北京城市景观格局时空变化及驱动力

2004—2020年城市总体规划以来,北京经历了快速的城市化发展期,城市景观格局发生了很大变化。采用TM遥感影像为信息源,通过RS解译建立了2003、2007和2011年北京市土地利用覆盖空间数据,利用Fragstats对景观格局特征指数进行了计算和分析,分别从全市域和六环内城市化典型地区两个尺度研究了北京市城市景观格局时空变化特征,结合社会经济、城市总体规划和城市发展政策因素,分析了北京城市景观格局变化的驱动力因素。研究结果表明,过去近10年,市域景观特征发生了深刻变化,建设用地保持较快的增长速度,其比例由15.0%上升至18.0%,相反耕地面积比例由21.3%下降至18.8%。林地一直是市域的优势景观类型,比例维持在51%以上。而六环内城市化典型地区的景观变化更加明显,建设用地比例增加近10%,是六环地区的优势景观类型,耕地比例相应减少10%。建设用地的增长主要以耕地占用为主。景观格局指数的分析表明,大尺度和小尺度的景观格局变化表现出不同的特征,市域大尺度建设用地斑块破碎化程度高,景观蔓延度、聚合度下降,景观多样性增加;而小尺度六环内的建设用地斑块破碎化趋势降低,景观蔓延度和聚合度上升,但景观多样性下降迅速。大小两个尺度的景观空间形态均表现出复杂性增加的趋势。通过景观格局变化的驱动因素分析,人口规模的增加、产业结构调整、城市总体规划的实施以及城市发展政策的变化是导致景观格局变化的主要因素。     

福建旅游型海岛景观格局变化——以妈祖圣地湄洲岛为例

在RS和GIS技术支持下,利用1993和2005年遥感资料,选取景观斑块数、多样性指数、均匀度、优势度、分维数、破碎度等反映景观空间格局的指数,对福建省旅游型海岛典型代表湄洲岛的景观格局变化进行了分析。结果表明:1993—2005年,湄洲岛总的景观斑块数明显增加;景观多样性指数虽略有减少,但整体较高;景观破碎化指数呈明显增加趋势;在各景观类型中,建设用地、林地、沙滩及裸岩3种与旅游业紧密相关的景观类型面积增加,破碎化程度提高,受人类干预的强度在加大;耕地、荒草地、坑塘水体、海滩景观斑块类型的面积减少、破碎化程度降低,受人类干预的强度在缩小。     

广州市花都区景观动态变化研究

应用遥感和GIS技术,采用多样性指数、破碎度指数和分维数等指数,分析了广州市花都区1979年到2000年的景观动态变化,结果表明:(1)各景观类型的斑块数量增加,面积变化较大,且斑块形状复杂性增加;(2)景观破碎度增大,景观类型稳定性增加,优势度减少,受人类干扰程度加深;(3)景观斑块间的转移中,林地、耕地不断转移为城市用地、农村居民点以及工矿等用地,农村居民点以及工矿等用地也成为景观格局中的主要组成要素;(4)整体上景观变化后10年比前10年的幅度稍大。     

文昌锆钛矿区生态格局变迁分析

以海南省文昌锆钛矿区作为研究对象, 分析了 2004—2009 年矿区土地利用类型、景观格局的动态变化及与人类活动影响关系 , 并与媒矿区景观格局发展进行比较。研究结果表明 : Ⅰ ) 2004—2009 年, 研究区矿山开发用地、建设用地、林地、草地、水域及未利用地面积均不同程度增加 , 而农业用地面积明显减少 , 林地、农业用地和矿山开发用地之间相互转化密切。矿山开发用地生态恢复率为 32.3%, 新增矿山开发用地面积远大于复垦面积。Ⅱ )景观格局上,2004 年, 研究区矿山开发用地平均斑块面积 8.8 hm2、斑块密度 2.51 ind?hm–2, 斑块面积小且形状复杂, 矿区景观破碎度高, 反映了矿区民采盛行的景观特性; 到 2009 年, 矿山开发用地平均斑块面积 41.8 hm2, 为 2004 年的 3.8 倍, 斑块规模及团聚程度增加 , 同时斑块密度减少 , 景观破碎度降低 , 矿山开发用地趋于联合, 影像反映了矿区企业规模化开发时期特点。Ⅲ)同样为地表开采, 同样受人为影响加大, 煤矿近十年来景观格局多呈景观多样性增加、破碎度增大趋势, 这与锆钛矿景观格局发展不同 , 其原因在于锆、钛矿开采对地表破坏较煤矿更大, 而砂壤本底又使生态恢复更为困难。 2004–2009 年, 文昌锆、钛矿区开发由分散到规模化, 开发趋于集中 , 生态恢复速度又远不及开发速度 , 景观总体趋于单调 , 生态稳定性被削弱 , 矿区生态风险加大。     

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。     

北京市近二十年景观破碎化格局的时空变化

基于1993—2013年3期时间序列的遥感影像获得的一、二级景观类型的土地覆盖数据,利用移动窗口法和空间主成分分析法研究景观破碎度空间分布格局和破碎化过程。结果表明:北京市正处于快速城市化阶段,20年间其建设用地面积增加了1000.8 km~2,增长47.14%,而耕地面积减少21.86%;全市破碎化程度增加,其中,景观斑块总数增加了15.26%,而景观斑块的平均面积缩小了15.35%,景观形状指数(LSI)从88.426增加到98.897;北京市景观破碎化格局的空间异质性较大,但没有方向性偏好,却表现了"两极化"发展趋势,其中,高破碎化区域和低破碎化区域的面积增加,中等破碎化的区域面积减少,核心大城区和山区的景观破碎度降低,而新兴城区和郊区的景观破碎度增大;北京市景观破碎化格局的距离效应显著,呈现倒"U"型二次函数关系,其中,2013年的破碎度距离函数为:Y_3=0.1767+0.02898X_3-0.0005167X_3~2,距城市中心20—35 km处的城郊交错区景观破碎化程度最高。景观破碎化格局的分析有助于了解大城市快速发展阶段的景观格局演变规律,为城市生物多样性保护、绿地廊道维护和生态文明城市建设提供理论依据。     

快速城市化过程中土地覆盖格局研究——以深圳市为例

研究一个以城市化过程为主的土地利用/覆盖变化可以从不同的角度出发。选择景观生态学中的景观格局的研究方法,对快速城市化地区——深圳市的城市化过程中的土地利用/覆盖的动态变化进行研究。具体选择景观格局指数中的破碎度指数、Shannon-Weaver多样性指数和聚集度指数,来表征斑块水平、景观水平、区域水平3个不同层次的土地覆盖格局。首先在区域水平上,分析了深圳全市,以及经济特区和特区外的宝安区、龙岗区的土地覆盖格局变化。在此基础上,以研究区的镇级行政单元为景观单元,计算了镇级行政区域以及镇级行政区海拔0～30m的区域的景观格局指数,在景观水平上分析了区域经济发展水平和速度,以及地形因素对土地覆盖格局变化的影响。随后分析了研究区各土地覆盖类型以及不同时期的斑块水平上的土地覆盖格局。最后以城镇用地比例表征城市化水平,讨论了城市化水平与土地覆盖格局变化的关系。在城市化初期,景观类型多样性和斑块破碎化程度出现上升趋势,空间聚集性下降,生态安全问题开始突现。在城市化水平20%～40%之间,其景观类型多样性和斑块破碎化程度达到较高水平,而空间聚集度水平较低,生态安全水平明显下降;随着城市化过程的不断深入,城市化水平不断提高,景观类型多样性和斑块破碎化程度又出现了较为明     

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)...     

上杭县城区公园绿地景观格局动态分析

以上杭县为例, 对县城城区公园绿地景观格局演变进行研究。在ArcGIS和Fragstats景观指数分析软件的支持下, 选取了破碎度、连接度、均匀度、聚集度、景观多样性和分维数等指数对上杭县城城区2009、2013和2018年公园绿地景观格局的动态变化进行了分析。结果表明: (1)2009-2018年, 上杭县城区公园绿地总面积从99 hm²增加至185 hm², 斑块数量从24个增加到35个。 (2)综合公园和社区公园是上杭县城区公园绿地景观中的优势景观元素; 游园数量最多, 斑块所占景观面积的比例最少; 整体公园绿地斑块分维数较低, 研究区整体景观形状较为规则。(3)聚集度指数下降, 公园绿地景观的破碎度程度增加; 景观多样性指数和均匀度指数呈递增趋势, 公园绿地呈均匀化发展; 龙翔片区和城南产业片区公园绿地分布偏少。(4)政策是公园绿地景观格局变化的主导因素。基于公园绿地景观格局动态分析结果, 提出了相应的对策和建议, 以期为上杭县及其他县域级小城市的公园绿地规划、城市生态建设提供参考。     

城市化对北京市景观格局的影响

利用1997年与2002年北京地区遥感资料,对北京六环以内的景观进行分类.用Fragstats3.3计算的景观水平上的各种指数对5年来北京市区的景观格局变化进行分析.结果表明,1997～2002年间北京市区斑块数量增加106.6%,斑块平均大小下降51.6%,分离度指数增加94.3%,景观多样性指数增加17.8%.景观呈破碎化趋势并且景观类型变得多样化.北京市区景观格局变化的驱动力为人口的快速增加和生活水平的提高所带来的房地产用地和城市基础设施用地的快速建设.本文进一步讨论了北京市区景观格局变化对城市生态系统物质流和能量流变化的影响,并结合北京城市规划,为北京市城市发展规划提供一些景观尺度建议.     

基于GIS的北京市城乡景观格局梯度时空变化研究

利用遥感和GIS的技术手段,对1990年和2000年北京市的土地利用数据进行了景观格局指数计算及景观梯度分析和时空变化分析,从而得出了北京市10年间城市化过程中土地利用景观结构变化特征和城乡景观的梯度变化的时空特点.结果表明,1990年和2000年北京市景观以林地和耕地为主,城镇用地总面积大量增加,2000年其总面积和农村居民点景观面积差别很小,北京的城市化水平已经达到较高程度.城镇用地景观沿样带分布呈典型的"凸"字形,城镇用地比例随距离市中心距离的增大而逐渐减小,城市化过程在10年间继续向郊区推进,向北扩张强度大于向南.城区范围不断扩大,中心城区聚集性大幅度增大,城乡交错带的景观斑块密度增大,景观破碎程度加剧,是景观格局变化最剧烈的区域.利用景观格局指数在样带上的梯度分布和其随时间的变化来分析城市发展特点、模式是一种研究城市化过程的重要手段.     

大城市边缘区景观破碎化空间异质性——以北京市顺义区为例

探索大城市边缘区景观破碎化格局及其空间异质性特征,有助于把握景观动态的变化机制及其生态问题.以北京市顺义区这一典型大城市边缘区为例,基于土地利用分类数据,采用有效粒度尺寸方法,对1992年、1999年和2009年景观破碎化空间变异进行了地统计学分析,主要包括尺度依赖性、空间异质性、空间格局及其生态过程的分析.研究结果表明:1)景观破碎化空间变异具有明显的尺度依赖性特征,由空间自相关部分引起的空间异质性较高;1992年和1999年景观破碎化空间总变异相对缓和,2009年空间总变异强烈;通过不同尺度上的异质性对比,选取1000m幅度作为研究区景观破碎化的空间异质性分析较为适宜.2)景观破碎化空间异质性表现出明显的上升趋势,土地利用斑块破碎化不断加剧,其中1999-2009年间的表现尤为强烈.3)景观破碎化高值区呈现出由东部向西部转移的态势,并且其空间布局具有集聚性与分散性的显著特征,空间上相似属性聚集与相异属性聚集的空间格局十分突出.4)景观破碎化空间自相关作用主要来自高强度社会经济活动的影响,并表现出明显的区位特征.该研究结果可为土地、城镇规划以及景观生态建设提供参考.     

Introducing a new method for assessing spatially explicit processes of landscape fragmentation

Landscape fragmentation is commonly defined as having five distinct phases (perforation, dissection, subdivision, shrinkage, and attrition). Previous studies focus on using landscape pattern metrics to interpret the phase of the landscape. A critical but underinvestigated aspect is that these five phases are also spatially explicit processes. This study proposes a new method to map and measure the different spatially explicit processes of landscape fragmentation. Unlike previous studies that are based on landscape pattern metrics, this current study measures landscape change directly. The new method is applied to Bao’an District in Shenzhen, China, to investigate forest land fragmentation under rapid urbanization. Landsat data were used to map the land use distributions from 1978 to 2009. Results show that different spatial processes occur simultaneously throughout the study area as well as in different study periods of forest fragmentation. Shrinkage was the dominant spatial process in the early period. In the later period, subdivision played a more important role, followed by attrition. Interestingly, urban land was not the leading land use that directly encroached on forest land, as many other studies have shown. Instead, forest land was first converted to orchard land, and orchard land was converted to urban land. The study contributes to Forman's general model of spatially explicit processes of landscape fragmentation and holds implications for urban planning policy and practice. The study concludes that the new method is effective in understanding and assessing forest land fragmentation, especially in the context of rapid urbanization.     

黔中喀斯特山地城市景观稳定性评价与特征分析

城市景观稳定性是对城市生态环境进行分析和评价的基础,对城市景观生态安全格局和景观可持续性具有十分重要的意义。以典型喀斯特山地城市贵阳市为研究对象,以2008年、2013年和2017年景观类型为主要数据。运用蔓延度指数、斑块密度和总边缘对比度构建景观稳定性评价模型,在分析2008-2017年景观格局变化状况的基础上评价景观稳定性时空特征。并运用探索性空间数据分析方法揭示贵阳市景观稳定性时空演变规律和冷热点特征。结果表明:(1)2008-2017年贵阳市景观格局发生剧烈变化,耕地面积大幅减少,林地和建设用地面积持续增加,景观破碎化程度加剧,但破碎化趋势有所减缓。(2)10年间,贵阳市景观稳定性水平整体较低,以不稳定和较不稳定为主,表现出"先降低、后提高,总体略有降低"的趋势。(3)贵阳市景观稳定性的空间分布与演变具有明显空间聚集效应,全局Moran''s I指数介于0.2008-0.4005之间,但聚集趋势呈"总体减弱,小幅提高"的特征;此外,景观稳定性热点区主要集中在城镇建设用地或林地斑块相对集中连片、完整的区域。研究结果可为喀斯特山地城市景观空间格局优化、生态安全网络格局构建和生态文明城市建设提供重要的科学依据。     

黔中喀斯特城市遗存自然山体景观格局时空演变——以安顺市为例

城市遗存自然山体是山地城市中珍贵而脆弱的生态资源,对于维持城市生态系统稳定发挥着不可替代的作用,然而近年来高强度的城市建设对其产生严重的干扰和胁迫。以安顺市建成区为研究区域,在空间信息技术支持下,综合运用景观格局指数法和缓冲区分析法,分别从城市景观格局动态、城市遗存自然山体景观动态及城-山交互作用3个方面,对近10年快速城市化背景下,安顺市城市遗存自然山体景观格局时空演变进行定量化研究,旨在揭示其对城市扩张的响应规律。结果表明：1）城市整体景观破碎度递增,斑块丰富度密度递减,景观多样性、均匀度、优势度呈波动性变化;2）城市遗存自然山体斑块数量、类型面积、景观优势度递增,斑块形状趋于规则化,连通性递减,聚集度先减后增;3）城-山交互作用明显,主要表现为城市遗存自然山体因城市建设持续受损缩减及其吸引城市建设;4）城市遗存自然山体500 m缓冲区内平均城市建设用地占比及其平均城市人工园林绿地占比均与山体缓冲区距离呈显著负相关,且不同等级城市遗存自然山体斑块与缓冲区内城市建设用地相关程度表现为小型斑块 > 中型斑块 > 较大型斑块 > 大型斑块,与缓冲区内城市人工绿化相关程度表现为中型斑块最高、较大型斑块最低,城市遗存自然山体对城市建设及其人工绿化明显具有吸引作用。解析快速城市化背景下城市遗存自然山体景观动态变化规律及其与城市建设之间的交互作用关系,为城市遗存自然山体后续科学规划管理提供决策支持与理论依据,也可为今后进一步深入开展以其为研究对象的科研活动提供前期基础。     

快速城市化对南京东郊景观结构与格局的影响

城市化对区域景观的影响日益显著,如何协调城市区域土地开发与生态保护的关系,成为重要的基础性问题之一。本文以南京仙林新市区为案例,利用遥感和GIS方法,对研究区景观结构和格局变化进行分析。结果表明:2003—2009年,研究区景观结构发生了巨大的变化,区域主导景观类型已经由半自然半人工景观逐渐转变为人工景观。其中耕地受人为影响变化较大,55.6%的面积消失;水塘以数量丧失为基本特征,丧失率为56.4%;建筑用地面积增加明显,年均增加7.1%。伴随景观结构变化,区域景观格局变化十分明显,其中景观多样性指数从1.38升高为1.68;均匀度指数从0.60变成0.73;连接度指数由0.15变为0.32。     

滨海半城市化地区景观格局演变——以厦门市集美区为例

基于厦门市集美区1987-2007年5期TM/ETM⁺遥感影像数据,选取斑块类型水平和景观水平上的景观指数,定量研究了半城市化地区的景观发育过程及其时空动态特征.结果表明：研究区景观格局演变具有快速性、不稳定性、异质性和过渡性特征;1987-2007年间,研究区城市建设用地面积的增长最快,由2.7 km²增至29.1 km²,年均增长率13%,但仍然不是优势景观,其扩展主要通过侵占农用地和吸纳农村建设用地实现,并呈现出“飞地式”特征和复杂的空间形态;农村建设用地面积增加了2.3倍,年均增长率6.2%,其空间扩展呈现出无序和分散的特征;城市和农村的扩展导致农用地面积减少了42%,并呈破碎化趋势;受城市化影响,半城市化地区的整体景观在快速复杂的转变中趋于破碎化,景观异质性增强.