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)...     

甘肃金水湖国家湿地公园景观自然性的时空异质性

景观自然性体现了各景观要素的时空分布格局,对提高生态系统的整体性和稳定性有重要意义.通过解译2003年、2009年和2015年3个时相的遥感影像,利用GIS和层次分析法,研究了甘肃金川金水湖国家湿地公园景观自然性变化规律.结果表明:随着时间的变化,景观结构中景观多样性指数、均匀度指数、斑块丰富度呈增加趋势,景观优势度、景观分离度呈减小趋势;提供栖息地、植物群落维持功能、面积加权平均斑块分维数、植被覆盖度等生态功能指标呈增大趋势;人工干扰指数、人工景观平均面积等生态学干扰指标呈减小趋势,湿地公园的景观自然性指数由2003年的0.4761增加至2015年的0.7485.湿地公园保育和恢复工程的实施改变了土地覆被结构,增强了生态系统的稳定性、生态弹性和服务价值,较大程度上提高了金水湖国家湿地公园的景观自然性.     

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。     

1989—2017年乌伦古河流域景观格局及驱动力分析

为研究乌伦古河流域景观格局时空动态演变及驱动因素, 以乌伦古河出山口二台水文站以下流域为研究区, 选取1989年, 1998年, 2006年, 2017年4期Landsat系列遥感影像为数据源, 综合利用3S技术, 通过Fragstats软件计算景观指数, 分析景观格局时空演变特征, 并结合气象和社会经济数据, 探讨乌伦古河流域景观格局变化的驱动因素。结果表明: (1)近30a乌伦古河流域耕地和建设用地面积呈持续增加扩张趋势, 水体和湿地面积呈微增加趋势, 未利用地呈显著减少趋势, 林地面积呈波动增加趋势, 草地面积1989—2006年呈减少趋势, 2006—2017年呈微弱增加趋势; (2)从斑块类型水平上看, 除湿地外, 其余各景观类型NP、PD、LSI均呈增加趋势, 表明景观破碎程度加剧, 结构复杂性增加。从景观水平上看, SHDI和SHEI呈增加趋势, CONTAG呈减少趋势, 表明各景观类型面积差异减小, 景观丰富度增加, 异质性增强, 景观连通性降低, 空间差异显著; (3)景观格局变化受自然因素、人类活动和社会政策的共同影响。其中, 人类活动为主要影响因素, 表现形式为人口数量增长, 城镇化快速扩张和水利工程的建设。     

高寒草甸草原景观格局动态演变及其驱动机制

高寒草甸是高寒地区重要的生态屏障和畜牧业基地,脆弱的生态环境极易受到自然和人类活动的影响。为了探究高寒草甸景观格局变化及其驱动力,以多期遥感影像和统计数据为基础数据,在遥感和GIS技术支持下,在利用景观格局指数模型来分析研究区景观格局动态演变的基础上,运用Logistic回归模型从空间角度分析了研究区重要景观演变的驱动力。结果表明：（1）研究区植被覆盖面积所占比例始终维持在80%以上,各景观类型结构变化较为明显;（2）2000-2016年高寒草甸景观类型面积变化较大,其他草甸、旱地和建设用地的面积持续增加,并且年变化速率加快,灌木林地、灌丛草甸和水域面积持续减少;各类景观面积年变化率增大,2000-2009年高寒草甸景观面积年变化率为1.118%,2009-2016年景观面积年变化率为2.067%,每年发生类型转化的景观面积约为0.691×10⁴ hm²,5大类景观转移变化面积不大,但各小类景观的转换现象很明显。（3）景观水平上的景观指数变化反映出2000-2009年景观破碎化程度较强,2009-2016年景观状态得到优化,整体趋向于整合;斑块水平上的景观指数变化反映出不同斑块类型格局差异性较大,变化特征明显。（4）海拔与坡度因子对一级分类草地景观及其二级分类灌丛草甸和其他草甸演变的影响较为显著,植被覆盖度因子对草地景观演变存在显著影响,而距离因子对灌丛草甸和其他草甸演变的影响较为显著。人文驱动因素对草原生态及景观演替起到了加速推动作用,其中,政策因素在保护和修复高寒草甸生态系统上起到了至关重要作用。     

1980—2005年松嫩平原土壤湿度对气候变化的响应

基于松嫩平原16个农业气象站1980—2005年作物生长季的旬土壤湿度、月气温和月降水量观测资料,采用统计分析方法,分析了研究区表层（0～30 cm）土壤湿度的时空变化特征及其对气温、降水量等气候变化的响应.结果表明：1980—2005年间,松嫩平原不同区域作物生长季表层土壤湿度均呈减小趋势,松嫩平原表层土壤存在干旱化趋向,其中,西部和南部地区尤为明显;20世纪90年代以前,研究区表层土壤处于比较湿润阶段,之后土壤湿度持续降低,并发生了偏干现象;研究期间,松嫩平原作物生长季平均气温呈周期性波动上升,每6 a一个周期,期间小幅波动,1992年开始明显上升;生长季降水量的年际变幅较大,存在一个4～5 a的波动周期;研究区作物生长季表层土壤湿度与气温呈极显著负相关关系,与降水量呈极显著正相关关系（P<0.01）.气温和降水量是影响松嫩平原作物生长季表层土壤湿度变化的主要气候因素.     

浙江省作物多熟种植制度遥感反演及其时空格局

结合作物物候特征,利用2001-2010年的MODIS/NDVI时间序列数据,在基于改进的Savitzky -Golay滤波算法重构高质量序列的基础上,对浙江省作物熟制进行遥感反演,并分析了浙江省作物熟制的时空格局变化特征.结果表明:空间分辨率为250 m的16 d合成MODIS/NDVI时间序列数据能够准确定量地反演出作物熟制的时空格局;NDVI峰值集中出现于每年的2-3月、5-6月和8-9月;浙江省作物种植以一年二熟制为主,从2001-2010年的种植情况来看,一年二熟作物种植面积最大,年际变化幅度较小,一年一熟和一年三熟作物种植面积相当,年际变幅相对较大;2001年以来浙江耕地复种指数整体呈缓慢增加趋势,2010年复种最大为205.5,但距其潜力理论值288仍有一定距离,表明浙江复种潜力仍较大,耕地利用程度有待提高.     

四川唐家河自然保护区西北至东南方向景观格局的梯度变化

通过设置西北至东南方向样带的方式,对唐家河自然保护区的遥感解译图像从景观和类型两种水平上分析了该区植被景观格局的梯度变化.结果表明:1)该区域内森林植被状况良好,林地分布面积达到91.65%.其中,常绿落叶阔叶混交林的面积最大,是区域的景观基质,而亚高山灌丛草甸以及农耕地等在整个区域内分布面积较小,边界较简单,景观地位弱.2)沿样带方向,景观水平上的指数具有上升型、下降型和无明显趋势3种变化,表现为边界密度、邻近度、形状指数、斑块分形指数的递增,平均斑块面积和最近距离的递减,以及香农多样性和均匀性、最大斑块面积和散布与并列指数的稳定波动.3)该区景观类型以次生落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林和针叶林为主,其景观指数波动变化显著、具明显的峰值.     

长沙城市斑块湿地资源的时空演变

利用GIS技术,对长沙市1955、1972和1990年地形图湿地数据及2007年长沙市湿地资源普查数据进行提取和分析,选取最具代表性的斑块湿地作为研究对象,从时间与空间、动态与静态、规模与填埋等视角,研究50年来城市斑块湿地生态系统各层次要素的时空演变过程和变化规律.结果表明:(1)时间层次上,长沙城市斑块湿地总面积呈现先增后减、总体增加的态势;斑块湿地面积变化幅度不断加大,速率逐步加快;(2)规模层次上,面积在32 hm2规模以下的斑块湿地呈增加态势,32 hm2规模以上斑块湿地呈减少态势;(3)动态空间层次上,被填埋斑块湿地的比例在建成区和郊区呈相反的演变结果;(4)静态空间层次上,斑块湿地密度在建成区范围和郊区范围演变结果相背.研究显示,伴随着城市化进程,不同时间尺度、不同规模尺度、不同空间属性、不同空间状态的城市斑块湿地常常呈现差异很大、甚至是截然相反的演变结果;无论是动态空间还是静态空间,建成区与郊区的空间分界线往往是城市斑块湿地演变态势的分水岭.     

吉尔格朗河流域塞威氏苹果53年来景观格局动态变化

以景观生态学理论和遥感技术为基础, 基于1964年、1980年、2000年、2017年四期遥感影像数据充分利用GIS、RS、景观格局方法、空间地统计学等方法对影像进行解译, 结合野外实地调查资料等其他信息源, 分析研究区景观格局动态变化特征, 结果发现: (1)1964—2017年塞威氏苹果斑块数、斑块密度、边界密度较大, 且呈逐渐增加的趋势, 其景观生态过程较活跃, 2000年以前受到人类活动的干扰较强。塞威氏苹果的面积减少, 斑块数增加, 破碎化加大, 斑块破碎化程度增加, 受到人为和自然环境的干扰程度变多。(2)1964—2017年斑块数、斑块密度、边界密度等指数总体呈增加趋势, 斑块形状趋于不规则, 边界区域不规则性。(3)蔓延度指数、香农多样性指数、景观均匀度指数虽然总体变动不够明显, 但存在部分波动变化, 景观的异质性程度在增加, 这可能是人为干扰使塞威氏苹果消亡面积比例降低所致。塞威氏苹果面积从1964年到2017年减少了3870.81 hm2, 年均动态度为-1.20%。     

三江平原流域湿地景观破碎化过程研究

以流域为研究单元,利用历史图件和遥感数据资料及GIS技术,系统分析了该区典型流域50年来湿地景观的破碎化过程.结果表明,该区湿地景观破碎化在斑块个体和空间结构两方面变化极大.景观斑块个体变化主要表现为最大斑块、平均斑块面积不断缩小,斑块密度不断增大,斑块形状破碎化指数不断增大,景观内部生境面积破碎化指数不断上升;空间结构变化主要表现为湿地景观由初始基质景观逐渐变为河岸带景观;同时,随着农田面积逐渐扩大,隔离湿地斑体数量不断上升,隔离度不断增大;景观空间分布模式由“大陆-岛屿模式”向“卫星型模式”转变,最后变化为“完全隔离型模式”.导致该区湿地景观破碎化的主导因素是大规模的农业开发,反映了人类活动对湿地景观的巨大影响.     

基于空间分析的东北地区湿地优先恢复

以GIS/RS为技术手段,从景观结构因子、河流及道路密度、湿度指数、地貌条件、耕地生产力5方面对东北地区湿地恢复潜力进行空间分析,确定了东北地区湿地恢复的优先、次优先区域,并利用农作物生产与湿地协调发展指数、景观指数验证恢复效果.结果表明： 东北地区湿地优先恢复面积为1.78×10⁶ hm²,其中,耕地和草地为主要的恢复类型,占优先恢复面积的96.7%,主要位于东北部的三江平原和中部的松嫩平原;次优先湿地恢复面积为1.03×10⁶ hm².经过优先、次优先湿地恢复,东北地区湿地面积将在现有湿地面积的基础上提高37.4%.湿地恢复后,研究区农作物生产与湿地协调发展水平值从恢复前的0.539增加到恢复后的0.733,湿地景观格局更有利于沼泽湿地生态功能的发挥.说明基于空间分析制定的东北地区湿地恢复方案是可行的,可为东北地区湿地恢复的实施和生态环境的改善提供数据支持.     

基于多源遥感数据的大豆叶面积指数估测精度对比

近年来遥感技术的革新促使遥感源越来越丰富.为分析多源遥感数据的叶面积指数(LAI)估测精度,本文以大豆为研究对象,利用比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、土壤调整植被指数(SAVI)、差值植被指数(DVI)、三角植被指数(TVI)5种植被指数,结合地面实测LAI构建经验回归模型,比较3类遥感数据(地面高光谱数据、无人机多光谱影像以及高分一号WFV影像)对大豆LAI的估测能力,并从传感器几何位置和光谱响应特性以及像元空间分辨率三方面分析讨论了3类遥感数据的LAI反演差异.结果表明： 地面高光谱数据模型和无人机多光谱数据模型都可以准确预测大豆LAI(在α=0.01显著水平下,R²均>0.69,RMSE均<0.40);地面高光谱RVI对数模型的LAI预测能力优于无人机多光谱NDVI线性模型,但两者差异不大(E_A相差0.3%,R²相差0.04,RMSE相差0.006);高分一号WFV数据模型对研究区内大豆LAI的预测效果不理想(R²<0.30,RMSE>0.70).针对星、机、地三类遥感信息源,地面高光谱数据在反演LAI方面较传统多光谱数据有优势但不突出;16 m空间分辨率的高分一号WFV影像无法满足田块尺度作物长势监测的需求;在保证获得高精度大豆LAI预测值和高工作效率的前提条件下,基于无人机遥感的农情信息获取技术不失为一种最佳试验方案.在当今可用遥感信息源越来越多的情况下,农业无人机遥感信息可成为指导田块精细尺度作物管理的重要依据,为精准农业研究提供更科学准确的信息.     

松嫩平原苍鹭秋季栖息地选择及适宜性分布

苍鹭（Ardea cinerea）是松嫩平原湿地的常见鸟种,松嫩平原也是苍鹭重要的栖息地。为了了解苍鹭潜在栖息地的适宜性分布,利用GPS/GSM卫星跟踪技术,结合遥感影像和地理信息系统,应用Maxent模型对松嫩平原苍鹭秋季潜在的栖息地进行了评价,并对其适宜性分布进行了分析。结果显示：水源距离和绿度指数是影响松嫩平原苍鹭秋季栖息地适宜性的重要环境变量;松嫩平原内苍鹭适宜栖息地面积为2761.06 km²（占研究区域的1.24%）,主要分布在大庆（756.86 km²,占适宜栖息地面积的27.41%）、白城（537.14 km²,占适宜栖息地面积的19.45%）、齐齐哈尔（439.43 km²,占适宜栖息地面积的15.92%）等地市行政区,以大庆市杜尔伯特蒙古族自治县（429.90 km²,占适宜栖息地面积的15.57%）、白城市镇赉县（334.92 km²,占适宜栖息地面积的12.13%）、大庆市肇源县（185.54 km²,占适宜栖息地面积的6.72%）等县级行政区为主;其中,15.79%的适宜栖息地依次受到莫莫格保护区（10.34%）、扎龙保护区（3.47%）、向海保护区（0.67%）、查干湖保护区（0.54%）、大布苏保护区（0.41%）、乌裕尔河保护区（0.36%）等国家级自然保护区的保护。建议对未受到保护的零星小面积栖息地给与更多关注。     

豫东平原聚落景观格局变化

中国的快速城镇化必然导致聚落景观格局的变化,但目前相关研究对平原地区关注相对较少。文中选取豫东平原地区的开封、商丘、周口市,运用GIS空间分析方法和ENVI遥感影像处理技术,对该地区1972、2015年市域中观尺度上的聚落规模、聚落景观空间变化特征进行分析。结果显示:(1)在聚落发展过程中,1972—2015年聚落斑块数量有所减少,聚落规模逐渐扩张,市域内最大聚落斑块扩张相对更为明显;对聚落斑块扩张强度的分析发现,城市市辖区及周边乡镇聚落扩张强度相对较高。(2)地区内聚落斑块空间分布表现出聚集分布特征,但该时期聚集程度有所减弱;两个年份聚落核密度分布格局大致相似,局部地区存在多核扩散现象,市域尺度上的核密度分布存在地区差异。(3)对斑块形状指数的分析发现,研究区狭长或曲折聚落斑块在空间上分散布局,整体上区域内聚落形状趋于规则。(4)随着距河流、道路距离的增加,聚落斑块总面积和数量有所减少,且道路对聚落分布仅在一定范围内存在较大影响,距中心城市0—6km范围内聚落受中心城区发展辐射影响较大。本文的分析可为平原地区聚落景观的优化布局和聚落用地的集约化发展提供一定的参考。     

温度植被干旱指数在2000-2015年松嫩平原土壤湿度中的应用

选取了时间序列良好的MODIS影像,对松嫩平原2000-2015年逐月的温度植被干旱指数（TVDI）进行计算,并结合农业气象站点的相对土壤湿度数据进行对比验证,发现TVDI和相对土壤湿度数据具有良好的相关关系,表明TVDI可以作为表示土壤含水量的指标。重建1 km分辨率的松嫩平原作物生长季（4-10月）表层土壤湿度空间信息数据集,引入集合经验模态分解分析方法探究了松嫩平原土壤湿度的时空变化特征及变化趋势,并探讨了松嫩平原土壤湿度变化对农作物产量的影响。结果表明,近16年来松嫩平原土壤湿度的时间变化趋势是逐渐变湿,土壤湿度的空间变化趋势是由西南向东北逐渐变湿,极端土壤缺水事件频率呈现出增高的趋势。松嫩平原粮食产量和年均土壤湿度水平显著相关说明粮食产量受到年平均土壤湿度的影响显著,不同季相的土壤湿度对粮食产量的影响程度差异较大,夏季土壤湿度对粮食产量的影响尤为明显。     

区域农田景观格局对麦蚜种群数量的影响

明确农田景观格局对麦田蚜虫种群的影响,是开展区域性害虫生态调控的重要理论依据之一。以区域性小麦种植区为研究对象,基于遥感影像与土地覆盖分类数据以及田间调查的蚜虫种群数据,计算景观格局指数,使用负二项分布的广义线性模型从农田景观、非作物生境景观和区域景观3个方面分析了区域农田景观格局对麦田蚜虫种群的影响。结果表明,蚜虫种群的数量与草地的平均斑块面积和最大斑块指数显著正相关,与县域的平均几何最邻近距离和面积加权平均斑块面积显著负相关,与耕地的面积加权平均斑块面积显著负相关,与耕地的斑块密度显著正相关。草地斑块面积的增大、区域景观与耕地的破碎化、区域景观的聚集会促进蚜虫种群数量的增加。使用草地的斑块面积和最大斑块指数、区域景观的平均几何最邻近距离可以预测蚜虫种群的发生量。非作物生境草地的斑块面积、耕地的破碎化、区域景观的空间分布及破碎化是影响麦田蚜虫种群发生的重要景观因素。     

1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力

受自然因素和人为因素的影响,近60年三江平原土地利用景观格局发生了明显变化。以遥感影像为主要信息源,利用地理信息系统技术和数理统计方法,对1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及其驱动力进行分析。结果表明:1954—2010年三江平原耕地、居住建设用地和水域面积呈增长趋势,林地、草地和湿地面积呈减少趋势;土地利用综合动态度呈先增加后降低再增加的趋势;三江平原斑块密度、周长面积比、景观分离度和Simpson's多样性指数都呈先上升后下降的趋势,最小值出现在2010年,斑块密度和周长面积比的最大值出现在1976年,景观分离度和Simpson's多样性指数的最大值出现在1986年;1954—2010年三江平原斑块密度和周长面积比的高值区由东北向西南转移,低值区由中部向东部转移,景观分离度指数呈现先聚集后分散的趋势,Simpson's多样性指数由中间高四周低格局,逐渐转变为南部高北部低的格局。     

基于Landsat 8影像的不同燃烧指数在农田秸秆焚烧区域识别中的应用

农田秸秆焚烧造成秸秆资源的巨大浪费和大气环境的污染,利用热红外波段识别火点的方法可以实时、快速地获取焚烧情况,但是不能提供秸秆焚烧的面积、范围等详细的空间分布情况,也不能确定焚烧的严重程度.利用已燃烧与未燃烧区域的光谱差异选择某些波段构建燃烧指数的方法在森林火灾研究中得到了广泛应用,但是这些指数在农田秸秆焚烧中的潜在应用没有被研究.本文基于松嫩平原地区的两景Landsat 8卫星影像,采用归一化燃烧率（NBR）、引入热红外波段的归一化燃烧率（NBRT）、燃烧面积指数（BAI）3种燃烧指数对农田秸秆焚烧和未焚烧区域进行提取,并与秸秆覆盖度进行相关分析.结果表明：NBR、NBRT和BAI指数对焚烧和未焚烧区域的分类精度分别为91.9%、92.3%、87.8%,NBR、NBRT与覆盖度呈线性相关,R²分别为0.73、0.64,BAI与覆盖度呈幂指数相关关系,R²为0.68.燃烧指数方法可以在农田秸秆焚烧中得到很好的应用,可定量评估秸秆燃烧程度,为大气环境评价提供技术与数据支持.     

基于MODIS数据的松嫩平原西部芦苇湿地地上生物量遥感估算

芦苇作为湿地生态系统中重要的群落类型,其地上生物量是衡量湿地生态系统质量的关键指标。应用面向对象的土地覆盖分类技术,基于多季相Landsat8 OLI遥感数据,提取松嫩平原西部芦苇湿地分布信息;依托野外实测芦苇地上生物量数据(AGB)和同期MODIS数据源的NDVI、EVI、RVI、MSAVI和WDVI 5种光谱植被指数,探讨不同光谱植被指数对芦苇AGB的敏感性,进而构建松嫩平原西部芦苇AGB遥感估算最优模型,并进行芦苇AGB遥感反演及空间格局分析。结果表明:2014年松嫩平原西部地区芦苇总面积为1653 km~2,其中扎龙湿地自然保护区内芦苇分布面积最大(1178km~2),占区域芦苇总面积的71.3%;所选取的5种植被指数均与芦苇AGB呈极显著正相关(P0.01),基于EVI构建的指数曲线模型为松嫩平原西部芦苇AGB反演的最优模型(R2=0.55)。研究区芦苇平均AGB为372.1g/m~2,AGB总量为6.14×105t,其中扎龙湿地自然保护区内芦苇AGB总量为4.38×105t;各保护区芦苇平均AGB由大到小依次为:向海保护区(469.7 g/m~2)大布苏保护区(454.1 g/m~2)莫莫格保护区(373.0 g/m~2)扎龙保护区(372.4 g/m~2)查干湖保护区(369.8 g/m~2);松嫩平原西部芦苇AGB总体呈现南高北低的分布格局,将为湿地生态系统管理与保护及芦苇资源的合理利用提供科学依据。