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。     

40多年来塔南策勒绿洲动态变化研究

 利用策勒绿洲1956、1990和1998年3个不同时期的遥感数据（航片、TM和SPOT）进行配准、解译与分类处理,比较分析绿洲40多年来的动态变化,并从自然和人为因素两个方面探讨绿洲变化的原因。结果表明,从1956年到1998年策勒绿洲西北部的景观格局发生了显著变化,绿洲面积增加了近20％;林地的分布明显改变;河道发生显著位移,据实地调查大约向北移动400 m。对1990年TM与1998年SPOT分类数据,用FRAGSTATS软件计算景观格局指数并比较分析,发现研究区的绿洲、绿洲 荒漠交错带、荒漠和沙丘4种景观类型发生了明显的变化。绿洲面积增加而斑块数减少了近一半;交错带面积减少而斑块数增加了35％;荒漠面积减少而斑块数增加了60％;沙丘面积基本没有变化但斑块数减少了20％。绿洲变化的总体趋势是人工绿洲的面积增大而绿洲 荒漠交错带的面积明显减少,同时整个绿洲的破碎度增加而连通性降低,绿洲的稳定性和自我调节的功能下降。     

基于NDVI的塔里木盆地北缘绿洲-荒漠过渡带时空演变分析

基于2001、2007、2013和2017年的ETM/OLI遥感影像,使用复合植被指数构建的植被覆盖度模型与目视解译相结合提取塔里木盆地北缘绿洲-荒漠过渡带,并对其时空演变过程进行分析,为推动干旱区绿洲经济的可持续发展,土地荒漠化防治以及区域生态环境改善提供依据。结果表明:(1)2001—2017年间研究区绿洲面积呈扩增趋势,荒漠面积呈下降趋势;过渡带面积先减少后趋于稳定,年均扩增速率为-0.264%。(2)近16年来绿洲面积沿其边缘向外有不同程度的扩增,过渡带扩张面积主要由荒漠变化而来,缩小面积主要变化为绿洲,未变化面积趋于稳定,年均变化面积为-0.058×10^4 hm^2;(3)研究时段内受人为因素影响,绿洲面积迅速扩张,过渡带内侧的荒漠植被被开垦为耕地;位于区域东部和南部的地带,由于受地形和水文等自然因素的影响,过渡带面积扩增,荒漠面积缩减。近16年来塔里木盆地北缘加快了绿洲化进程,较为有效的控制了荒漠化;但过渡带空间变动较大,绿洲扩张过快且普遍存在环境恶化现象,该区域的生态环境还需进一步改善。     

1995—2018年石羊河流域下游荒漠化动态变化

以石羊河流域下游甘肃省民勤县为研究区,选取1995、2000、2005、2010、2015、2018年6期遥感影像作为数据源,利用RS和GIS理论和方法,基于归一化植被指数(NDVI)和地表反照率(Albedo)建立Albedo-NDVI特征空间,构建荒漠化差值指数,对民勤县荒漠化动态变化进行分析。结果表明: 石羊河流域下游地区荒漠化面积占民勤县总面积的90%以上,绿洲零星分布在大面积荒漠化土地中,以中度荒漠化为主,占全县总面积的70%以上;1995—2018年间,民勤县荒漠化面积整体呈减少趋势,年均减少面积为22.06 km²,年均减少0.1%。研究期间,该县各类荒漠化面积减少与扩张并存,重度、中度、轻度、微度荒漠化面积的动态度分别为-1.5%、0.2%、-0.9%、3.8%,说明荒漠化严重程度降低;研究区荒漠化总体处于稳定状态,未发生大面积并且趋势较为明显的荒漠化过程,荒漠化治理工作取得了阶段性的成果;研究区荒漠化波动下降的面积占15.2%,而波动上升的面积只占3.9%,无规律波动变化区主要分布在荒漠绿洲过渡区和绿洲边缘地区,面积达到总面积的17.7%,说明在绿洲和荒漠区交错地带,荒漠化反复变化较为活跃,是将来重点治理和修复地区之一。     

干旱区绿洲土地利用/覆被及景观格局变化特征——以新疆精河县为例

从宏观上运用3S技术,利用1972年MSS、1990年Landsat TM、2001年Landsat ETM+和2005年CBERS 4个时期遥感影像数据,将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合,运用ArcGIS以及Fragstats,分析了干旱区绿洲精河县1972～2005年间的土地利用/覆被和景观格局的变化.结果表明:(1)1972～2005年的33a中,精河县LUCC的总体变化趋势是绿洲面积有小幅度扩张,其中人工绿洲面积扩张尤为显著,天然绿洲面积减少.(2)研究区水域面积的变化受艾比湖湖面面积的变化影响较大,变化不显著,但总体上呈缓慢增长的趋势.(3)盐渍地面积的变化经历了先扩张后减小的一个过程.1990年达到最大值,但到2005年面积又有很大程度减少.沙地面积小幅度减小,其他地类的面积始终呈增加趋势.(4)景观在各个研究时段也发生显著变化.总的来说,整个研究区景观的密度持续增大,最大斑块指数先减小后增大,面积加权形状指数减小,形状趋于规则;斑块间的最邻近距离减小.表明1972年时景观中的优势斑块类型的连接性较2005年好,逐渐向具有多种要素的密集格局演变,景观更加破碎.同时不同斑块间的分离度增大,也说明景观破碎化程度加深.从香农多样性指数和香农均度指数的变化可以看出,景观的多样性增加,且均度增强.景观多样性及破碎化程度增加,也反映了土地利用越来越丰富.总之,要实现区域土地资源的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,必须注重土地利用格局优化,维护景观生态过程与格局的连续性.     

1975-2020年疏勒河流域绿洲时空变化研究

掌握内陆河流域绿洲时空动态是内陆河流域实现水资源优化配置和动态管理的基本前提。基于Landsat系列数据,结合面向对象随机森林和目视解译方法,分析了1975-2020年疏勒河流域绿洲的时空格局、结构变化及其成因,并探讨了人工/天然绿洲比例变化对生态环境的影响。结果表明：（1）2020年疏勒河流域绿洲面积为5790.24km²,占流域面积比例的4.65%,其中人工绿洲、自然绿洲和过渡带分别占绿洲总面积比例为45.29%、51.07%和3.64%;（2）疏勒河流域绿洲分布模式主要为内陆河沙漠区模式和干流模式;（3）1975-2020年疏勒河流域绿洲面积整体上呈扩张趋势,且绿洲变化以人工绿洲扩张、天然绿洲和荒漠-绿洲过渡带减少为主要特征,土地类型的主要变化为草地和荒漠被开垦,绿洲变化可分为1975-2000年缓慢扩张和2000-2020年迅速扩张2个阶段,主要原因为流域径流量增加和外来移民输入;（4）随着人工与天然绿洲面积之比由3：7（1975年）增加到5：5（2020年）,流域绿洲生态环境质量呈现先上升后下降趋势,2005年达到最高。研究可为疏勒河流域绿洲生态系统稳定发展提供数据支撑和科学依据。     

新疆玛纳斯河流域2000—2010年土地利用/覆盖变化及影响因素

在2000年和2010年两期遥感影像解译的基础上,从土地利用类型的结构、变化速率、变化方向及土地利用程度等方面分析了玛纳斯河流域土地利用的变化特征,并分析了影响土地利用变化的主要因素及不同因素之间的交互作用。结果表明:(1)近10年来,流域土地利用程度增强,人工绿洲呈扩张趋势,耕地和城乡工矿居民用地大量增加,林地和未利用地减少;上游地区草地和冰川积雪覆盖地面积增加。(2)耕地向内部外部双向扩张,主要来源于林地、荒漠和盐碱地;新增草地以山地裸地和山前荒漠的转变为主;林地主要转变为中游的耕地和城乡工矿居民用地及上游的草地和裸地;城乡工矿居民用地的增加主要来自荒漠、耕地和林地;未利用地变化以向人工绿洲土地类型的转变为主。(3)上游土地利用变化主要受气候变化的影响,降水量增加可能是冰川积雪面积扩张的主要原因;中游人类活动密集,耕地和城乡工矿居民用地扩张,荒漠植被退化;下游受气候和人类活动共同作用,尾闾湖泊萎缩,河岸和湖周植被退化。     

塔里木盆地荒漠-绿洲过渡带动态变化及其影响因素

荒漠-绿洲过渡带是维系干旱区绿洲生态安全的天然屏障,同时也是受气候变化影响最为敏感的脆弱地带。本文基于1990—2015年Landsat遥感影像、土地利用数据和气象资料,分析了过去25年塔里木盆地荒漠-绿洲过渡带年代际动态变化特征及其驱动机制。结果表明:在过去25年间,塔里木盆地的荒漠-绿洲过渡带面积呈持续萎缩态势,年变化率为1.24%;过渡带内的天然植被指数(NDVI)随着时间推移和过渡带范围的减小而下降,由1990年的0.142下降至2015年的0.127;塔里木盆地耕地面积由1990年的2.45×104km2,增加到2015年的4.01×104km2,不断扩大的耕地面积强烈挤占了荒漠-绿洲过渡带的生态空间;伴随耕地扩张,地下水位下降,加之本区干旱增强,一些浅根系植被死亡而导致植被覆盖度降低,生态屏障功能下降。荒漠-绿洲过渡带对维系绿洲农业生产稳定、保护绿洲生态安全具有天然屏障功能,深入研究这一特殊地带的时空变化及其驱动力,旨在针对性地提出生态保护对策与措施,为国家重大战略实施与西部生态文明建设提供科技支撑。     

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。     

干旱区绿洲廊道景观研究——以金塔绿洲为例

干旱区绿洲内主要廊道景观类型包括河流、水渠、田间防护林和公路等 .以金塔绿洲为例 ,介绍廊道景观在绿洲的形成与发展过程中传输物质和能量、阻隔荒漠景观扩展和入侵的基本生态功效 .利用GIS方法分析试验区内的廊道分布状况以及与各类景观之间的空间关系 .在近 10年景观格局的动态变化监测的基础上 ,分析廊道的驱动作用 .结果表明 ,用长度和宽度、周长和面积比、密度和非均匀度来表示廊道的各种特性 ;金塔绿洲廊道总长为 1838.5km ,密度为 2 .1km·km-2 ,以渠道和公路为主 ;水浇地、林地和城镇居民地廊道密度最大 ,受影响程度最高 ;绿洲内沟渠廊道质量的改进是影响水浇地等景观变化的重要驱动力之一 .     

基于VIC模型模拟的干旱区土壤水分及其时空变化特征

土壤水分在陆地水循环中起着十分重要的作用,大尺度、长时间及高精度的土壤水分监测是旱情预警、生态恢复与精准农业决策部署的重要指导依据,而陆面过程模式模拟在时空尺度上可获得更准确的土壤水分特征。以渭-库绿洲为目标靶区,结合VIC陆面过程模型和土地利用类型变化,探讨2009—2016年研究区年际间不同地类土壤水分时空变化规律,并用实测数据进行精度验证,结果表明:(1)东北区域土壤含水率模拟值较高,土壤含水量低值集中在研究区西部与南部区域。(2)盐渍土壤表层含水量高于耕地,每年雨季,灌丛土壤含水量高于其他3种地类,由于大量荒地转为耕地,绿洲荒地土壤含水量与耕地土壤相互接近,在28.784—53.741 mm之间。(3)渭-库绿洲近7年耕地与盐渍地面积大幅度增加,耕地与盐渍地面积增幅达35%以上,荒地面积相较2009年减少约46%,灌丛面积增幅约15%。(4)荒地土壤含水量伴随面积大幅度下降,土壤含水量数值集中在正态曲线28.6 mm以上区域。VIC模拟值与实测值均方根误差(RMSE)范围在1.4—2.80之间,RE范围在0.90—2.20之间,R~2范围在0.40—0.60之间,模拟效果较好。     

额济纳天然绿洲景观演化驱动因子分析

额济纳天然绿洲位于我国西北干旱内陆河流域黑河流域下游 ,近年来 ,随着黑河中、上游地区下泄地表径流量的减少 ,额济纳天然绿洲景观退化严重。基于研究区近十几年来的景观演化总体特征 ,分别从气候因素、水文因素、人类干扰因素等几个主要的景观变化驱动因子入手 ,探讨其演化机制、揭示其演化规律。研究结果表明 :黑河流域中、上游下泄地表径流量的锐减而导致研究区地下水水位下降、地下水矿化度升高以及水质恶化是额济纳天然绿洲景观发生退化的根本原因 ,绿洲人类活动强度的增加、绿洲关键区域的超载和过牧以及蒸发度指数的升高、湿润系数的下降均加剧了研究区景观退化的程度。     

1986-2015年瓜州绿洲变化

瓜州县作为丝绸之路的边塞重镇,瓜州绿洲在保持东西段的经济联系中具有重要作用。以遥感影像为数据源,分别提取1986年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年间的绿洲分布信息,并使用格网化的方法,分析瓜州绿洲变化的时空过程和空间规律。结果表明：过去30年间,瓜州绿洲总体为增长的趋势,面积净增长278.874km²,相比于1986年,绿洲扩张49.6%,其中2000年以前绿洲的扩张速度较慢,2000-2005年为绿洲扩张的巅峰时期,其次为2005-2015年。空间分布上,昌马灌区绿洲不断向冲积平原前缘和向西扩张,主要为移民区域的耕地开发;疏勒河干流灌区的绿洲扩张是以原始绿洲为基础,呈散射状向外发展;疏勒河尾闾的绿洲规模较小、斑块分散,但在近几十年间也得到了较大程度的扩张。对于绿洲退缩而言,主要发生在昌马冲积平原区,面积较少,主要是由于该区域分布的较多天然植被,在受环境因素的影响下变化频繁。总结绿洲的变化过程可以看出,瓜州绿洲的扩张速度较快,扩张特征明显。昌马冲积扇前平原作为一个较典型的扩张区域,绿洲不断向北部细土平原扩张,但由于该区域本身的地下水位较浅,地表盐渍化现象严重,加之大量地表水利工程的建立,盐渍化的防护和治理成为了确保该区域绿洲长期稳定发展需要考虑的重要问题之一。     

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)...     

2001-2014年博斯腾湖流域植被物候时空变化及其驱动因子

以博斯腾湖流域为研究对象,利用MODIS的MCD12Q2和LST产品、GHCN_CAMS气温观测/再分析资料与气象数据,采取趋势分析与相关性分析法探求了博斯腾湖流域2001-2014年植被物候的时空变化及其影响因素的相对作用,对博斯腾湖流域植被物候分区不同的驱动区域。结果表明：①在研究期内,整个研究区植被物候始期在第76-168天,末期在第172-295天;物候始期自南向北逐渐推迟、而末期逐渐提前,物候的空间分布特征与该区海拔高度的分布保持了较好的一致性;②2001-2014年植被始期和末期有明显提前趋势（提前3-6d）,主要分布在流域的盆地和平原绿洲区,表示研究区植被物候受到人类活动的影响。③植被物候始期与末期变化受气候因子驱动影响的区域占比分别为57.10%和51.30%,主要分布在黄水沟流域,清水河流域,孔雀河流域,大尤路都斯盆地和小尤路都斯盆地周围地区;而非气候因子占42.90%和48.70%,主要位于博斯腾湖周围绿洲和库尔勒绿洲等地势较低的区域。④由植被生长季物候与降水、气温的偏相关性关系和复相关性关系可以得出,多年物候始期和末期与气温有关;而且随海拔升高,气温的敏感幅度越高。博斯腾湖流域植被物候的时空变化不仅是受气候变化的影响,还主要受人类活动和海拔高度差异等影响因素的共同作用。     

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     

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。