1963-2009年金塔绿洲变化对绿洲景观格局的影响

内陆河流域绿洲与荒漠景观之间的相互作用与影响机制是干旱区景观地理学的重要内容之一。绿洲时空变化及其对区域景观格局影响的研究,对流域绿洲管理和环境保护具有重要的指导意义和科学价值。以中国西北干旱区内陆河流域水土资源开发的典型代表区域——金塔绿洲为例,基于5期不同的卫星遥感数据,利用数理统计模型及景观指数等方法开展绿洲变化过程、趋势、空间分布格局和景观结构特征变化研究。结果表明:(1)1963—2009年间金塔绿洲主要以扩张为主,绿洲面积增加了167.37 km2,绿洲与荒漠间相互转化剧烈,呈现出非平衡-平衡-极端不平衡的趋势状态。绿洲变化主要体现在西坝乡、羊井子湾乡的绿洲外延扩张和在三合乡-中东-大庄子乡、金塔镇-中东镇、古城乡等地的绿洲内部填充合并。(2)近46 a来金塔绿洲景观的分形特征、离散程度和破碎化程度趋于减小,各景观斑块则趋于简单和均匀化。(3)绿洲变化在一定程度上影响着绿洲景观格局,导致景观结构趋于均匀化和密集化,绿洲斑块镶嵌体表现出散布-扩张-破碎-融合扩展的变化过程。     

三工河流域荒漠绿洲植被动态及其成因分析

以三工河流域为例,讨论了植被动态及其地貌、水资源利用、河流廊道和排碱渠等景观要素的变化对植被产生的影响.结果表明,随着景观格局的变化,流域内的植丛高度、盖度及生物量均表现出较大变异性.以河流廊道为核心,通常荒漠绿洲景观格局呈带状分布,且由内向外随水热条件的改变,植被类型由乔灌木林依次向灌丛草甸、盐化草甸、荒漠化草甸和荒漠层次结构过渡.人类活动影响强烈的景观要素,其斑块多样性、破碎度、分离度和斑块密度等指数值较高,而人类活动影响较小的,其优势度和均匀度较高.各景观要素的稳定性不同,其大小顺序为:荒漠>沙砾石地>城镇用地>水体>农田>牧草地>菜地>林地>居民点>盐碱地>荒草地>水浇地>果园.梭梭群落的净生长量高峰值出现在8月,而博乐蒿、琵琶柴群落的净生长量高峰值出现时间各年度不同.博乐蒿群落与海拔相关系数最大,而琵琶柴群落则与土壤水含量、地下水位关系密切,梭梭群落与4～9月降雨量相关系数最大.     

乡镇尺度金塔绿洲时空格局变化

基于遥感、GIS技术和1990、1999、2006和2009年4期Landsat TM/ETM+遥感影像等,利用绿洲变化幅度、动态度模型、绿洲变化趋势指数模型及绿洲化荒漠化转移矩阵,开展乡镇尺度上金塔绿洲时空变化及分异研究.结果表明:1990-2009年间,金塔绿洲不断扩张,荒漠面积呈现减少趋势,绿洲净增长面积达199.49 km2.金塔绿洲整体处于非平衡状态,不同乡镇绿洲变化程度不同,乡镇绿洲规模变化强弱顺序为羊井子湾乡＞场站机关辖区＞东坝镇＞三合乡＞古城乡＞金塔镇＞中东镇＞大庄子乡＞西坝乡.金塔绿洲聚集度增加,景观破碎化程度减少,荒漠基质优势度降低.绿洲扩张区主要有羊井子湾乡、场站机关管辖区、东坝镇、金塔镇、古城乡和三合乡等.近20年来,金塔绿洲变化主要受人文与社会因素的影响,水资源的开发利用是绿洲扩张的前提条件,人口(含移民迁入)、经济发展、政策和科技进步是主要的驱动因素.     

三工河流域荒漠绿洲植被动态及其成因分析

以三工河流域为例,讨论了植被动态及其地貌、水资源利用、河流廊道和排碱渠等景观要素的变化对植被产生的影响．结果表明,随着景观格局的变化,流域内的植丛高度、盖度及生物量均表现出较大变异性．以河流廊道为核心,通常荒漠绿洲景观格局呈带状分布,且由内向外随水热条件的改变,植被类型由乔灌木林依次向灌丛草甸、盐化草甸、荒漠化草甸和荒漠层次结构过渡．人类活动影响强烈的景观要素。其斑块多样性、破碎度、分离度和斑块密度等指数值较高,而人类活动影响较小的,其优势度和均匀度较高．各景观要素的稳定性不同,其大小顺序为：荒漠>沙砾石地>城镇用地>水体>农田>牧草地>莱地>林地>居民点>盐碱地>荒草地>水浇地>果园．梭梭群落的净生长量高峰值出现在8月,而博乐蒿、琵琶柴群落的净生长量高峰值出现时间各年度不同．博乐蒿群落与海拔相关系数最大,而琵琶柴群落则与土壤水含量、地下水位关系密切,梭梭群落与4～9月降雨量相关系数最大。     

绿洲景观空间邻接特征与生态安全分析

以金塔绿洲为例,运用Arc View3．0a计算了绿洲景观类型与沙地和盐碱沼泽地的空问邻接长度和数目比例,利用地理缓冲区分析方法计算了沙地和盐碱沼泽地对绿洲景观面积的影响,提出了绿洲生态安全受胁程度的计算方法结果表明,绿洲景观类型与沙地和盐碱沼泽地的空间邻接边长和数目的差异较大;受沙地和盐碱沼泽地影响的面积在景观类型中也存在差异;草地和耕地与沙地的邻接边长和数目较大,受沙漠化的威胁比较重,而林地和耕地受盐渍化的威胁比较严重;基于景观类型空间邻接的生态安全评价分析可以初步反映绿洲景观受沙漠化和盐渍化的威胁程度     

渭干河-库车河绿洲景观生态安全时空分异及格局优化

渭干河-库车河绿洲(以下简称渭-库绿洲)是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,维护其生态安全,是实现绿洲可持续发展的重要保障。以1997年、2006年及2016年3期Landsat TM影像数据为主要数据来源,构建渭-库绿洲景观生态安全评价模型,对近20年来研究区的景观生态安全时空特征进行分析。利用最小阻力模型,以水域、林草地为生态源地,将生态安全水平、海拔和坡度作为阻力因子生成最小累计阻力面,划分生态功能区,识别生态廊道和生态节点,从点、线、面综合视角进行景观格局优化。结果表明:(1)1997—2016年渭-库绿洲生态安全区域面积呈波动变化,相对安全区域面积在不断增加,临界安全、敏感和风险区域面积呈减小趋势,景观生态安全度在空间分布上由高到低呈内向外扩展的态势。(2)研究区景观生态安全的Moran′s I值分别为0.6479、0.7049、0.6587,景观生态安全值的空间集聚性呈先增加后降低的趋势;局部空间自相关主要以高-高聚集和低-低聚集类型为主,呈现出"同质聚集、异质分离"的特点。(3)景观格局优化中选取的生态源地占绿洲总面积的12.76%,构建的绿洲生态廊道基本贯穿整个研究区,关键廊道连接了绝大多数的绿洲生态源地,辅助廊道是连接没有与关键廊道连接的源地之间的通道,识别的生态节点主要分布在绿洲生态廊道的薄弱环节处,共计36个。将划分的生态缓冲区、生态连通区、生态过渡区、生态边缘区5个功能区和生态源地、生态廊道及生态节点景观组分相结合,并提出优化建议,以期为维持及进一步改善该绿洲生态环境提供科学依据。     

从景观格局分析人为驱动的绿洲时空变化——以天山北坡三工河流域绿洲为例

根据三工河流域1978、1987年航片和1998年TM影像,利用GIS、RS和景观生态的研究方法,主要从绿洲景观格局分析了人为驱动的绿洲变化,包括景观多样性与人类活动的复杂多样性、景观斑块形状与绿洲扩张、斑块破碎化程度与人类活动的强度等。结果表明:(1)绿洲景观多样性总体呈现下降趋势,区域差异性较为明显。人类活动可以显著地改变绿洲景观的多样性。(2)绿洲景观斑块形状总体趋向不规则性和复杂性,但趋势减弱。人类一方面尽力在扩张绿洲外围,增加外围斑快形状的不规则性和复杂性,增加分维数,另一方面也在尽量规划绿洲内部,又使斑块形状趋向规则,降低其复杂性;但近20a,绿洲总体上以外围扩张为主。(3)人类活动强度和支配程度较大的绿洲区域,其景观的破碎化程度总体较高,绿洲中部人类活动强度最大,其景观破碎化程度总体高于人类活动强度较弱的绿洲下部和上部;绿洲斑块密度和景观破碎化程度随时间总体呈下降的趋势;人为引入斑块的破碎化程度普遍高于环境资源斑块的破碎化程度。     

干旱区绿洲城镇景观生态风险时空变化分析——以张掖绿洲乡镇为例

科学评估与分析干旱区绿洲乡镇景观生态风险,对优化绿洲土地资源管控和维护干旱区绿洲生态系统稳定性具有重要现实意义。以张掖市绿洲乡镇为对象,基于土地利用数据和景观格局指数,结合ArcGIS空间分析功能,研究其景观生态风险时空特征及影响因素。结果表明：1987—2018年,耕地和建设用地变化明显,分别增加429.03 km~2和236.26 km~2;整体景观生态风险呈下降趋势,并呈“南北高、中间低”格局特征;各乡镇风险水平在空间上正向聚集,位于绿洲边缘地区的乡镇风险变化明显;人为活动干扰是近年风险水平变化的主要因素。研究成果可为西北干旱区绿洲生态保护与治理提供决策参考。     

玛纳斯河流域绿洲农田防护林景观格局评价

防护林网作为农田景观的重要廊道系统,对生物多样性以及景观连通性等具有至关重要的作用。本研究以新疆玛纳斯河流域为研究区,基于高分辨率遥感影像,计算现实状态与合理状态下农田防护林网景观指标的相对误差,对玛纳斯河流域绿洲农田防护林网景观格局进行评价。结果显示:玛纳斯县、沙湾县和团场的防护林网带斑比的相对误差分别为0.7240、0.7374和0.7579,连续度的相对误差分别为0.5307、0.5629和0.6863,环度值的相对误差分别为0.6577、0.6380和0.4945。各景观指标的相对误差均大于0.15,说明玛纳斯河流域绿洲农田防护林网尚且达不到优质标准,存在林带面积不足、林网分布不均匀、闭合网格较少,成型状况较差等问题。建议在防护林的建设和管理中,加强缺失林带的补齐工作,并增加林带密度,通过科学合理的防护林网空间配置实现绿洲农田的可持续发展。     

基于移动窗口法的肃州绿洲化与景观破碎化时空变化

以甘肃省酒泉市肃州绿洲为例,以1990、1999和2010年3期Landsat TM/ETM同月相数据为数据源,基于Arc GIS与Fragstats软件,采用移动窗口法、转移矩阵和景观指数等开展绿洲化与景观破碎化的时空变化研究。结果表明:(1)肃州绿洲化过程主要表现为绿洲面积变化和内部土地利用类型之间的转化。绿洲面积变化以耕地、草地和城市建设用地等的增加为主;绿洲土地利用类型转换主要表现为耕地内部变化、草地与未利用地,城市建设用地与未利用地之间的转换等。(2)景观破碎化程度整体上呈减缓趋势,其剧变区多集中于绿洲边缘的银达镇、三墩镇、黄泥堡乡和下河清乡等,景观破碎化在空间上表现为由绿洲内部向边缘区转移。(3)以草地为主的绿洲荒漠过渡带是绿洲扩张和景观破碎化的多发区,更是维持绿洲稳定和可持续发展的关键子区。研究可为绿洲景观管理和可持续发展提供科学依据。     

干旱区典型农业绿洲的景观变化与原因分析

应用 GIS和 RS技术 ,运用 FRAGSTATS格局分析软件 ,从景观破碎度、分维数和分离度等综合分析了河西走廊武威绿洲的景观格局十多年的变化情况。并通过建立景观类型转移矩阵和转换图 ,详细描述了各类型间的转化情况。武威绿洲各项格局指数的变化都可表明人类影响不断加大 ,发生变化最大的在绿洲边缘地带。从人类活动和水资源的变化找到绿洲景观变化的驱动因子 ,并提出了可持续利用的对策。     

嘉峪关市城市化进程及景观格局动态变化

绿洲城市是中国干旱区人类活动最集中、人地关系最为敏感和复杂的代表性区域。本文以快速城市化绿洲城市——嘉峪关市为例,基于RS和GIS技术等从人口、经济、城市空间布局3个方面来分析嘉峪关市城市化水平,同时从斑块特征指数、景观多样性指数和景观空间构型指数等对绿洲城市景观格局进行定量分析。结果表明:1978—2009年间嘉峪关市城市化过程明显,城市人口比重从1978年的69.9%升至2009年的90.3%,城市建设用地年均扩张指数高达5.6%;嘉峪关市景观格局变化显著,景观多样性和异质性增强,耕地、林地和建设用地破碎度增加,草地和水域呈波动状态,未利用地破碎度减少;各斑块受干扰的程度增大,斑块几何形状更趋向规律性,基质成分减少;嘉峪关市城市化过程强烈影响着城市景观格局及其变化,人类活动对城市生态环境的影响作用逐渐增加。     

1994-2016年和田绿洲植被覆盖时空变化分析

监测植被变化对评价区域生态环境质量及生态过程具有重要意义。基于Landsat数据影像,运用归一化植被指数、像元二分模型、重心迁移模型等方法分析和田绿洲植被覆盖时空变化。结果表明：（1）和田绿洲植被分布总体以玉龙喀什河和喀拉喀什河为轴线,从高到低向外展布,高覆被以大面积片状集中于绿洲中部,低、中覆被相对零散围绕高覆被分布;（2）过去23年,和田绿洲植被覆盖面积和植被覆盖度均呈升高趋势。2016年相比1994年,绿洲植被覆盖面积增加553 km²,增长了19.6%;（3）和田绿洲覆被变化存在阶段性和区域性差异。时段上,2000-2005年覆被面积增加最明显;区域上,西部覆被增加最显著;（4）气候变化对和田绿洲覆被变化存在一定影响,但人类活动影响最直接。其中耕地开垦、作物种植是和田绿洲覆被增加的最主要因素,而城市基建是引起绿洲覆被减少的最主要因素。同时,因农耕区水耗增加挤占天然覆被生态用水,引起天然覆被退化,威胁绿洲未来发展;（5）过去23年,绿洲覆被重心整体西移。     

甘肃临泽绿洲景观的空间结构与生产特性

绿洲景观生态系统包括居民点,耕地,林地,草地,水域,岩漠,砾漠,沙漠,道路,水系10种景观组分;基质为耕地,成因类型为引入型;斑块包括居民点,林地,草地,水域,岩漠,砾漠,沙漠7种类型,成因类型可以分为3类;居民点,林地,耕地为引入型,岩漠,砾漠,沙漠为残留型,草地为环境淘汰型及残留型;廓道包括水系和道路2种类型,道路的廓道密度为水系的1.03倍,耕地以植物生产为主,在利用上应增加生产层次,发展动物生产,避免扩大面积,以维持景观生态系统的景观异质性和景观多样性,对于具有环境资源型和残留型成因特征的景观要素,适当减少生产层次,开发前植物生产,发挥水土涵养,旅游休闲,防风固沙的生态功能,有利于景观异质性与多样性的维持与稳定,对于以残留型为主的成因类型,利用上应发掘前植物生产的潜力,适当发展植物生产,可以避免景观结构的恶化。     

武汉市绿色廊道景观格局

绿色廊道作为城市关键的景观结构要素,在维持城市生物多样性,改善城市生态环境,调节小气候等方面发挥着重要的作用.以武汉市建成区为例,探讨城市绿色廊道景观格局定量研究的方法,使其充分发挥生态功能,从而指导城市绿色廊道的规划与建设.利用GIS处理基础资料,对城市廊道系统进行提取与分类,生成拓扑关系图,并计算景观格局指标参数.从廊道景观的构成和绿色廊道的网络结构两方面详细分析了武汉市建成区各行政区内各类型绿色廊道的景观格局.结果表明：在武汉市建成区内,灰色廊道最长,占廊道总长的63.53﹪;绿色廊道极其缺乏,总密度仅为2.63 km/km^2;在绿色廊道中,绿色道路廊道最长,占绿色廊道总长的60.29﹪.绿色廊道普遍较窄,绿带的长度不到其它类型绿色廊道总长的1/3;绿色道路廊道最窄,少数达20 m.绿色铁路廊道面积较小,为1.68 km^2,其它类型的绿色廊道面积相当,各占总面积的30﹪左右;3个行政区中,武昌的绿色廊道长度最长,面积最大.绿色廊道网络线点率、环通度及连通度均不高,网络结构简单,不利于城市生物多样性的维持.绿色道路廊道网络结构相对最复杂;绿带的网络连通性最差,没有回路存在;武昌的绿色河流廊道、绿带以及绿色铁路廊道网络结构最复杂,绿色道路廊道网络最复杂的是汉口.武汉市绿色廊道的建设,应注重长度和宽度的增加,提高绿带的比例;重视各类型绿色廊道及其在各行政区间的均匀分布;减少绿色廊道的断开区,增加网络连通性;使其走向与城市主导风向一致,兼顾通风走廊的功能.     

景观规划中的生态廊道宽度

生态廊道具有保护生物多样性、过滤污染物、防止水土流失、防风固沙、调控洪水等多种功能。建立生态廊道是景观生态规划的重要方法,是解决当前人类剧烈活动造成的景观破碎化以及随之而来的众多环境问题的重要措施。按照生态廊道的主要结构与功能,可将其分为线状生态廊道、带状生态廊道和河流廊道3种类型。生态廊道设计包括的关键问题有廊道数目、本底、宽度、联接度、构成要素、关键点(区)等。由于生态廊道结构与功能的复杂性,使得廊道的宽度具有很大的不确定性。具体的讲,生态廊道的宽度由保护目标、植被情况、廊道功能、周围土地利用,廊道长度等多个因素决定。合适的廊道宽度应该根据对廊道主要生态过程的研究来确定。从景观的结构与功能分析出发,分别从生物保护廊道和河流廊道两方面对生态廊道的宽度及其影响因素进行分析,并对相关研究成果进行综述,总结得出两种类型生态廊道的适宜宽度值范围。最后提出确定宽度时应该注意的相关问题。