基于InVEST模型的皖西大别山区生境质量时空演化及景观格局分析

新型城镇化及生态文明建设背景下,加强中国重要生态功能区的生境质量研究具有重要意义。以皖西大别山区舒城县为例,基于InVEST模型及地形位等方法进行生境质量时空演变与景观格局互动及梯度效应分析,结果表明:(1)1995—2015年,研究区生境质量指数从1995年的0.6392下降为2015年的0.6356,总体降幅不大;生境退化程度持续上升,由0.0133上升至0.0142。热点分析表明,生境质量较差的冷点区主要分布于东北部的城镇及其周边区域,质量较高的热点区主要位于西南部植被分布区;(2)生境质量及生境退化分布指数具有显著的地形位梯度效应。高生境质量分布指数与林地分布一致并随地形位梯度上升成主导优势,而低生境质量分布与建设用地和农地分布一致,并在低地形位梯度上占主导优势;(3)分区和整体生境质量与景观格局指数相关性显著,但不同区域内的二者之间相关性质各异。生境质量演化受地形和景观格局影响较大。研究结果对于大别山重要生态功能区的生境保护及生态系统功能调控具有一定的理论与实践价值。     

湘西州山区土地利用类型的地形梯度效应与景观格局分析

【摘要】为进一步定量探究地形因子在土地利用中的影响程度大小, 以湘西州山区为研究对象, 借助ArcGIS空间分析功能从DEM数据中提取了湘西州高程、坡度和地形位指数信息, 并利用地形位指数、分布指数以及土地利用综合强度指数系统探究了该州土地利用地形梯度效应, 同时结合景观格局指数对其进行了景观格局分析。结果表明: 1)湘西州土地利用类型空间分布格局具有明显地形梯度效应, 高程、坡度与地形位指数对空间格局形成具有重要影响; 2)耕地、建设用地和水域一般分布于低地形位区间, 其中水域在坡度地形位中同时处于低地形位和高地形位区间。林地大多分布于高地形位区间。土地利用综合强度指数呈现随地形位指数增大而减小的趋势。3)湘西州景观中的耕地破碎度最大且空间结构最为复杂, 林地占主体且集聚性最高, 景观类型分布不均, 景观结构有待优化。该结果可以为湘西州山区土地利用模式优化与水土保持综合治理提供参考依据与建议, 助力其减贫发展与乡村振兴。     

银川盆地土地利用变化对景观格局脆弱性的影响

景观格局脆弱性能反映生态系统的不稳定性和对外界干扰的敏感性,有助于了解生态环境的状态和变化趋势.以银川盆地为研究对象,结合景观敏感性和景观适应性2个维度获取2001和2013年研究区景观格局脆弱度的分布情况,并探讨土地利用程度综合指数、综合土地利用动态度、土地利用变化重要性指数和多种土地转移类型对景观格局脆弱度的影响.结果表明： 土地利用程度综合指数的增加主要由耕地、林地、建设用地引起,耕地、林地的比例越高脆弱度越低,建设用地作用相反;随着综合土地利用类型动态度的增加,建设用地显著提高景观格局脆弱度,其次是草地,林地显著降低景观格局脆弱度,其次是耕地;随着土地利用变化重要性指数的增加,耕地显著降低景观格局脆弱度,其次是林地,草地有较弱趋势,规律不明显,建设用地显著提高景观格局脆弱度;耕地、林地、草地为主要转移类型时,建设用地的增加会提高景观格局脆弱度,建设用地为主要转移类型时,林地和草地会提高景观格局脆弱度,耕地作用相反.土地利用类型数量的变化在一定程度上可以影响土地空间结构变化,为合理开发利用土地资源提供参考依据.三元图能有效地反映多种土地利用变化类型对景观格局脆弱度的影响,丰富了土地利用变化研究的内容.     

太湖流域土地利用与景观格局演变研究

基于遥感、GIS技术和景观生态学方法,以太湖流域为研究区域,在1985年、1995年和2000年的土地利用图基础上,分析了土地利用与景观格局演变.结果表明,15年间,太湖流域农田呈减少趋势,建设用地、林地、草地、水体呈增加趋势,其中农田的减少占土地利用总减少量的89.64%,建设用地的增加占土地利用总增加量的79.21%;由于人类活动的干预,太湖流域景观结构与景观异质性发生了较大变化.从景观尺度上看,斑块密度、多样性指数和均匀度指数呈降低趋势,边界密度、优势度指数、景观形状指数呈增加趋势;从斑块尺度上看,各景观组分的异质性指数及其变化过程有较大的差异,体现了景观生态系统的复杂性.人口增长、经济、政策等因素是太湖流域近15年景观格局动态变化的主要驱动力.太湖流域土地利用变化产生了景观碎化、边缘效应、生境退化等景观生态效应.可通过调整景观尺度上的土地利用方式,使太湖流域生态建设及水土资源实现可持续发展.     

1980-2010年鄱阳湖地区土地覆盖与景观格局变化

以1980、2005和2010年鄱阳湖地区的土地覆盖数据为基础,采用GIS、RS及景观生态学的方法,分析1980-2010年该区土地覆盖及景观格局变化情况,并定量分析了土地覆盖类型变化度、斑块面积指数、斑块形状指数、边缘密度指数以及多样性指数等指标.结果表明：1980-2010年,研究区水田、内陆水体、常绿阔叶林和城镇建设用地不仅是该区域的主要土地覆盖类型,而且变化最强烈.总体上,内陆水体、城镇建设用地面积显著增加,水田和旱地面积有所减少.从景观格局变化来看,虽然鄱阳湖地区受到人口增长和经济发展的影响,其景观破碎度变化和景观多样性指数略呈下降趋势,但变化并不大,这反映出前期环境管理对于区域环境保护已经发挥重要作用,但仍然面临长期挑战.     

1980-2010年鄱阳湖地区土地覆盖与景观格局变化

以1980、2005和2010年鄱阳湖地区的土地覆盖数据为基础,采用GIS、RS及景观生态学的方法,分析1980-2010年该区土地覆盖及景观格局变化情况,并定量分析了土地覆盖类型变化度、斑块面积指数、斑块形状指数、边缘密度指数以及多样性指数等指标,结果表明:1980-2010年,研究区水田、内陆水体、常绿阔叶林和城镇建设用地不仅是该区域的主要土地覆盖类型,而且变化最强烈.总体上,内陆水体、城镇建设用地面积显著增加,水田和旱地面积有所减少.从景观格局变化来看,虽然鄱阳湖地区受到人口增长和经济发展的影响,其景观破碎度变化和景观多样性指数略呈下降趋势,但变化并不大,这反映出前期环境管理对于区域环境保护已经发挥重要作用,但仍然面临长期挑战.     

中国高铁沿线区域土地利用景观格局变化分析

高铁建设会对周边土地利用格局产生重要影响, 但目前对中国高铁周边土地利用时空变化缺乏系统性研究。基于土地利用变化分析指标、景观格局指数、缓冲区等方法, 系统研究近年来中国高铁沿线土地利用景观格局时空动态变化。结果表明: (1)耕地和林地是沿线主要地类; 城乡、工矿、居民用地变化幅度和单一动态度最大, 耕地变化幅度位居其次; 各类用地综合动态度不高; 土地利用变化程度逐渐上升。不同类型用地的土地利用转移程度各异。(2)耕地和城乡、工矿、居民用地变化幅度呈距离衰减; 距高铁线越近, 土地利用程度综合指数越高。(3)景观多样性指数先增后减; 各类用地分形维数较接近; 景观破碎化加剧。研究可为高铁规划和建设、沿线区域土地规划和开发利用提供决策参考。     

洱海流域土地利用变化及其对景观生态风险的影响

为探析高原湖泊所集成的小尺度自然流域景观空间变化及其对景观生态风险的影响,以云南洱海流域3期(1995年、2005年和2015年)Landsat遥感影像解译数据为基础,利用GIS空间分析技术和Fragstats软件计算景观格局指数,并在此基础上构建了景观生态风险指数,对洱海流域生态风险时空变化及其演化机制进行了分析。结果表明:1995—2015年,流域土地景观类型面积变化表现为林、草地和水体面积减少,耕地和湿地面积先减少后增加,建设用地面积显著增加的变化特点;景观指数定量分析表明,流域景观空间异质性下降,景观类型分布趋于从集中向分散转变,林地对流域景观的控制作用减弱;20年来,流域生态趋于恶化,生态风险指数均值由1995年的0.4998上升到2015年的0.5896,高生态风险面积所占的比重由1995年的34.0%上升到2015年的47.8%,生态风险空间分布由主要沿流域外沿分布转变为以环洱海地带为重心的多极分布;流域生态风险时空变化与土地利用类型的演变及人类活动关系密切,大规模旅游开发和城乡发展机制上的差异是导致该区域高生态风险等级区域增多和转移的重要原因。     

云南省红河流域景观生态风险及驱动力分析

以云南省红河流域为研究区域,利用GIS和RS技术,建立基于景观格局和土壤侵蚀过程的景观生态风险指数,分析研究区域内景观生态风险分布规律。研究结果表明:重度和极重度格局风险区域、土壤侵蚀区域及综合景观生态风险区域主要沿红河主干道分布;综合景观生态风险指数在空间上呈现正的自相关性,高风险聚集区主要沿河流分布;不同景观类型中,建设用地、未利用地和水域的景观格局风险大于耕地、草地和林地,未利用地的土壤侵蚀风险最高,综合景观生态风险度依次为建设用地水域未利用土地耕地林地草地;坡度在一定程度上影响着景观格局、土壤侵蚀以及综合景观生态风险。     

胶东山区县域土地利用在地形梯度上的分布特征

基于RS和GIS技术,结合地形位指数和土地利用程度综合指数,探讨了1987—2003年间山东省栖霞市土地利用结构的变化,并定量分析了该区地形梯度上的土地利用程度.结果表明：研究期间,栖霞市建设用地在低地形位上的优势明显;园地优势地形位区间的下限增加了6个地形位,由聚集分布转变成均匀分布;耕地、林地、草地、水域和未利用地优势地形位基本保持稳定.根据地形梯度上土地利用程度的定量表达,将研究区地形位划分为3个区段：1～15、16～30和31～50,其面积分别占研究区面积的49.48%、43.58%和6.94%.     

典型岩溶流域景观格局动态变化——以云南小江流域为例

根据云南小江流域 1982年的航片和 2 0 0 3年的 TM影像及实地调查资料 ,获得流域两期景观类型图 ,利用 GIS、RS和景观生态学的理论和方法 ,分析了典型岩溶流域景观格局的动态变化及驱动机制。结果表明 :流域 6 10 .12 km2的景观类型发生变化 ,占流域景观总面积的 5 9% ;景观类型变化主要由未利用地向耕地和林地以及林地向耕地的转化 ;流域景观变化速度十分迅速 ,综合变化动态度达 2 .95 % ,园地和耕地景观变化动态度达 34.0 9%、10 .5 5 % ;流域景观的斑块数增加 86 .3% ,平均斑块面积减少 4 6 .1% ,流域景观的基本构型由以大斑块为主体 ,中、小型斑块镶嵌其中转变为以中等斑块为主体 ,大、小型斑块镶嵌其中的构型 ;流域景观多样性指数增长 4 .14 % ,破碎度指数增长 84 .6 % ;未利用地、林地的分离度指数分别增加 114 .5 8%和6 9.6 4 % ,而耕地的分离度指数减少 4 5 .86 % ;流域耕地、建设地重心向东北方向迁移 ,而未利用地、林地、重心向南东、南西方向迁移 ;人文因素是流域景观格局变化的直接驱动力 ,人口增长、经济发展是流域耕地景观变化进而导致系列景观变化最根本的原因 ,而比较经济利益和理智的生态环境保护政策是流域林地景观变化的主要原因     

基于不同样带的干旱区城市景观格局时空演变特征——以张掖市为例

景观格局的变化影响着区域生态安全及可持续发展，研究干旱区城市景观格局时空变化特征，对干旱区景观格局优化具有一定的指导意义。基于1987、1995、2000、2006、2011和2016年6期土地利用数据，利用景观格局指数计算方法，研究张掖市景观格局的时空演变特征。结果表明：(1)2016年张掖市景观类型主要为未利用地，最大斑块指数和斑块聚集度最高，草地和耕地次之，草地的斑块个数和密度最大。(2)张掖市景观格局呈现明显的地域分异特征，圈层梯度带上揭示了绿洲-荒漠用地变化，研究期内第1梯度带内破碎度先上升后下降，城市在2006—2016年扩张较快，其余梯度带破碎度逐年升高；空间演变上，居住地在圈层上的变化呈“L”型，未利用地呈“N”型，张掖市从中心城区到外围区域依次为绿洲城市区、绿洲农业区和自然景观区。(3)水平样带揭示了山地-绿洲-荒漠的用地变化，将张掖市分为4类区域，分别为绿洲城市区、绿洲农业区、荒漠区、山地区；西北-东南样带上景观破碎度年变化不规律，在空间上经过居民点波动变化；东北-西南样带研究期内景观水平指数经过居民点波动变化，其余范围内年变化较稳定，中心城区景观异质性较强。(4)...     

1975—2015年玛纳斯河流域土地利用变化的地学信息图谱分析

地学信息图谱分析可利用图形语言将复杂的地理现象进行简洁的表达,对开展多时空尺度土地利用变化空间格局与时间过程的集成研究具有重要意义.本研究以新疆玛纳斯河流域为例,基于7期遥感数据(1975、1990、1995、2000、2005、2010和2015年)构建土地利用/覆被变化(LUCC)图谱体系,定量分析流域LUCC过程及趋势.结果表明:1975—2015年,流域土地利用变化幅度逐渐减弱,土地利用结构由复杂趋向单一,后期趋于稳定.1975—1990年,流域内草地涨势最强,主要来源于未利用土地的转入.1990—2015年,耕地增幅最大,主要由未利用土地、林草地转换而来.土地利用变化模式图谱显示,前期变化型、后期变化型及持续变化型仅占流域面积的1.3%,图谱单元总体变化以未利用土地转向耕地、草地和水域占主导,土地利用变化过程较为稳定.土地利用变化频率图谱的稳定不变区域覆盖流域面积的61.2%,土地利用空间格局相对稳定.土地利用转变最频繁的方式为耕地的持续扩张,以沙湾县柳毛湾镇和玛纳斯县六户地镇为左右中心,呈“摊饼式”向两侧扩张,延伸至古尔班通古特沙漠.通过构建土地利用时空变化图谱,丰富了LUCC时空分析方法体系,为今后开展多时空尺度下的LUCC研究提供了有效手段.     

长江宜昌至武汉段岸线1 km近二十年土地利用及景观格局时空变化研究

长江拥有中国最长、开发条件最好的内陆岸线, 岸线资源的存量大且开发潜力高。了解岸线资源的利用现状, 为保障岸线资源开发、生态环境保护提供科学依据。研究以2000、2005、2010、2015和2019年土地利用为数据源, 分析长江宜昌至武汉段岸线1 km区域不同时期土地利用类型面积与景观格局指数。研究结果表明, 2000—2019年, 研究区域土地利用主要以农田和建筑用地为主, 变化的明显特点是农田面积在2019年较2000年下降了9.39%, 建筑用地和草地/林地面积扩张, 其中农田-建筑用地的转化较为剧烈。研究区域湿地资源丰富, 湿地总面积占比均在70%以上, 人工湿地占总湿地面积比均在92%以上。从斑块类型水平上看, 各用地类型斑块数量增长明显, 均发生了不同程度的景观破碎化现象; 其中草地/林面积虽增加了35.63 km2, 但斑块数量从0.114万个增加到0.618万个, 景观形状指数由34.92增加到95.19, 景观聚集度指数下降了10.82%, 其斑块趋向破碎化、形状不规则化, 这会阻碍种群间的基因交流、改变物种生存的生物地理环境, 减少生物物种多样性, 结构趋向紧凑对某些干扰的蔓延如虫灾、火灾等的抑制作用减弱。在景观类型层级, 斑块数量由1.24万个增加到2.34万个, 香农多样性指数增加了0.14, 蔓延度指数下降了8.48%, 整个研究区域景观的破碎化现象加剧, 区域原本优势的斑块类型破裂, 优势度差距逐渐缩小, 且空间的连通性降低, 空间优势减弱。文章定量揭示了长江宜昌至武汉岸线土地利用景观格局时空变化特征, 可为该区域景观格局的进一步优化提供依据。     

黄土丘陵区土地覆盖和生物多样性功能演化及预测

为探究黄土丘陵区土地覆盖和生物多样性功能演化,评价生物多样性保护视角下的最优生境,研究以宁夏彭阳县为研究区,1995、2000、2005、2010、2015年的Landsat TM影像为基础数据,集成3S技术获取土地覆盖时空动态变化特征,采用陷阱法于2012和2013年6—8月在研究区灌草混交林地、乔灌混交林地等6种不同生境内采集地表甲虫样本数据,利用InVEST-Habitate Quality模型评价生物多样性功能,结合采样数据探究最佳生境,借助CA-Marcov模型模拟研究区2020年土地覆盖及生物多样性功能。研究结果表明:(1)1995—2015年彭阳县土地覆盖及生物多样性功能发生显著变化,未利用地减少,城镇用地快速扩张,生境中天然封育草地和水平农田地变化明显,研究期间生物多样性功能经历了退化-优化的转变,2015年最佳;(2)模拟2020年土地覆盖中的水平农田地、城镇用地等较2015年有显著变化,生物多样性功能提高;(3)灌草混交林地是彭阳县生物多样性功能保护的最优生境,生境中固有的"88542"水平沟整地措施可作为当地典型生态恢复的最优模式;(4)InVEST模型和CA-Markov模型综合利用,普适性及准确性较好,研究区水平沟、鱼鳞坑、"88542"等水土保持工程和退耕还林还草、生态功能区划等生态恢复策略的实施和建设成效显著。     

喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异

景观生态风险评价是构建区域生态安全格局的关键途径。以喀斯特断陷盆地为研究对象,从自然、社会、景观格局三个维度选取11个评价因子构建景观生态风险评价指标体系,通过空间主成分分析的方法评价研究区2000—2020年的景观生态风险时空演变格局,并基于地形位指数系统揭示喀斯特断陷盆地景观生态风险与地形的关系。结果表明：(1)2000—2020年,喀斯特断陷盆地的景观生态风险水平整体呈下降趋势,生态环境整体好转。(2)景观生态风险的变化呈现出较强的时空异质性,南部更甚。2000和2005年,研究区高、较高景观生态风险区主要分布于研究区北部和南部部分地区;2010年及其以后,高风险区面积显著减少,低风险区面积显著增加,但南部个别区县的风险水平未明显改善。(3)20年间,除建设用地外,不同土地利用类型的生态风险水平均显著降低。到2020年,耕地、林地、草地均主要分布在风险水平较低的区域,而建设用地在高风险区的面积仍高达43.43%。(4)景观生态风险在不同地形位梯度的变化随时间推移有显著差异。研究初期,各风险区对地形的选择性较强,低、较低风险区在中、低地形位区间的分布优势较强,高风险区倾向分布在高地...     

基于地貌类型的中国东海大陆海岸带景观动态分析

基于东海地貌信息数据和6期景观数据,研究1990—2015年东海大陆海岸带地貌类型与景观动态变化特征,分析各地貌类型下景观格局时空分布规律。结果表明:(1)东海海岸带以丘陵地貌为主,其次是小起伏山地、平原、台地和中起伏山地。景观类型林地占主导,其次为耕地和建设用地。(2)平原、台地和丘陵地貌景观变化以耕地转为建设用地为主,小和中起伏山地则以草地转林地为主。(3)不同地貌单元下的景观变化剧烈程度依次为:平原台地丘陵小起伏山地中起伏山地,2005—2015年景观变化叠合度小于1990—2005年,景观变化剧烈程度下降。(4)地貌类型对景观分维数和稳定性指数影响差异较大,平原上水域分维数值最大,台地和丘陵耕地分维数最大,小起伏山地未利用地分维数最大,中起伏山地建设用地分维数最大,稳定性指数相反。耕地在海拔较低的地貌类型中趋于稳定,林地和草地多分布在海拔较高丘陵和山地,水域和建设用地在平原地区分维数最大,稳定性更强。     

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.     

基于景观结构的生态移民安置区生态风险评价——以宁夏红寺堡区为例

以宁夏自治区红寺堡区为例,以1995年、2000年、2005、2010年和2015年5期遥感影像为数据源,综合运用景观格局指数、生态风险指数、空间分析法以及地理探测器等多种研究方法,研究了移民安置区生态风险时空特征。结果表明:1995—2015年研究区景观格局发生了较大的变化,草地面积减少了2.97×10~4hm~2,耕地、林地、建设用地分别增加了1.90×10~4hm~2,0.42×10~4hm~2和0.43×10~4hm~2;在研究期间景观整体斑块数不断增加,其景观整体破碎度随之变大;研究区生态风险主要以较低风险和中风险为主,其中建设用地、沙地和未利用地生态风险值较高,在研究期间生态风险平均值由0.166降低至0.154,研究区生态风险值呈降低趋势。通过地理探测器诊断得出景观斑块数、景观破碎度、景观优势度、景观损失度、斑块密度等因素是安置区生态风险的主要影响因素。