亚太发展中国家三大城市景观格局梯度动态与城乡融合区特征

以亚太地区3个大城市中国上海、菲律宾大马尼拉和越南河内为对象,在3S（GIS,GPS,RS）技术支持下,选取了近20年的遥感资料,采用基于斑块密度等6种景观指数的景观格局梯度分析的手段,研究了这3座城市城市化的景观格局动态及与之相关的城乡融合区特征。结果表明：在城市化过程中,这3座城市城市化区域景观格局都有显著变化,斑块密度升高,破碎化加强;在样带上,斑块密度、Shannon多样性等指数与到市中心的绝对距离有较强的相关性,景观指数能检测出城市化的梯度和城市化的推进方向;3座城市的城乡融合区有着不同的发展特征,城市化呈现出不同的发展阶段特点。大马尼拉市城市化阶段最高,郊区城市化也最早,城乡融合区明显,上海市城市化阶段较高,郊区城市化和城乡融合区也较为明显,而河内的城市化阶段较低,郊区城市化和城乡融合区不明显。需要对城市融合区的生态环境加以保护。     

基于TM影像的沈阳市城市景观格局变化分析

利用1992年和2013年Landsat TM数据,在遥感与GIS平台支持下,采用景观格局和梯度分析相结合的方法来分析沈阳市城市化进程中景观格局变化。研究结果表明,1992—2013年,沈阳市城市景观格局总体变化明显,城镇用地增长10.97%,农业用地减少9.95%,水体、道路、绿地变化幅度较小。整体景观格局破碎化程度有所下降,斑块密度、边界密度、Shannon多样性均有所下降,蔓延度升高。在样带梯度分析中,以斑块密度为基础的几种景观指数能检测出城市化梯度和程度不断向郊区递减,在空间上,呈现出农村-城乡交错带-城市-城乡交错带-农村的变化特征,在时间上,中心城区的景观破碎化降低,城乡交错带景观破碎化升高。景观格局变化分析为了解城市化过程中城市形态、结构和生态过程提供依据和参考。     

基于QuickBird卫星影像的沈阳城市绿地景观格局梯度分析

基于2006年QuickBird卫星影像数据解译的沈阳城市绿地分布图,在GIS的支持下,通过幅度效应的研究,在确定出研究区的适宜幅度为5 km的基础上,应用梯度分析与景观指数相结合的方法,研究了沈阳城市绿地景观结构及其梯度上的空间特征.结果表明:类型水平上,不同的绿地类型沿景观格局梯度表现出明显的空间特征;在城市中心,公园绿地为优势类型,而在郊区,农业用地为优势类型;城市绿地整体上破碎化程度高,绿地斑块形状较为复杂;景观水平上,不同景观指数沿样带梯度表现出差异性,表明城市化导致景观的破碎化程度增大,景观异质性增高;斑块密度、景观形状指数和景观聚集度指数具有明显的梯度特征,而最大斑块指数、多样性指数则不明显;景观格局指数和梯度分析相结合是研究城市绿地空间的有力工具.     

城市景观破碎化格局与城市化及社会经济发展水平的关系——以北京城区为例

快速城市化引发的景观破碎化加剧对于城市生态系统的过程、功能及其所提供的生态服务功能具有显著的影响。以北京市五环内中心城区为例,采用移动窗口分析、梯度分析与景观指数相结合的方法研究了城市景观破碎化的空间分布格局和内部水平差异,并以此为基础,探究景观破碎化与城市化及社会经济发展水平的关系。结果表明:类型水平上,城市建筑用地景观比例达63%,斑块连通性好,破碎化程度低,而绿地景观占33%,斑块分布不均匀,破碎化程度较高。景观水平上,城市中心和郊区的景观破碎化程度要明显低于城市边缘的城乡过渡区,沿城市化梯度从中心向外围呈现出先上升后下降的趋势。回归分析结果表明,景观破碎化程度与城市化水平之间表现出一种倒"U"型关系,并在城市化水平达42%—45%之间,景观破碎化程度达到峰值。进一步研究表明,人口密度和家庭户数是导致景观破碎化加剧的直接驱动因素,而经济的快速增长对景观破碎化程度的提高具有间接的影响。该研究结果不仅能作为城市生态系统监测的重要指标,还能为城市景观的合理规划提供科学依据,而且对于促进城市的可持续发展具有重要的意义。     

快速城市化过程中土地覆盖格局研究——以深圳市为例

研究一个以城市化过程为主的土地利用/覆盖变化可以从不同的角度出发。选择景观生态学中的景观格局的研究方法,对快速城市化地区——深圳市的城市化过程中的土地利用/覆盖的动态变化进行研究。具体选择景观格局指数中的破碎度指数、Shannon-Weaver多样性指数和聚集度指数,来表征斑块水平、景观水平、区域水平3个不同层次的土地覆盖格局。首先在区域水平上,分析了深圳全市,以及经济特区和特区外的宝安区、龙岗区的土地覆盖格局变化。在此基础上,以研究区的镇级行政单元为景观单元,计算了镇级行政区域以及镇级行政区海拔0～30m的区域的景观格局指数,在景观水平上分析了区域经济发展水平和速度,以及地形因素对土地覆盖格局变化的影响。随后分析了研究区各土地覆盖类型以及不同时期的斑块水平上的土地覆盖格局。最后以城镇用地比例表征城市化水平,讨论了城市化水平与土地覆盖格局变化的关系。在城市化初期,景观类型多样性和斑块破碎化程度出现上升趋势,空间聚集性下降,生态安全问题开始突现。在城市化水平20%～40%之间,其景观类型多样性和斑块破碎化程度达到较高水平,而空间聚集度水平较低,生态安全水平明显下降;随着城市化过程的不断深入,城市化水平不断提高,景观类型多样性和斑块破碎化程度又出现了较为明     

基于GIS的上海市景观格局梯度分析

 定量分析景观格局及其变化对于监测和评价城市化的生态后果十分重要。该研究应用基于GIS的梯度分析与景观指数相结合的方法定量分析了上海市城市化的空间格局。沿一条自西向东64 km长6 km宽和另一条自南向北66 km长6 km宽的样带,应用移动窗口计算了一系列景观指数。结果表明,城市化的空间格局可以用梯度分析与景观指数来定量,不同的土地利用类型沿景观格局梯度确实表现出明显的“空间特征”。多项景观指数可准确地、定量地指示上海地区东西和南北发展轴线上城市化的前沿和城市景观梯度分异的特征。城市化的总体格局是随着城市化程度增加,景观在组分上更多样化,形状上更为复杂以及生态学上更破碎化。此外,该文显示的上海市城市化景观格局比较符合同心圆论的城市发展理论,研究结果支持斑块密度随城市化程度而增加,斑块大小和景观连接度则下降的假说,但与随人类干预程度增强,斑块形状变得更规则的假说不相符和,因此,需要进一步研究来证实该发现。     

基于模拟景观的城市森林景观格局指数选取

基于现实的沈阳城市森林景观,模拟了4个景观格局梯度,并选取了1个与之相应的现实景观格局梯度,分析了28个景观格局指数在各梯度对景观破碎化和景观斑块形状复杂性的反映,从而筛选出描述这两种景观格局特征的适宜景观格局指数.结果表明：斑块密度（PD）和平均斑块面积（AREA_MN）在城市森林景观破碎化方面表现出较规律的变化趋势,斑块密度随破碎化程度的增加而增加,平均斑块面积随破碎化程度的增加而减小;面积加权平均周长面积比（PARA_AM）在描述景观斑块形状复杂性方面与景观格局梯度相吻合,且随斑块形状复杂性的增加而增加,能够较为准确地描述景观斑块形状的复杂性.     

上海浦东新区城市化过程景观格局变化分析

利用1994和2000年航空遥感影像资料解译的土地利用与覆盖数据,在GIS支持下,采用景观格局指数和梯度方法分析了上海市浦东新区城市化过程中景观格局的变化.结果表明,随着城市化程度的推进,浦东新区由原来以农业为主的格局逐渐转变成以居民地、公共设施和工厂为主的城市景观格局,农田占地比例由1994年的71.45%下降到2000年的41.32%,居民地、公共设施和工厂总占地由1994年的18.2%上升到2000年的41.9%.整体景观格局的破碎化程度和异质性都有所增加,斑块个数由1994年的4.08个·km^-2上升至2000年28.65个·km^-2,面积平均加权由24.43 km²减少到1.75 km²,聚集度由98.31下降为95.09,多样性和均匀性指数分别由0.4697和0.5284增至0.7509和0.8343.在样带梯度分析中,景观格局指数能检测出城市化梯度及城市化程度不断向郊区递减的趋势,城市化水平较高地区以人工景观为主,表现出斑块个数多且面积小、斑块形状简单和景观多样性高等景观特征.景观格局动态变化分析是了解城市化过程中城市形态、结构及生态过程的基础.     

大城市城乡耦合地域空间演变及其景观格局——以无锡市为例

基于城乡耦合关系,选择无锡市城市化地域过程和空间范围动态变化显著的城乡耦合地域作为研究实体,综合RS、GIS及景观生态学分析方法,确定1984～2008年5个时段城乡耦合地域范围,并揭示其动态演变过程.在此基础上,研究不同时期城乡耦合地域范围内景观生态格局及其响应变化.结果表明,快速城市化地区城市连续建成区的扩张导致耦合地域同幅扩展;耦合地域内建设用地比例随着耦合地域向外推移和扩展而持续增加,并且其内部的主要建设用地斑块结构稳定性呈现先降后升的特征;耦合地域空间演变引起各类型景观格局密度指数相应变化,建设用地景观增加导致生态景观整体趋于破碎化;而耕地景观相邻边界的主导地位在快速丧失的同时建设用地相邻边界主导地位不断增强,以边界镶嵌度EPD表征的景观交错分布程度不断提高.     

基于焦点物种的北京市生物保护安全格局规划

快速城市化进程中,城市及周边地区生物栖息地的丧失和破碎化对生物多样性保护构成严重威胁。如何在景观尺度上判别对于生物保护具有重要意义的栖息地及其空间格局成为了重要问题。选取快速城市化的典型地区——北京市作为研究对象,将焦点物种和景观安全格局方法相结合,对北京市生物保护安全格局进行判别和规划。根据焦点物种的定义和选取标准,将在栖息地类型、生物学特征等各方面具有代表性的大白鹭(Casmerodius albus)、绿头鸭(Anas platyrhynchos)、环颈雉(Phasianus colchicus)选作北京市的焦点物种,应用最小阻力模型和GIS空间分析技术,对焦点物种的栖息地适宜性进行分析,并建立物种运动的等阻力面,根据阻力面的空间特征对北京市生物保护安全格局进行规划。结果显示:规划后的安全格局的斑块数量、分离度、邻近距离显著下降,平均斑块面积和最大斑块指数显著上升;该格局用约60%的土地,保护了北京市主要生境类型及关键性空间格局,可有效缓解栖息地丧失和破碎化的问题,从而达到保护整体生物多样性的目的。这一研究方法和成果可为北京市生物多样性保护和城乡生态建设提供决策依据,也对同类研究具有借鉴价值。     

A gradient analysis based on the buffer zones of urban landscape pattern of the constructed area in Guigang City, Guangxi, China

Over the last century urbanization on the landscape has increased and intensified. Urban development has a great impact on the environment at the local, regional and even global levels. As a driving force in global change, the need to understand the dynamics of urban pattern and its change in an accurate and efficient manner is ever more pressing. Based on aerial color infrared photography in 1985 and QuickBird satellite imagery in 2004 and according to the standard for plan and construction of city land use, the landscape of Guigang City was divided into 11 types. In the landscape classification maps, 31 buffer zones, each being 200 m wide, were divided. With the aid of GIS software ArcView 3.2 and landscape pattern analysis software FRAGSTATS 3.3, the landscape spatial patterns of each buffer zone were analyzed at the landscape level and class level. The landscape indices, such as patch size, patch fractal dimension, diversity index and evenness index, were calculated. The results indicated the following: The total area of the residential land and the communal land in 2004 covered 46.3% of the entire constructed area of Guigang City and the sum of the patch number of the two patch types occupied about 39.7% of the total patch number, while the percentages were respectively 48.2% and 45.4% in 1985. This showed that the mosaic landscape with the residential land and communal facilities land became increasingly unclear following urban development and landscape diversity. Based on the gradient analysis with the landscape-level index and the class-level index, there were two business and finance centers in the constructed area. One was located in the urban center with a range of 0.8 km; the other was from the 10^th to the 16^th zone. In each buffer zone, the mean patch size was larger and the landscape shape was more regular in 2004 than in 1985. Furthermore, the Shannon diversity index of each buffer zone rose in 2004 with patch richness and evenness increasing. The landscape index computed for the main landscape types (communal facilities land, industrial estate land, residential land and farmland) in the middle of the buffer zones clearly indicated the changes taking place in urbanization. The patch size and the patch number of industrial estate land and farmland also pointed to these changes, while communal facilities land and residential land assumed another similar tendency towards changes. In each gradient zone, industrial estate land had the most complex shape, the lowest area percentage of each zone and the biggest mean patch size, whereas communal facilities land and residential land were opposite to industrial estate land. Farmland had a steady percentage along the buffer zone and its continuous distribution had an important impact on the urban eco-environment. The question of how to relate the pattern of changing characteristics along the buffer zone to the urban ecological process and urban ecological planning remains to be studied further in the future.     

基于缓冲带的贵港市城市景观格局梯度分析

运用景观格局指数与城市建成区缓冲带划分相结合的方法,分析了广西贵港市近20a来城市建成区整体景观与主要城市景观类型（公共设施用地、工业用地、居住用地及农田）的圈层梯度变化特征.分析结果表明：贵港市城市建成区可以看作是居住用地与公共设施用地的镶嵌景观,但这种镶嵌景观随着城市化的发展,存在日趋不明显的特征;整个景观层面的指数20a来在31个梯度带内,表现出相似的变化趋势,斑块面积指数显示出贵港市城市建成区存在两个较为明显的商业金融中心;各梯度带内景观的平均面积增大,景观的形状日臻规则,景观多样性随景观类型及均匀度的增加显著上升.2004年主要城市景观类型在缓冲区中间各带能够很好的反映出格局的变化特征,其中工业用地和农田用地的斑块数和斑块密度随缓冲区梯度表现出较为一致的变化特征,而公共设施用地和居住用地的梯度变化趋势相似.各个梯度带中工业用地形状最为复杂,所占比重最低,平均斑块面积最大;公共设施和居住用地形状较为简单,在各带中所占比重较高,平均斑块面积较小;农田景观在各带中所占比例变化不大,近似连续分布,对城市生态环境的调节起到一定作用.     

Spatiotemporal change in land use patterns of coupled human–environment system with an integrated monitoring approach: A case study of Lianyungang,China

There is an urgent need to quantitatively monitor the spatiotemporal pattern–process interactions of coupled human–environment systems in rapidly urbanizing areas. In this study, we mainly referred to structural(not functional) aspects of land-use pattern, and especially, we targeted at landscape composition and landscape fragmentation. We applied an integrated monitoring approach, to a case study of a new and fast-growing city in the east coast of China. This approach included gradient, spatial overlay and square blocks sampling analysis. The results showed that (1) over the past seven years, the urbanization intensified with its percentage of construction land from 8.19% in 2004 through 17.15% in 2008 to 25.79% in at the cost of more fragmentized agricultural land system and loss of wetland ecosystems; (2) Lianyungang is experiencing rapid urban expansions over the 2004–2008 and 2008–2011 periods in a dispersed and leapfrogged but not compact form; (3) the hypothesis of urban expansion following a process of diffusion and coalescence proposed by Dietzel et al. (2005) were confirmed again by this study; (4) the relationship between patch density of construction land and the degree of urbanization was characterized as an inverted Ushape pattern. Moreover, this study revealed the threshold of the changes of landscape fragmentation while the degree of urbanization is increasing until about 20–40% for Lianyungang city, which should be carefully applied to other places; (5) mean patch size follows an exponential growth or a quadratic growth in the process of urbanization in this study, which is new finding that has not been revealed by other relative case studies reviewed and stand the tests.     

城市化进程中广州市景观格局的时空变化与梯度分异

以广州市为研究对象,利用1985、1990、1995、2000和2004五期遥感影像,研究了广州市20年来景观空间格局的时空变化特征.结果表明,广州市1985～2004年间景观格局变化明显,斑块数和斑块密度增加,斑块的形状更加不规则,景观结构更加复杂,景观各指数的动态变化反映了景观格局明显分异变化的特征,但变化速率、强度和发展态势在全市和不同行政区表现出梯度变化特征.番禺区受城市化过程和人类活动的干扰主要发生在1990年以后,花都区的重要城市化过程主要发生在1985～1995年间,但整体受干扰程度和幅度相对小.增城和从化的景观组分变化主要发生在1990～2000年间,城区受城市化过程影响表现出的趋势和整个研究区最相似,表现为受城市化干扰程度大、城市化过程时间长、开始时间早等特点,表明不同分区的景观格局呈现出不同的时空变化特征.     

南京城市扩展过程中聚落斑块的行为特征

城市化过程具体表现为聚落斑块在景观上的消涨过程.基于南京地区1988、1998和2003年的Landsat TM影像,将聚落斑块按演变形式分成新生、消亡、延展、收缩、融合、分裂和混合7种变化模式,分析了各类斑块沿城乡梯度带的分布格局.结果表明:1998-2003年研究区聚落斑块的总面积迅速增加,斑块数量、平均斑块面积和最大斑块指数等均保持同步增长趋势,新生型与混合型构成斑块演变的主体,但收缩和消亡斑块的负贡献率也持续上升;各演变类型斑块沿城乡梯度带的空间分布格局在2个时段上不尽相同;1988-1998年,混合型斑块在主城区表现为高密度扩张;1998-2003年则表现为低密度蔓延,主城区外各梯度带则没有明显的阶段性差异,新生斑块的城乡梯度格局在2个时段基本一致,其密度、面积比例在主城区较小,城市边缘区较高,向外则随离主城区距离的增加而递减;延展斑块前一时段在主城区与远郊存在2个高发区,但后一时段远郊的密度与面积比例均显著降低;收缩斑块和消亡斑块的高发区位于主城区及其边缘和远郊;比较各类斑块的城乡梯度格局发现,城市化程度高、速度快的区域,同时也存在相对快速的斑块收缩与消亡过程,主城区与城外各梯度带在扩展模式上存在阶段性差异.     

区域城市扩张对森林景观破碎化的影响——以粤港澳大湾区为例

森林生境丧失与景观破碎化是引起生物多样性下降,生态系统功能降低的重要原因。量化森林景观破碎化的时空特征及其与城市扩张格局的关系是开展区域生态修复与功能提升的重要基础。本文以快速城市化的典型区域——粤港澳大湾区为研究对象,基于遥感解译的1980年、1990年、2000年、2010年和2018年土地覆盖/利用专题图,通过多尺度的景观格局分析和统计分析,定量解析森林景观破碎化的时空演变特征及其与城市扩张格局间的关系。研究结果显示：1）1980-2018年,大湾区林地覆盖面积缩减1,274 km²,林地转变为建设用地的面积占林地丧失总面积的比例从1980-1990年的11%增长至2010-2018年的42%,表明城市扩张已成为林地丧失的主导因素;2）森林景观破碎化程度加剧,表现为林地斑块密度提高,平均斑块面积减小,但破碎类型与程度具有地域差异;3）城市扩张幅度与空间格局显著影响林地破碎化,其中,城市扩张幅度对林地破碎化的影响更为重要。基于森林景观破碎化与城市扩张的现状,落实城市增长边界划定、关键斑块-廊道识别与生态网络构建等措施,有助于保护与连通重要生态空间,保障和提升生态功能。