近40年来若尔盖高原高寒湿地景观格局变化

基于Apack软件,通过选取景观面积指数、景观多样性指数和景观破碎化指数等景观格局指数,从景观水平上研究了近40a来若尔盖高原高寒湿地景观空间分布格局特征的动态变化过程.结果表明:(1)高寒湿地景观空间格局以自然湿地景观为主要特征,自然湿地景观的斑块数和平均斑块面积均明显高于人工湿地景观.沼泽湿地景观斑块数最多,面积最大,所占比例高于95%;(2)高寒湿地景观具有高度的空间异质性.若尔盖县湿地景观的面积最大,占该区湿地景观总面积的近50%,湿地率也居五县之首;红原县和玛曲县次之;阿坝县和碌曲县最小;(3)高寒湿地景观面积呈先减少后增加的变化趋势.但与20世纪60年代相比,2000年湿地景观面积仍呈萎缩状态,总面积减少59857.83 hm2;(4)近40a来,若尔盖高原湿地景观呈集中连片分布,聚集度均高于0.95;优势度水平较高,但多样性指数水平较低.湿地景观的斑块数呈先下降后持平的变化趋势,而平均斑块面积则表现为增加的变化趋势;湿地景观分布质心也发生了明显的空间位移,经历了先向西北方向偏移12.54km;再向东南方向偏移了11.33km;最后又向北偏移了1.1km.     

城市湿地小流域尺度景观空间分异及其对水体质量的影响——以南京市紫金山东郊典型湿地为例

综合利用遥感、GIS技术、景观生态和实验分析方法,选择南京市紫金山东郊17个典型湿地,在2008年3月至2009年3月期间进行野外湿地水体水质监测。以每个湿地所在的小流域为景观单元,通过SPSS系统聚类分析将17个小流域划分3类,揭示城市化影响区域小流域土地利用特征及其对湿地水体质量影响,结果表明:(1)城市土地利用对湿地水质影响显著。以林地斑块为主要景观类型的小流域水质比以草地斑块为主的小流域水质好,林地面积越大,湿地水质越好;(2)通过引入增强斑块指数ZQI、削减斑块指数XJI、及增强-削减斑块对比指数R_ZXI,进一步揭示小流域内景观格局与水质之间的相关关系。研究表明,当R_ZXI小于-1时,随着R_ZXI的增加,一些易流失营养型污染物质TN、CODMn呈下降趋势,而当其大于-1呈上升趋势;一些易沉积营养物质如TP则表现出相反变化趋势;(3)小流域内各景观斑块空间上分布越均匀,湿地水体中的易流失营养型污染物质表现出下降趋势,而易沉积型营养物质则表现出上升的趋势。     

近20年白洋淀湿地水文连通性及空间形态演变

水文连通性是表征湿地格局和功能稳定性的重要指标,连通性的降低通常意味着湿地生态功能的退化,内部能量流动和养分循环的扰乱。选取京津冀最具典型性的白洋淀湿地为案例,将形态学空间格局分析模型(MSPA,Morphological Spatial Pattern Analysis)与连通性指数(IIC,Integral Index of Connectivity;PC,Probability of Connectivity)相结合,从时空两方面分析了白洋淀湿地水文连通性的变化,总结出水文连通性变化的空间形态演变规律。结果表明,1990—2015年间,白洋淀湿地整体连通性较差,以2005年为节点呈现先降低后逐步恢复的趋势;根据MSPA功能类型的变化,将白洋淀湿地空间形态演变分为消退期与恢复期两个阶段。消退期主要表现为核心斑块逐步分裂为分支、环岛、桥接、孤岛等细碎斑块,然后逐渐消退的过程;恢复期各类型主要表现为核心湿地面积逐渐增加,分支向桥接转变的过程。其中核心湿地的面积由1990年的8974.90 hm2,最低下降到2005年2092.97 hm2,到2015年又恢复到4122.14 hm2。整体而言,核心湿地的变化对白洋淀湿地水文连通性变化起主导作用。白洋淀湿地水文连通性降低的影响因素主要有上游补给水量的多少,土地利用变化以及气候变化等因素。研究将MSPA模型与连通性指数相结合的方法,能较好揭示湿地水文连通性变化过程中水文形态组织和运行变化的规律,可为其他地区湿地相关研究提供方法上的借鉴。     

生态网络视角下武汉市湿地生态格局分析

城市湿地是城市发展的重要生态保障。快速城市化进程导致湿地景观破碎化,威胁湿地生态系统安全。生态网络通过廊道连接重要生境斑块,基于生态网络分析城市湿地生态格局,不仅可了解湿地的空间分布情况,还可反映湿地系统的结构与连通性特征。以武汉市为研究区,利用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA)方法识别湿地源地,结合地表景观类型、地形坡度及人类活动强度因素构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance, MCR)提取生态廊道构建湿地生态网络,最后对网络进行重要性分级。分析网络的结构及区域特征,结果表明:武汉市湿地规模较大,但破碎化严重且空间分布不均;网络空间结构不完备但景观结构良好,重要廊道多位于城市边缘斑块间且集中分布在南部地区;各区域湿地格局特征不同,江夏区及汉南区湿地资源丰富且斑块质量高,廊道分布多且景观结构较好但重要性不高,黄陂区及东西湖区湿地总量少且形态破碎,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善,新洲区湿地规模小,廊道分布较少且景观结构不完善,但湿地及廊道重要性均较高。研究结果将为武汉市湿地保护与建设工作提供科学依据。     

北京市冬季不同景观下垫面温湿度变化特征

城市热场空间分布和动态演变受城市下垫面特征影响较大,基于实验观测数据,对北京市冬季不同景观类型下垫面的温湿度变化规律、特征进行了分析与探讨.2007年12月至2008年2月,选取北京市5类景观区域的4种不同下垫面,进行温、湿度等气象因子进行10h同步观测,分析不同景观区域的下垫面温湿度变化特征.结果表明:(1)北京市不同景观区域的温度呈乡村＜水域＜绿地＜居住区＜商业区的变化趋势,湿度呈相反的趋势.(2)在白昼期间,以郊区作为对照,四种城市用地在14:00的温、湿度差异均达极显著水平.商业区与郊区的最大温、湿度差值分别为6.3℃和24.2%,居住区的最大温、湿度差值为5.9℃和25.9%.(3)5个观测点的4种下垫面的日间气温呈水体＜绿地＜建筑物空间＜道路的变化趋势,湿度呈相反的趋势;与道路、建筑物空间比较,绿地和水体空间白昼期间有明显的降温增湿效应.研究为减缓人类活动对城市气候的影响、减缓冬季热岛效应,为城市生态规划、环境治理及绿化建设提供基础依据.     

1960-2010年广西红树林空间分布演变机制

为全面摸清1960—2010年广西红树林空间分布及其演变机制,采用多源遥感数据提取不同年度的红树林空间分布信息,分析了广西红树林空间分布动态特点,采用基于斑块的红树林空间演变机理分析方法,研究了1960/1976—2010年广西红树林空间演变机制。结果表明:1960/1976年、1990s年、2001年、2007年和2010年广西红树林斑块数量分别为1020、829、1094、1718个和1712个,面积分别为9062.5、7430.1、7015.4、6743.2、7054.3 hm2,近50年间红树林面积减少了22.16%,年均减少0.53%,斑块数量增加了67.8%;斑块平均面积由1960/1976年的8.9 hm2减小至2010年的4.1 hm2,大斑块数量显著减少,斑块破碎化严重;不同时期、不同区域和海湾,红树林面积和斑块数量的变化量、变化速率均不同;1960/1976年的斑块中,只有24个斑块至2010年时尚保持稳定,占2.4%,绝大部分斑块都发生了某种程度的变化。进一步分析结果表明:1960/1976—2010年,斑块消失(46.1%)、碎化(40.4%)、萎缩(13.5%)是面积减少的主要途径,新增(70.0%)和碎化(29.9%)是斑块数量增加的主要途径,但在不同时期,斑块数量和面积在各个途径上发生的变化量不尽相同;养殖塘和盐田建设(80.0%)、工程建设(10.9%)和围垦(9.1%)是面积净减少的驱动因子,自然过程(92.6%)和人工造林(7.4%)是斑块数量净增加的驱动因子,不同驱动因子在不同时期对斑块数量和面积变化的影响程度不同;斑块数量变化主要由自然过程作用下通过新增(39.6%)、消失(-9.1%)两个途径,以及养殖塘和盐田作用下通过消失(-15.3%)、碎化(14.5%)两个途径发生,斑块面积变化主要由自然过程影响下通过新增(17.5%)、扩张(12.6%)、消失(-6.1%),以及养殖塘和盐田建设驱动下通过斑块消失(-14.8%)、碎化(-13.9%)、萎缩(-6.6%)3个途径发生。     

城市湖泊湿地温湿效应——以武汉市为例

选择武汉城市三环内主城区14块湖泊湿地为研究对象,采用小尺度定量测定的方法,研究城市湖泊湿地与温湿效应间的关系。结果表明:(1)城市湿地温度值与面积指数、距离指数呈显著负相关,与景观形状指数呈显著正相关(P0.05);湿度值与面积指数、距离指数、环境类型指数呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关(P0.05)。其中面积指数的贡献值最大。(2)14块湖泊湿地的降温增湿效应排序为湖泊11—14湖泊6—10湖泊1—5。当湖泊湿地面积为9.2—12.2 hm2时,其降温增湿效应明显;当湖泊湿地面积为308.4hm2左右时,降温效应显著且趋于稳定,湖泊湿地面积为67.6hm2左右时,增湿效应显著且趋于稳定(P0.05)。当湖泊湿地面积达到临界值之后,多斑块离散型(Dispersive)湖泊湿地布局对整个城市环境的降温增湿效应更为显著。     

基于功能分类的城市湿地公园景观格局--以西溪湿地公园为例

以西溪国家湿地公园为研究案例,从景观功能分类入手,揭示城市湿地公园景观格局与功能特征。结果表明:(1)西溪湿地公园是以生态保护为主,兼顾合理利用为基本功能特征,其生态保护功能区面积占整个公园的53.7%,旅游休闲区面积占46.3%;(2)西溪湿地公园生态保护功能斑块在整个公园中所占面积为42.08%,且面积大、形状复杂、多样性较低;旅游休闲斑块面积占25.41%,并且表现为斑块面积小、形状规则、多样性高等特点;(3)西溪湿地公园生态保护廊道面积是旅游休闲廊道面积的一半左右,其网络结构比旅游休闲廊道复杂,有利于生态保护功能的发挥;(4)生态保护廊道缓冲区内主要由生态保护斑块组成,旅游休闲廊道的缓冲区内生态功能斑块和旅游休闲斑块所占面积相差不大。基于功能分类的景观格局研究方法有利于识别景观功能的空间特征,能够有效揭示景观生态保护与利用的空间关系。     

20世纪下半叶上海城市景观镶嵌结构演变的数量特征与分形结构模型研究

以上海中心城区为空间范围,以RS和GIS为技术手段,运用多样指数、优势度、破碎度、分离度等指标,研究20世纪下半叶以来上海城市景观镶嵌结构及其演变的数量特征;运用分形理论建立各种景观形态的分形结构模型,以分维数为依据分析各种景观形态的复杂性;基于GIS的空间分析功能,探讨影响景观格局及其演变的主要因素。研究结果表明:(1)上海城市景观的空间扩展,在空间上和时间都是不均匀;(2)随着时间的推移,景观多样性和破碎度变大。优势度变小;(3)住宅、工矿和其它城市景观的分离度明显地呈减小趋势,农田和村镇的分离度呈增大趋势,道路和河流水域的分离度变化幅度不大;(4)各种景观斑块形态的复杂性程度(分维数的平均值)排序为:道路>河流水域>农田>住宅>村镇>工矿>在建景观>其它城市景观;(5)从各种景观形态的演变过程来看,住宅斑块形态逐渐趋于复杂化,斑其块形态的分维数呈缓慢地增大趋势;工矿、道路、其它城市景观、农田、村镇等五种景观斑块形态的变化,经历了由简单到复杂,再到简单的变化过程,其分维数在1947-1988年期间呈增大趋势,1988年时增至最大,随后开始逐渐减小;(6)影响上海城市景观格局及其演变的因素主要包括河流廊道、原有基础、交通廊道、经济发展、规划控制等几个方面。     

近40年鄱阳湖区“三生空间”格局转型与空间异质机制

洞察快速城市化进程下三生空间的转型规律和空间异质驱动机制,是湖域地区生产生活方式“绿色化”转变和国土空间规划高质量发展的重要基础,对于地区国土资源优化配置和生态系统韧性建设具有重要意义。以鄱阳湖区为研究对象,基于1980—2020年土地覆被遥感影像数据,从“空间结构-分布格局-空间功能”演变视角分析鄱阳湖区三生空间格局转型规律,并定量识别环湖区、近湖区和远湖区格局转型的空间异质机制。结果表明：(1)近40年鄱阳湖区三生空间格局转型具有显著的空间动态异质性,生产空间持续聚焦于湖滨及河流沿岸平原区,生活空间向各城市建成区蔓延集聚,生态空间存续于湖域及边缘山区丘陵地带。县域尺度格局转型同样呈显著的差异化演进格局,其中生态空间的收缩趋势呈现出由环湖向远湖逐渐衰减的态势;(2)尽管以生态空间为主导的结构基本面未改变,但生态空间在生产和生活空间侵占下持续减损,突出表现为大规模水域和林地生态空间被农业生产、工矿和城镇建设空间侵占;(3)功能指数转型中持续呈现出由环湖区向远湖区的梯度变化过程,证实了三生空间功能转型“湖泊效应”现象的存在;(4)城市化和工业化是环湖区和近湖区三生空间格局转型的关键驱动因...     

三大沿海城市群滨海湿地的陆源人类活动影响模式

随着陆源人类活动对滨海湿地的干扰日益强烈,研究滨海湿地陆源人类活动影响规律对于滨海湿地资源管理和保护具有重要的现实意义.以我国三大沿海城市群(环渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲)滨海湿地为研究对象,分别选取围海造地(直接因子)和流域污染物(营养盐、非点源无机污染物)输入(间接因子)表征1990-2000年间滨海湿地的陆源人类活动影响强度及规律.研究发现,虽然围海造地仍然以农业用地为主(＞50％),但城市建设用地比例随人口城市化率增高而增加,以珠江三角洲城市群最高;在环渤海湾和珠江三角洲城市群区域超过60％的滨海湿地面积受到高或中等污染物输入强度影响,长江三角洲城市群区域则有44.7％的滨海湿地面积处于中等污染物输入强度及以上.通过叠加围海造地和污染物输入双重陆源人类活动的综合影响强度表明,珠江三角洲城市群平均强度指数达到0.79,且处于中等及以上影响强度区域面积比例达到78％,均高于其他两个城市群滨海湿地区域.空间分析结果表明,陆源人类活动对滨海湿地的强影响区域多集中分布于河流人海口、较为发达城市滨海区以及海岸线附近.     

Landsat-based monitoring of annual wetland change in the Willamette Valley of Oregon,USA from 1972 to 2012

In Oregon’s Willamette Valley, remaining wetlands are at high risk to loss and degradation from agricultural activity and urbanization. With an increased need for fine temporal-scale monitoring of sensitive wetlands, we used annual Landsat MSS and TM/ETM+ images from 1972 to 2012 to manually interpret loss, gain, and type conversion of wetland area in the floodplain of the Willamette River. By creating Tasseled Cap Brightness, Greenness, and Wetness indices for MSS data that visually match TM/ETM+ Tasseled Cap images, we were able to construct a complete and consistent, annual time series and utilize the entire Landsat archive. With an extended time series we were also able to compare annual trends of net change in wetland area before and after the no-net-loss policy established under Section 404 of the Clean Water Act in 1990 using a Theil-Sen Slope estimate analysis. Vegetated wetlands experienced a 314 ha net loss of wetland area and non-vegetated wetlands experienced a 393 ha net gain, indicating higher functioning wetlands were replaced in area by non-vegetated wetland habitats such as agricultural and quarry ponds. The majority of both gain and loss in the study area was attributed to gains and losses of agricultural land. After 1990 policy implementations, the rate of wetland area lost slowed for some wetland categories and reversed into trends of gain in wetland area for others, perhaps representative of the success of increased regulations. Overall accuracy of land use classification through manual interpretation was at 80 %. This accuracy increased to 91.1 % when land use classes were aggregated to either wetland or upland categories, indicating that our methodology was more accurate at distinguishing between general upland and wetland than finer categorical classes.     

Recent areal changes in US forested wetlands

This study summarizes US Forest Service Resource Bulletin data to estimate forested wetlands areal changes. The Forest Resource Bulletins used field-data surveys to estimate the area of different forest land plant associations, including those that are typically defined as forested wetlands. The information includes changes since 1940 on national and state levels. These figures may help judge the success of some recent efforts by private and public agencies to protect wetlands.Forested wetland area decreased by about 3 million ha from 1960 to 1990. The percentage of forested wetlands lost (13%) was greater than for forest land (7%) for the past three decades. In the 1980s, Louisiana and North Carolina experienced the greatest losses (178,000 ha and 203,000 ha, respectively). In the same period, Maine, Montana, and South Carolina experienced the largest increases. The area of forested wetlands in the United States decreased over 700,000 ha (0.3%/yr) between 1980 and 1990.Corresponding Editor: R.E. Turner     

三江平原流域湿地景观破碎化过程研究

以流域为研究单元,利用历史图件和遥感数据资料及GIS技术,系统分析了该区典型流域50年来湿地景观的破碎化过程.结果表明,该区湿地景观破碎化在斑块个体和空间结构两方面变化极大.景观斑块个体变化主要表现为最大斑块、平均斑块面积不断缩小,斑块密度不断增大,斑块形状破碎化指数不断增大,景观内部生境面积破碎化指数不断上升;空间结构变化主要表现为湿地景观由初始基质景观逐渐变为河岸带景观;同时,随着农田面积逐渐扩大,隔离湿地斑体数量不断上升,隔离度不断增大;景观空间分布模式由“大陆-岛屿模式”向“卫星型模式”转变,最后变化为“完全隔离型模式”.导致该区湿地景观破碎化的主导因素是大规模的农业开发,反映了人类活动对湿地景观的巨大影响.     

上海市湿地景观格局时空演变与驱动机制的量化研究

基于1980-2018年上海市历史遥感数据,定量研究上海市湿地景观格局变化及其驱动机制。为此,采用Fragstats 4.2.1计算了景观格局指数,并在数据处理系统软件平台使用灰色关联系统分析了湿地景观格局与社会、经济以及自然环境之间的灰色关联度。结果表明：（1）自1980以来,上海市湿地面积持续缩减,尤其水田损失最多。截至到2018年,上海市共损失了21.06×10⁴hm²的湿地,现存湿地面积为38.22×10⁴hm²,其中人工湿地占85%,自然湿地占15%。人工湿地以水田为主,自然湿地以河流湿地为主。水田和河流斑块平均面积总体上呈波动缩小趋势。河流湿地的形状复杂性最高,其总面积在年际间缓慢缩减,平均分形维度指数年际间波动持平。水田平均分形维度指数年际间波动上升,景观形状向复杂化趋势发展。（2）1980-2010年间,湿地景观破碎化程度总体加剧,最大斑块指数呈波动下降趋势。2010年后,景观破碎化局势向好,最大斑块面积扩大。1980-2015年间,蔓延度指数呈波动下降趋势,香农多样性指数呈波动上升趋势。2015年是蔓延度指数和香农多样性指数变化的转折点。水库坑塘斑块形状较简单,年际间变化小,而且具有结构的自相似性。（3）湿地景观格局受自然、人为双重因素影响。城市扩张导致人工湿地面积减少。自然湿地的演变则主要受气温和降雨的影响。自然因素往往在较大的时空尺度上控制着湿地的景观格局变化。但随着经济的迅速发展,在较短的时间尺度上,国家政策等人为因素对景观格局的影响力逐渐增强。未来,国家对城市湿地保护政策的实施可以使湿地景观格局向好的方向演化。     

广西滨海区域景观格局分析及土地利用变化预测

研究滨海湿地景观动态及其发展趋势对于维持沿海地区可持续发展具有重要意义。利用移动窗口法分析广西滨海湿地景观格局时空变化,同时提取珍珠湾、茅尾海和丹兜海典型区进一步分析景观变化趋势,最后采用土地利用变化模型(Land Change Modeler,LCM)预测区域未来的景观演化趋势。结果表明,2000—2014年间,草地、乔木园地和常绿阔叶灌木林面积减少,而工业用地面积明显增加。研究区总体的景观异质性变化不大,破碎化趋势不明显。比较景观格局指数发现,边缘密度和多样性指数的空间分布特征相似,多样性指数较大的区域,边缘密度也大,并且多集中于珍珠湾、茅尾海和研究区的中东部。3个典型区的格局变化趋势相似,景观多样性指数降低而均匀度增加,其中,湿地斑块数目减少且所占面积比也减少。LCM模型结果表明,至2020年,草本湿地与森林灌丛湿地面积进一步降低,而工业用地和居民区则持续增长;其中,3个典型区土地利用变化均受到了工业发展的影响,以珍珠湾土地利用动态度最高,茅尾海其次,而丹兜海最小。当前,区域景观的变化明显降低了湿地植被的质量,加强湿地植被保护,限制工业区域的无序发展是维持区域生境完整和安全的有效途径。     

城市化背景下小微湿地景观动态变化及其驱动因素

小微湿地是指自然界在长期演变过程中形成的小型湿地。城市发展导致小微湿地大量消失，了解小微湿地景观动态变化特征及驱动因素是保护与管理小微湿地的重要基础。以合肥市包河区为研究区域，选取2006-2018年4期遥感影像，利用空间分析方法确定2006-2010年、2010-2014年、2014-2018年、2006-2018年4个时期小微湿地景观动态变化，基于300m×300m的网格单元，结合增强回归树和地理加权逻辑回归模型，分析13个预测变量与小微湿地损失之间的关系。结果表明：2006-2018年，小微湿地在整个研究区大范围减少，总面积下降了60.8%，斑块数量减少了60.5%，同时，小微湿地边缘复杂度降低，小微湿地间的空间距离增加，聚集程度降低。增强回归树模型显示，城市发展初期(2006-2010年)，周边用地类型(建设用地、旱地、林地和草地)变化是导致小微湿地损失的主要因素，中后期(2010-2018年)各类型土地利用变化的相对影响有不同程度的下降，斑块面积和坡度对小微湿地损失的驱动作用逐渐凸显。2006-2018年，建设用地变化(14.4%)、斑块面积(13.5%)、旱地变化(11.1%)、坡度(10.1%)、林地变化(8.5%)、草地变化(7.0%)是导致小微湿地损失的高重要性变量。地理加权逻辑回归模型揭示了高重要性变量对小微湿地损失影响的空间非平稳性特征，结果显示，除斑块面积系数的空间可视化无解释意义，其余高重要性变量对小微湿地损失的影响随地点的变化，贡献的大小和方向也有所不同。研究方法和结果可以为城市快速发展地区小微湿地的保护与管理提供理论支持。