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.     

深圳快速城市化过程中的景观类型转化动态

利用4个时段遥感图像、转移概率方法和优势转移过程空间分布图,定量研究了深圳经济特区1979—2003年景观格局的时空变化特征、驱动力和原因.结果表明：深圳经济特区城市化过程迅速,且主要发生在1979—1990年间.3个研究阶段所表现出来的景观类型动态大相径庭.1979—1990年主要表现为植被退化和转移为人工景观类型阶段,优势景观类型转化的空间位置主要发生在福田区、罗湖区和盐田区,优势景观类型转移过程具有幅度大、强度大的特点;1990—2000年主要表现为大量建设用地的竣工转化为非渗水表面以及少量植被类型向人工景观类型的转化,优势景观类型转化主要发生在南山区和福田区,整个阶段表现出城市成形特征,原有植被景观特别是林地已较少受到人类干扰;2000—2003年则表现为土地利用方式精细整理的城市化过程,有较显著的城市扩建和改造现象,渗水材料的使用有效消除了非渗水表面的负面影响,这一阶段影响幅度大、影响强度中等.     

广州市植被覆盖度等级结构及其时空格局特征

城市化过程直接改变了城市景观,研究城市植被覆盖度及其景观特征动态变化,再现了人们对城市自然景观的干扰过程与强度,反映出城市生态环境质量。1990～2005年间,广州市经济发展迅速,同时也使城市植被系统经历了从严重破坏到逐步恢复的过程,用TM遥感影像解译区域植被覆盖度并进行其等级结构的时空特征研究。结果表明,1990～1995年间是区域植被破坏最严重的时期;以后的时段内,这种趋势在中心城区有所减缓,但没有根本改变,郊区从化市则从2000年起,植被系统未再受到破坏,表现为植被覆盖度增加,植被覆盖度等级结构也获得改善,而这一过程对全市的植被系统产生积极的影响作用。     

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.     

快速城市化地区景观格局梯度动态及其城乡融合区特征——以广州市番禺区为例

以快速城市化的广州市番禺区为研究样区,通过解译1990-2008年4期Landsat TM影像得到研究区土地利用/覆被数据.选取景观类型水平和景观水平上的景观指数,采用景观格局与梯度分析相结合的方法,研究快速城市化地区景观格局的梯度变化及其城乡融合区特征.结果表明：研究区景观格局动态变化显著,在城市化缓冲带上具有典型的城乡融合区特征,城市景观逐年增加且向外围扩展,而农业景观破碎化严重.斑块密度、蔓延度、景观多样性等指数在城市化梯度上表现出明显的规律性,景观指数峰值出现在距离城市中心4～6 km的梯度带上.时间序列上的景观格局数据体现了不同梯度带上景观动态的差异,城乡融合区景观格局具有斑块形状复杂、景观多样性和破碎化程度高、景观动态变化剧烈的特点.景观指数的峰值逐年向外推移,城乡融合区有逐渐向外发展的趋势.探讨了城乡融合区景观格局时空演化的一般特征及其驱动因素,对区域土地利用政策和可持续发展规划具有指导意义.     

快速城市化过程中杭州市土地利用景观格局动态

基于1996、2000、2003和2006年杭州市SPOT高分辨率影像,运用多时相直接主成分分析（PCA）与合成分类器相结合的方法准确获取了研究区土地利用变化信息,并利用景观格局指数分析了研究期间杭州市土地利用景观格局的演化过程及特征.结果表明：1996—2006年间,快速城市化过程引发了研究区巨大的景观转化,在人为活动的强烈干扰下,景观格局已由1996年的以农业景观为主逐步变成2006年的以人工景观为主,且景观格局动态呈现多样性和复杂性;期间,耕地景观受城市化的影响最为严重,已经大规模、连片消失;园地景观本身规模很小,人为干预对其斑块结构的影响不是非常明显;林地景观主要呈大面积斑块聚集分布,景观格局对人为干扰的响应不是很敏感;水体景观受人为活动的影响很大,但由于是成片的消失,水体景观的破碎程度变化不明显;该区城市用地是变化规模最大、变化速度最快的景观类型,城市化过程对其结构产生了显著影响.     

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。     

基于景观格局-服务的景观生态风险评价——以广州市为例

城市化对景观的结构和功能造成极大干扰,城市景观变化引起的生态风险受到城市生态建设的关注,但景观生态风险评价技术体系尚待深化,以促进风险防范决策。研究选取植被碳固定、土壤保持、水源涵养与提供和栖息地提供等景观服务改进景观脆弱度的评价方法,以广州市为案例研究区,评价了1990—2015年广州市城市景观生态风险及其时空变化特征。研究结果表明:(1)基于景观格局与服务的景观生态风险评价能够有效地评估城市景观生态风险的空间分布,但评价需要关注结果验证和辅助情景分析,方可为景观生态风险的预警和预测提供科学依据。(2)1990—2015年广州市的景观干扰度先增加后降低,2000年是景观干扰度变化的转折点;25年间,景观脆弱度不断增加,中脆弱度和高脆弱度比例之和维持在60%以上;2000年是景观生态风险的转折点,1990—2000年景观生态风险趋于增大,2000—2015年景观生态风险趋向降低;景观干扰度、脆弱度和生态风险在空间上呈现南部高于北部,西部高于东部的分布特征。(3)近25年,广州市景观生态风险与景观变化具有较好的空间一致性。维持低风险的比例为40.74%,基本都分布在北部山区,而维持高风险的比例为6.67%,由低风险向高风险的转变比例为32.28%,由高风险转变为低风险的比例为20.31%。     

内蒙古鄂尔多斯市城市化时空格局变化及其驱动力

城市化是最极端的人为土地覆盖的转变,对生物多样性和生态系统功能与服务的影响远超出城市本身的范围.基于3个时段土地利用数据,本研究利用景观格局分析方法分析了不同空间幅度下鄂尔多斯东四旗城市化景观时空格局的变化特征.结果表明:城市化对地区生态、社会、经济产生了深刻影响,整体景观的破碎化和复杂性程度增大,各斑块类型表现出独特的空间特征并受到不同程度的影响.沙地和城市用地变化幅度最大,耕地受城市化的影响最严重.从驱动力的定性分析看,资源因素、城市人口增长和经济发展是驱动地区城市化景观时空格局变化的重要驱动因子.     

长江三角洲四城市城镇化过程景观动态变化格局比较

以1990、1995和2000年三期Landsat-TM/ETM⁺遥感影像解译的江苏省土地利用图为数据源,运用GIS的缓冲区分析和景观格局指数等方法,对南京、苏州、无锡和常州4市10年来的城市扩张规律和动态格局变化模式进行了定量研究,并在时间和空间维度上进行比较。结果表明：4市在1990—2000年的快速城市化过程中既有相似的发展规律又各自表现出不同的特点。10年间,4市城市用地面积都不断增加,但前5年增长规模和速度远大于后5年;1990—1995年,4市城市扩张以城市中心建成区不断外扩,摊大饼发展模式为主,而1996—2000年城市扩张则以城乡交错带新增城市用地斑块为主。南京最活跃的地带是距城市中心3～6 km地区;无锡的活跃带从距城市中心9～12 km处内移到6～9 km处;常州城市形态结构简单化最为明显;苏州景观破碎化趋势在1996—2000年间加剧。     

成都市近20年林地景观变化特征

基于多时段遥感数据资料,利用景观格局方法和区域土地利用指数模型,并结合生态功能区划,从时间和空间上对成都市1985-2006年的林地景观变化特征进行了分析.结果表明:研究时段内,成都市林地损失面积超过17000 hm²,林地斑块格局特征变化复杂,中、小斑块的数量和面积变化显著,体现出林地剧烈的转化和破碎化过程.从林地区域分布特征来看,林地斑块在山地亚区面积最大,约占研究区总面积的70%;平原亚区斑块数量最多,占总数的70%左右;全市林地面积变化速度最快的时期为1985-1995年,其中以山地亚区的林地面积减少速度最快;不同时段各生态功能亚区林地的相对变化率也不同.从林地的转化方向看,林地的转出、转入类型均以耕地和草地为主,林地在2000-2006年稳定性最高.促使林地景观格局时序变化的驱动力主要是生存型经济福利驱动、环境安全驱动和快速城市化过程,而自然生态条件、社会经济地域分工与布局则是林地景观空间变化的重要约束因子.     

基于形态空间格局分析和最小累积阻力模型的广州市生态网络构建

构建生态网络对改善快速城市化背景下城市生态环境问题具有重要作用.本研究以广州市为研究区,采用形态学空间分析方法(MSPA)和景观指数法,提取景观连通性较好的核心区作为生态源地,并基于最小累积阻力模型(MCR)构建广州市生态廊道网络,通过重力模型和连通性指数定量分析生态网络结构,最后提出生态网络的优化对策.结果表明: 广州市共有10块核心区可作为生态源地,重要廊道有18条,一般廊道有27条,主要分布在研究区东北部;优化后的生态网络增加了5个生态源地和13条规划廊道,其结构指数有所改善;林地是生态廊道的主要组成景观,重要廊道的适宜宽度为60～100 m,规划廊道的适宜宽度为30～60 m.研究结果可为城市生态廊道规划提供科学参考.     

A gradient analysis based on the buffer zones of urban landscape pattern of the constructed area in Guigang City, Guangxi, China

Over the last century urbanization on the landscape has increased and intensified. Urban development has a great impact on the environment at the local, regional and even global levels. As a driving force in global change, the need to understand the dynamics of urban pattern and its change in an accurate and efficient manner is ever more pressing. Based on aerial color infrared photography in 1985 and QuickBird satellite imagery in 2004 and according to the standard for plan and construction of city land use, the landscape of Guigang City was divided into 11 types. In the landscape classification maps, 31 buffer zones, each being 200 m wide, were divided. With the aid of GIS software ArcView 3.2 and landscape pattern analysis software FRAGSTATS 3.3, the landscape spatial patterns of each buffer zone were analyzed at the landscape level and class level. The landscape indices, such as patch size, patch fractal dimension, diversity index and evenness index, were calculated. The results indicated the following: The total area of the residential land and the communal land in 2004 covered 46.3% of the entire constructed area of Guigang City and the sum of the patch number of the two patch types occupied about 39.7% of the total patch number, while the percentages were respectively 48.2% and 45.4% in 1985. This showed that the mosaic landscape with the residential land and communal facilities land became increasingly unclear following urban development and landscape diversity. Based on the gradient analysis with the landscape-level index and the class-level index, there were two business and finance centers in the constructed area. One was located in the urban center with a range of 0.8 km; the other was from the 10^th to the 16^th zone. In each buffer zone, the mean patch size was larger and the landscape shape was more regular in 2004 than in 1985. Furthermore, the Shannon diversity index of each buffer zone rose in 2004 with patch richness and evenness increasing. The landscape index computed for the main landscape types (communal facilities land, industrial estate land, residential land and farmland) in the middle of the buffer zones clearly indicated the changes taking place in urbanization. The patch size and the patch number of industrial estate land and farmland also pointed to these changes, while communal facilities land and residential land assumed another similar tendency towards changes. In each gradient zone, industrial estate land had the most complex shape, the lowest area percentage of each zone and the biggest mean patch size, whereas communal facilities land and residential land were opposite to industrial estate land. Farmland had a steady percentage along the buffer zone and its continuous distribution had an important impact on the urban eco-environment. The question of how to relate the pattern of changing characteristics along the buffer zone to the urban ecological process and urban ecological planning remains to be studied further in the future.     

基于缓冲带的贵港市城市景观格局梯度分析

运用景观格局指数与城市建成区缓冲带划分相结合的方法,分析了广西贵港市近20a来城市建成区整体景观与主要城市景观类型（公共设施用地、工业用地、居住用地及农田）的圈层梯度变化特征.分析结果表明：贵港市城市建成区可以看作是居住用地与公共设施用地的镶嵌景观,但这种镶嵌景观随着城市化的发展,存在日趋不明显的特征;整个景观层面的指数20a来在31个梯度带内,表现出相似的变化趋势,斑块面积指数显示出贵港市城市建成区存在两个较为明显的商业金融中心;各梯度带内景观的平均面积增大,景观的形状日臻规则,景观多样性随景观类型及均匀度的增加显著上升.2004年主要城市景观类型在缓冲区中间各带能够很好的反映出格局的变化特征,其中工业用地和农田用地的斑块数和斑块密度随缓冲区梯度表现出较为一致的变化特征,而公共设施用地和居住用地的梯度变化趋势相似.各个梯度带中工业用地形状最为复杂,所占比重最低,平均斑块面积最大;公共设施和居住用地形状较为简单,在各带中所占比重较高,平均斑块面积较小;农田景观在各带中所占比例变化不大,近似连续分布,对城市生态环境的调节起到一定作用.     

基于遥感影像的广州市植被覆盖度内部结构与时空变化

以覆盖广州市的4个时相（1990、1995、2000和2005年）的TN遥感影像为数据源,经大气辐射校正,获得植被指数的计算模型,估算广州市域范围内的植被覆盖度,分5个等级研究植被覆盖度等级结构特征及其时空分异。结果表明：1990年至1995年间,广州市植被覆盖度下降幅度较大;植被覆盖等级结构也表明植被状态明显向不利于城市生态环境的方向变化。2000年至2005年间,植被覆盖度有所增加,等级结构也显示植被覆盖度有逆转的趋势。植被覆盖度变化幅度相对较大的是中心城区以外的新区,表明城市向郊区不断扩展。     

快速城市化区域生态安全的空间模糊综合评价——以广州市为例

随着经济的快速发展,城市生态安全状况令人担忧。进行城市生态安全评价,了解城市生态安全状况成为城市生态建设、改善和提高城市生态安全状况的前提。基于TM遥感数据以及GIS平台,构建评价指标体系,采用空间模糊评价方法进行生态安全的空间综合评价,进而分析其时间与空间变化。生态安全空间分布图及其属性的统计结果表明,整体上讲,广州市生态安全等级为一般,并且随时间推移,生态安全状态比较稳定,但是在1995年受到较大的破坏;不同区域之间生态安全的对比分析显示,广州市生态安全的城乡差异明显,中心城区生态安全状态堪忧;将研究结果与作者早已经完成的同区域基于统计数据的生态安全评价分析结果进行趋势对比,二者显示出一致性,表明基于格网的空间模糊综合评价方法用于生态安全评价是可行的,研究的设计也是合理的,但是这种空间综合评价方法却具有传统方法不具备的优点：不仅具有可视化的表达效果,还有利于不同范围大小区域之间的对比研究。