1990—2015年湖北省林地遥感制图与时空变化分析

林地作为一种重要森林生态资源, 在区域发展和生态环境保护中发挥了重要的基础性作用。研究基于湖北省1990—2015年(1990、1995、2000、2005、2010和2015年)6期土地利用遥感基础调查数据、DEM和气象(气温和降水)数据, 借助变化率分析方法和GIS空间分析法, 完成了研究区林地遥感制图分析, 并对研究区近25年间林地时空变化特征及驱动因素进行深入探讨。研究表明：近25年间湖北省林地面积总体呈现出先上升后下降的趋势, 其中1990—1995年林地面积增加显著, 增加幅度为641.14 km2; 2000—2005年林地面减少显著, 减少762.96 km2; 1990—2015年林地类型主要以有林地、灌木林地和其他林地为主, 三者占林地总面积的95%以上; 研究区林地在空间上分布较不均匀, 鄂西北、西南为林地的主要集中分布区, 而在江汉平原、武汉市、荆州市及江门市分布较少, 整体呈零星状分布; 林地变化活跃区集中在高程500—1000 m、坡度5—15 °、气温17—18 ℃、降水1000—1200 mm的区域。在驱动因素上, 自然地理要素的垂直地带性规律影响和制约林地的空间分布态势, 而国家政策方针、经济因素和人类活动等因素成为影响林地分布的短期驱动因素。本研究能为湖北省林地制图、生态环境保护和综合评价提供科学依据和理论参考。     

寻乌水流域景观格局演变及其生态环境效应

土地利用变化引起的景观格局演变及其生态环境效应研究已成为诸多学者广泛关注的研究热点。为正确认识和评价土地利用变化对景观格局和生态环境的影响,以寻乌水流域为研究对象,选取1995、2005年Landsat5 TM影像和2015年Landsat8 OLI影像进行遥感解译,得到3期的土地利用数据,借助ArcGIS10.2和Frgstats4.2软件,分析土地利用动态变化与景观格局演变特征。同时运用遥感生态指数(RSEI)对寻乌水流域1995—2015年期间生态环境质量时空演变进行评价。结果表明:(1)近20年寻乌水流域园地(增加40.14%)和林地(减少33.91%)面积占比变化幅度最大,水域(减少0.1%)变化幅度最小。土地利用变化单向转换频繁,园地"涨势"和林地"落势"十分明显,整体处于不平衡状态。(2)景观水平上,流域的香农多样性指数(SHDI)、修正Simpon均匀度指数(MSIEI)分别由1995年的0.7083、0.2423上升至2015年的1.114、0.5247,景观聚集度指数(CONTAG)由1995年的72.93下降至2015年的58.13。流域的景观异质性增强,破碎化程度提高。(3)寻乌水流域1995、2005和2015年RSEI均值分别为0.554、0.544和0.550,呈先下降后上升趋势,生态环境状况恶化后得到改善。寻乌果业发展引起的园地快速扩张对林地的占用是生态环境恶化的主因,后期退果(耕)还林、保护生态林及植树造林等是生态环境改善的主因。研究成果可为流域的土地利用规划、良好的生态格局建立和生态环境保护提供重要科学依据。     

石头口门水库流域土地利用／覆被变化对非点源污染负荷的影响

应用L-THIA (Long-Term Hydrologic Impact Assessment )模型,模拟吉林省石头口门水库流域1986 年至2000 年的非点源污染负荷,定量评价土地利用/覆被变化对非点源污染负荷的影响.研究结果表明:1 )1986 ～2000 年期间,研究区土地利用/覆被变化的主要特点为:水田和旱田增加,草地和裸地减少;土地利用/覆被变化对非点源污染负荷的影响非常显著;2 )1986年、1995 年、2000 年三个时段内研究区各非点源污染负荷呈现先增加后减少的趋势,泥沙和总氮的变化幅度较大,总磷的变化幅度相对较小;整个研究时段内表现为总磷的变化幅度大于泥沙和总氮;3 )农田、林地、居民地的变化对非点源污染负荷影响明显,属于非点源污染的敏感区,其面积的较小变化均可引起污染负荷的较大变动;4 )林地和草地转化为农田导致各非点源污染物负荷均增加,其中草地转化为农田的区域较小(5 km2 ),但导致总磷污染增加了255.52 kg ;农田变为居民地和林地导致污染负荷减少,林地转化为草地使得泥沙、总磷污染增加,总氮污染减少.     

LUCC及气候变化对澜沧江流域径流的影响

运用SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了澜沧江流域土地利用与土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)和气候变化对径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种排放情景对流域未来径流的变化进行预估。结果表明:SWAT模型在澜沧江流域径流模拟中具有很好的适用性,率定期和验证期的模型参数R~2分别达到0.80、0.74,Ens分别达到0.80、0.73;从土地利用变化方面考虑,流域内的农业用地转化为林地或草地,均会导致径流量的减少,而林地转化为草地则会引起径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加贡献顺序为农业用地草地林地,从气候变化方面考虑,流域内的径流量与降雨量成正比,与气温成反比;2006—2015年间澜沧江流域气候变化引起的月均径流减少幅度强于LUCC引起的月均径流增加幅度,径流变化由气候变化主导;在RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下,2021—2050年间澜沧江流域的径流均呈增加趋势,这与1971—2015年间流域实测径流的变化趋势相反。     

土地利用变化对生态系统服务的影响——以张家口-承德地区为例

生态系统服务与人类福祉密切相关,人类活动引起的土地利用变化是生态系统服务变化的主要驱动力之一。运用InVEST模型估算张家口-承德地区产水量和土壤保持量,并分析不同海拔和坡度条件下,2011—2015年土地利用以及产水和土壤保持服务的变化,研究结果表明:建设用地和乔木林地分别为面积增加量和减少量最多的用地类型,陡坡地段建设用地增加的同时水体减少;灌木林地是产水和土壤保持能力均最高的生态用地类型;5年间产水量和土壤保持量分别增加了32.16×10~6 m~3和17.69×10~6 t;产水量在海拔900 m地段,海拔越高增加量越少,土壤保持量在较低海拔有所增加;坡度越陡产水增加量越少,土壤保持量在各坡度均有增加。基于此研究结果,有助于选择优先建设的用地类型,使当地在保护源头水系和维持生态功能的同时发展冰雪运动。     

基于地形梯度特征的福州市景观格局演变

地形是土地景观格局变化的重要因素.为揭示不同地形梯度下景观格局的时空特征和变化规律,以1995、2005和2015年3期福州市遥感影像和数字高程模型(DEM)数据为基础,运用地形位指数、土地利用分布指数、地学信息图谱分析和景观指数等方法,探讨景观格局的地形梯度效应以及形成原因.结果表明: 研究期间,研究区林地主要位于中低、中高和高等级地形位,农地、水体、建设用地和未利用土地主要集中位于低等级地形位.1995—2015年,福州市林地、农地和未利用土地面积减少,建设用地和水体面积增加.景观类型变化以稳定型为主,主要分布于中低、中高及高等级地形梯度区域;景观格局在地形梯度上变化差异明显,低地形位区域景观类型主要转向建设用地,而在中低及中高地形位区域,主要发生农地与林地的交替转变.研究区景观格局破碎化、景观异质性和景观多样性等属性逐年上升,随着地形梯度升高而降低.     

基于地理探测器的伊犁谷地生境质量时空演变及其影响因素

利用1995—2015年土地利用分类成果,运用CA-Markov模型模拟预测2025年伊犁谷地土地利用的时空变化,结合InVEST模型评估1995—2025年伊犁谷地生境质量的时空格局,采用空间统计方法和地理探测器模型分析了生境质量的变化特征,并对生境质量的空间分布和变化趋势进行驱动因子探测、交互作用探测以及生态探测分析。结果表明:1995—2025年,耕地与建设用地面积呈逐渐增加趋势,林地与未利用地面积呈波动变化态势,草地与水域则出现减少态势,减少的趋势缓慢下降;生态退化度高值区主要在河谷平原耕作与城建区域且呈现条带状分布,应加强生态修复工程;低值区为高山林草地区域,总体上表现为低值区环绕高值区,呈现嵌套分布,应着重进行生态功能保护;生境质量与生态退化度的高、低值区域呈现相反的趋势;各县生态退化总体稳定,且退化程度较小,生境质量在1995—2015年处于下降趋势,2015—2025年有所上升;利用地理探测器识别出生境质量空间变化分布受自然和人为因子的综合作用,主导影响因子是土地利用,其次为坡度,在交互作用探测与生态探测中,各因子对生境质量空间分布的差异性表现显著,并呈现出双因子增强。     

植被恢复对洪雅县近15年景观格局的影响

退耕还林和天然林保护等重大林业生态工程的实施对我国西部地区生态环境建设起到了积极的推动作用。植被的重建、恢复和保护,不仅改变了景观的类型组成,也强烈地影响着景观的空间构造。以四川盆地山地丘陵区边缘的四川省洪雅县为研究对象,采用景观生态学原理和方法,对工程实施前后15年来（1994—2009）洪雅县景观格局的变化进行分析,探讨了植被恢复对景观格局的影响。结果显示,林地增加、耕地和草地减少,是15年间洪雅县景观变化的主要特点。耕地的减少和林地的增加主要集中于人为活动影响更为强烈的海拔1000 m以下区域,反映了退耕还林对景观类型组成改变的巨大推动作用;海拔1500 m以上区域,更多地受到天然林保护和自然因素影响,面积变化相对稳定,景观格局空间构造方面的变化更为显著;海拔1000—1500 m区域,两种工程实施的影响交错,过程相对复杂。坡度≤5 ?的平缓地中,人为活动影响强烈,林地增加明显;而在坡度25 ?附近的坡地中,耕地较多,退耕还林潜力较大,耕地—林地转换相对其他坡度区段更为明显。总体上,林地向低海拔、缓坡度区域扩张,斑块间空隙还林面积较多,有连片发展趋势;而耕地在面积减少的同时,向低海拔、缓坡度区域收缩,斑块规模更小,格局更加破碎。     

黄土丘陵沟壑区景观格局演变特征——以陕西省延安市为例

以陕西省延安市1985年、2000年和2008年三期1∶25万景观单元类型图,1∶5万地形图等生成的数字高程模型(DEM)为数据源,基于ArcGIS 9.3软件,采用多距离空间聚类、景观单元类型转移矩阵、空间数据叠加分析等方法分析了延安市景观格局的演变特征。结果表明:延安市的景观是由林地、灌木、草地和农田等基本景观单元构成的复合景观;研究期间农地面积急剧减少,流失的农地主要转变为林地、草地、灌木和聚落,除农地和裸地外,其他景观单元类型面积均有不同程度的增加;1985—2008年,林地、灌木和草地聚集的最大尺度减小,而农田聚集的最大尺度变大,农田和草地的空间聚集强度明显小于林地和灌木;延安市主要景观单元类型演变主要发生在海拔1100—1500 m之间的区域和坡度范围7—21°之间的区域,但农田向聚落的演变主要发生在海拔较低(900—1300 m)、坡度较缓(7°)的平川缓丘地带。1999年之前,经济的迅速发展是延安市景观格局演变的主要驱动因素;而1999年之后,国家推行的退耕还林(还草)等一系列生态重建措施成为延安市景观格局变化的主要驱动因素。     

2000—2015年安徽省林地遥感制图与时空变化分析

林地作为一种重要的自然资源和生态因子在区域发展和环境保护中发挥了重要保障作用,及时获取空间分布特征和变化信息对林地资源保护和开发具有重要的意义。在2000—2015年安徽省林业遥感调查数据的基础上,完成了安徽省2000、2005、2010、2015年4期林地遥感制图和时空分析,并从时间序列和空间尺度上探讨了2000年以来安徽省林地资源的分布特征、时空动态及其主要驱动力要素。结果表明:在时间上,近15年来安徽省林地面积总体上呈下降趋势。在空间上,安徽省林地地区分布不均,空间分布差异性较大,集中分布在皖南地区,沿江丘陵和淮北平原林地比重较少。林地变化活跃区集中在年均气温15—18℃,降水量1000—2000mm,坡度小于15°、高程低于500m的地方。在变化原因上,自然因素影响了安徽林地的总体空间分布特征,但是短期内政策调控、经济发展是林地时空变化的主要驱动因子。     

科尔沁沙地不同沙漠化成因区域的景观动态比较

在3S技术支持下,比较分析了科尔沁沙地不同沙漠化成因区域的沙地景观动态变化过程。结果表明：近20年来,以人为活动干扰为主的区域（八仙筒镇）,沙漠化土地变化幅度较大,各种沙漠化土地的转化主要表现在沙漠化土地中流动和半固定沙地向固定沙地转化、固定沙地向农田和林地转化;以自然干扰为主的区域（苇莲苏乡）,沙漠化土地变化幅度较小,主要表现为各种沙地类型之间的转换;在人为活动为主的区域固定沙地的空间格局变化显著,1985—1995年固定沙地的联合度降低,人为活动干扰较强,而1995—2005年联合度增高,人为活动干扰相对较弱;在自然干扰为主的区域,同一时期空间格局的变化明显的是流动沙地,在1985—1995年,流动沙地斑块破碎度减小,流动沙地发育显著,在1995—2005年,流动沙地的破碎度继续减小,但其面积得到控制,表明治沙效果在这一时期是显著的。     

三峡库区秭归县景观格局变化及模拟预测

基于1987和2002年秭归县TM影像,采用景观指数的研究方法,分析了1987—2002年间秭归县各景观类型的变化情况,并运用马尔柯夫模型对未来50年研究区的景观格局进行了模拟预测.结果表明：1987—2002年间,秭归县景观格局发生较大变化;不同景观类型面积的分配趋于均衡,疏林地面积大幅增加,旱田和灌木林地面积明显下降,景观总体的平均形状指数下降,表现为各景观集中连片化分布,且形状趋于简单,人为干扰的影响较明显;总体上,该区景观多样性和破碎化情况均有不同程度的改善.未来50年,研究区疏林地将呈现出快速增长的趋势,林地的增幅次之,旱田和灌木林地面积将不断下降,其他景观的变化幅度不大.该区景观格局变化的驱动力主要为县城搬迁和林业政策.     

热储通量对黄土高原北部柠条林地地表能量平衡的影响

地表能量平衡问题一直是陆面过程研究中的重点和难点问题。以2014年8—10月和2015年4—6月黄土高原北部水蚀风蚀交错带柠条林地涡度相关通量观测数据为依据,分析柠条林地热储通量变化特征,在此基础上分析热储通量对能量闭合度的影响。结果表明,柠条林地各热储通量均表现出明显的季节和日变化规律。在能量平衡方程中,考虑热储通量项后能显著提高柠条林地能量闭合度,平均提高幅度为11.91%。其中,土壤表层热储通量对能量闭合度的贡献最大,占总热储通量的95.63%;光合作用热储通量和大气感热存储通量占总热储通量的比例不足5%,光合热储通量略高于大气感热存储通量;而大气潜热存储通量则降低了能量闭合度,平均降低幅度为0.06%。因此,在分析黄土高原柠条林地能量平衡中热储通量项是不可忽略的。影响柠条林地各热储通量的因素主要有太阳辐射、大气温度、土壤温度和水分。植被生长状况是影响柠条林地热储通量各分量项季节和日变化的重要因素,并对能量闭合度产生影响。     

基于Landsat影像的梭磨乡冷杉林地上碳储量估测及其时空动态

森林碳储量研究对森林质量评价、林业资源科学管理及森林生态结构保护具有重要意义。以四川省马尔康县梭磨乡冷杉林为研究对象, 以2010年森林资源调查实测数据和同年Landsat遥感影像数据为基础, 采用逐步线性回归方法, 构建2010年地面冷杉林地上碳储量和遥感因子的多元线性回归模型。然后, 基于伪不变特征原理的相对辐射校正法计算2010年冷杉林地上碳储量估测模型与1995年、2000年、2005年和2015年四期影像数据的相关关系, 分别估测了1995年、2000年、2005年、2010年和2015年研究区冷杉林地上碳储量, 从而揭示出近20年来马尔康县梭磨乡冷杉林地上碳储量的时空动态变化特征。研究结果表明: 从空间分布看, 研究区冷杉林地上碳储量主要分布在贯穿全区东西方向且海拔3000—4000 米的区域; 从时间分布看, 1995—2015年间, 研究区冷杉林地上碳储量总量和碳密度呈持续上升趋势, 森林碳储量结构处于良性发展阶段。该研究结果对高山峡谷地区森林碳储量的后续研究有一定参考价值。     

成都市近20年林地景观变化特征

基于多时段遥感数据资料,利用景观格局方法和区域土地利用指数模型,并结合生态功能区划,从时间和空间上对成都市1985-2006年的林地景观变化特征进行了分析.结果表明:研究时段内,成都市林地损失面积超过17000 hm²,林地斑块格局特征变化复杂,中、小斑块的数量和面积变化显著,体现出林地剧烈的转化和破碎化过程.从林地区域分布特征来看,林地斑块在山地亚区面积最大,约占研究区总面积的70%;平原亚区斑块数量最多,占总数的70%左右;全市林地面积变化速度最快的时期为1985-1995年,其中以山地亚区的林地面积减少速度最快;不同时段各生态功能亚区林地的相对变化率也不同.从林地的转化方向看,林地的转出、转入类型均以耕地和草地为主,林地在2000-2006年稳定性最高.促使林地景观格局时序变化的驱动力主要是生存型经济福利驱动、环境安全驱动和快速城市化过程,而自然生态条件、社会经济地域分工与布局则是林地景观空间变化的重要约束因子.     

基于景观可达性的广州市林地边界动态分析

林地边界是景观边界中一种特殊类型,受综合因素的影响而呈现动态变化,其发生位移的位置和方向能清晰地反映出该地段的土地利用过程和强度。通过对广州市1985年、1995年和2007年的土地利用数据进行分析,基于市内主要公路的分布进行景观可达性分区,提取林地边界并根据边界性质进行分类分析,着重研究了林地边界的动态变化特征。结果表明,研究时段内广州市林地面积相对稳定,而林地斑块数量和林地边界总长度持续增加,林地呈现出边界复杂化和景观破碎化的趋势。广州市林地的邻接景观以耕地为绝对优势的局面因建设用地和水域的增加而打破,表现为林地与耕地邻接边界长度迅速减少,而林地与水域、林地与建设用地邻接边界显著增加。从1985年到2007年,林地与耕地邻接边界的减少速度随着与主要公路距离的增加而变缓;林地与建设用地邻接边界增速最快的区域逐渐远离主要公路;林地与水域邻接边界更多分布于主要公路1km以外的区域,且随着时间推移逐渐靠近主干道路。     

内蒙古奈曼旗农牧交错区土地利用/覆被变化的区域分异

基于内蒙古奈曼旗1975、1985、1995和2005年4期遥感影像,运用土地利用动态度、土地利用相对变化率对研究区土地利用动态变化的区域分异进行了分析,并选取多度和重要值分析了研究区土地利用/覆被变化的空间分布特征.结果表明：1975—2005年间,研究区土地利用/覆被类型趋于多样化,年变化率较大,区域分异显著.研究区北部冲积平原区以林地面积的大幅增加和沙地面积的显著减少为主要特点,其草地和沙地的变化速度最大,居民地的变化速度最小,沙地转化为耕地和沙地转化为林地这两种变化形式在该区的分布最广泛;中部沙区以沙地分布为主,各土地利用类型的变化相对较小,以耕地和沙地的互相转化为该区的主要变化形式;南部黄土区以耕地面积占绝对优势,且变化速度最小,草地和沙地的变化速度最大,该区以草地转化为耕地和草地转化为林地为主要变化形式.自然因素决定了研究区各区域土地利用结构的主体特征,人为因素决定了区域内各土地利用类型的动态变化趋势.     

内蒙古奈曼旗农牧交错区土地利用/覆被变化的区域分异

基于内蒙古奈曼旗1975、1985、1995和2005年4期遥感影像,运用土地利用动态度、土地利用相对变化率对研究区土地利用动态变化的区域分异进行了分析,并选取多度和重要值分析了研究区土地利用/覆被变化的空间分布特征.结果表明：1975—2005年间,研究区土地利用/覆被类型趋于多样化,年变化率较大,区域分异显著.研究区北部冲积平原区以林地面积的大幅增加和沙地面积的显著减少为主要特点,其草地和沙地的变化速度最大,居民地的变化速度最小,沙地转化为耕地和沙地转化为林地这两种变化形式在该区的分布最广泛;中部沙区以沙地分布为主,各土地利用类型的变化相对较小,以耕地和沙地的互相转化为该区的主要变化形式;南部黄土区以耕地面积占绝对优势,且变化速度最小,草地和沙地的变化速度最大,该区以草地转化为耕地和草地转化为林地为主要变化形式.自然因素决定了研究区各区域土地利用结构的主体特征,人为因素决定了区域内各土地利用类型的动态变化趋势.     

沈阳市城区绿地生态系统服务价值的时空变化

城市绿地是城市自然生态系统的组成部分,具有十分重要的生态服务功能.基于沈阳市城区2005、2010和2015年3期土地利用数据,参照中国生态系统单位面积生态服务价值当量,计算沈阳市绿地系统生态服务价值,分析其时空变化特征及变化速率.结果表明: 研究期间,沈阳市耕地面积降低最明显,2005—2010和2010—2015年的降幅分别达3.5%、10.9%;林地面积增加幅度较小,草地面积的增幅达17.2%.2005—2010年,沈阳绿地生态系统服务价值从2005年的11.76亿元增加至2010年的23.48亿元,然后下降至2015年的11.29亿元.各行政区绿地生态系统服务价值年变化存在显著差异,于洪区、沈北新区以及和平区变化最显著,变异系数分别达到64.9%、60.4%和40.8%,不同行政区绿地生态系统服务价值也存在显著差异,皇姑区、棋盘山区和东陵区地均生态系统服务价值较高.研究区土壤保持功能的服务价值最高,占总服务价值的15%以上.研究期间,粮食生产功能的服务价值降低最明显,城市扩张和农业用地转变以及城市公园绿地的建设是绿地生态系统服务价值变化的主要因素.     

土地利用变化对寻乌县生态系统服务价值的影响

为了解寻乌县生态系统服务价值对土地利用变化的响应。首先通过监督分类Landsat TM/OLI影像,获取寻乌县1995年、2006年和2016年3期的土地利用数据;进而对研究时段寻乌县土地利用的变化特征进行分析;最后利用当量因子法对3个时期寻乌县4种土地利用类型的4类生态系统服务进行价值评估。结果表明:(1)1995—2016年,寻乌县农田减少近一半,果园增加约一倍,林地所占百分比减少近10个百分点,水体增加一倍,建设用地增加近5倍;(2)1995—2016年,寻乌县年生态系统服务价值减少4.91亿元;(3)4种土地利用类型中,3个时期均是林地生态系统服务的价值最大,但2016年比1995年减少26.04亿元;(4)4种生态系统服务类型中,3个时期均是调节服务价值最大,但2016年比1995年减少1.51亿元;(5)丹溪、龙廷、留车、南桥和晨光5个乡(镇)生态系统服务价值增加,其余乡(镇)均减少。能为寻乌县乃至东江流域今后生态补偿标准的制定提供基础数据。