中国高铁沿线区域土地利用景观格局变化分析

高铁建设会对周边土地利用格局产生重要影响, 但目前对中国高铁周边土地利用时空变化缺乏系统性研究。基于土地利用变化分析指标、景观格局指数、缓冲区等方法, 系统研究近年来中国高铁沿线土地利用景观格局时空动态变化。结果表明: (1)耕地和林地是沿线主要地类; 城乡、工矿、居民用地变化幅度和单一动态度最大, 耕地变化幅度位居其次; 各类用地综合动态度不高; 土地利用变化程度逐渐上升。不同类型用地的土地利用转移程度各异。(2)耕地和城乡、工矿、居民用地变化幅度呈距离衰减; 距高铁线越近, 土地利用程度综合指数越高。(3)景观多样性指数先增后减; 各类用地分形维数较接近; 景观破碎化加剧。研究可为高铁规划和建设、沿线区域土地规划和开发利用提供决策参考。     

1980—2015年南四湖流域景观格局及其脆弱性

流域景观格局及脆弱性变化对流域生态环境具有重要影响.为保障南四湖流域生态环境安全,本研究以流域1980—2015年7期土地利用数据为基础,通过计算景观格局指数分析南四湖流域景观格局变化,利用景观适应度(LAI)和景观敏感度指数(LSI)构建景观格局脆弱度(LVI),并分析其空间分布与变化.结果表明: 1980—2015年,南四湖流域耕地面积比例下降4.6%,建设用地增加39.7%,其他土地利用类型呈波动变化,林地、草地、未利用地面积减少,水域面积增加.耕地一直是南四湖流域的优势景观类型.耕地和水域破碎度增加,其他地类破碎度降低.流域景观整体破碎度有所缓和,景观类型之间形成了较好的连接性,景观格局的不规则性和复杂性下降并朝着均匀化和多样化方向发展.各时期流域景观脆弱度大体上表现出东部高于西部、北部高于南部的趋势,其空间分布与流域地形,以及景观类型的分布、土地利用变化有关.研究期间,流域LVI整体下降,东部景观脆弱度严重地区的景观格局开始趋于分散,逐渐被低一级脆弱区所取代,西北部地区脆弱度的回升最明显,南部及西南部一直是低脆弱区.     

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.     

1996-2016 年洞庭湖区土地利用及景观格局演变特征

以1996 年、2001 年、2007 年、2012、2016 年洞庭湖区的遥感影像数据为基础, 利用转移矩阵模型及景观格局指数等方法分析了洞庭湖区20 年间的土地利用及景观格局变化特征。结果表明: 洞庭湖区土地利用景观格局变化主要表现为耕地、林地和建设用地的增加, 水域、草地和其它用地有不同程度的减少; 总体景观呈破碎化趋势, 形状更加复杂, 多样性指数呈增加趋势; 各类型土地的斑块数目总体呈上升趋势, 其中水域与其他用地基本保持不变, 耕地的最大斑块指数变化最大, 平均分维数基本呈上升趋势。     

基于CA-Markov模型的呼图壁县土地利用景观格局预测研究

以2002、2009、2016年三期遥感影像数据为基础, 运用GIS技术及景观生态学理论, 对呼图壁县近14年的土地利用景观格局变化特征及其各景观类型空间转化特点进行了分析。并结合CA-Markov模型对土地利用类型特征参数、景观格局指数等进行模拟, 预测和分析未来7年土地利用和景观格局演变特征。结果表明: 从时间尺度分析, 研究区内景观格局有较大变化, 主要表现为耕地与建设用地的增加; 从景观类型转移分析可知, 耕地与建设用地的交替变化最为显著, 其主要集中于中部地区; 景观类型水平指数分析得到, 林草地、水域及耕地整体破碎化程度低, 未利用地则表现相反; 从景观水平分析可知, 研究区内景观整体破碎度与复杂度增高, 同时斑块逐渐趋于离散分布, 景观结构不稳定性增加。研究结果可为该区域提供更为科学有效的生态环境保护措施, 以期为制定相关土地利用政策和合理配置土地资源提供参考。     

苏南典型乡镇景观梯度变化

基于2009年Quickbird卫星影像和GIS空间分析技术,采用土地利用程度综合指数和景观格局指数,结合梯度分析方法,研究了苏南典型乡镇(辛庄镇)土地利用强度和景观结构的城乡梯度变化,并分析了土地利用强度与景观格局的关系。结果表明:水田是辛庄地区的优势景观类型,村镇建设用地、鱼塘和水体也是当地的主要景观类型。镇区的土地利用强度明显大于农村地区,随着与镇中心距离的增加,土地利用程度综合指数逐渐降低。镇区景观空间聚集度大,景观结构较为规则,破碎化程度较低;农村地区景观空间离散度大,形状复杂,破碎化现象严重,景观格局有待优化。土地利用强度与斑块密度、景观形状指数呈显著的负相关(P<0.05),与香农多样性、均匀度指数呈极显著正相关(P<0.01),与聚集度指数呈显著相关,说明随着土地开发强度的增加,城镇景观向着多样化和均匀化的方向发展,建设用地成为优势景观,空间聚集度不断加大。     

基于RS和GIS的科尔沁沙地南缘章古台地区土地利用变化及其驱动力

利用遥感影像,借助于GIS技术以及数理统计方法,对章古台地区近20年间土地利用变化及驱动力进行了分析。结果表明:1988-2009年间,章古台地区土地利用构成以耕地和林地为主;土地利用类型变化以林地、耕地和建设用地面积的增加和草地、水域及未利用土地面积的减少为特征,其中,草地、建设用地和未利用土地的年变化率大于其他土地利用类型;土地利用程度综合指数由1988年的235.34增至2009年的251.65;土地类型间的转化以草地、未利用土地向林地、耕地转化和耕地与林地间转化为主,占总转化面积的95.58%。章古台地区土地利用变化受人口、政策和自然因素的综合影响,虽然自然因素是决定土地利用变化的重要因素,但在20年的时间尺度上,人口增长和政策引导则是加剧这种变化的主导因素。     

辽中地区矿业城市土地利用变化

辽中地区矿业城市是我国重要的能源生产和重工业基地,研究其土地利用变化有利于改善环境质量,提高土地利用效率。分析了1985—2000年鞍山、抚顺、本溪土地利用变化指数、土地利用变化程度综合指数、土地利用结构信息熵、土地利用景观指数及其驱动力。结果表明:辽中地区矿业城市土地利用变化整体上呈现耕地、建设用地增加,林地、草地减少的趋势;不同矿业城市变化率最大的土地类型均不相同,鞍山为建设用地,增加5.45%;抚顺为水域,增加3.19%;本溪为草地,减少7.29%。土地利用程度变化综合指数均为正值,且鞍山>本溪>抚顺;土地利用结构信息熵均呈增长趋势,2000年鞍山为0.603,抚顺为0.406,本溪为0.407;景观破碎化程度加大,破碎度为鞍山>本溪>抚顺,景观多样性指数较高,景观结构复杂,景观多样性和均匀性均为鞍山>抚顺>本溪;自然条件的差异是土地利用变化差异的基础,人类社会经济活动和政策法规是土地利用变化的主要驱动力。     

基于CA-Markov模型的三川流域景观格局分析及动态预测

以济南南部山区三川流域为研究对象,在ArcGIS和IDRISI平台的支持下,结合景观生态学原理,运用景观指数并引入Kappa系数对三川流域1990-2010年景观格局、动态度进行分析,最后运用CA-Markov模型对流域景观格局进行动态趋势预测.景观格局指数分析表明:三川流域景观类型以耕地、林地、建设用地和草地为主;受人类活动影响,1990-2010年三川流域耕地、林地面积减少,其余各景观面积均呈增加趋势;流域整体景观破碎度增加,斑块复杂度提高,各景观类型的分布渐趋均衡.景观格局变化前10年比后10年明显,人类活动对当地生态环境的影响较显著.Kappa系数表明:景观变化由各景观数量比例变化逐渐转变为各景观数量保持相对稳定下的景观空间位置上的变化.随着2000年后政策的引导,景观整体的变化渐趋稳定,人类活动对生态环境影响有所下降.CA-Markov模型预测结果表明,2010-2020年流域内各景观优势度下降,景观破碎度降低,均衡性持续提高;景观间的转入转出幅度不大,仅占总面积的3.08％,景观类型的转变主要发生在斑块交界处.总的来看,三川流域景观格局变化主要是耕地、林地面积减少,建设用地面积增加,生态环境更趋脆弱.     

基于CA-Markov模型的漓江流域土地利用模拟研究

土地利用/覆被变化是研究全球范围内的人类活动对土地利用、开发以及对环境变化的影响, 是人类可持续发展研究中必不可少的一部分。选择国家重点保护的漓江为研究对象, 基于2005、2010、2015年Landsat7TM/ETM影像, 利用ENVI对影像预处理, 最大似然进行监督分类, 借助土地转移矩阵, 选取四个(坡度、水域、建设用地、GDP指数)限制性因素作为适宜性图集, 运用CA-Markov模型预测2020年漓江流域土地利用类型。结果表明: (1) 2005-2015年漓江流域土地利用/覆被变化特征显著, 耕地、草地面积减少, 林地、水域、建设用地面积增加, 其中, 建设用地变化最大, 动态度为13.64%。(2)从土地利用转移矩阵知, 耕地向林地, 草地向林地为主要转移流, 各地类的内部转入转出较频繁。(3)模拟预测研究区2020年建设用地持续增加, 耕地、草地持续减少。研究揭示漓江流域土地利用变化的内部机制, 以期为促进研究区土地资源配置的高效性和合理性提供参考依据。     

京津冀城市群生态空间固碳服务功能及其与景观格局的关系特征

在全球气候变暖、城市群快速发展导致景观格局破坏与生态系统服务功能受损的背景下，研究城市群生态系统服务功能与景观格局的关系具有重要的意义。基于以上背景与前人研究，选取在中国经济社会发展中最具代表性的城市群京津冀城市群，通过遥感解译、ArcGIS 10.6制图分析及SPSS软件相关性分析等，从土地利用的角度研究其生态空间固碳服务功能及其与景观格局的关系特征，并提出相关探讨。结果表明：1）京津冀生态空间中耕地、林地、草地均为碳汇用地，2000-2018年期间用地面积排序为：耕地 > 林地 > 草地，用地面积减少量排序为：林地 > 耕地 > 草地。耕地为研究区东南半部的主导类型，林地作为区域西北半部的主导类型，草地分布呈与林地相间状态。2018年北京市内西北部大面积的林地转化为耕地。2）2000-2018年期间生态空间三种用地的年固碳量排序为：耕地 > 林地 > 草地，用地年固碳量增长量排序为耕地 > 林地 > 草地。从平均单位固碳量来说，四个时间点均表现为：林地 > 耕地 > 草地。单位固碳量区域分布差异明显且随时间变化量大。3）不同生态空间用地的固碳量与不同景观指数的相关性结果不同。耕地年总固碳量与其各景观指数没有明显相关性；林地年总固碳量与最大斑块指数（LPI）、景观形状指数形状指数（LSI）、景观百分比（PLAND）有0.01级别的显著正相关性；草地年总固碳量与斑块密度（PD）、景观百分比（PLAND）有0.05级别的显著正相关性，与景观形状指数（LSI）有0.01级别的显著正相关性；生态空间总固碳量与LSI有0.01级别的显著正相关性。最后，根据研究结果提出了相关原因讨论，同时基于固碳服务功能与景观格局的关系特征，从土地利用角度提出了京津冀生态空间土地利用优化策略，最后，根据研究结果提出了相关原因讨论，同时基于固碳服务功能与景观格局的关系特征，从土地利用角度提出了京津冀生态空间土地利用优化策略，对全球变暖之下城市群生态环境可持续发展提供了方法指导和借鉴。     

秦岭地区林地与草地景观格局变化及其驱动因素

以1980—2015年土地利用数据集为数据源,利用GIS空间分析、景观格局指数和主成分分析法,研究了秦岭地区林地与草地景观格局时空变化特征,并探讨其演化的驱动因素。结果表明:(1)林地和草地是秦岭地区主要景观类型,约占研究区总面积的72%,其中有林地为优势景观类型,其次为高覆盖度草地和中覆盖度草地,其他林地和低覆盖度草地分布面积相对较少。(2)35年来,林地和草地总面积整体呈减少趋势,净减少了309.44km~2,其中草地减少占主导地位;空间变化上,损失严重的区域主要分布于以西安市为中心的周边区域,主要向建设用地和耕地转移。(3)林地和草地景观破碎化程度逐渐增加,连通性降低,景观异质性增强且景观形状更为复杂,草地较林地变化明显;空间分布上,林地和草地景观格局指数空间分布特征明显,在地形因子作用下呈现一定的地形梯度性,尤其与海拔的相关性最好。(4)人为活动干扰是影响秦岭地区林地和草地景观格局变化的主要驱动因素,气候因素次之,同时国家宏观政策起着重要的导向作用。减缓人为活动对秦岭地区的过度影响,维护林地和草地的平衡性及完整性,是实现该区生态系统科学管理和资源的可持续利用的关键。     

基于地貌类型的中国东海大陆海岸带景观动态分析

基于东海地貌信息数据和6期景观数据,研究1990—2015年东海大陆海岸带地貌类型与景观动态变化特征,分析各地貌类型下景观格局时空分布规律。结果表明:(1)东海海岸带以丘陵地貌为主,其次是小起伏山地、平原、台地和中起伏山地。景观类型林地占主导,其次为耕地和建设用地。(2)平原、台地和丘陵地貌景观变化以耕地转为建设用地为主,小和中起伏山地则以草地转林地为主。(3)不同地貌单元下的景观变化剧烈程度依次为:平原台地丘陵小起伏山地中起伏山地,2005—2015年景观变化叠合度小于1990—2005年,景观变化剧烈程度下降。(4)地貌类型对景观分维数和稳定性指数影响差异较大,平原上水域分维数值最大,台地和丘陵耕地分维数最大,小起伏山地未利用地分维数最大,中起伏山地建设用地分维数最大,稳定性指数相反。耕地在海拔较低的地貌类型中趋于稳定,林地和草地多分布在海拔较高丘陵和山地,水域和建设用地在平原地区分维数最大,稳定性更强。     

土地经济生态位在县域景观格局分析中的应用——以新疆精河县为例

本文将土地经济生态位的理论和方法引入到景观生态学当中,为区域景观格局表征提供了新的方法.选择典型的生态脆弱区精河县为研究对象,以1990、1998、2011和2013年4期Landsat影像为数据源,运用生态位态势理论计算研究区各土地利用类型的土地经济生态位,并结合景观生态学理论探讨土地经济生态位在县域景观格局分析中的应用.结果表明: 研究期间,精河县耕地、建设用地和草地的土地经济生态位与相应的景观斑块数、聚合度、破碎化指数和分维数具有较好的相关性;土地经济生态位的变化对县域景观格局具有驱动作用,可表征精河县经济发展方向.土地经济生态位与可直接获得经济效益的土地利用类型关系密切,且与景观指数相结合能够很好地解释精河县景观格局的特征.     

资源型城市土地利用变化的景观过程响应——以黑龙江省大庆市为例

土地利用与土地覆盖变化直接或间接地改变着景观生态系统的结构和功能,进而影响地表各种景观过程。地表景观过程的改变,必然对人类赖以生存的生态环境产生程度不同的影响。黑龙江省大庆市作为典型的资源型城市(以石油、草场和耕地资源发展起来),是人地关系作用最强烈的区域之一,也是土地利用发生急剧变化且具有特色的区域。揭示该区域土地利用的时空变化特征和变化规律,探讨土地利用变化的景观生态趋势及对生态环境的可能影响等,对于资源型城市生态环境改善,产业结构调整及实现资源型城市可持续发展尤为重要。为此,基于大庆市1978,1988,1992,1996,2001年5个时段的MSS和TM影像,获取20余年不同时期的土地利用信息,以GIS技术为数据集成分析平台,计算土地利用转移概率矩阵,景观格局指数和主要景观组分的转移过程贡献率,以期从景观格局的角度定量刻画区域景观过程对土地利用变化的响应。结果表明,区域内耕地不断增加,草地持续减少,建设用地和林地逐渐扩大,而湿地则一直大幅度减少;耕地和草地是区域的主要景观类型,但二者的景观动态及过程却不相同,耕地的景观过程表现为空间集中性加强,而草地的破碎化程度加强,景观组分间的转移过程频繁,景观不稳定;对维持当地生态系统稳定起重要作用的湿地景观,其破碎化过程最为明显且面积和平均斑块面积都在迅速减少,这种景观过程将对当地生态环境变化造成负面影响。草地退化,湿地萎缩和功能减退,沙化和盐碱化日趋严重等生态过程,是土地利用变化的景观生态过程响应,恢复与建设生态脆弱的资源型城市的景观生态系统,须对景观尺度上的土地利用方式进行合理的调控,而这一调控的有效途径在于政策、体制的调整和观念的变化。     

基于INVEST模型的洞庭湖区土地利用景观格局对生境质量的影响研究

生境质量是区域生物多样性维持能力的重要表征, 土地利用变化是引起景观格局和生境质量变化的主要原因, 揭示土地利用及景观格局变化下生境质量的时空演变规律能为生物多样性保护提供参考依据。以洞庭湖区为研究对象, 基于1995、2000、2005、2010、2015、2018年6期遥感解译数据, 采用土地利用转移矩阵、景观格局指数及INVEST模型等方法, 分析近年来洞庭湖区土地利用和景观破碎度变化对生境质量的影响。结果表明: (1)研究区段内, 洞庭湖区湿地、建设用地增加比例为0.5%、44%, 耕地、林地减少比例为2.7%、1.6%; (2)耕地、林地破碎度都有所增加, 湿地的破碎度呈现“升高-降低-升高”的N型”波动趋势; (3)时间上看, 六个不同时期洞庭湖区生境质量分别为0.563、0.561、0.562、0.563、0.556、0.554, 经历了“降低-升高-降低”的“倒N型”波动趋势, 生境质量的提高与湿地的大量转入以及湿地破碎度的降低有关, 生境质量的降低与城镇开发占用大量耕地、林地以及主要生境类型(耕地、林地、草地)破碎度增加有关; (4)空间上看, 生境质量与景观破碎度的变化范围大致相同, 景观破碎度增加的地区, 生境质量明显降低。1995-2010年生境质量的变化主要体现在湖体附近包括岳阳市市区、华容县、沅江市、南县、湘阴县, 2010-2018年生境质量的变化体现在各县市城镇用地附近; (5)处理好“三生空间”之间的关系, 实施严格的湿地保护措施, 促进湖区生态保护和经济高质量发展, 是提高洞庭湖区生境质量的必由之路。     

泾河流域景观稳定性与类型转换机制

以泾河流域为例研究景观格局的变化.结果表明,泾河流域198～2000年间,景观结构变化不大,以草地景观和耕地景观为主.草地景观和农耕地景观占流域总面积的85%以上,其次为林地景观,约占10%,其他景观类型仅占5%左右,说明流域的宏观景观格局不会在10～20年的时间尺度上发生结构性改变.大流域内景观类型之间可以相互转换,在5年和10年尺度上,主导景观类型的自稳定强度均在89%以上,转换为其他类型的强度在11%以内.不同景观类型组分中,占比例越小的景观类型转换为其他类型或消失的速度越快.同一大类景观类型中的亚景观类型之间相互转换幅度较大.流域内景观特征表现出一定的时空变化规律.从上游到下游,景观特征变化的趋势是优势度、聚集度增加,分维数下降,斑块密度由低到高,再由高到低;在时间尺度上,优势度、聚集度下降,分维数保持稳定,斑块密度增加.自2000年实行草地围封和退耕还林政策以来,泾河流域NDVI低值区由7.4%减至0.8%,NDVI高值区由29.8%减至25.1%,较高值区由18.3%增加到25.7%,最高值区由2.3%增至5.5%,表明该流域景观质量呈现增高趋势.     

近25年长江中游地区土地利用时空变化格局与驱动因素

长江中游地区(湖北省、湖南省和江西省)位于长江经济带中心,是我国"中三角城市群"所在地,也是国家"两屏三带"生态安全战略的重点区域,其土地利用变化受地理环境制约和社会经济发展的影响,也与未来区域可持续发展密切相关。根据1990、2000、2010和2015年Landsat TM遥感影像数据,采用景观格局分析、梯度分析及相关性分析方法,揭示近25年土地利用时空变化格局及其与社会经济因素的关系。研究表明:(1)研究区耕地与林地为主体景观,分别占30%、50%,建设用地占比3%,具有重要生态功能的土地利用类型(林地、灌木、水体、草地、果园)占比达67%。(2)沿中心城区-边缘区梯度,各土地利用类型表现出明显的空间特征,建设用地和耕地面积占比显著减小,破碎化程度增加,而林地呈整体化趋势。(3)近25年来,该区耕地、林地分别减少1.06%、0.49%,建设用地增加1.08%,整体景观破碎化程度加重、景观多样性升高;除林地外,其它地类变化均与社会经济因素(人口、农业人口、非农业人口、GDP、人均GDP、城市化水平、三大产业产值)显著相关。这些结果表明,与沿海地区相比,近25年长江中游地区土地利用变化较小,还有着较好的基于提供生态系统服务的土地利用基础;但生态保护任务仍然艰巨,需划定生态保护红线,保护优质耕地,控制城市扩展规模,加强生态廊道、节点的建设,增强区域景观生态功能,以便满足未来长江经济带可持续发展的需要。     

云南省红河流域景观生态风险及驱动力分析

以云南省红河流域为研究区域,利用GIS和RS技术,建立基于景观格局和土壤侵蚀过程的景观生态风险指数,分析研究区域内景观生态风险分布规律。研究结果表明:重度和极重度格局风险区域、土壤侵蚀区域及综合景观生态风险区域主要沿红河主干道分布;综合景观生态风险指数在空间上呈现正的自相关性,高风险聚集区主要沿河流分布;不同景观类型中,建设用地、未利用地和水域的景观格局风险大于耕地、草地和林地,未利用地的土壤侵蚀风险最高,综合景观生态风险度依次为建设用地水域未利用土地耕地林地草地;坡度在一定程度上影响着景观格局、土壤侵蚀以及综合景观生态风险。