调理和采集，设计了MSP 430F 169主控制器电路将采集的肌电信号数据传输给上位机，并在LabVIEW环境下，开发了肌电信号检测系统上位机应用程序。该应用程序功能包括信号显示、数字滤波、波形记录及存储回放。实验结果表明，此系统能有效采集及显示表面肌电信号。 关键词 :表面肌电信号，ADS1294，LabVIEW
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 肌电信号是人体肌肉活动时运动单位动作电位在肌肉、皮下组织和皮肤等相互作用的电位叠加，包含着神经、肌肉的多种功能信息。通过对肌电信号的检测以及信息提取，可以广泛应用在临床医学、生物仿生和机器人控制等方面[ 1 ] -[ 3 ] 。然而表面肌电信号幅值微弱，一般在10~5000 μV，频率范围20~500 Hz，在背景噪声较大情况下使得有用信号的获取更为困难。 目前针对肌电信号采集处理系统的研究主要体现在三个方面：在成本控制前提下如何更加有效获取有用信号 [ 4 ] [ 5 ] ，背景噪声的去噪处理方法 [ 6 ] [ 7 ] ，肌电信号的特征提取及模式识别 [ 8 ] 。有效信号的检测方法分为两种方式来实现，一种是采用分立器件设计信号调理和转换电路，另一种是采用专用集成测量模拟前端电路设计 [ 9 ] [ 10 ] 。前者成本低，设计灵活，但是易于引入较大噪声，模拟前端电路将肌电信号的采集、前置放大、模数转换等功能全部集成在一个芯片内，对肌电信号进行滤波、陷波简单预处理，就能获取有用信号，具有抗噪声能力强，检测精度高，设计简单等特点，但是成本较高。 通过对比两种测量方式，本系统采用模拟前端ADS1294电路对表面肌电信号进行滤波、调理和采集，设计了MSP 430F 169主控制器电路将采集的肌电信号数据传输给上位机，在LabVIEW环境下，开发了肌电信号检测系统上位机应用程序。该应用程序实现了对硬件电路采集的信号进行数据转换、波形显示和存储回放，以及一些简单的滤波处理。
system: [SYSTEM]

user: 2. 系统总体设计 整个系统由基于ADS1294的表面肌电信号采集模块、主控制器MSP 430F 169模块和上位机LabVIEW模块组成，系统结构图如图1所示。基于ADS1294的表面肌电信号采集模块负责采集表面肌电信号。主控制器MSP 430F 169模块功能是将采集的数据通过SPI接口传输给上位机。上位机LabVIEW模块对接收的肌电信号波形显示、数字滤波、波形记录及存储回放。
system: [SYSTEM]

user: 3. 硬件电路设计 3.1. 基于ADS1294的信号采集电路设计 肌电信号采集模块，先对电极拾取的肌电信号进行滤波和放大预处理，再由模拟前端ADS1294进行内部增益放大和AD转换。 ADS1294是TI公司专用于生物电测量的全面集成型模拟前端芯片，它集成了高转换精度的模数转换 图1. 系统结构图 模块、程控差分输入放大器、右腿驱动和Wilson电阻网络等[ 9 ] 。而且ADS1294包含了所有医疗心电图(ECG)和脑电图(EEG)应用所通常要求的所有特征。借助于其高水平的集成和出色的性能，模拟前端ADS1294可大大减小医疗仪器的尺寸、功率和总体成本。 由于ADS1294模拟前端高度集成，外围电路只需要一些去耦及增强器件稳定性的电容。主控制器MSP 430F 169通过SPI接口对ADS1294模拟前端进行寄存器配置、数据读写和运行控制操作。为了增强SPI接口的驱动能力，避免数据传输时受到干扰而出现数据传输出错，在设计时将SPI接口的时钟SPI_SCLK、数据输入SPI_DIN和数据输出SPI_DOUT三根信号线进行上拉。模拟前端ADS1294核心电路如图2所示。 3.2. 主控制器MSP 430F 169电路设计 MSP 430F 169微控制器是TI公司基于RISC的16位混合信号处理器，专为满足超低功耗需求而精心设计。其内部集成了同步通信(USART)/异步通信(SPI)接口和48个IO口。MSP 430F 169内部具有60 kB + 256 B的Flash，其工作最高频率可达8 MHz。 基于MSP 430F 169微控制器低功耗、设计简单、性能好的特点，本设计采用MSP 430F 169作为主控制器。主控制器MSP 430F 169模块在系统中的主要功能有以下几点：1) 利用SPI接口对ADS1294内部寄存器进行配置；2) 通过I/O口控制ADS1294采集肌电信号；3) 信号采集完后的中断识别、数据读取及Flash存储；4) 利用异步通信UASRT将存储在Flash中的肌电信号上传给上位机。其控制电路如图3所示。
system: [SYSTEM]

user: 4. 软件设计 4.1. 主控制器MSP 430F 169软件设计 主控制器MSP 430F 169软件设计的整体程序流程图如图4所示。系统上电后，先初始化配置ADS1294寄存器，然后开始采集，当数据准备完成产生中断，MSP 430F 169识别中断后读取ADS1294转换的数据并存储在flash中。当flash存满时，将所有采集的数据上传给上位机。 4.2. 上位机LabVIEW软件设计 本设计以虚拟仪器LabVIEW作为上位机，对MSP 430F 169传输上来的数据进行波形显示、数字滤 图2. 模拟前端ADS1294电路图 波及存储回放等操作。在程序设计时，采用事件结构对不同的事件进行压栈和判断。当具体事件来临，将进入具体事件结构中进行循环执行，直到其他的指令发出。上位机程序流程图如图5所示。 上位机LabVIEW程序的设计首先是建立数据存储文件。为了文件的读取方便，在建立文件时，给每通道的数据进行命名，同时将每一组数据进行编号，这样也便于数据的查错。其次是数据通过串口读取后的数据处理。在程序中，每个通道的数据都需处理，因此在设计时采用子程序打包调用的方法，使程序简洁、可读性强。最后，将处理后的数据进行保存、显示及数字滤波等。
system: [SYSTEM]

user: 5. 实验及结果分析 为测试系统的有效性，首先对系统进行了内部短路噪声测试、电极自然电位测试以及交直流静态测试。测试条件采用9 V干电池供电，采用6位半福禄克数字万用表进行标定，分别对三个通道接地，测试得到三通道的内部噪声最大波动值分别为：1.08 µV， 1.25 µV， 1.5 µV。在此基础上，对人体手臂表面肌电信号进行采集。配置ADS1294的1~3通道的差分输入为正常输入，内部程控增益为12。人体手臂做伸缩运动时，主要依靠手臂的肱二头肌、肱三头肌和三角肌的肌肉组织。测试时ADS1294的三个通道的差分电极分别贴在手臂的肱二头肌、肱三头肌和三角肌，手臂做来回的伸缩动作。测得的原始波形及经过截止频率为500 Hz低通数字滤波后的波形分别如图6、图7所示。由图可知，未滤波的肌电信号最大为几十毫伏，滤波后的肌电信号为几百µV~几毫伏，同时肱二头肌、肱三头肌和三角肌的肌电信号有差 图3. MSP 430F 169控制电路图 图4. MSP 430F 169程序流程图 图5. 上位机LabVIEW流程图 图6. 肌电信号原始波形 图7. 滤波后肌电信号波形 异，不动作时波形和文献[ 5 ] 波形相似，幅值基本没有变化。动作引起的电位信号差异如何区分需要对测量数据进行特征量提取，模式识别，在线或离线辨识，然后再执行相应的动作[ 8 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结论 肌电信号测量及处理系统在生物医疗、仿生智能机器、生物康复等方面具有广阔的应用前景。肌电信号的检测是该系统设计中的一个难点，获取实时、信噪比高的肌电信号，将大幅降低信号处理的难度，同时提高识别的有效性和准确性。论文设计的基于ADS1294的肌电信号采集系统，可以完成对手臂表面肌电信号的有效采集。整个系统以MSP430为主控制器控制各个模块的工作和数据传输，并利用虚拟仪器LabVIEW设计了上位机系统，可以实现对数据的有效处理、波形显示和存储回放。该系统为分析手臂运动信号与检测肌电信号相关性提供了良好的平台，在此基础上将进一步研究肌电信号的特征提取，在线或离线模式识别。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 修改的维纳指数和修改的超维纳指数作为一类化学参数用来衡量分子的化学结构和化学性质。本文给出线图和一些特殊图类修改的维纳指数和修改的超维纳指数的若干结果。 关键词 :理论化学，维纳指数，修改的维纳指数，线图
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 在理论化学中，常用图模型来表示分子结构，用顶点来表示原子，边表示它们之间的化学键。而化学分子的特性常常用一些参数来衡量，比如PI指数、维纳指数、Randic 指数等等。相关内容可参考 [ 1 ] - [ 5 ] 。本文只考虑无向、简单、有限图。设G是一个图，它的顶点集合和边集分别用V(G)和E(G)来表示。文中所用符号和标记若没有特别说明则与 [ 6 ] 一致。 一个图的维纳指数 是图中所有顶点对的距离之和： ， 其中 表示顶点u和v在G中的距离。修改的维纳指数 作为一般维纳指数的推广，其定义如下： ， 其中 是实数。作为超维纳指数的推广， [ 7 ] 定义了修改的超维纳指数如下： ， 其中 是实数。有关维纳相关指数的研究是近年来理论化学研究的热点，相关内容可参考[ 8 ] -[ 10 ] 。本文将研究线图和一些特殊图类的修改维纳指数和修改的超维纳指数，给出若干结果。
system: [SYSTEM]

user: 2. 线图的维纳相关指数 定理1. 设G是有n个顶点，m条边的连通图，且v i 的度为d i 。若G的直径 且G的任意一个导出子图都不同构于下面的F 1 ，F 2 和F 3 。 设 为G的线图，则有： ， . 证明：由线图的定义可知 ， 。若 ，则 . . 对一个直径不超过2的连通图，易知在导出子图不同构于F 1 ，F 2 和F 3 的条件下，其线图的直径也不会超过2。从而有 ， . 结论证毕。， 推论1. 设G是一个有n个顶点的连通r正则图。若G的直径 且G的任意一个导出子图都不同构于图1中的F 1 ，F 2 和F 3 。则有 ， . 证明：根据正则图的定义，有 ， 。代入定理1即得结论。， 定理2. 设G是一个连通图，其顶点集合 ，边集合 。设v i 的度为d i 。若 是G的任意一条边，则e的度定义为 。若 ，则有 ， . 上式等号成立的充分必要条件为：G的直径 且G的任意一个导出子图都不同构于图1中的F 1 ，F 2 和F 3 。 若 ，则有 ， . 同理，上式等号成立的充分必要条件为：G的直径 且G的任意一个导出子图都不同构于图1中的F 1 ，F 2 和F 3 。 证明：下面只给出 情况的证明，对于 的情景可用类似的方法得到结论。 对于每个顶点v i 而言，有d i 条边和它相关联，这些边在L(T)中构成顶点数为d i 的完全图。因此这d i 个顶 图1. G的导出子图的禁图 点之间的距离和以及距离平方和均为 。 对于边 ，它一共关联了 条边。因此e在G中不关联的边共有 条。在 中，e与这 个顶点的距离至少为2。从而有 ， . 若G的直径 且G的任意一个导出子图都不同构于图1中的F 1 ，F 2 和F 3 ，则 成立。e与这 个顶点在 中的距离恰好为2，从而 ， . 反过来要使上式成立，那么G中任意两条不关联的边在 中的距离必须为2。设 和 在 中的距离为2，则存在G中的边 同时与 和 关联。这时G的任意一个导出子图都不同构于图1中的3个禁图，且 。结论证毕。， 若G是一个r-正则图，那么 ， ， 。运用定理2的结论可得如下推论。 推论2. 设G是一个有n个顶点的连通r正则图。若 ，则 ， . 上式等号成立的充分必要条件为：G的直径 且G的任意一个导出子图都不同构于图1中的F 1 ，F 2 和F 3 。 若 ，则 ， . 同理，上式等号成立的充分必要条件为：G的直径 且G的任意一个导出子图都不同构于图1中的F 1 ，F 2 和F 3 。 下面两个定理讨论树的线图的维纳相关指数计算公式。 定理3. 设T是一个树， 且v i 的度记为 。L(T)表示T的线图，则 ， . 证明：线图L(T)的顶点即为原图T的边。对于每个顶点v i 而言，有d i 条边和它相关联，这些边在L(T)中构成顶点数为d i 的完全图。因此这d i 个顶点之间的距离和以及距离平方和均为 (1) 设v i ， v j 是T中的顶点，它们的度分别为d i ，d j 。设 是顶点v i 在T中所关联的边， 是顶点v j 在T中所关联的边，且满足 和 没有公共顶点( ， )， 同时这些边都不在v i ， v j 之间的路径上。由此可知 和 在L(T)中的距离为 。从而关联v i 的边 和关联v j 的边 之间的距离和以及距离平方和分别为： ， (2) . (3) 结合(1)~(3)，可知 ， . 结论证毕。，
system: [SYSTEM]

user: 3. 若干图类的维纳相关指数 定理4. 设G是有n个顶点的连通图，并包含团 。设 为在G中删除 的边得到的图， 。若 ，则有 ， ， 等式成立当且仅当 。 若 ，则有 ， . 同样，等式成立当且仅当 。 证明：下面只给出 情况的证明，对于 的情景可用类似的方法得到结论。 设 。不失一般性，设团 的顶点集为 ，G中剩下的顶点为 。从而 中任意两个顶点在 中的距离至少为2，剩余顶点对在 中的距离至少为1。得到 ， . 若 ，则可直接验证上式等号成立。 反过来，设 或者 。若G不同构于 ，则G中至少有一对顶点不相邻。不妨设 在G中两两不相邻，其中 。从而 或者 由于 并且 ，可知 ， 或者 这和假设矛盾，因此 。 设G 1 ，G 2 是G的两个子图。若 成立，则称G 1 ，G 2 是独立的。 定理5. 设 (其中 )是完全图 中k个相互独立的完全子图。设图 是从 中删除 的边而得到的图，其中 ， ， 。则 ， . 证明：对于每个 其内部任意两个顶点在 中的距离均为2。其余 对顶点在 中的距离均为1。从而 ， . 结论证毕。， 定理6. 设 (其中 ， )是完全图 中与某个顶点v相关联的k条边。设 是从 中删除边 得到的图。则有 ， . 证明：易知在 中，有k对顶点的距离为2，其余 对顶点的距离为1。从而 ， . 结论证毕。，
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 豆科植物与根瘤菌组成的互利共生系统是典型的共生系统代表之一，本文基于已有的文献资料，通过Meta分析对其加以整合、分析，建立Meta回归模型。根据模型选择AICc准则选出最优模型，基于权重结果分析各因素以及它们的交互效应的重要性。结果表明，控制措施、施肥与否以及它们之间的交互作用是影响豆科植物–根瘤菌互利共生合作系统的重要因素。 关键词 :豆科植物，根瘤菌，互利共生系统，Meta分析，模型选择
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 自然界中，物种间的互利共生关系是一种广泛存在并且十分重要的相互依存关系，长期以来这种合作系统一直是生态学家关注和研究的重要领域。在合作行为中，互利共生系统的很多议题存在争论，如互利共生合作系统的影响因素和维持机制有哪些，不同植物的影响因素是否相同，国内外学者的研究结果是多样的。国外学者如Kiers E. T.， Rousseau R. A.， West S. A.， et al. [ 1 ] 在“Host sanctions and the legume–rhizobium mutualism” (宿主惩罚措施与豆科植物根瘤菌互利共生)中揭示了宿主对根瘤菌的惩罚未能解决它们内部固氮的问题，一个或多个伙伴选择的惩罚在互惠关系中可能是重要的；West S. A.， Kiers E. T.， Simms E. L.， et al. [ 2 ] 等在惩罚措施与互利共生的稳定性中阐述了根瘤菌固氮与宿主之间的互利共生关系，根瘤菌固氮越多越有利于宿主植物生长，同时也对自己有利，说明惩罚措施是维持互利共生合作系统的重要机制；Denison R. F. [ 3 ] 探究了豆科植物惩罚措施与根瘤菌互利共生的演变。国内学者陈文新等 [ 4 ] 提出“根瘤菌与豆科植物的共生关系因生态环境的差异而具有种的多样性”的新观念；孙宝发等 [ 5 ] 研究表明植物果实的脱落机制是维持榕树–榕小蜂互利共生合作系统稳定的关键因素之一，也可能存在其它一些未被发现的机制；张秋磊 [ 6 ] 研究指出共生固氮最典型的例子是豆科植物与根瘤菌，他们的固氮量相当于生物总固氮量的60%以上，对它们构成的互利合作系统维持机制的研究在农作物的生产上起着很重要的作用。研究豆科植物–根瘤菌的互利共生合作系统，检验各变量的重要性，目前我们并没有整体的最优模型和定量估计各变量的重要性。 豆科植物与根瘤菌组成的互利共生系统是典型的共生系统之一，豆科植物为根瘤菌提供碳水化合物、矿物质、水分等营养以及必要的生存场所，而根瘤菌将大气中的氮转化为固态供给豆科植物促进其生长。学者们对豆科植物–根瘤菌互利共生合作系统的研究有很多，但由于实验环境和条件等因素的不同，通常得到的结论之间也会有所不同，有时甚至相左。本文通过Meta分析对不同学者的研究结果加以整合、分析，建立Meta回归模型，然后进行模型选择得到最优的分析模型，最终得出一个统一的结论。
system: [SYSTEM]

user: 2. 基本理论介绍 2.1. 互利共生系统 美国微生物学家L. Margulis [ 7 ] 在共生演化机制中提到，“大自然的本性是把资源更均匀的分给更多的生物体，它厌恶任何一种生物独占资源，这种垄断是不稳定的，所以几乎所有生物都不能单独的占据大量资源或者空间”。自然界中，形成共生关系的主体所具备的实力通常情况下是有一定差距的，常见的共生关系主要包括寄生、竞争共生和互利共生。管俊明等 [ 8 ] 指出互利共生关系是两类生物或者是很多 类生物长期协同进化的产物。互利共生关系是指形成共生关系的双方以各自利益为前提，相互作用，取得各自的利益而共同发展的关系。一般情况下，动植物间存在一定的互利共生关系，如豆科植物与根瘤菌、榕树与榕小蜂以及丝兰与丝兰蛾，它们之间都存在典型的互利共生关系，由它们组成的互利共生系统是生态系统中最具代表性的三类。而本文我们着重探讨豆科植物–根瘤菌组成的互利共生系统。 2.2. 豆科植物–根瘤菌 豆科植物根瘤菌 [ 9 ] 是指与豆科植物共生，形成根瘤并将大气中的气态氮固定转化成铵态氮供给植物营养的一类杆状革兰氏阴性细菌，是宿主植物的根系和土壤密切联系的桥梁，因此根瘤菌同时影响着宿主植物的生长发育和土壤的性质。 豆科植物本身具有固氮作用，因此它不仅可以通过该作用获取大气中的氮，也可以利用自身组织直接吸收肥料或土壤中的无机氮。根瘤菌与豆科植物形成的互利共生系统，在生物固氮中的效率很高。高卫东 [ 10 ] 指出，根瘤菌大约有100多种，在实际的农业活动中对其加以利用的却不足5，因此研究根瘤菌这个领域具有重大的现实意义。 豆科植物与根瘤菌所形成的互利共生关系是：根瘤菌依靠豆科植物根部表层细胞中的碳水化合物、矿物质和水分等繁衍生殖，而根瘤菌固定空气中游离态的氮(固氮)使其转化为化合态，为宿主植物供给营养。它们彼此相互依赖，合作并协同发展。
system: [SYSTEM]

user: 3. 研究方法 3.1. Meta分析 Meta分析(Meta-analysis)又称为“荟萃分析”，是对具备特定条件的、同课题的诸多研究结果进行综合的一类统计方法。针对同一个问题，不同学者的研究结果是多种多样的，有时甚至是相左的，那么通过Meta分析可以得到一个相对统一的研究结果。Meta分析常常被用于医学和生态学领域，本文我们将其应用于生物领域。Meta分析的基本步骤如下： 第一，分析所要研究的问题确定要收集的资料类型； 第二，根据研究问题的关键字检索、收集所需要的文献，然后整理提取文献资料中的数据结果； 第三，计算效应值、进行异质性检验等分析，建立统计模型； 第四，得到结论并分析说明。 3.2. 模型选择 模型选择是指根据一定的方法或者准则，从诸多备选模型中选择一个分析效果较优的模型。常用的模型选择方法和准则有：逐步回归、AIC (Akaike information criterion)、BIC、AICc、交叉验证以及Lasso等等。本文我们使用AIC和AICc进行模型选择，1971年，日本统计学家TuguAkaike首次提出AIC准则。 假设备选模型集中有k个模型，则第i个模型的AIC准则 [ 11 ] 的定义式为： ， (1) 其中 为第i个模型的极大似然函数， 为第i个模型中未知参数的个数。 当我们进行模型选择时，如果样本量较少，此时我们用AICc准则进行模型选择，AICc准则即为修正后的AIC准则，结果较之前更精确。AICc准则同AIC准则一样，要根据所建立的统计模型进行计算。假设备选模型为单变量线性形式而且其残差分布是正态的，此时，AICc的计算公式如(2)式： ， (2) 其中，n为样本的容量， 为第i个模型中未知参数的个数。实际上，第i个模型的 值即为该模型的 值加上一个常数。 当计算出全部的 值时，我们如何进行模型选择呢？我们通过AICc差值进行模型选择。根据(1)式和(2)式，可以得到第i个模型的AICc差值公式 ： ， (3) 其中 为k个模型的 值中的最小值，当 值越小越接近最小值 时， 也就越小越接近0，因此当 时，所选的模型即为最优模型。 备选模型集中的各个模型所占的权重，可以通过以下方法计算： 第i个模型所占的权重即 为： ， (4) 当 越小时，模型所占的权重越大，最优模型的 ，即 ，所占的权重最大。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 综上分析，对引起实验组和对照组结果差异的五个因素进行Meta回归分析，建立了备选模型集，根据模型选择理论方法，选出权重在95%以上的所有模型，最后对各单因素以及它们之间的交互效应的权重进行分析。结果表明：控制措施和施肥与否这两个单因素是实验组和对照组效应值产生差异的重要影响因素；此外，宿主和控制措施的交互作用会影响效应值。主要结论如下： 1) 控制措施、施肥情况、宿主与控制措施的交互作用、施肥情况与控制措施的共同作用以及宿主与接种复杂度的共同作用是引起实验组和对照组出现区别的重要原因，他们的因素累计权重都超过了0.5，权重分别为0.9509、0.9040、0.9509、0.7460、0.6603。由此表明控制措施使影响对照试验不同的根本原因，其维持的不同合作方式导致了不同生态环境和不同合作系统的区别，验证了惩罚措施和伙伴选择这两种方式是维持互利共生合作系统的重要途径。 2) 由于宿主类型、合作者类型以及接种复杂度的累计权重分别为0.0053、0.1029、0.3738，所占比例非常小，而宿主类型与接种复杂度交互作用时，其累计权重却达到了0.6603，由此说明不同的宿主、合作者类型和接种的复杂程度这些单因素对实验组和对照组基本上无影响，但它们的交互效应会对实验组和对照组产生一定的影响。有时单因素对系统的稳定性影响很小，但它们的交互作用往往影响力较大。这就说明了生态系统的复杂性，只分析一些单因素并不能完全辨别实验组和对照组的差异，这就需要我们考虑单因素之间的共同作用。 3) 宿主类型与施肥情况的交互作用、施肥情况与接种复杂度交互作用以及控制措施与接种复杂度的交互作用对豆科植物–根瘤菌互利共生合作系统的影响较小，它们的累计权重分别为0.061、0.0572和0.0465。由此说明：并不是所有单因素之间的共同作用的影响都是大的。 本文对惩罚机制和伙伴选择这两种控制措施进行了研究，分析了豆科植物–根瘤菌互利共生合作系统维持机制的影响因素，得到结论，对互利共生系统维持机制和演化提供了合理解释，对农业种植等方面有一定的参考意义。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 以2003，2005，2009年3景TM数据和2013，2014年2景Landsat 8遥感影像为数据源，以昆明市主城区为研究对象，利用可见光波段提取归一化植被指数，像元二分模型估算植被覆盖度，根据“国家森林城市”评价指标定量分析昆明市主城区森林覆盖情况，并统计城市森林覆盖率、道路铁路绿化率、湖泊和河流水岸绿化率三项主要指标，分析昆明市主城区森林城市建设情况。结果表明：5景植被覆盖度分布图均显示昆明市主城区西山区和官渡区有林地覆盖区域植被覆盖等级相对较高，五华区和盘龙区植被覆盖等级较低。城市用地植被覆盖等级较低，草地、林地等植被覆盖等级较高。道路、铁路、湖泊、河流等指标基本达到“国家森林城市”评价指标的标准。由于近几年昆明市城乡建设中，大量土地需求导致部分草地、农田转变为城市用地，工业用地等，使得城市森林指标覆盖指标逐渐降低，到2014年达到了标准边缘。 关键词 :城市森林定量评价，植被覆盖度，昆明市主城区，ArcGIS
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 森林是陆地生态系统中最大的碳库，其碳汇功能对全球变化和碳循环起着关键性的作用。城市森林作为森林的一个子系统，不仅能够通过调节城市的光、热、气、水、土等生态因子来改善城市的生态环境，而且可以直接吸收城市中排放的碳和通过减缓热岛效应等方式减少城市中碳的排放，在低碳生态城市建设中占有重要的地位[ 1 ] 。另外，城市森林的蒸腾作用能够直接或间接的消耗城市中的热辐射，也可以遮挡来自太阳的直接辐射、路面、墙面等的热辐射反射，降低周围的温度，发挥城市森林的热环境效果，进而减缓城市热环境 [ 2 ] 。同时，为了全面推荐我国城市走生产发展、生活富裕、生态良好发展道路，为了创造良好的人居环境，弘扬城市绿色文明，提升城市品味，促进人与自然和谐，构建“国家森林城市”是重要的发展道路 [ 3 ] 。定量评价昆明市主城区城市森林建设有助于更好的分析评估昆明市生态环境建设。
system: [SYSTEM]

user: 2. 数据与方法 2.1. 研究区概况 本文选取云南省昆明市主城区为研究区域。昆明市属于北纬低纬度亚热带、高原山地季风气候。因为受印度洋西南暖湿气流的影响，日照时间长、霜期短、年平均气温15℃左右，历史上最高气温31.2℃，最低气温−7.8℃，最热时月平均气温19℃，最冷时月平均气温8℃。由于湿度、温度适宜，日照时间长，霜期短，无霜期240天以上，年平均日照2200小时左右，所以草木四季常青，鲜花常年不谢。昆明春季天气温暖，气候干燥少雨，水分蒸发旺盛，日夜温差变化大。夏天雨量集中，多大雨、暴雨，且无酷暑。秋季气温凉爽，降雨量较少，温度下降快，气候干燥，平均气温比春季低2℃左右，平均降水量比夏季减少一半多，但多于冬、春两季。冬季无严寒，日照充足，天气晴朗，降雨量少。昆明是典型的温带气候特征，城区温度在0℃~29℃之间，年温差在全国最小，这样的气候特征在全球罕有，是著名的“春城”、“花城”[ 4 ] 。 2.2. 研究方法 2.2.1. 植被覆盖度的估算 Landsat TM数据和Landsat-8数据主要来自Global Land Cover Facility (http://glcf.umd.edu/data/)，其他部分数据来自地理空间数据云(http://www.gscloud.cn)。选择2003、2005和2009年3景TM数据及2013、2014年2景Landsat 8数据产品，空间分辨率除热红外波段外，其余波段为30 × 30 m。在应用ENVI图像处理软件进行头文件的读取、几何校正、大气校正和裁剪等预处理之后，利用红光波段和近红外波段进行研究工作。 遥感影像数据通过绿色植物叶子光谱响应的差异及动态变化来反映绿色植被的信息。因为植被叶子的叶绿素含量、水分含量、组织结构、叶层构造等的不同，导致植物反射光谱特征的不同。叶绿素在红光波段范围内(TM数据光谱范围为0.63 μm~0.69 μm，Landsat-8数据光谱范围为0.63 μm~0.68 μm)强烈地吸收该波段的入射辐射。近红外波段(TM数据波谱范围为0.76 μm~0.90 μm，Landsat-8数据波谱范围为1.56 μm~1.66 μm)对植被差异及植物长势反应敏感，标志着植物光合作用是否正常进行，是叶子健康状况最敏感的标志。归一化植被指数(NDVI)就表示了植被对这两个波段响应的差异，是反映土地植被覆盖状况的一种遥感指标，广泛应用于植被活动研究中。被定义为近红外波段和红光波段之差和这两个波段之和的比值 [ 5 ] 。其计算公式为(1)： (1) 式中NDVI是归一化植被指数，NIR和R分别是近红外波段和可见光红光波段，对于TM数据而言，近红外波段和红光波段分别为第4和第3波段。对应Landsat 8数据而言，近红外波段和红光波段分别为第5和第3波段。NDVI的取值范围为[−1，1]，其中负值表示地面覆盖为水体或者人工建筑等，可见光反射高；0表示有岩石或者裸土等；正值，表示有植被覆盖，且随着覆盖的增大而增大。一般认为NDVI小于0.05时表示植被已很稀少 [ 6 ] 。 NDVI尽管能够直观地表达区域的植被变化情况，但在生态评价等方面是一个间接变量。植被覆盖度是最直接可用的和利于区域之间数量比较的植被因素。植被覆盖度可以定义为单位面积上的植被覆盖面积 [ 7 ] 。本研究采用像元二分模型估算昆明市主城区植被覆盖度。混合像元普遍存在与遥感影像中，特别在比较复杂的地物分布区域。像元分解模型认为，图像中的每个像元是由多个组成成分构成，每个组成成分对传感器观测到的信息都有影响，因此建立像元分解模型估算植被覆盖度。像元二分模型是最常见的混合像元分解模型之一，这种模型假设遥感图像中每一个像元可以表达为由绿色植被和无植被覆盖即裸土两部分组成，这种估算方法不依赖于实测的植被覆盖数据，因而在实际工作中应用广泛。像元二分模型估算植被覆盖度时多根据植被覆盖度和NDVI之间显著的线性关系来提取植被覆盖度信息，这时植被覆盖度F v 的估算公式为(2) [ 8 ] ： (2) 式中F v 为植被覆盖度；NDVI为各像元的归一化植被指数；NDVI v 和NDVI s 分别表示地表覆盖类型为纯植被和纯裸土的NDVI值。NDVI > 0.7表示森林覆盖，0.05 < NDVI < 0.06表示裸土覆盖。所以，可以将NDVI v 确定为0.70，NDVI s 确定为0.05 [ 9 ] 。 2.2.2. 城市森林建设定量评价 通过ArcGIS统计功能，对昆明市主城区主要道路铁路、湖泊河流以及城市森林植被覆盖率进行统计分析，定量评价道路铁路、湖泊河流以及城市森林植被覆盖率是否符合“国家森林城市”评价指标。 1) 城市森林覆盖率定量评价 根据“国家城市森林”评价指标规定，南方城市森林覆盖率需达到35%以上才符合城市森林建设的标准。城市森林覆盖率指在城市的绿化覆盖面积占城市面积的百分比 [ 10 ] 。绿化覆盖面积是指城市中乔木、灌木、草坪等所有植被的垂直投影面积。由于缺少植被垂直投影面积数据，由于本论文缺乏植被覆盖精分类的数据，无法区别乔木、灌木，草坪的类别，也无法获得其冠面面积的大小，另外，遥感图像中每个像元是30 m × 30 m范围内地物的综合反映，所以无法精确求出覆盖面积，然而，植被覆盖度是植被(叶、茎、枝)在地面的垂直投影面积所占统计面积的百分比。其值的大小代表每个像元内植被所占的比例，即30 m × 30 m内植被的垂直投影面积为30 m × 30 m × F v ，F v 是植被覆盖度。那么整个统计区域的绿化覆盖率可以近似以公式(3)计算得到。 (3) 其中，R为植被覆盖率， 为每个植被覆盖度像元的值，n为像元个数。化简公式为(4)。 (4) 2) 道路绿化定量评价 根据“国家城市森林”评价指标规定，公路和铁路等道路绿化率需达80%以上。同时依据《昆明市城镇绿化条例》规定 [ 11 ] ：铁路、轨道交通两侧绿化宽度各为15~30 m。本论文建立昆明市主城区一级道路、二级道路、三级道路和铁路的缓冲区，由于一级道路、二级道路、三级道路、铁路的宽度各不相同，但是却都是以线要素储存，根据《公路工程标准》规定 [ 10 ] ，一级道路车道数为4，行车道宽2 × 7 m；二级道路车道数为2，行车道宽为7 m；三级道路车道数为2，行车道宽度为6 m。所以本论文一级道路以14 m为半径建立缓冲区，二级道路以7 m为半径建立缓冲区，三级道路以6 m为半径建立缓冲区，道路绿化率计算方法同公式(4)。 3) 湖泊、河流等水体沿岸绿化定量评价 根据“国家城市森林”评价指标规定，江、河、湖、海等水体沿岸绿化率达80%以上。同时依据《昆明市城镇绿化条例》第十三条规定 [ 11 ] ：滇池主要入湖河道两侧绿化宽度各为30~100米。本论文湖泊、河流宽度权重建立缓冲区，以规定最大值100 m为标准建立昆明市主城区湖泊(湖泊为面要素)等湖泊的环形缓冲区，以规定最小值30 m为半径建立河流(河流为线要素)的缓冲区。湖泊河流等水岸绿化率计算方法同公式(4)。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与分析 3.1. 植被覆盖度分布特征 采用等间距分割法将地表覆盖度分为5级见表1 [ 12 ] 。根据分级标准对植被覆盖度图像进行等级划分，并赋予相应的颜色：白色表示极低覆盖度，黄色代表低覆盖度，绿色代表中度覆盖度，蓝色代表高覆盖度，紫色代表极高覆盖度。得到5期植被覆盖度分级图见图1。 从图1可以看出，2003年五华区、盘龙区以及四周等建设用地呈现白色，为极低植被覆盖区域，滇池东西两岸呈现黄色与绿色，为低覆盖和中度覆盖，西山区北部、官渡区北部以绿色和蓝色分布为主，为中度覆盖和高覆盖；2005年五华区、盘龙区以及四周仍以极低覆盖为主，滇池东西两岸以绿色、蓝色分布为主，为中度覆盖和高覆盖，滇池西岸，出现少量紫色，有极高覆盖区域。官渡区东北方向出现大量的蓝色和绿色，以中度覆盖和高度覆盖为主。西山区西北方向以绿色、蓝色分布为主，为中度覆盖和高覆盖，且出现紫色区域，为极高覆盖；2009年，除五华区、盘龙区及其四周以极低覆盖为主以外，西 图1. 植被覆盖度等级图。(a) 2003年，(b) 2005年，(c) 2009年，(d) 2013年，(e) 2014年 Table 1 The classification of vegetation coverag 等级 极低覆盖度 低覆盖度 中覆盖度 高覆盖度 极高 标准 F v < 0.1 0.1 < F v < 0.3 0.3 ≤ F v < 0.5 0.5 ≤ F v < 0.7 0.7 ≤ F v 颜色 白色 黄色 绿色 蓝色 紫色 表1. 植被覆盖度分级 山区、官渡区和滇池东西两岸均以中度覆盖为主，在西山区、滇池东西两岸以及官渡区东北角出现高覆盖区域；2013年，极低覆盖除分布在五华区、盘龙区以外，在西山区和官渡区也出现了较多的极低覆盖，但是，西山区西北角和官渡区东北角以大量的高植被覆盖为主，滇池东岸有少量的中、低植被覆盖区域，西岸以高植被覆盖分布；2014年，西山区西北角和官渡区东北角仍以高植被覆盖分布，滇池西岸以中、高植被覆盖为主，其余部分以极低植被覆盖为主。另外，整体对比2003年~2014年植被覆盖等级分布图可知，2013年和2014年官渡区出现了大量的白色区域，根据赵雷 [ 13 ] 等人研究结果显示，昆明市官渡区城乡用地发展方向主要两个方向：一是主要向西南方向扩展，逐渐延伸到星海半岛、福保半岛以及宝丰半岛三个半岛片区，以居住、旅游、休闲等为主，东南方向与新城区呈贡相接。二是东北方向，是新机场和大板桥工业布局地区，其土地需求量将发幅度增加，其研究情况与本文2013年、2014年官渡区白色增加区域基本相符。 3.2. 不同行政区植被覆盖度等级分布 本论文利用ArcGIS数据处理软件对各个植被覆盖度等级面积进行统计。由于植被覆盖度重分类后其属性表中COUNT字段表示各植被覆盖度等级的像元个数，而且我们使用的数据空间分辨率为30 m × 30 m，所以对COUNT字段进行30 × 30计算，即可得到各等级植被覆盖度面积，并通过面积制表功能统计不同行政区各等级植被覆盖所占比例，统计结果见图2。 由图2可知：2003年，五华区和盘龙区极低植被覆盖比例均高于80%，且盘龙区极低覆盖所占比例高于五华区，西山区和官渡区极低植被覆盖所占比例高于40%；低植被覆盖比例从高到低依次排序为：西山区 > 官渡区 > 五华区 > 盘龙区；中度植被覆盖比例官渡区最高，西山区其次，盘龙区最低；西山区和官渡区高植被覆盖比例为9.6%，五华区和盘龙区高植被覆盖比例低于1%，西山区极高覆盖比例为2.1%，官渡区极高覆盖比例为0.7%，而五华区和盘龙区低于1%。2005年2月极低覆盖比例在五华区和盘龙区在80%，在西山区和官渡区比例高于40%；低植被覆盖、高植被覆盖和极高植被覆盖比例，在官渡区、西山区均高于盘龙区和五华区，植被覆盖情况大致和2003年情况一致。2009年，在极低植被覆盖中，五华区覆盖比例低于80%，盘龙区覆盖比例为85%，西山区和官渡区仍高于40%；在低植被覆盖中，五华区覆盖比例为21.9%，盘龙区覆盖比例为13.5%，西山区和官渡区覆盖比例达30%以上，在整体覆盖比例情况较2005年有所改善。在高植被覆盖和极高植被覆盖中，官渡区覆盖比例高于西山区，五华区和盘龙区几乎为0%。2013年，五华区和盘龙区极低植被覆盖比例高达90%以上，西山区和官渡区达到60%以上。五华区和盘龙区随着植被覆盖度等级的增加，所占比例越来越小，到极高植被覆盖时几乎为0%。西山区低植被覆盖、中度植被覆盖、高植被覆盖以及极高植被覆盖比例均高于盘龙区。2014年，五华区、盘龙区极低覆盖比例仍高于90%，西山区高于60%，官渡区高达70%以上；低植被覆盖在西山区分布最多，为15.8%，官渡区其次，为10.6%，五华区和盘龙区两行政区总和为6%左右；高植被覆盖和极高植被覆盖在官渡区和西山区分布总和约为10%，五华区和官渡区分布极少。 整体对比2003年4月~2014年2月间昆明市主城区植被覆盖情况可知：五华区和官渡区极低覆盖类型的比例每年高达80%以上，植被覆盖面积较少，大部分植被覆盖以低植被覆盖较多，中植被覆盖以上分布较少；西山区和官渡区极低覆盖类型的比例每年高达40%以上，到2013年和2014年甚至高达60%以上，低植被覆盖比例约10%~31%左右，2009年高达30%，2013年和2014年低至10%，这可能是由于昆明市主城区城市扩大的原因所致，西山区和官渡区在城乡建设中有大量的建筑物、道路等城市用地出现。 3.3. 城市森林定量评价 本论文通过ArcGIS区域分析功能统计5期城市森林、道路、铁路、河流以及湖泊等各指标植被覆盖度像元个数和像元值总和，统计见表2。 由表2可知：依据“国家森林城市评价指标”规定：南方城市森林覆盖率达到35%以上；公路、铁路等道路绿化率达80%以上；江、河、湖、海等水体沿岸绿化率达80%以上。2003年~2014年间，昆明市城市森林覆盖率均在35%以上，符合“国家森林城市”评价指标。道路、铁路绿化率在2013年之后达到80%以上，2003年~2009年未达到80%，铁路绿化率大于道路绿化率。河流绿化率在2003年~2014年间均达到80%以上，然而，湖泊绿化率在2003年~2009年间，没有达到80%以上，2013年~2014年达到了指标。从表2还可以看出，在2003年~2009年间，河流、道路绿化植被没有达到要求，2013年~2014年，各项城市森林建设指标均达到了“国家森林城市”评价指标的要求，说明昆明市主城区在道路、铁路、河流、湖泊和城市森林等指标达到了“国家森林城市”建设的评价指标，昆明市加强了道路、河流的绿化建设，同时在湖泊绿化建设中也加大了力度。而城市森林指标覆盖指标逐渐降低，到2014年2月 图2. 不同行政区植被覆盖度面积变化 Table 2 The standard of urban forest constructio 指标 年份 2003 2005 2009 2013 2014 城市森林覆盖 53% 52% 49% 41% 35% 一级道路 39% 37% 55% 87% 83% 二级道路 42% 42% 58% 87% 85% 三级道路 42% 42% 57% 86% 86% 铁路 56% 55% 64% 87% 92% 河流 88% 82% 85% 83% 86% 湖泊 70% 68% 79% 87% 83% 表2. 各项城市森林建设指标 达到了标准边缘，这可能是由于近几年昆明市城乡建设中，大量土地需求导致部分草地、农田转变为城市用地，工业用地等。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论与讨论 昆明市主城区2003年~2014年西山区和官渡区有大量的植被覆盖，植被覆盖度等级较高，五华区和盘龙区植被覆盖较少，植被覆盖度等级较低。 以2003年、2005年、2009年TM遥感影像、2013年、2014年Landsat 8遥感影像数据为数据源，提取2003年~2014年归一化植被指数(NDVI)，并通过像元二分法估算昆明市主城区植被覆盖度，通过对植被覆盖度的分级处理，分析不同行政区昆明市主城区植被覆盖等级变化趋势以及不同行政区植被覆盖等级分布。定量评价昆明市主城区城市森林建设情况。结果表明：2003年~2014年昆明市主城区西山区和官渡区有林地覆盖区域NDVI值相对较高，五华区和盘龙区城市用地覆盖NDVI值较低，水体NDVI值最低。西山区和官渡区植被覆盖度等级分布比五华区和盘龙区高。道路、铁路、湖泊、河流等指标基本达到“国家森林城市”评价指标的标准。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文立足旅游地域系统运行状态，建立了包括自然生态环境、社会经济、区位、旅游本底条件、政府旅游业宏观调控水平等诸多层面因素的系统演化驱动因子指标体系，借助灰色关联分析、协整检验与估计等定量研究方法，分析青岛市旅游地域系统演化的关键驱动因子及其作用强度。结果表明，社会经济基础、旅游区位、旅游本底条件及政府对旅游业宏观调控水平对青岛市旅游地域系统发展起正向作用；旅游开发及旅游经济发展通过增大生态环境负面影响，间接对系统发展起负向作用。旅游经济与生态环境协调发展是旅游地域系统可持续发展的关键。 关键词 :旅游地域系统，系统演化，关键驱动因子，青岛市
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 旅游地域系统是一定地域空间上旅游系统的表现形式[ 1 ] ，众多学者从不同学科角度和不同侧重点等方面对其展开了深入研究。其中，国内学者王滔、陶伟、尹贻梅、吴泓等从空间竞合作用的角度探索了旅游地域系统形成演化的规律性问题，认为系统的发展演化是由内生变量和外生变量共同决定的，在合作中竞争，以合作为主，促进对称性兼容和一体化互惠共生，是重塑旅游区域关系的关键 [ 2 ] - [ 6 ] 。作为一个开放的复杂巨系统，旅游地域系统具有自组织的基本属性和耗散结构特点。徐小波、徐菁、冯卫红、陈睿等则从自组织角度、耗散结构视角对旅游地域系统空间结构的自组织演变过程进行了分析 [ 7 ] - [ 12 ] ，提出了系统自组织动力机制。近年来，将系统动力学的思维模式和动力原理应用于旅游地域系统研究的做法也逐渐兴起 [ 13 ] - [ 15 ] 。总体来看，现有研究多是从地域结构的影响因素入手分析旅游地域系统空间结构的形成机制，而对系统状态或功能演化的研究相对较少。从研究趋势上看，随着信息技术和系统科学的快速发展，旅游地域系统的研究重点将进一步从对旅游地域实体空间的形态描述，深入到对系统功能和状态形成演化的动力机制进行解释。因此，本研究以山东省青岛市为例，尝试确立旅游地域系统演化驱动因子指标体系，运用灰色关联和协整分析等方法，研究旅游地域系统演化关键驱动因子及其作用强度和作用方式，探索其旅游业可持续发展的动力机制。
system: [SYSTEM]

user: 2. 研究方法与指标体系构建 2.1. 研究方法 2.1.1. 灰色关联分析方法 灰色关联分析方法，是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，寻求各因素之间的数值关系，进而衡量因素间关联程度的一种方法。关联度即为两个系统或两个因素之间关联性大小的量度，它描述系统发展过程中因素间相对变化的情况，也就是变化大小、方向及速度等指标的相对性。如果两者在系统发展过程中相对变化基本一致，则认为两者关联度大；反之，两者关联度就小。旅游地域系统的复杂性决定了其形成、演化是众多因素共同作用的结果。本研究通过运用灰色关联分析方法研究系统演化驱动因子与系统状态的关系，进而确定系统演化关键驱动因子范围。 2.1.2. 协整检验与估计 传统计量经济学在建立模型的时候要求随机过程必须是平稳的序列，如果序列是不平稳的，就会产生“虚假回归”，致使按照传统统计推断得出的结论严重失误。而现实中大部分的经济变量时间序列都是非平稳的(带有明显的时间变化)，在这种情况下，直接建立回归模型将失去意义。但一些不平稳时间序列的某个组合却可能呈现出平稳的特性，这种组合反映了变量之间稳定的比例关系，呈现出长期均衡的趋势，称为协整(Cointegration)关系。关于协整检验与估计的方法有许多，其中应用最广泛的有Engle- Granger两步法和Johansen极大似然法。本研究运用Engle-Granger两步法分析关键驱动因子对旅游地域系统的正负效应及作用强度。 2.2. 系统演化驱动因子指标体系构建 根据系统性、科学性、可操作性原则，从自然生态环境、社会经济、区位条件、旅游本底条件、政府旅游业宏观调控水平等5个方面 1 选取22项具体指标作为关联分析子数列，构建系统演化驱动因子指标体系；根据前期对旅游地域系统的功能演化分析 [ 16 ] [ 17 ] ，从旅游经济运行及旅游生态环境影响2个方面选取7项具体指标作为关联分析母数列。其中，分析旅游经济运行与驱动因子关联度时，仅考虑上述5个方面22项具体指标(X 1 ~X 22 )；分析旅游生态环境影响与驱动因子关联度时，除上述5个方面22项具体指标外，将旅游总收入与旅游总人次指标(旅游经济方面)也作为驱动指标，因此，旅游生态环境影响的驱动因子指标共包括24项(X 1 ~X 22 ， Y 1 ， Y 2 ) (表1)。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论与讨论 旅游经济与生态环境协调发展是旅游地域系统可持续发展的关键。城镇居民人均可支配收入、人均城市道路面积、旅游饭店数量、政府旅游业宏观管理效率、旅游景区(点)数量等是影响青岛市旅游地域系统演化的关键驱动因子。从旅游经济运行方面考虑，长期内，各因子相对于旅游总收入的弹性系数均为正，则其对旅游经济运行的影响均为正向效应，且城镇居民人均可支配收入作用强度最大，人均城市道路面积次之，其次为旅游饭店数量及政府旅游业宏观管理效率。从旅游生态环境影响方面考虑，旅游总人次与旅游景区(点)数量相对于旅游生态足迹贡献率的弹性系数均为正，其对旅游生态环境影响的作用为正向效应，即游客数量增加及旅游资源开发将增加青岛市旅游生态环境压力，进而间接会对系统发展起负向作用，影响着系统可持续发展的空间。 Table 5 Effect and intensity of key factors driving the evolution of Qingdao regional tourism syste 驱动因子 系统状态 关键驱动因子 城镇居民人均可支配收入 人均城市道路面积 旅游饭店数量 正负效应 作用强度 正负效应 作用强度 正负效应 作用强度 旅游经济运行 正 2.3 正 1.52 正 0.74 旅游生态环境影响 - - - - - - 驱动因子 系统状态 关键驱动因子 政府旅游业宏观管理效率 旅游总人次 旅游景区(点)数量 正负效应 作用强度 正负效应 作用强度 正负效应 作用强度 旅游经济运行 正 0.53 - - - - 旅游生态环境影响 - - 正 0.51 正 0.25 表5. 青岛市旅游地域系统演化关键驱动因子正负效应及作用强度 需要说明的是，旅游地域系统演化并不是某个驱动因子孤立作用的过程，而是众多驱动因子相互作用、共同产生影响的结果。因此，应运用系统分析的思维，将其作为一个统一的系统，综合考虑各驱动因子之间的相互作用及其对系统演化的共同影响。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 自2011年云南省委结合云南省特殊的地理环境而提出“城镇上山”的概念以来，既得到了党中央、国务院领导和有关部门的充分肯定和高度评价，同时还受到来自社会各界的广泛质疑。而究其成败关键就在于对“度”的把握和应用上。鉴于此，本文在梳理“城镇上山”的历史背景基础上，探讨了度理念的运用，对推进云南省“城镇上山”及科学决策具有积极的意义。 关键词 :云南省，城镇上山，“度”的把握
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 云南省全省总面积的94%是山区、半山区，坝子(盆地、河谷)仅占6%，其中面积在1 km 2 以上的坝子有1557个，面积25，100 km 2 ；面积在10 km 2 以上的坝子有375个，面积22，000 km 2 ，可利用的平地资源相当有限(图1)。尤其是近几年来的城镇化、工业化发展，有近30%的坝区已经被建设用地占用[ 1 ] -[ 3 ] ；“十二五”期间，云南省城镇化率每年增加2个百分点[ 4 ] -[ 7 ] 等。因此城镇化发展趋势与有限的平地资源之间的矛盾日益尖锐。在这种严峻的情况下，走出一条具有云南省特色的城镇化道路显得相当必要。“城镇上山”是尽量避免占用优质耕地，把目光投向宜建的山坡和丘陵。虽然“城镇上山”加大了建设的难度和增加建设的成本，但是“城镇上山”可以很大程度的保障建设用地的提供量，还可以给子孙后代留下更多良田。“城镇上山”对解决云南省有限的可利用平地资源、城镇化发展困境、以及城镇化发展趋势与有限的平地资源之间的矛盾等问题显得尤为必要，并具有十分重要的意义。
system: [SYSTEM]

user: 2. “城镇上山”提出的历史背景 总体而言，就是对耕地的本身的供应量和人类建设所需的耕地量之间难以平衡，亦或是说这种供需的平横即将面临被打破的危险，所以云南省根据自身的特殊情况把目光投向了宜建的山坡地和丘陵地。因为城镇化过程是不容逆转的，意味着人类对耕地的需求量只会增不会减，为了维持这种平衡就必须在供应量上另辟途径[ 8 ] 。 2.1. 耕地供应紧张 依据云南省统计年鉴(2000~2013年)计算得：2000年至2013年云南省耕地面积和人均耕地面积变化趋势(图2)。从图中我们可以看到：云南省耕地面积和人均耕地面积总体都呈上升态势；2013年耕地面积最大约为7.13 km 2 ，耕地面积最小的在2000年为5.54 km 2 ；一方面，云南省人口一直是呈上升趋势由2000年的4200万人到2013年的4700万人，但人口的增长远不及耕地增长的速度，导致云南省人均耕地面积也在总体向上增加，由2000年的1.96人/亩到2013年的2.27人/亩。看到这些数据笔者不禁好奇：云南省94%是被山区、半山区占据，不断增加的耕地和人均耕地是从何而来的。毫无疑问是在不断向坝子要地。如果按这样的速度发展下去意味着用不了多久云南省的优质坝子耕地将可能被占用殆尽，百姓的口粮将无处问询。随着人口的增加、经济的发展、城镇化的推进人类对耕地的需求会日益的增加。“十二五”期间，云南省的城镇化率每年将增加2个百分点，截至到2010年底，云南省的城镇化率达36%。 值得庆幸的是：从图中我们可以清楚的看到自2011年云南省委提出“城镇上山”以来，云南省的耕 图1. 云南省坝子分布 地面积和人均耕地面积呈直线上升态势，这种态势是从来没有出现过的，这一可喜的现象也充分说明了城镇上山的可行性和必要性。也很可能成为未来中国乃至世界城镇化发展的一种新方式。 2.2. 建设用地需求紧迫 根据《云南省土地利用总体规划大纲》(2006~2020年)，到2010和2012年，云南省建设用地总量从7753 km 2 (1162.95万亩)分别增加到8312 km 2 (1246万亩)和9482 km 2 (1422万亩)，建设用地净增量分别为559 km 2 (83.85万亩)和1729 km 2 (259.35万亩)，开发强度分别达到2.17%和2.47%，实现城镇工矿人均建设用地面积分别为109 m 2 和110 m 2 。其中云南省耕地和基本农田保护的任务是：坚守59，829.9 km 2 万亩耕地红线，确保49，564.77 km 2 万亩基本农田。 摆在面前的矛盾是如此的严峻，因此“城镇上山”是刻不容缓。但要达到预期的效果就得看我们如何把握和应用“度”了。 图2. 2000年至2010年云南省耕地面积和人均耕地面积变化趋势图
system: [SYSTEM]

user: 3. 城镇上山概念的理解 “城镇上山”往往会把人引入到要去大山里建城镇的理解误区里，但其实不然，城镇上山是尽量避免占用优质耕地，把目光投向宜建的山坡和丘陵。这样显然会增加建设的成本，同样也加大了建设的难度，但却可以保障建设用地的提供量，还可以给子孙后代留下更多良田。再者“城镇上山”并不说一定要建完整的城镇，它可以是一个机场、火车站、工业园区、文化旅游产业、口岸建设、教育事业等等，是城镇的一个点，一部分。
system: [SYSTEM]

user: 4. “城镇上山”进程中对“度”分析和应用 古话有“过犹不及”恐怕是对度的最好理解了，而马克思主义哲学对度的解释是：保持事物质的稳定性的数量界限，即事物的限度、幅度和范围。度的两端叫关节点或临界点，是一定质的事物所能容纳的量的活动范围的最高界限和最低界限。 4.1. 坡度分层梯度的开发模式 用地上山的总体思路是—坡度分层梯度开发：坡度8度以下土地为重点保护区域，禁止新增坝区建设用地、优化提升土地利用率、恢复重构传统历史文化；坡度8度至15度土地为重点开发区域，在此区保护基本农田稳定、实施中低产田改造、加快城镇新区建设和鼓励工业园区发展；坡度15度至25度为调整优化区域，在此区大力发展山地农业和积极发展混农林业；25度以上为生态屏障区，此区将进行退耕还林、天然林保护、建设生物产业原料基地、综合整治水土流失[ 9 ] 。 对坡度的严格规定不仅要理论上更要落实到实践中。如果对8度以下的土地进行开发就没有做到对坝区土地进行保护的目的，也根本没有让用地上山，规划坝区80%优质耕地为永久基本农田的目标更加难以实现。那么“城镇上山”道路将只是纸上谈兵，成为一纸空文，变得毫无意义。 对25度以上的宜林地开发的效果只能是不容乐观。人的主观能动性要获得预期的效果是要以尊重客观规律为前提的。首先，把宜林的土地强行变为建设用地必定会造成林地的极大损失，破坏了生态环境，使人和自然的矛盾变得更加尖锐，最后这个恶果仍然由人自己来尝；其次，这种以破坏环境来获得经济发展的行为是不可能够获得成功的。在坡度为25度以上大兴土木，破坏地表植被很可能会引发水土流失，特别是对云南省这种地质多发区，加之云南省属于亚热带季风性气候(干湿季节明显，降雨集中在夏季，且多暴雨)就更易诱发水土流失；最后，“城镇上山”肯定是要求有人的活动的，而人又是离不开水的，所以在25度以上的高度上是要求“水往高处流的”。这样不仅会让整体的开发费用大为提高、增加建设的难度、科学技术的要求提高、还让建成后维护提出了难题，自然而然的工程的寿命也会因此受到或多或少的影响。 可以看到这样的开发模式是有重点的，有针对性的，徐徐渐进的，不是盲目的一刀切。对“度”的把握很是到位，对“过犹不及”的诠释更是淋漓尽致。超过25度的开发和不及8度的开发，其效果都不是我们想要的，它只会带来负面的效益。 4.2. “城镇上山”进程中“度”的应用 本研究利用地理信息系统(GIS)、遥感(RS)等技术，采用云南省30米分辨率的DEM数据，提取了坡度8˚~20˚之间的区域，计算流程见图3，得出云南省城镇上山适宜坡度(图4)。 从地理环境区划的角度进行分析，大致以金沙江–哀牢山断裂带为界，把云南划分为东西两大地形区。东部为高原地形，属云贵高原的西部。高原内部起伏和缓，古夷平面形态特征比较典型，坝子分布广泛，面积较大，多为湖积冲积型或断陷型，坝子的四周是一些起伏和缓的丘状山地，喀斯特发育，边缘受河流切割成中山山地。西部属横断山区，高原已基本解体，主要由中高山地组成，是省内重要的山地集中地带。坝子数量少，面积不大，多为沿河谷伸展的河谷冲积坝。城镇上山适宜坡度分区面积统计见表1。从表中可以看出，城镇上山适宜坡度的面积达到203，529.75 km 2 ，其中，原上湖盆溶丘区的面积最大，达到54，719.4 km 2 ，占总面积的26.9%；滇西南宽谷区次之，面积为40，211.44 km 2 ，占总面积的19.8%；最小的是三江并流高山峡谷区，面积为20，161.67 km 2 ，仅占总面积的9.9%。