基于遥感和GIS的城乡交错带景观演变研究——以上海西南地区为例

以上海西南城乡交错带1984、1989和1994年3个时相的航空遥感图像为主要信息源,在ARCIINFO地理信息系统软件的支持下,建立上海西南城乡交错带景观数据库。将城乡交错带划分出5个一级景观类型,12个二级景观类型。运用景观格局分析指数对1984—1994年上海西南城乡交错带的景观格局特征及其动态进行研究。通过分析,可以看到1984—1989年和1989—1994年两个时期各种景观的结构变化特征都有明显的差异。城乡交错带作为城市化发展的一个过程,区域发展常常受政策性因素的作用较大,不合理的景观格局常常是城市生态问题产生的症结所在。虽然景观类型个体受人为控制较强,但整体却由于缺乏协调而导致一定程度的无序性,这将造成今后景观结构调整和生态建设的难点。因此今后有必要确立城乡交错带在城市发展中的地位和作用,建立合理的景观结构,注重保护开敞空间,确立城市自然生态系统发展体系,提高区域生态功能。     

基于SLEUTH模型的上海城市增长预测

基于SLEUTH模型,利用1989-2005年高分辨率土地利用数据,模拟4种土地资源保护情景下,2006-2035年上海的城市增长,以及城市化对城市景观格局的影响.结果表明:在各种情景下,城市土地利用类型的面积均呈增长趋势,增量随着保护等级的提高而逐渐减少;城市增长方式主要是边缘增长,扩散增长和道路影响增长出现在郊区,增长主要发生在西北方向,西南和东南方向次之;城市化显著影响城市景观格局,并存在阶段性;早期阶段城市化导致景观破碎化,斑块密度增加,景观多样性和异质性提高;后期阶段,城市化将导致景观多样性和异质性降低,城市景观趋于均质化,加大农田和绿地景观的保护等级将减缓城市化降低景观多样性和增加均质化的趋势.     

焦作市景观生态规划研究

运用景观生态学原理,借助于地理信息系统技术,根据焦作市实际情况,将其景观构成要素分为耕地、园地、林地、居民点及工矿用地、水域和其它用地6个景观类型,采用景观多样性、景观优势度、景观破碎度和景观分离度等指标进行定量分析,归纳焦作市景观空间格局特征,提出焦作市景观生态规划的方案.焦作市的景观总体布局模式为：市域保留4~5个大型自然植被斑块,市区规划小型绿地斑块,生态廊道将大小绿地斑块联系起来,维持城市生态系统良性循环;适当合并居民点,形成以市区为中心,其外侧有博爱区、沁阳市等7个市、区的组团式城市群,通过快速干道相连,形成相对独立、相互依存、有机联系、协调发展的网络城市格局;城镇斑块镶嵌于以耕地、林地为背景的基质之中,以道路廊道、绿地廊道、水系廊道相连接,有利于保持物种多样性和景观异质性,改善城市生态环境.     

郑州市景观多样性的空间自相关格局分析

景观多样性的研究在土地管理与规划、生态景观评价和自然保护区建设等方面起着重要的指导作用。随着城市经济的快速发展, 城市景观多样性也同样发生着剧烈的变化。利用四期Landsat TM 影像, 分析郑州市2000—2015年土地类型的时空变化, 并结合景观多样性指数和空间自相关构建方法, 在对景观多样性时空分布变化分析的基础上,进一步对地理空间单元上景观多样性的空间自相关关系进行了深入探讨。研究结果表明: 研究区整体景观多样性增加,景观破碎化加重; 城市边缘地带的变化符合初期地类转化强烈且景观多样性高值聚集, 随着时间推移最终下降的统一规律, 反映出人类活动与景观多样性分布密切相关; 研究区内区域经济带动性强, 导致研究区整体景观多样性单元之间关联性高, 尤其是郑州东部地区, 经济发展比较突出, 其高值聚集区显著性明显较高。该研究结果表明经济发展是引起城市景观多样性空间分布变化以及空间地理单元自相关强弱的主导因素。     

城市地表热力景观格局时空演变——以长春市为例

城市热环境问题是城市气候和区域气候研究中的热点,其对城市空气质量和公共健康等有着深远影响,严重威胁城市的可持续发展。以长春市为例,基于3期Landsat ETM+影像数据(2006、2010和2014),应用覃志豪单窗算法和线性光谱混合模型获取长春市区夏季地表温度、长春市不透水面盖度和植被覆盖率,构建热力景观动态度指数,分析了2006—2014年长春市热力景观格局的时空变化特征,并探讨地表温度与不透水面盖度和植被覆盖率的关系。结果表明:研究区城市热环境整体呈恶化趋势,地表平均温度年均增长0.15℃;热力景观整体变化更为剧烈,2006—2010年热力景观综合动态度为45.39%,2010—2014年热力景观综合动态度为52.64%;城市地表高温等级热力斑块面积和数量都增大,并向郊区扩张,热力景观整体呈现破碎化;低温等级为长春市变化最为剧烈的地表温度等级,城市地表热力性质复杂化。此外,统计分析表明:长春市的不透水面每增加1%,地表温度上升0.06—0.07℃;植被覆盖率每增加1%,地表温度下降0.07—0.08℃,植被对地表温度的影响力大于不透水面。     

上海和纽约城市不透水面时空变化及其对生态质量影响的对比

城市空间的扩展使得大量的不透水面取代了以植被为主的自然地表景观,尤其是在规模较大的城市,其高比例的不透水面很大程度上影响了城市生态质量.本研究以中、美2个人口规模最大的城市——上海和纽约为研究区,基于上海1989、2002和2015年和纽约近同期的1991、2001和2015年的Landsat影像,利用归一化不透水面指数(NDISI)提取研究区各年份的不透水面信息,通过遥感生态指数(RSEI)评价城市不透水面大幅增长导致的城市生态质量变化,并借助景观指数分析上海和纽约两种不透水面空间分布格局对城市生态质量的影响.结果表明: 20世纪90年代初到2015年,上海和纽约的城市不透水面增长速率和空间变化模式存在显著差异.研究期间,上海不透水面的总增加面积是纽约的17.4倍,年均增长速率是纽约的62.2倍.上海的城市扩张方式主要表现为由城市中心向周边乡村扩展,而纽约的城市无明显扩张,不透水面以填充的方式在城市内部增加.2种不同的不透水面变化模式和空间分布格局对城市生态质量产生了不同影响.上海的RSEI均值从1989年的0.717下降到2015年的0.453,总体降幅达 36.8%;而1991和2015年纽约的RSEI分别为0.552和0.514,下降6.9%,其幅度远小于上海.在不透水面斑块面积大、斑块内部高度连通和聚集的区域,城市生态质量较差.     

快速城市化背景下广西典型城市景观空间格局动态比较研究

随着城市化的快速发展与城市规模日益扩张,城市景观空间结构不断地被人为改变着,不合理的景观空间格局既削弱了区域的经济和社会发展功能,影响着城市生态环境质量的不断提高,也进一步制约着城市的可持续发展进程。以广西3座典型中心城市——南宁、柳州和桂林市为研究对象,利用6景Landsat5 TM和Landsat8 OLI/TIRS影像数据,通过遥感影像分类技术提取研究区的土地利用景观信息,对典型城市1990—2015年的景观空间格局特征与生态过程进行对比分析,旨在揭示快速城市化阶段重点城市核心景观要素的时空演化规律。结果表明:(1)在城市化进程加快的背景下,广西各典型城市的景观空间格局均发生了剧烈的变化。受人为影响强烈的土地利用景观类型变动最为显著,建设用地景观的不断扩张与耕地、林地景观的缩减是城市化发展的基本特征。(2)在水平空间上,城市建筑景观逐渐由核心圈层向外围圈层扩展,外围区的自然景观受人工干扰强度加大,景观类型逐渐丰富,但破碎化程度加剧。(3)在垂直空间上,城市景观类型呈现较显著的海拔分异特征,中、低海拔区是城镇化最集中的地带,建设用地的景观优势度增长最为显著。高海拔区因但受城市扩张与农业开发活动的胁迫,自然景观的优势度与团聚性呈下降趋势。(4)从城市功能定位来看,南宁、柳州和桂林市作为广西3座不同功能类型的中心城市,它们在区域社会经济发展方面起到重要的辐射和引领作用。该研究为科学开展城市景观规划、实施城市生态环境管理和推进广西城市化健康有序发展提供参考依据。     

深圳城市扩展模式的时空演变格局及驱动力分析

城市扩展是城市化过程最显著的特征之一, 研究不同城市扩展模式的景观格局演变规律对理解城市化过程, 揭示城市格局演变规律和形态发展特征具有重要意义。以快速城市化典型地区--深圳市为研究区域, 通过对1980-2010年6期Landsat遥感影像进行解译, 将城市扩展模式识别与景观格局指数分析方法相结合, 对城市景观格局进行分析, 对比不同区域不同扩展模式的城市扩展格局, 并探究城市增长的社会经济驱动因素。结果表明: 过去30年间城市用地类型转变为深圳景观主导类型, 其空间格局破碎化程度增加, 2005年后斑块破碎化程度下降; 两种城市增长模式中, 边缘扩展是城市增长的主要方式; 深圳城市扩展格局动态是以国家政策为导向的经济发展、人类活动和城市规划等多重因素共同驱动作用的结果。     

广州市城市化过程的景观动态格局及尺度效应

城市化过程直接改变了城市区域的景观结构,引起了景观格局的变化.该文以四期Landsat TM 遥感影像为数据源,运用景观格局指数分析了1990-2005 年广州市景观格局的动态变化特征,并利用空隙度指数对广州市景观格局的尺度效应进行了研究.研究结果表明:广州市在快速城市化的进程中,城市景观结构的变化主要表现为耕地、林地、草地等自然或半自然景观向城镇、农村居民点用地等人文景观转变;耕地大面积被城镇用地和工矿建设用地侵占,斑块数量增多,空隙度指数增大;城镇用地的空隙度指数一直呈现出下降的趋势,表明城镇用地景观中较小的斑块被合并,空间分布趋向集中.因此,综合运用景观格局指数和空间尺度分析,可以获得对城市景观动态过程较为全面的认识.     

广州市城市化过程的景观动态格局及尺度效应为例

城市化过程直接改变了城市区域的景观结构,引起了景观格局的变化。该文以四期Landsat TM遥感影像为数据源,运用景观格局指数分析了1990-2005年广州市景观格局的动态变化特征,并利用空隙度指数对广州市景观格局的尺度效应进行了研究。研究结果表明：广州市在快速城市化的进程中,城市景观结构的变化主要表现为耕地、林地、草地等自然或半自然景观向城镇、农村居民点用地等人文景观转变;耕地大面积被城镇用地和工矿建设用地侵占,斑块数量增多,空隙度指数增大;城镇用地的空隙度指数一直呈现出下降的趋势,表明城镇用地景观中较小的斑块被合并,空间分布趋向集中。因此,综合运用景观格局指数和空间尺度分析,可以获得对城市景观动态过程较为全面的认识。     

上海市城市土地利用景观的空间尺度效应

在RS与GIS技术支持下,基于2002年上海市5m分辨率的SPOT遥感影像和上海城市土地利用的景观类型,定量分析了几种常用景观格局指数随尺度的变化规律．结果表明：上海市土地利用景观格局指数对粒度和幅度变化都很敏感,景观格局具有明显的尺度依赖性,不同指数对尺度的响应特征不同;40m分辨率是上海城市土地利用景观的本征观测尺度,小于这个尺度范围往往表现出随机性特征;24km的幅度是一个特征操作尺度,与上海市建成区与非建成区边界的范围相吻合,说明对于上海城市景观而言,距离城市中心12km的幅度可能是一个本征的操作尺度;上海市城市结构的复杂性和城市空间扩展的不对称性,说明上海城市景观格局的本征操作尺度并不是一个规则的形状,24km的正方形范围仅是一个近似的操作尺度．     

基于景观可达性的广州市林地边界动态分析

林地边界是景观边界中一种特殊类型,受综合因素的影响而呈现动态变化,其发生位移的位置和方向能清晰地反映出该地段的土地利用过程和强度。通过对广州市1985年、1995年和2007年的土地利用数据进行分析,基于市内主要公路的分布进行景观可达性分区,提取林地边界并根据边界性质进行分类分析,着重研究了林地边界的动态变化特征。结果表明,研究时段内广州市林地面积相对稳定,而林地斑块数量和林地边界总长度持续增加,林地呈现出边界复杂化和景观破碎化的趋势。广州市林地的邻接景观以耕地为绝对优势的局面因建设用地和水域的增加而打破,表现为林地与耕地邻接边界长度迅速减少,而林地与水域、林地与建设用地邻接边界显著增加。从1985年到2007年,林地与耕地邻接边界的减少速度随着与主要公路距离的增加而变缓;林地与建设用地邻接边界增速最快的区域逐渐远离主要公路;林地与水域邻接边界更多分布于主要公路1km以外的区域,且随着时间推移逐渐靠近主干道路。     

上海市城市绿地景观空间格局研究

以上海市为研究区域,以遥感与地理信息系统为技术手段,基于2003年航空影像,分别按照景观类型和斑块大小两方面对城市绿地景观进行了类型划分,建立了城市绿地景观空间数据库;并将研究区域划分为8个空间单元,运用景观生态学以及空间分析方法,分别从斑块水平、类型水平、景观镶嵌结构等方面研究了上海市城市绿地景观格局的总体布局特征;选择斑块数量、斑块面积标准差、面积均值、周长均值、分维数等若干景观生态学指数来研究城市绿地景观镶嵌结构的数量特征,探讨了城市绿地景观在城市扩展与城市景观格局演变过程中所呈现的时空规律,旨在为城市规划与发展提供决策依据。     

快速城市化阶段上海海岸带景观格局的时空动态

海岸带景观动态是海岸带综合管理的重要方面.本文利用多时相遥感影像解译的土地利用数据研究了1994-2005年快速城市化阶段上海海岸带的景观动态变化特征.结果表明:人类干扰导致了海岸带景观的破碎化程度增加,斑块隔离程度加大,景观多样性增大;海岸带基质景观(即农田)的面积持续减少,优势度明显降低,破碎化加大,反映城市化的人工景观类型(如工业用地、交通用地、公共设施用地、居住用地)面积不断增加,成为第二大景观类型,其他用地(主要是在建用地)的面积不断增加,显示出海岸带仍在经历快速城市化过程;导致海岸带景观变化的驱动力主要是国家政策、地方政府的决策、上海市的快速城市化,以及沿海大型开发项目(如浦东国际机场、洋山国际深水港、上海化学工业区等).在分析海岸带城市化带来的生态环境后果的基础上,建议实施综合海岸带管理以实现海岸带的可持续发展.

Abstract：

Coastal zone's landscape dynamics is recognized as one of the important aspects of in-tegrated coastal management. In this paper, the land use datasets derived from time series aerial images were employed to study the coastal landscape dynamics of Shanghai from 1994 to 2005, the period of rapid urbanization. During this period, human disturbances caused landscape frag-mentation and isolation, and increased landscape diversity. The area of main landscape (agricul-tural land) continued to decrease, its dominance declined, and became more fragmentation; while the areas of artificial landscapes reflecting urbanization (e.g.,lands for industry, traffic, public facility, and residence) increased, becoming the second dominant landscape type. The increasing area of other land uses (mainly constructing sites) implied that this coastal zone was still undergoing rapid urbanization. Central government policies, local government decision-mak-ing, rapid urbanization of Shanghai, and coastal big-scale development programs such as Pudong International Airport, Yangshan International Harbor, and Shanghai Chemical Industry Park were the main driving forces for these coastal landscape changes. Based on the analysis of the ecologi-cal consequences of this rapid urbanization, some suggestions for integrated management were made to promote the sustainable development of Shanghai coastal zone.     

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。     

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.     

黄淮平原冬小麦不同品种根系生长差异

选择黄淮平原地区当前主推品种郑麦9023,以及早期引进品种阿勃和丰产3号为材料,利用微根管技术,研究冬小麦活根长和根直径径级的分布动态,以及以活根长为基础的净生长速率的变化规律.结果表明：根直径为0.05～0.25 mm的细根是冬小麦根系的主要组成部分,根直径≤0.5 mm的细根占活根长的98%以上;冬小麦的平均根直径随着生育进程不断变化,其变化范围为0.15～0.22 mm,不同品种之间没有显著差异;活根长与根尖数呈显著正相关,表明根尖数是活根长增加的主导因素;返青期到拔节期是冬小麦根系生长最旺盛的时期,阿勃和丰产3号具有较长时期的根系增长活力,郑麦9023自拔节期以后根直径≥0.1 mm的细根根尖数占总根尖数的比例有所上升,这有利于提高生育后期根系抗性和保证根系活性稳定,以满足籽粒灌浆的需要.     

京沪穗三地近十年夜间热力景观格局演变对比研究

城市热环境是城市生态环境的重要方面,它与城市气候、城市生态、城市灾害有着重要的联系.以北京、上海、广州三地为研究区,选取近10年MODIS的夜晚地表温度(LST)产品MOD11A2,分别采用质心迁移、景观格局指数、空间自相关方法研究京沪穗三地近10年的不同等级热力景观质心迁移演变、格局变迁和空间集聚特征.主要结论为:三地热力景观随郊区向市中心趋近,体现了由低温区、次中温区向中温区、次高温区、高温区过渡的趋势;三地的中温区所占比例最大,城市热力景观破碎度三地中上海市最高,5种热力景观比较,次中温区和高温区的破碎度最高;城市热力景观离散度三地中北京市最高,低温区和高温区的离散度较高.热环境空间自相关分析表明三地均以高温-高温区,低温-低温区集聚为主,北京、广州高温-高温区分布于南部,且集中成片分布,而上海市高温-高温区分布比较离散,相对较为复杂.从分布面积来说,10a中北京、上海表现为先减少后增加,而广州则持续减少.总体而言北京热环境恶化,而广州、上海热环境有所好转.     

上海中心城区绿地土壤水库特征

以上海中心城区典型公园和公共绿地土壤为研究对象,通过实地调查,分析上海中心城区绿地土壤水库库容、常数特征及影响因子.结果表明: 上海中心城区绿地土壤总库容偏低,但就整个中心城区绿地,土壤蓄积水量可观,达1.88×10⁷ m³;土壤水分现存量较高,占总库容的75.7%,土壤剩余蓄水空间偏低;绿地土壤滞洪库容和有效库容分别占土壤总库容的31.6%和27.2%;而土壤死库容占总库容的44.5%.不同植被类型土壤水库存在差异:其中,乔木和灌木地土壤总库容、剩余蓄水空间均显著高于草地;灌木地土壤滞洪库容、有效库容均显著高于乔木地、草地;但各植被类型土壤水分现存量、死库容差异不显著.建议通过降低土壤压实、增加土壤有机质含量、改善土壤物理性质和优化绿地植物配置来提高城市绿地土壤水库库容.     

城市机动车道颗粒污染物扩散对绿化隔离带空间结构的响应

通过设置绿化隔离带以减少道路污染物的扩散是目前采用的道路生态防控措施之一。如何减少道路污染对机动车道行人的影响等问题则少有关注。基于对城市非机动车道行人生态安全的考虑,采取现场模拟方法研究道路绿化隔离带对道路中心颗粒污染物向非机动车道扩散的影响。 试验地点选择太原市城区,具体方法是在机动车道和非机动车道之间设置遮阳网。通过增减遮阳网的层数调整模拟隔离带的宽度和疏透度,每50 cm间隔1层遮阳网。为了更接近实际的绿化隔离带和更利于调整疏透度,近机动车道一侧的遮阳网均匀捆扎新鲜的离体植物枝条。实验采用三因素、四水平正交设计方法,通过测定绿带两侧污染物含量的变化评价绿带对非机动车道的净化效应。结果表明,道路绿化隔离带对于减少道路颗粒污染物向非机动车道的扩散具有明显的作用。道路绿化隔离带的诸因子净化非机动车道环境的作用有明显的差异。其中疏透度和高度所起的作用较为显著。本试验中净化PM₁₀过程中三因子的重要性排序依次为高度、疏透度、宽度。净化TSP过程中的重要性依次为疏透度、高度、宽度。三因子净化非机动车道颗粒污染物的最佳水平分别是:疏透度20%,高度350 cm,宽度250 cm,对TSP和PM₁₀的净化百分率分别达到46.10%和42.94%。各因子不同水平的净化效应排序分别为:疏透度20%、30%、40%、10% ,高度350 cm、250 cm、150 cm、50 cm,宽度250 cm、350 cm、150 cm、50 cm。