农村居民点时空变化特征及驱动力分析——以宁波市北仑区为例

以地处东南沿海的宁波市北仑区农村居民点为研究对象,利用6期(1990、1995、2000、2005、2010和2015年)TM/OLI遥感影像为数据源,运用土地利用动态度、转移模型、核密度估计、平均最邻近指数及景观格局指数等方法,对北仑区25年来农村居民点用地时空变化特征及驱动因素进行了分析。结果表明:北仑区25年来农村居民点用地动态度基本为正值,居民点用地处于缓慢扩张趋势;农村居民点平均斑块面积增长趋势明显,年均增速为2.51%;平均斑块规模在5个研究时段中,前两时段主要受斑块数量影响,此后两时段受斑块数量和斑块总面积共同控制,最末时段则为斑块总面积主要影响;北仑区农村居民点斑块规模大小差异越来越显著。参与居民点用地流转的土地类型主要为耕地和林地,其中以耕地为主,城市建设对于居民点的占用不明显。农村居民点空间布局分异呈西部集聚成片、中部双核互动和东部零散错落格局;2015年北部岛屿(大榭)附近出现一个较为明显的高密度区;居民点区域整体分布模式由分散转变为聚集,并且聚集程度不断增加。北仑区农村居民点分布受人口、道路、地貌和政策等因素的综合作用。其中在1995—2000年、2000—2005年受人口影响效果突出;国道和县级道路走向与居民点布局联系密切;政策可促使居民点分布发生新的转变并奠定未来布局基础;居民点多分布在地势低平地(DEM100 m)。     

大青山自然保护区人为活动空间分布及其对景观格局的影响

本文基于森林资源清查数据和野外调查资料,应用GIS空间分析技术和景观指数方法,研究了内蒙古地区的大青山自然保护区内西部、中部和东部3个分区中3种人为活动影响（居民点、道路、其他影响源）的空间分布、影响贡献率及其对景观格局的影响.结果表明： 自然保护区中人为活动影响强度在东西部较高、中部较低.在3个分区中,西区的景观格局主要受到其他影响源的作用,使其针叶林、阔叶林、灌木林的景观格局趋于聚集分布;中区的景观格局主要受到道路的影响,使其阔叶林与灌木林景观斑块聚集程度降低;东区的景观格局主要受到居民点的影响,使其针叶林与阔叶林破碎度增加,灌木林与草地的景观斑块聚集度明显增大.     

呼伦贝尔草原人为火空间分布格局

人为草原火及其影响因素的空间分布格局与相关关系研究对于草原火发生、草原火管理等研究具有重要的意义.应用Ripley's K函数对呼伦贝尔草原1976-1996年间发生的人为草原火进行了空间统计分析,确定人为草原火空间分布在年内主要发生月份和年际间均呈聚集分布;应用Kernel密度函数对人为草原火及其影响因素居民点、道路和农田的空间分布密度进行了研究,结果表明呼伦贝尔草原人为火分布广泛,热点区域主体在123.05-124.82°E、48.25-50.21°N之间;居民点、农田空间分布密度的热点区域主要分布在东部和中部地区,道路的分布密度较农田和居民点分布更加均匀.人为草原火空间分布密度与居民点、道路和农田的空间分布密度呈显著性正相关,其Pearson相关系数依次为0.448、0.236、0.602 (P＜0.001),火源因素(居民点、道路、农田)的空间分布格局是呼伦贝尔草原人为火空间分布格局的主要影响因素.     

黑龙江大兴安岭呼中林区火烧点格局分析及影响因素

林火是森林生态系统景观格局、动态和生态过程的重要自然驱动力,理解林火发生空问格局与影响因素对于林火安全管理具有重要的作用.采用点格局分析方法,以黑龙江大兴安岭呼中林区1990-2005年火烧数据为研究案例,分析了火烧点空间格局及其影响因素.结果表明,火烧点在空间上的分布是不均匀的,呈现聚集分布,存在一些火烧高发区和低发区.呼中林区火烧概率是0.004--0.012次/(km2.a),平均火烧概率为0.0077次/(km2.a).人类活动因子、地形因子和植被凶子对林火的发生均具有重要作用.应用空间点格局分析方法表明,距离居民点和道路的距离、高程、坡度和林型是影响林火发生的显著因子.因此在进行森林防火管理时,仅仅通过控制人类活动对于降低林火火险的效果是有限的,地形和林型也是林火防控时重点要考虑的因素.     

呼中林区火烧点格局分析及影响因素

林火是森林生态系统景观格局、动态和生态过程的重要自然驱动力,理解林火发生空间格局与影响因素对于林火安全管理具有重要的作用。采用点格局分析方法,以黑龙江大兴安岭呼中林区1990-2005年火烧数据为研究案例,分析了火烧点空间格局及其影响因素。结果表明,火烧点在空间上的分布是不均匀的,呈现聚集分布,存在一些火烧高发区和低发区。呼中林区火烧概率是0.004-0.012次/(km² · a),平均火烧概率为0.0077次/(km² · a)。人类活动因子、地形因子和植被因子对林火的发生均具有重要作用。应用空间点格局分析方法表明,距离居民点和道路的距离、高程、坡度和林型是影响林火发生的显著因子。因此在进行森林防火管理时,仅仅通过控制人类活动对于降低林火火险的效果是有限的,地形和林型也是林火防控时重点要考虑的因素。     

豫东平原聚落景观格局变化

中国的快速城镇化必然导致聚落景观格局的变化,但目前相关研究对平原地区关注相对较少。文中选取豫东平原地区的开封、商丘、周口市,运用GIS空间分析方法和ENVI遥感影像处理技术,对该地区1972、2015年市域中观尺度上的聚落规模、聚落景观空间变化特征进行分析。结果显示:(1)在聚落发展过程中,1972—2015年聚落斑块数量有所减少,聚落规模逐渐扩张,市域内最大聚落斑块扩张相对更为明显;对聚落斑块扩张强度的分析发现,城市市辖区及周边乡镇聚落扩张强度相对较高。(2)地区内聚落斑块空间分布表现出聚集分布特征,但该时期聚集程度有所减弱;两个年份聚落核密度分布格局大致相似,局部地区存在多核扩散现象,市域尺度上的核密度分布存在地区差异。(3)对斑块形状指数的分析发现,研究区狭长或曲折聚落斑块在空间上分散布局,整体上区域内聚落形状趋于规则。(4)随着距河流、道路距离的增加,聚落斑块总面积和数量有所减少,且道路对聚落分布仅在一定范围内存在较大影响,距中心城市0—6km范围内聚落受中心城区发展辐射影响较大。本文的分析可为平原地区聚落景观的优化布局和聚落用地的集约化发展提供一定的参考。     

利用斑块信息研究冶勒的红豆杉种群分布格局与坡度的关系

从斑块信息的角度分析了四川冶勒的红豆杉种群分布格局与坡度的关系。结果表明:1) 红豆杉种群在冶勒的分布格局与坡度存在密切关系: 0°~50°的坡度范围内红豆杉种群均为聚集分布, 50°以上的坡度范围内红豆杉种群为随机分布。2) 红豆杉种群的聚集强度均与坡度和坡度的空间形状有关: 30°~50°坡度内的种群聚集强度远远高于0°~10°间坡度, 而10°~30°坡度的聚集强度介于二者之间; 在一定范围内, 空间形状越复杂, 其种群的聚集指数越高。     

京津冀城市群景观格局变化机制与预测

"城市群"是我国新型城镇化的主体形态,对推进国民经济发展具有重大意义,但其聚集连片的快速扩张模式对资源环境的压力持续增加,已经成为制约未来可持续的瓶颈。以我国经济发展最为活跃,但生态环境问题十分突出的京津冀城市群为例,基于CLUE-S模型,模拟分析了1990—2010年京津冀城市群景观格局的变化特征及其驱动机制,并预测了未来景观格局的变化趋势。结果表明,(1)1990—2010年京津冀城市群景观格局变化显著。其中,人工表面持续增加,耕地明显下降,林地和草地格局的变化也存在明显的时序差异;(2)京津冀城市群景观格局的变化主要受自然和社会经济要素的综合影响,且不同景观类型之间的驱动机制存在明显差异。其中,林地更易在地势较高、坡度较大的西部地区分布,而河流、人工表面等更易在平坦低洼的区域分布;此外,不同景观类型变化的驱动机制存在显著的时序差异,例如,人工表面受地形的影响程度逐步降低,呈现更加离散的分布,且其分布特征由较早时期的向市中心集聚分布发展为逐渐远离市中心并向铁路、高速路周边集聚的趋势;(3)经检验,CLUE-S模型能够较好地动态模拟京津冀城市群的土地覆盖格局的变化特征,模型的Kappa指数达0.84。模拟预测结果显示,未来(2020年)景观格局演变的显著特征是人工表面将持续增加,耕地将继续显著减少。北京、天津、唐山和石家庄等核心城市的景观格局变化将最为显著。     

森林景观恢复过程中景观要素空间分布格局及其动态研究

在ARC/INFO支持下,应用空间趋势面分析法,采用统一网络样点取样法,通过对关帝山天然次生林区从1959年到1992年4个时期景观要素空间分布趋势的定量化分析,从高度异质和变化的复杂景观中,揭示了一些不随时间发生根本变化的森林景观空间分布格局及其主要控制因素,研究结果表明,以海拔,坡向和坡度为主要因素形成的立地条件空间格局和人为干扰的空间格局,共同控制着森林景观恢复过程及其空间格局;高海拔带上的森林恢复过程主要受立地条件格局的控制,景观要素的生态潜力高,而较低海拔和沟谷地段的森林恢复过程受人为活动的影响较强,景观要素生态潜力较低;不同海拔带上,坡度和坡向的作用有明显差异;总的来说,研究范围内随着海拔的降低,坡向的作用增强,但在低海拔带上由于人为干扰的作用增强,植被类型分布格局的变化较复杂。坡度对植被类型空间分布的作用以中高海拔带上最强,高海拔带上的作用不明显,中海拔带上的作用也有所下降,而在低海拔带上,由于坡度对人为干扰格局的显著作用和坡度对坡向效应的加强,出现坡度大森林植被分布多的情况,控制人为干扰的强度和曼延是森林景观恢复和建设规划中不容忽视的重要内容。     

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。     

城镇化过程中福建省山区县农村聚落景观格局变化特征

农村聚落是农村居民与其周围环境相互作用的现象与过程,是城乡二元关系发展的重要一环,科学评估山地型农村聚落景观时空变化及影响因素对山地城镇化发展具有重要意义。选取了城镇化迅速发展的福建省上杭县作为案例,使用2004年与2014年高分辨率遥感影像、DEM等数据,运用RS、GIS及Fragstats技术,定量分析了上杭县农村聚落景观变化过程、格局趋势。研究表明:(1)2004—2014年上杭县农村聚落数量出现大幅下降,空间分布态势并没有发生太大变化,主要集中在西部汀江水系与东北部,并有进一步加强的趋势,Voronoi模型Cv值结果表现出这一趋势,但最近邻分析结果却显示出2014年相对2004年略微分散。(2)Ripley's K函数显示山地型农村聚落集聚与分散存在尺度效应,65km以内都表现出集聚趋势,2004年在35km处出现最高集聚状态,2014年则在15km集聚达到最高之后出现缓慢下降,并且在30km尺度范围内集聚程度大于2004年。(3)坡度、水系与道路对山地型农村聚落有显著影响,坡度5°是最为关键的因素,10°是一个阈值,80%的农村聚落都分布在10°以内;67%以上的农村聚落分布在距河流湖泊2km范围内;交通对农村聚落影响愈发显著,98.28%聚落分布在交通道路500m范围,未来推进山地城镇化应更加重视交通的作用。(4)乡镇政府所在地中心村镇面积扩大了4.59倍,远高于一般聚落,是山地城镇化过程中景观变化最剧烈的地区,也是为来应重点发展的地区。研究可为山地型农村聚落建设、山地型城镇化村镇规划理论与决策提供一定借鉴。     

Livestock Settlement Dynamics in Drylands: Model application in the Monte desert (Mendoza,Argentina)

Human settlements in arid environments are becoming widespread due to population growth, and without planning, they may alter vegetation and ecosystem processes, compromising sustainability. We hypothesize that in an arid region of the central Monte desert (Mendoza, Argentina), surface and groundwater availability are the primary factors controlling livestock settlements establishment and success as productive units, which affect patterns of degradation in the landscape. To evaluate this hypothesis we simulated settlement dynamics using a Monte Carlo based model of Settlement Dynamics in Drylands (SeDD), which calculates probabilities on a gridded region based on six environmental factors: groundwater depth, vegetation type, proximity to rivers, paved road, old river beds, and existing settlements. A parameter sweep, including millions of simulations, was run to identify the most relevant factors controlling settlements. Results indicate that distances to rivers and the presence of old river beds are critical to explain the current distribution of settlements, while vegetation, paved roads, and water table depth were not as relevant to explain settlement distribution. Far from surface water sources, most settlements were established at random, suggesting that pressures to settle in unfavorable places control settlement dynamics in those isolated areas. The simulated vegetation, which considers degradation around livestock settlements, generally matched the spatial distribution of remotely sensed vegetation classes, although with a higher cover of extreme vegetation classes. The model could be a useful tool to evaluate effects of land use changes, such as water provision or changes on river flows, on settlement distribution and vegetation degradation in arid environments.     

基于分形理论的乡村聚落景观空间特征及演变——以厦门市为例

空间结构和空间形态共同构成乡村聚落景观空间特征,对二者的科学分析是乡村土地利用格局优化的基础.本研究采用分形理论,从全市与分乡镇两个尺度上对厦门市乡村聚落景观空间结构的特征和演变进行定量分析,并提出空间格局优化的相应对策.结果表明: 厦门市乡村聚落景观空间结构与形态的分形特征明显.在全市尺度上,聚集维数、交通网络直通度和空间形态维数随时间变化而增大,而空间关联维数持续减少;乡村聚落景观空间结构呈多中心聚集态分布,交通网络通达性变好,空间结构自组织不断优化,而乡村聚落景观空间形态日趋复杂,空间呈扩展的趋势.在分乡镇尺度上,乡村聚落景观空间特征差异显著,空间结构松散、通达性较弱等问题存在于部分乡镇.未来需加强交通等基础设施投入和中心村建设,提高乡村聚落内部各要素的关联度,促使其空间结构优化.本研究结果为优化乡村聚落空间布局、科学编制乡村土地利用规划提供了有力的技术手段和理论支撑.     

基于增强回归树和Logistic回归的城市扩展驱动力分析

研究城市扩展驱动力对于准确判断城市发展规律,剖析演化过程和预测城市未来扩展趋势具有重要意义,同时也能为制定合理的调控政策提供指导。以沈阳市1997—2010年城市建成区变化作为因变量,选取三大类10种驱动因子,利用增强回归树(BRT)和Logistic回归两种方法分析影响城市扩展的主要驱动力。结果表明:(1)BRT分析得到影响沈阳城市扩展的驱动因子从大到小依次是:距1997年城区距离、距河流距离、数字高程模型DEM、距高速公路和铁路距离、土地利用类型、开发区规划、GDP、人口密度、坡向和坡度;(2)Logistic回归分析得到影响沈阳城市扩展的前8位驱动因子依次是:开发区、距1997年城区距离、DEM、距高速公路和铁路距离、人口密度、距河流距离、农村居民点和坡度;(3)距1997年城区距离、DEM、距高速公路和铁路距离是影响沈阳城市扩展的主要驱动力,均位于主要因子的前四位;(4)总体来说,沈阳城市扩展受邻域因子影响最大,而自然因子的影响相对较小,社会经济因子则只有开发区和农村居民点对城市扩展影响较大。     

遥感与GIS支持下的盘锦湿地水禽栖息地适宜性评价

盘锦湿地位于辽河三角洲的核心地带,是重要的水禽栖息地。受自然和人类活动的影响,该地区水禽栖息的生境面积不断缩小,致使湿地生态系统受到严重破坏,生物种群数量急剧下降。在此背景下,以GIS/RS为技术手段,根据盘锦湿地环境特点,采用层次分析法,从干扰条件、水源状况、遮蔽物以及食物丰富度4个方面对盘锦湿地水禽栖息地适宜性进行空间分析,再按照不同指标因子的等级划分,得到适宜性最好、适宜性良好、适宜性一般以及适宜性最差4个等级的盘锦湿地水禽栖息地适宜性评价图。结果表明:(1)盘锦湿地水禽栖息地适宜性最好、适宜性良好、适宜性一般、适宜性差的面积分别为803.79,913.47,905.29,1023.65hm2,分别占总面积的22.04%,25.05%,24.83%,28.07%;(2)前三类总面积为2622.55 hm2,占71.93%,说明盘锦地区水禽栖息的适宜地区较多,主要分布于流域、河漫滩等人为干扰较少的芦苇湿地以及食物和水源比较充足的大面积耕地中;(3)基于遥感分析和GIS空间分析技术,能有效、简便地对湿地生态环境处于快速动态变化中的水禽栖息地适宜性进行快速、客观准确的评价分析,其结果能为盘锦湿地水禽种群及其生存环境的规划、保护、管理和决策提供数据支持和科学依据。     

福建省安溪县土地利用时空演变规律及其关键驱动因素

以福建省安溪县为研究边界,选取了1999—2019年该县及所属乡镇的耕地、林地、草地、园地、水域、建设用地和未利用地等7个土地利用类型作为物种变量,与其相关性较大的社会经济指标为环境变量,采用典范对应分析和空间自相关等方法进行分析,以明确安溪县和所属乡镇的土地利用时空演变特征及其关键驱动因素。研究结果表明:安溪县1999—2019年间土地利用类型变化总体上呈"三减四增"态势,并在全局空间分布格局上呈明显的聚焦状态。全县耕地、草地和水域面积分别减少36.82%、22.91%和8.18%,而林地、园地(主要是茶园)、建设用地和未利用地面积则分别增加了10.37%、56.39%、206.08%和90.14%。就林地面积而言,近10年来安溪县24个乡镇中有1/3的乡镇林地呈下降趋势。其中,祥华、大坪、虎邱、参内、福田和城厢6个乡镇林地面积减少明显。研究表明:在县域水平上,主要土地利用类型变化,除了受地理因素的制约外,主要受社会经济指标和宏观政策的驱动因素调控。排位最大的前3个因素分别是社会消费品零售总额、地区生产总值和茶叶产量。在镇域水平上,不同乡镇由于地理条件,特别是城镇化水平和经济发展状况...     

Population distribution, settlement patterns and accessibility across Africa in 2010

The spatial distribution of populations and settlements across a country and their interconnectivity and accessibility from urban areas are important for delivering healthcare, distributing resources and economic development. However, existing spatially explicit population data across Africa are generally based on outdated, low resolution input demographic data, and provide insufficient detail to quantify rural settlement patterns and, thus, accurately measure population concentration and accessibility. Here we outline approaches to developing a new high resolution population distribution dataset for Africa and analyse rural accessibility to population centers. Contemporary population count data were combined with detailed satellite-derived settlement extents to map population distributions across Africa at a finer spatial resolution than ever before. Substantial heterogeneity in settlement patterns, population concentration and spatial accessibility to major population centres is exhibited across the continent. In Africa, 90% of the population is concentrated in less than 21% of the land surface and the average per-person travel time to settlements of more than 50,000 inhabitants is around 3.5 hours, with Central and East Africa displaying the longest average travel times. The analyses highlight large inequities in access, the isolation of many rural populations and the challenges that exist between countries and regions in providing access to services. The datasets presented are freely available as part of the AfriPop project, providing an evidence base for guiding strategic decisions.     

长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响

基于1980—2010年的土地利用数据,估算了各种土地利用类型的生态系统服务价值,分析了长三角30年来生态系统服务价值的时空动态及其对土地利用变化的响应。结果表明,1980—2010年,长三角建设用地面积变化最大,为446.1%,未利用地、耕地、草原、林地、水域的变化分别为285.9%、-31.5%、-76.2%、-5.4%、42.9%;1980—2010年,长三角地区的总生态系统服务价值减少了4.40%,水源涵养、休闲娱乐、废物处理生态系统服务功能价值上升;生态系统服务价值极低区域的面积增加且分布于城市扩张区域,生态系统服务价值中等区域逐年下降且被生态系统服务价值低区域所替代,高生态系统服务价值区域处于增加的趋势而极高区域基本维持不变;常州、湖州、嘉兴、南京、泰州的生态系统服务价值逐年增加,而其他城市的则处于下降趋势。     

城市扩张对北京市城乡结合部自然和农业景观的影响——以昌平区三镇为例

城乡结合部自然和农业生态系统是确保城市生态安全的重要基础。研究快速城市化背景下城乡结合部自然和农业景观的时空演变规律和驱动因素,能够为相关规划的编制和保护政策的制定提供科学支撑。以北京市三个典型的城乡结合部乡镇为例,通过对1999、2004和2010年三期SPOT遥感影像的解译,获取三镇三个时期土地利用/覆盖(Land Use/Land Cover,LULC)数据。在此基础上,借助Arc GIS空间叠加功能和土地利用转移矩阵,分析1999—2010年三镇LULC的时空变化特征;并通过空间自相性和景观连通性分析,研究近十年来三镇建设用地的空间聚集特征以及自然和农业景观空间连通性的变化,分析城市扩张对三镇自然和农业景观格局和稳定性的影响。最后,采用定量和定性相结合的方法,分析三镇自然和农业景观变化的驱动力。结果表明,1999—2010年三镇经历了剧烈的LUCC过程,建设用地、林地和草地面积大幅增加,伴随的是农业用地和水域面积的急剧减少。各种土地利用类型之间都存在着相互转移,特别是农业用地向建设用地、林地和草地,以及林地向建设用地转移明显。新增建设用地大多通过侵占原有建设用地周边的农业用地和林地,而实现"成片蔓延式"扩张;并造成了三镇自然和农业景观连通性的急剧下降,危及到该区域生态系统结构的完整性和功能的持续性。社会经济发展、土地利用规划、公共政策等共同决定着三镇LUCC的结构、规模和空间分布,是三镇自然和农业景观格局演变的主要驱动力。