中国西部地区土地利用/土地覆盖近期动态分析

在野外调查和资料收集的基础上 ,利用遥感 (RS)和地理信息系统 (GIS)技术 ,对中国西部地区 12个省 (直辖市 ) 1995年和2 0 0 0年的 6种土地利用 /覆盖类型的遥感数据进行了制图及其叠加分析。结果表明 :(1)对 1330 0个土地利用 /覆盖类型的图斑判读中 ,平均正确率 92 .92 %。同时对西部各省级土地利用 /土地覆被动态及更新成果进行的准确程度检查中 ,共获取全部 6个一级类型的动态图斑 13874 6个。地类更新平均准确率 97.71% ,勾绘图斑界线的准确率 99.85 %。 (2 )制图区域国土面积近 6 73万 km2 ,占全国土地面积的 70 %。其中 ,耕地面积 5年来增加了 12 0 .6 5万 hm2 ,比 1995年增长了 2 .4 1% ;林地面积 5年来减少了 6 1.5 0万 hm2 ,比 1995年减少了 0 .6 1% ;草地面积减少了 119.6 5万 hm2 ,比 1995年减少了 0 .5 9% ;城镇建设用地和水域面积 5年来分别增加了 19.2 5万 hm2和 17.0 4万 hm2 ,比 1995年增加了 1.36 %和 1.4 4 %。另外 ,作为西部地区主要生态环境问题之一的土地沙漠化和土地盐碱化 ,由于近年来的连续干旱以及油田开发等人为干扰的加剧 ,5 a来不可利用地面积扩大了 2 4 .2 8万 hm2 ,其中草地沙化面积占到 2 6 .94 %。     

内蒙古自治区沙漠化敏感性时空演变格局和趋势分析

以内蒙古自治区为研究区,基于压力-状态-响应模型(PSR)分析框架,耦合空间距离指数模型(SDIM)构建土地沙漠化敏感性评价体系(LDSES),结合沙漠化敏感性时空演变图谱,定量探讨内蒙古自治区土地沙漠化敏感性在2000年、2005年、2010年、2015年、2020年期间的时空演变,并引入元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)模型模拟沙漠化敏感性未来演变机制,进而采用地理探测器揭示了前20 a演变进程中主要驱动因子对其演变的影响特征及解释力。结果表明：(1)内蒙古自治区沙漠化敏感性整体上呈现由东北向西南递增的趋势,低敏感区位于大兴安岭和阴山山脉周边林草地覆盖区,高敏感区则位于西南部的巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布其沙漠、毛乌素沙漠等沙地和戈壁地区;(2)从沙漠化敏感性时空演变上来看,研究期间沙漠化敏感性改善的区域,占总面积的30.65%,沙漠化敏感性恶化的区域,占总面积的4.48%,沙漠化敏感性类型维持稳定不变的区域占总面积的52.72%,整体来看土地沙漠化潜力逐渐降低,土地生态质量逐渐好转;(3)2030年沙漠化敏感性模拟结果显示未来10年沙漠化敏感性以低度敏感为...     

我国中东部地区土地利用／土地覆盖动态分析

在野外调查和资料收集的基础上,利用遥感和地理信息系统技术,对中国中东部地区19个省(直辖市)1988年和2000年的5种土地利用／覆盖类型的遥感数据进行了景观制图及其叠加分析．结果表明,12年来。随着中东部地区经济和人口数量的快速增长,耕地及城建用地面积分别增加了10．921×10^5hm^2和13．754×10^5hm^2．比1988年增长了2．14％和19．25％．对木材的大量需求及毁林开荒,导致林地面积减少了17．83×10^4hm^2．比1988年下降了1．12％．草地面积增加了19．287×10^5hm^2,比1988年上升7．75％．长期对土地的不合理利用带来的环境条件恶化,使草地覆盖度及草地质量总体呈下降趋势．10年间对未利用地面积的开发达49．61×10^4hm^2,占1988年未利用地面积的34．31％．     

藏北地区生态与环境敏感性评价

藏北地区自然条件极为严酷,生态与环境非常脆弱和敏感。采用地理信息系统手段与综合评价方法,对藏北地区主要生态与环境敏感性问题进行评估,分析了土壤侵蚀、沙漠化和草地退化等方面的敏感性空间分异规律,指出了今后生态与环境建设的优先区域。结果表明:藏北地区土壤侵蚀敏感区占土地总面积的42.5%,主要分布于东中部区域;藏北地区沙漠化敏感区面积较大(占土地总面积的78.8%),主要分布在人类活动强度相对较低的西北部;藏北中东部和北部地区草地退化较为严重,尤其是藏北地区冰川与雪山及其周围等气候变化较为敏感区域和交通要道沿线等人类活动较为频繁区域的草地退化相对严重,对草地退化也比较敏感,是今后草地退化治理和恢复的优先区。     

黄河源区沙漠化及其景观格局的变化

本研究以1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据、以及2000年的ETM数据为数据源,通过遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术,获得了黄河源区在1975－2005年间沙漠化的发展特征,并采用景观指数运算软件（FRAGSTATS3.3）对黄河源区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现：在1975－1990年间,黄河源区的沙漠化土地面积大幅增加;在1990－2000年间,沙漠化土地面积保持稳定;在2000－2005年间,沙漠化土地面积出现了小幅度的减小趋势。黄河源区沙漠化土地的景观格局变化显著,在1975－1990年间,沙漠化土地发生了严重的破碎化;在1990－2000年间,沙漠化土地出现了连片的现象,从而使得沙漠化土地的破碎度有所下降,景观多样性降低;在2000－2005年间,沙漠化土地破碎度的增加,斑块形状趋于复杂。     

黄河源头地区土地覆盖的时空变化特征

以野外调查和遥感影像为主要信息源, 结合统计资料和基础地理信息数据, 研究了20世纪80年代中期以来黄河源头地区土地覆盖格局的空间特征以及动态变化趋势, 探讨了导致黄河源区生态环境变化的主要影响因素。研究结果表明, 黄河源头地区土地覆盖类型的斑块密度变化差异明显;土地利用类型的镶嵌格局在空间和时间上均有变化。占据优势的草地生态系统20 年来遭受不同程度破坏, 黄河源区的气候呈暖干化趋势, 研究区域土地覆盖类型空间结构变化明显;高寒环境和气候演化趋势对土地覆盖的变化起决定性作用。     

黑河中上游地区2000—2010年土地利用变化及水土保持服务功能

基于遥感影像数据,分析了黑河中上游地区2000年到2010年土地利用变化,在此基础上,从上游、中游以及整个区域的角度综合评价了该区域的水源涵养和土壤保持生态系统服务功能物质量变化。研究结果表明:1研究区60%以上为未利用地,2000—2010年,耕地、林地和未利用地面积大量增加,草地和水域面积减少。2耕地增加以荒漠和草地转入为主;林地转入表现为草地和荒漠造林,转出主要为林地荒漠化;草地转出主要去向为造林和荒漠化,而增加主要来源于冰雪覆盖地和荒漠;未利用地增加主要来源于草地的退化。3研究区土地利用程度较低,由东南向西北递减,2000—2010年,上游土地利用程度有所降低,中游大部分地区呈上升趋势。4由于上游山区林地面积的增加,植被覆盖下土壤的水源涵养量显著增加,土壤贮水量增加了0.764×108t。5土壤保持量由1.860×108t增加到1.899×108t,主要原因为草地转化为林地。在气候变化背景下,黑河流域应控制上游地区人工林面积,减少林地蒸腾量,以增加下游可用水量;适当控制中游地区耕地面积的扩张趋势,保证湿地、草地等自然生态系统生态用水量,维持流域山地-绿洲-荒漠系统的稳定,进而持续发挥生态系统土壤保持等功能。     

利用IKONOS卫星数据和分形方法研究南麂岛土地覆盖状况

研究南麂岛的土地覆盖类型及其空间分布和结构特征。利用具有1米空间分辨率的IKONOS卫星遥感数据,提取南麂岛的植被覆盖和土地利用信息,获得草地、灌木林地、庄稼地和居民地等主要土地覆盖类型及其分布图。然后利用分形几何方法建立南麂岛土地覆盖类型特性分析模型,从斑块的面积效应、覆盖类型的分形分析、单个斑块的分形分析和覆盖类型分形特征差异显著性等方面进行分析讨论。研究结果表明,南麂岛的草地和灌木林地的分形维数较大,而庄稼地和居民地的分形维数较小,说明草地和灌木林地的斑块的结构特征和边界比庄稼地和居民地更为复杂。进一步研究表明,斑块的分形特性与其受人类活动的干扰程度密切相关。     

长江源区土地覆盖变化与草地退化格局的时空分异

基于野外调查、遥感影像和统计资料,分析了1987-2007年长江源头地区土地覆盖变化和草地退化格局的时空分异特点,并从海拔、坡度和坡向3方面探讨了导致长江源区草地生态环境变化的主要自然因素.结果表明： 研究期间,长江源头地区土地类型破碎化整体呈增加趋势,自然地理条件和气候变化是导致土地格局变化的主要驱动因素;不同海拔草地退化面积差异显著,研究区草地退化主要发生在海拔4800～5100 m范围内,且退化面积随海拔的升高呈增加趋势,退化面积比重在不同坡度和坡向的差异较大.1987-2007年,长江源头地区气候呈暖干化趋势,区域土地覆盖类型空间结构变化明显;不同坡向、坡度和海拔的草地退化分布格局与高寒环境和人为干扰的格局基本一致,高寒环境和气候演化对草地生态系统格局起决定作用.     

环青海湖地区草地对气候变化和人类活动的响应

以环青海湖地区为研究区,基于MODIS NPP数据、气象数据和Thornthwaite模型,估算了草地实际净初级生产力(actual net primary productivity,简称NPP_A)和潜在净初级生产力(potential net primary productivity,简称NPP_P),并将NPP_P和NPP_A的差作为人类活动对净初级生产力的影响(net primary productivity influenced by human,简称NPP_H),在此基础上,分析了草地NPP_A的时空变化以及气候变化和人类活动对草地的影响。结果表明:2000—2015年,环青海湖地区的年均草地NPP_A为176.93 g C·m~(-2)·a~(-1);16年来环青海湖地区草地NPP_A呈波动增加趋势,在空间分布上,草地NPP_A从西到东呈逐渐增加的态势;16年来环青海湖地区87.42%的区域草地发生恢复,12.58%的区域发生退化,总体上草地以恢复为主;在气候变化和人类活动对草地恢复的影响中,由气候变化主导草地恢复的比例为10.98%,由人类活动主导草地恢复的比例为5.27%,而人类活动和气候变化共同主导草地恢复的比例为83.75%,气候变化和人类活动的共同作用是草地恢复的主导力量;在气候变化和人类活动对草地退化的影响中,仅由气候变化主导草地退化的比例为6.28%,由人类活动主导草地退化的比例为50.75%,两者共同主导的草地退化的比例为42.97%。可见,草地的局部退化主要是由于不合理的人类活动导致的,如过度放牧、草地开垦和土地覆盖变化等。     

科尔沁沙质荒漠化评价遥感信息模型

采用遥感信息模型对科尔沁沙地奈曼旗荒漠化主要评价因子（植被盖度、生物量和土壤含水率）进行定量反演;利用线形混合光谱分析（SMA）模型计算裸沙占地百分比.通过每个像元可获取全部评价因子的指标值.在现有荒漠化评价方法的基础上,建立以像元为单位的荒漠化程度评价的定量化遥感信息模型,并输出荒漠化程度分布图.选取了60个样点进行评价模型的精度验证,被正确评价的点数为55个.结果表明,该模型对研究区域荒漠化程度进行定量评价,其精度可达91.7%,说明利用遥感信息模型评价土地荒漠化的方法具有较高的科学性.     

呼伦贝尔沙地45年来气候变化及其对生态环境的影响水

采用数理统计和对比分析方法,对近45年呼伦贝尔沙地气象观测资料和草场沙化、退化面积、植被状况等资料进行了分析。结果表明：呼伦贝尔沙地总体气候暖干化趋势显著;气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加和极端气候事件增多,使流动沙地面积不断增加,植被盖度下降。卫星遥感监测和全国沙漠化普查结果进一步表明,呼伦贝尔沙地的沙漠化正在扩展,生态环境正在恶化。逐年减少的大风日数和沙尘暴日数有利于该地区生态的保护与建设。20世纪80年代以来,沙区各级政府加大了对沙化的治理力度,沙地局部植被恢复较快。     

Impact of land use intensity on sandy desertification: An evidence from Horqin Sandy Land,China

It has been widely accepted that high land use intensity contributes to sandy desertification in Northern China. However, it is surprising that it is even not easy to find an explicit definition and proper indicator for the term “land use intensity” in the sandy desertification related literatures. To better understand the association between sandy desertification and its driving factors, especially in the context of the synergistic roles of both climatic and anthropogenic variables, an indicator for land use intensity was developed in this paper for quantifying the relative role of land use output on different kinds of vegetation cover. The results indicated land use intensity increased rapidly from 1980 to 1995, obviously decreased from 1995 to 2000, and increased slowly after 2000 as a result of the continued increase of socioeconomic pressures and the fluctuating changes in vegetative cover.An ARDL model was established and applied to analyze the correlation between the area of bare sand land and land use intensity with the influence of annual precipitation in temporal dimension. The area of bare sand land was significantly affected by land use intensity in the long run. However, in the short run, the area of bare sand land was mainly impacted by the auto-correlation effect of itself in temporal dimension and by the annual precipitation. The improvement of the sand dunes obviously reduced the risk of sandy desertification under the condition of specific land use intensity.Before analyzing the correlation between land use intensity and sandy desertification, specific skills were applied to improve the model, including data interpolation and regression verification, since there would be regression biases resulting from the acquisition and processing of time-series data of different sources. Results showed that the area of bare sand land (S_t)and the land use intensity (LI_t) were time-independent. Lag terms of these two variables were added to improve original model.Changes in socioeconomic pressures and ecological restoration projects had obvious influences on land use intensity. Along with the steady increase of socioecological pressures on land and the changes in vegetative cover resulting from various ecological protection strategies and ecological restoration projects, shifts in land use intensity followed a different trend with the population and the social-economic demands. Nonetheless, the continuous increase of socioeconomic demands will increase land use intensity in the long run, so that the risk of sandy desertification remains high.     

呼伦贝尔沙地45年来气候变化及其对生态环境的影响

采用数理统计和对比分析方法,对近45年呼伦贝尔沙地气象观测资料和草场沙化、退化面积、植被状况等资料进行了分析。结果表明:呼伦贝尔沙地总体气候暖干化趋势显著;气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加和极端气候事件增多,使流动沙地面积不断增加,植被盖度下降。卫星遥感监测和全国沙漠化普查结果进一步表明,呼伦贝尔沙地的沙漠化正在扩展,生态环境正在恶化。逐年减少的大风日数和沙尘暴日数有利于该地区生态的保护与建设。20世纪80年代以来,沙区各级政府加大了对沙化的治理力度,沙地局部植被恢复较快。     

毛乌素沙地景观格局变化研究

通过对毛乌素沙地不同时期的景观分类和制图以及景观格局计算,分析了50年代到90年代毛乌素沙地景观动态与景观格局变化的特征和模式。研究表明,50年代以来,毛乌索沙地景观发生了巨大变化,流动沙地、半固定沙地面积大幅度增加,固定沙地面积迅速减少,农田面积明显增加,草原、柳湾和盐湿低地等面积显著减少。50年代时,整个景观以流动沙地和固定沙地占优势,而90年代,则以流动沙地占绝对优势。伴随着荒漠化的发展,各种景观要素类型之间相互转化,景观格局发生显著变化。固定沙地面积减少伴随着斑块的破碎化,大型斑块数量减少,小型斑块数量增加;流动沙地面积增加的同时,一方面,较小的斑块不断联合形成更多的大型斑块,另一方面,流动沙地不断向固定、半固定沙地内部渗透,形成更多的小型斑块,使整个景观更加破碎。不合理的人类活动是荒漠化扩展及景观格局发生显著变化的主要驱动因素。     

荒漠化治理中生态系统、社会经济系统协调发展问题探析——以中国北方半干旱荒漠区沙漠化防治为例

全球变暖导致的区域干旱使得干旱区水资源日益匮乏,而迅速增长的人口和社会经济发展进一步加剧水资源危机,使得有限的水资源成为全球沙漠化防治瓶颈,严重制约了沙化土地治理进程,影响了联合国"土地退化总面积零增长"目标的实现,也影响了中国社会经济的可持续和协调发展。传统的沙化土地治理生物措施重视植被盖度增加,忽视生态系统其他要素,如土壤水分、养分等与植被的相互关系,导致一些治理措施相对简单,生态系统不能协调发展。而沙化土地治理的物理措施和化学措施由于忽视了沙区社会和经济效益,其可持续性也受到科学家质疑。近期获批的国家重点研发计划项目"中国北方半干旱荒漠区沙漠化防治关键技术与示范"(2016YFC0500900)拟针对此问题开展研究,以沙化土地稳定恢复为首要目标,在认识半干旱荒漠区沙化土地正/逆过程演变机制和荒漠生态系统稳定性的基础上,研究沙化土地稳定恢复的生态阈值;以毛乌素沙地、库布齐沙漠东部、科尔沁沙地西部和呼伦贝尔沙地为典型区,针对不同沙化土地特点,研发防沙治沙关键技术,开展模式优化和试验示范;在防沙治沙模式与工程效益评估基础上,集成产业化技术体系,为国家防沙治沙工程建设提供理论基础与技术支撑。     

基于SNIC-CNN-SVM模型的京津风沙源二期工程区土地利用/土地覆盖遥感识别研究

稀疏植被覆盖（草地、沙地、戈壁）演变能够直接表征区域生态环境和人类活动的动态影响变化。但由于大尺度稀疏植被区一般都具有地理跨度大,景观结构复杂多样,破碎化程度高,现有地表覆盖分类产品针对性不足等问题,使得该区域内林草沙的遥感提取难度较大,精度普遍偏低,直接制约生态效应评价模型的应用效果。因此,以典型大尺度稀疏植被区--京津风沙源治理二期工程区为研究区,研建了SNIC-CNN-SVM （SCS）模型,实现了大尺度稀疏植被区林草沙典型要素的信息自动提取和主要土地利用/土地覆盖类型识别。研究结果表明：1）引入惩罚性机制优化后的SNIC分割算法,有效提升了稀疏植被区与沙地区的边界区分度,有助于分类精度的提升;2）基于改进SNIC-CNN-SVM模型方案的研究区总体分类精度达89.41%,较优化前提高了11.17%,特别是乔、灌、草、沙地和戈壁的分类识别精度显著提升,表明该优化方案在以研究区为代表的稀疏植被区域分类中具有较好的应用效果和推广价值;3）分类结果显示,2020年工程区草地面积最大,占到了一半以上（51.52%）,沙地占比11.96%,稀疏植被覆盖（草地、沙地、戈壁）区域占比68.68%,表明工程区处在林地-稀疏植被-沙地的过渡地带,生态环境保护压力与防沙治沙形势依然严峻;4）近20年来,乔灌草等植被增加面积约占工程区20.64%,主要由沙化土地转化,沙化土地减少面积约占工程区的4.58%,表明研究区植被状况不断改善,实施的各项生态工程作用显著,能够更有效地服务于多维度生态系统服务功能评价。该研究以期能够为京津风沙源二期工程区的生态系统演变规律研究及生态工程评价等工作提供重要科学支撑。     

云南澜沧江流域土地利用和覆盖变化

由人类活动引起的土地利用和地被覆盖的变化是地球上环境变化的主要原因。上世纪90年代是云南省经济发展和环境变化的活跃时期。本文通过现代卫星遥感技术、地理信息系统和其它多学科手段相结合 ,系统调查评估了云南澜沧江流域 1990年至 1998年间土地利用和地被覆盖的变化 ,结果显示流域中林业用地面积从 1990年的 6 4 9%增长到 1998年的6 6 4 % ,但是森林有林地 (郁闭度 >30 %的天然林和人工林 )从 1990年的 5 2 6 %减少到 1998年的 35 3%。并且分析大规模商业性森林砍伐、基础建设、经济作物的种植、刀耕火种、薪材过度采集和砍伐建筑用材等引起了森林的结构的显著变化和退化 ,从而导致了生物多样性的下降。     

科尔沁沙地景观斑块结构对沙漠化过程影响分析

采用 RS和 GIS技术对科尔沁沙地景观斑块结构对沙漠化的影响进行了研究。通过选择固定沙丘斑块、农田斑块和景观中总斑块的数量、平均面积和平均斑块形状等九个因子 ,分别采用单因子关联分析和多因子 PCA分析 ,揭示了科尔沁沙地斑块结构对沙漠化过程的影响。单因子的分析表明 ,固定沙地斑块数 (SN )和平均斑块面积 (SA)、农田斑块数 (CN)和总斑块数 (TN)与沙漠化程度 (DG)的关联程度极为显著 (在 0 .0 1水平上 ) ,关联系数 >0 .92 1。各因子与沙漠化程度之间存在回归关系 ,其中上述 4个因子与沙漠化程度的关系比较密切 ,呈线性回归关系 ,相关系数变化在 0 .90 2～ 0 .991之间 ,相互之间有较高的置信度。PCA的分析表明 ,不同类型斑块数量对沙漠化景观的影响最大 ,其所代表的影响方向 (PC1轴 )占所有分析因子贡献率的5 3.3% ;不同类型斑块形状对沙漠化景观的影响次之 ,其所代表的影响方向 (PC2轴 )占所有分析因子贡献率的 2 7.5 %。从不同斑块类型对沙漠化的影响特点来看 ,固定沙丘斑块对沙漠化的发生、发展起正向的影响作用 ,斑块的各种指数 (SN、SA和 SF)与沙漠化的关系都为正关联。农田斑块对沙漠化的影响作用则较复杂 ,其中斑块数量 (CN )与沙漠化的关系为正关联 ,而平均斑块面积 (CA)和平均形状指数     

科尔沁沙地景观研究中的尺度效应

从研究区域取样尺度和分析尺度两个方面入手 ,对科尔沁沙地景观的尺度效应进行了分析 ,结果表明 :取样尺度的尺度效应可以通过回归分析和统计分析来判断其变化趋势和范围。回归分析的结果表明 ,景观中斑块数量 ( y)与取样面积 ( x)之间有很好的拟合关系 y=- 7.1 2 82 x+ 2 2 0 .31 ( R=0 .95 8>0 .70 8=α0 .0 1(10 ) ) ;最大斑块面积 ( y)和取样面积 ( x)二者的关系为 y=0 .0 0 4 x2 - 0 .0 0 96x+ 0 .3346( R=0 .947>0 .70 8=α0 .0 1(10 ) ) ,关系密切。取样面积对景观结构特征的影响分析显示 ,在取样面积最小为 0 .2 8的情况下 ,景观多样性指数的变化为抛物线型 ,在取样面积约为研究区面积的一半左右时 ,景观多样性最高 ,为1 .931。不同取样面积的平均多样性指数为 1 .863(± 0 .0 75 )。从景观优势度指数的变化来看 ,呈倒抛物线型。在取样面积约为研究区面积的一半左右时 ,优势度最低 ,为 0 .467。不同取样面积的平均优势度指数为0 .5 34(± 0 .0 75 )。在取样面积不变的情况下 ,研究尺度的分析表明 ,沙地景观间隙度具有分形结构。间隙度与研究斑块的占有概率有关 ,占有概率越高 ,分维数越大。在研究对象占有概率相同的情况下 ,不同分布格局存在不同的景观间隙度 ,研究尺度越大 ,差别越大。相对而