干旱区典型农业绿洲的景观变化与原因分析

应用 GIS和 RS技术 ,运用 FRAGSTATS格局分析软件 ,从景观破碎度、分维数和分离度等综合分析了河西走廊武威绿洲的景观格局十多年的变化情况。并通过建立景观类型转移矩阵和转换图 ,详细描述了各类型间的转化情况。武威绿洲各项格局指数的变化都可表明人类影响不断加大 ,发生变化最大的在绿洲边缘地带。从人类活动和水资源的变化找到绿洲景观变化的驱动因子 ,并提出了可持续利用的对策。     

黑河流域中游地区景观变化研究

使用GIS技术和景观结构分析软件FRAGSTATS,分析了黑河流域中游地区近20年间景观结构的变化。结果表明,该地区的各类景观元素在近20年间发生了十分复杂的结构变化和相互转换,但整体景观仍保持荒漠化与绿洲景观强烈分异的鲜明格局。人类有目的性的干扰活动改变了干旱区有限的水资源的分布与分配,加剧了本地区荒化进程与绿洲化进程的对立斗争,而绿洲与荒漠的交错地带是斗争的最敏感部位,香农多样性指数和香农均度指数的下降,充分证明人类对本地区景观改造程度的不断加强,其结果一方面显著提高了本地区的社会和经济效益,另一方面也导致了局部地区生态环境效益的下降,对本论文的研究方法和技术也进行了讨论。     

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.     

1963-2009年金塔绿洲变化对绿洲景观格局的影响

内陆河流域绿洲与荒漠景观之间的相互作用与影响机制是干旱区景观地理学的重要内容之一。绿洲时空变化及其对区域景观格局影响的研究,对流域绿洲管理和环境保护具有重要的指导意义和科学价值。以中国西北干旱区内陆河流域水土资源开发的典型代表区域——金塔绿洲为例,基于5期不同的卫星遥感数据,利用数理统计模型及景观指数等方法开展绿洲变化过程、趋势、空间分布格局和景观结构特征变化研究。结果表明:(1)1963—2009年间金塔绿洲主要以扩张为主,绿洲面积增加了167.37 km2,绿洲与荒漠间相互转化剧烈,呈现出非平衡-平衡-极端不平衡的趋势状态。绿洲变化主要体现在西坝乡、羊井子湾乡的绿洲外延扩张和在三合乡-中东-大庄子乡、金塔镇-中东镇、古城乡等地的绿洲内部填充合并。(2)近46 a来金塔绿洲景观的分形特征、离散程度和破碎化程度趋于减小,各景观斑块则趋于简单和均匀化。(3)绿洲变化在一定程度上影响着绿洲景观格局,导致景观结构趋于均匀化和密集化,绿洲斑块镶嵌体表现出散布-扩张-破碎-融合扩展的变化过程。     

克里雅河中游土地利用/覆被与景观格局变化研究

干旱内陆河流在维系绿洲形成与发展,连接干旱区绿洲各类生态子系统中具有举足轻重的作用。以克里雅河中游为研究区,基于遥感影像分析了1995年、2005年和2015年3个时期的土地利用/覆被与景观格局变化特征,采用缓冲区分析法,揭示了土地利用/覆被与景观格局的时空变化特征,用土地覆被转移指数模型计算了土地利用转移方向。研究结果表明:1)1995—2015年,克里雅河中游耕地持续增加,草地和水体呈减少趋势,耕地增加和水体减少主要发生在河道附近,草地退化在绿洲边缘较严重。在河道附近,耕地主要由水体和草地转入,水体主要转出到耕地,而在绿洲边缘草地主要转出为其他用地;2)从景观水平看,研究区整体景观具有破碎化趋势,景观多样性降低,分离度变大,整个景观向均匀化发展,此变化在河道附近和绿洲边缘较明显。从类型水平看,耕地斑块数量持续增加,有向连片生成的趋势。草地斑块分离度越来越大,逐渐失去了在绿洲中的优势。水体有破碎化趋势;3)从土地转移指数看,研究区土地覆被总体变差;河道附近土地覆被经历了退化-改善的变化过程,而其他缓冲带则是持续退化,尤其绿洲边缘退化程度最为严重。     

40多年来塔南策勒绿洲动态变化研究

 利用策勒绿洲1956、1990和1998年3个不同时期的遥感数据（航片、TM和SPOT）进行配准、解译与分类处理,比较分析绿洲40多年来的动态变化,并从自然和人为因素两个方面探讨绿洲变化的原因。结果表明,从1956年到1998年策勒绿洲西北部的景观格局发生了显著变化,绿洲面积增加了近20％;林地的分布明显改变;河道发生显著位移,据实地调查大约向北移动400 m。对1990年TM与1998年SPOT分类数据,用FRAGSTATS软件计算景观格局指数并比较分析,发现研究区的绿洲、绿洲 荒漠交错带、荒漠和沙丘4种景观类型发生了明显的变化。绿洲面积增加而斑块数减少了近一半;交错带面积减少而斑块数增加了35％;荒漠面积减少而斑块数增加了60％;沙丘面积基本没有变化但斑块数减少了20％。绿洲变化的总体趋势是人工绿洲的面积增大而绿洲 荒漠交错带的面积明显减少,同时整个绿洲的破碎度增加而连通性降低,绿洲的稳定性和自我调节的功能下降。     

河西走廊土地利用/覆盖变化的景观生态效应——以肃州绿洲为例

近来,在土地利用／覆被变化研究中,都纷纷结合景观格局变化分析模型来研究其空间结构变化趋势及其生态效应,以期为土地持续利用规划设计提供依据。景观格局及其变化既是各种干扰因素相互作用的结果,又影响着区域的生态过程。运用景观生态学原理,借助GIS技术(Arc GIS8．1)和Fragstas 3．3软件,基于1988、2000年Landsat5的4、3、2(RGB)波段合成影像解译结果,对河西走廊中西段肃州绿洲LUCC及其景观生态效应进行了研究。结果表明：(1)受自然地理要素的影响,景观类型空间分布表现出明显的区域差异。耕地主要分布于水系两岸和河流冲积扇;草地主要分布于祁连山地及绿洲边缘;林地主要分布于河流两岸、祁连山北坡一带;戈壁、沙漠广泛分布于绿洲之间,景观格局呈现出以戈壁为基质的戈壁、绿洲、沙漠相间分布的态势;(2)各土地利用类型及景观格局指数均发生了重要变化,耕地、水域明显增加,城镇用地和农村居民点也逐步增加,草地、林地和未利用地呈减少趋势,尤其是高覆盖度草地全部消失;(3)斑块破碎化程度在减小,异质性也在减小,但生态环境质量仍在下降,表现为大部分草地、林地被开垦为耕地,降低了绿洲维护生态平衡的能力,加大了干旱绿洲业已超负的水资源载荷;(4)景观中斑块优势度在减小,斑块类型在景观中趋于均匀分布,异质性的减小和均质化发展必然导致景观稳定性的降低;(5)林地和草地边缘效应降低,使其对周围斑块类型的影响相应减小,原有的景观生态功能减弱;相反,水体、盐碱地和裸地边缘效应有所增强,盐碱地和裸地等对景观发展影响的增强则是景观退化的表现。     

濂水流域降雨变化和景观格局演变的径流效应

降雨和景观格局是影响流域径流过程的两大主要因素,开展二者的径流效应研究对流域水资源管理、生态建设等具有重要意义。本研究以赣南红壤丘陵区的濂水流域为对象,基于1958—2020年的降雨、径流和土地利用数据,分析降雨、景观格局和径流的变化特征,以及降雨、景观格局与年径流、洪枯径流的关系。结果表明: 研究期间,流域年降雨量、年径流量、年最大1 d径流量均呈非显著下降趋势,年最小1 d径流量呈非显著上升趋势且年际变化幅度最大;有林地为流域内占比最高的景观类型,其他林地的变化最剧烈;景观水平上,流域的Shannon多样性指数、Shannon均匀度指数、斑块密度、景观形状指数分别由1980年的1.125、0.541、0.667、16.925上升至2020年的1.348、0.614、0.731、18.172,景观蔓延度指数由1980年的68.237下降至2020年的64.293,流域整体景观多样性、破碎化程度、形状复杂程度提高,空间分布趋于均匀,连通性降低。降雨量与年径流、洪水径流、枯水径流的相关系数分别为0.907、0.594、0.558;类型水平上,耕地减少对年径流、洪枯径流的影响均较大,而景观水平上的整体变化促进了年径流和洪水径流减少、枯水径流增加。降雨变化和景观格局演变对年径流、洪水径流和枯水径流变化的贡献率分别为17.8%、82.2%,1.5%、98.5%和-8.8%、108.8%。研究成果可为流域景观格局配置、水土流失综合治理等提供理论参考。     

干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条件的影响分析

以黑河流域下游额济纳荒漠绿洲为研究对象,分析了景观生态的基本特点和景观嵌块体类型,通过景观空间格局及其变化分析与景观生态功效的评价,利用８０年代和９０年代两期有关景观生态的资料,论述了水资源条件变化对研究区景观格局的影响,指出河流廓道是干旱区荒漠绿洲的主要生态流,河流廓道的变化是导致荒漠绿洲景观格局变化的驱动力。     

黑龙江省森林景观多样性动态

讨论了1949—1981年黑龙江省森林景观多样性的动态。利用1949年和1981年森林资源分布图,选取7个有代表性的度量景观多样性的定量指标：斑块密度、周长-面积分数维、聚集度、斑块散布与毗连指数、Shannon多样性指数、优势度、均匀度,在ESRI’S ARCGIS 8和FRAGSTATS 3．3软件支持下,系统研究了景观元素空间格局的变化。结果表明在近32年的时间进程中,区域森林景观破碎化现象加剧,其中以红松(Pinus koraiensis)林的破碎化最为严重。从斑块多样性、格局多样性和类型多样性的动态变化分析看出,原生的景观斑块类型在数量上不断减少或被异类景观所代替,即景观类型所占景观表面的百分比发生了变化,从而引起景观内部空间格局的改变。整个森林的景观多样性和景观类型分布的均匀性降低,优势度增加。人类不合理的经济活动,如毁林开荒、乱砍滥伐等,改变了景观异质性,从而造成景观多样性的变化。现在应该把对森林的保护和经营提到日程上来。天然林保护工程的实施对于促进林业部门休养生息、培育与保护森林资源,保护生物多样性和改善生态环境等具有重要意义。保护现有森林资源,实行采育结合,实施天然林保护工程,使森林的经营走可持续发展的道路是切实可行的解决办法．     

北京昌平区城镇化过程与空间特征研究

城市化作为一种巨大而又毫无计划的蔓延过程,强烈地影响着全球的大面积土地,而且产生了深刻的社会和生态效应,因此全面了解城市化的生态学效应的研究已成为国际城市生态学研究的前沿领域.基于昌平区1989、1996和2001年3期土地利用景观数据提取城镇用地信息,采用城镇扩展强度指数和景观格局指数对昌平平原区城镇化过程与空间特征进行了深入研究.结果表明,昌平平原区有3种主要的城镇化模式,即都市边缘带状城镇扩展模式、交通主轴线状城镇扩展模式和卫星城面状城镇扩展模式.昌平区城镇化过程主要集中在研究时段的前期(1989～1996年).都市边缘带状城镇扩展区内,前期以城镇斑块面积独立扩展和新的城镇斑块不断产生2种方式为主,而后期以城镇斑块面积的合并扩展为主;交通主轴线状城镇扩展区则为城镇斑块面积独立扩展、合并扩展,以及新城镇斑块的产生3种方式同步进行;最后,在卫星城面状城镇扩展区,前期以城镇用地的合并扩张为主,后期则表现为卫星城周边新的城镇用地不断涌现.城镇扩展强度指数和城镇景观格局指数结合使用,能较好地揭示昌平城镇化过程与空间特征.     

额济纳天然绿洲景观健康评

在景观尺度上开展健康评价研究,不但可提供一个将自然生态过程与社会经济价值进行综合研究的基础,而且景观健康概念本身蕴含着在针对资源与环境问题开展研究时更为合适的时间和空间尺度.额济纳天然绿洲位于我国西北干旱内陆河黑河流域下游.近年来,随着黑河中、上游地区下泄地表径流量的减少,绿洲景观退化严重.基于研究区近十几年来的景观演变特征,分别从景观变化指标、生物物理指标、生态环境指标以及社会经济指标4个方面发展并构建了景观健康评价指标体系,制定了评价标准,并分别赋予了各指标相应的权重值,运用综合评判方法,得到了具有动态性、定量性的绿洲景观健康评价结果.结果表明, 研究区景观近10多年来总体的景观健康指数为0.3042,健康等级紧邻“濒危的”级别.该结果较为客观、真实地反映了当前额济纳天然绿洲景观的健康状况,说明近10多年来研究区的景观健康状况与较早时期相比趋于恶化, 发展态势表现出严重的不可持续性.     

额济纳天然绿洲景观演化驱动因子分析

额济纳天然绿洲位于我国西北干旱内陆河流域黑河流域下游 ,近年来 ,随着黑河中、上游地区下泄地表径流量的减少 ,额济纳天然绿洲景观退化严重。基于研究区近十几年来的景观演化总体特征 ,分别从气候因素、水文因素、人类干扰因素等几个主要的景观变化驱动因子入手 ,探讨其演化机制、揭示其演化规律。研究结果表明 :黑河流域中、上游下泄地表径流量的锐减而导致研究区地下水水位下降、地下水矿化度升高以及水质恶化是额济纳天然绿洲景观发生退化的根本原因 ,绿洲人类活动强度的增加、绿洲关键区域的超载和过牧以及蒸发度指数的升高、湿润系数的下降均加剧了研究区景观退化的程度。     

乌苏里江国家森林公园规划方案的景观指数辅助评价

通过对比分析景观指数的变化情况,评价了乌苏里江国家森林公园总体规划方案的合理性,计算发现规划前后斑块数从413减少到401,香农均匀度指数从0.755提高到0.787。优势度指数从25.547减少至24.500,景观破碎化程度降低,反映廓道特征的r指数、a指数和主要景点之间的景观引力值都有所增加,表明规划改善了公园的景观空间结构,提高了景观系统的稳定性和风景质量,有利于生态环境保护和生态旅游的发展。     

三工河流域荒漠绿洲植被动态及其成因分析

以三工河流域为例,讨论了植被动态及其地貌、水资源利用、河流廊道和排碱渠等景观要素的变化对植被产生的影响．结果表明,随着景观格局的变化,流域内的植丛高度、盖度及生物量均表现出较大变异性．以河流廊道为核心,通常荒漠绿洲景观格局呈带状分布,且由内向外随水热条件的改变,植被类型由乔灌木林依次向灌丛草甸、盐化草甸、荒漠化草甸和荒漠层次结构过渡．人类活动影响强烈的景观要素。其斑块多样性、破碎度、分离度和斑块密度等指数值较高,而人类活动影响较小的,其优势度和均匀度较高．各景观要素的稳定性不同,其大小顺序为：荒漠>沙砾石地>城镇用地>水体>农田>牧草地>莱地>林地>居民点>盐碱地>荒草地>水浇地>果园．梭梭群落的净生长量高峰值出现在8月,而博乐蒿、琵琶柴群落的净生长量高峰值出现时间各年度不同．博乐蒿群落与海拔相关系数最大,而琵琶柴群落则与土壤水含量、地下水位关系密切,梭梭群落与4～9月降雨量相关系数最大。     

三工河流域荒漠绿洲植被动态及其成因分析

以三工河流域为例,讨论了植被动态及其地貌、水资源利用、河流廊道和排碱渠等景观要素的变化对植被产生的影响.结果表明,随着景观格局的变化,流域内的植丛高度、盖度及生物量均表现出较大变异性.以河流廊道为核心,通常荒漠绿洲景观格局呈带状分布,且由内向外随水热条件的改变,植被类型由乔灌木林依次向灌丛草甸、盐化草甸、荒漠化草甸和荒漠层次结构过渡.人类活动影响强烈的景观要素,其斑块多样性、破碎度、分离度和斑块密度等指数值较高,而人类活动影响较小的,其优势度和均匀度较高.各景观要素的稳定性不同,其大小顺序为:荒漠>沙砾石地>城镇用地>水体>农田>牧草地>菜地>林地>居民点>盐碱地>荒草地>水浇地>果园.梭梭群落的净生长量高峰值出现在8月,而博乐蒿、琵琶柴群落的净生长量高峰值出现时间各年度不同.博乐蒿群落与海拔相关系数最大,而琵琶柴群落则与土壤水含量、地下水位关系密切,梭梭群落与4～9月降雨量相关系数最大.     

杭州西溪国家湿地公园1993年以来景观演变及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,以杭州西溪国家湿地公园的TM影像为主要数据源,研究了西溪湿地近10年的景观空间格局特征和演变情况,探讨了景观演变的驱动因素.结果表明,景观多样性指数由1993年的1.7854上升到2001年的1.8438和2003年的2.2096, 景观多样性指数在1993年以后持续上升.景观的破碎化指数从1993年的0.0036增加到2001年的0.0042和2003年的0.0047,表明西溪整个景观的破碎化程度随时间而加深,各类景观受人类活动的干扰在增强.人为活动成为西溪湿地格局演变的主要驱动因素.房地产开发是地处城市边缘的西溪湿地景观演变的主要内在动力,景观整体多样性的演变受到景区社会经济发展水平和各种政策的强烈影响.     

Scale dependence of landscape metrics and their indicatory value for nutrient and organic matter losses from catchments

We investigated scale dependence of landscape metrics and the relationship between land use parameters and FRAGSTATS-based landscape metrics (edge density (ED), patch density (PD), mean shape index (SHAPE_MN), mean euclidean nearest neighbor index (ENN_MN), contagion (CONTAG), patch richness density (PRD), and Shannon's diversity index (SHDI)) and nutrient/organic-matter-based water quality indicators (BOD₇ and COD_KMnO4 values, total-N and total-P concentrations in water) in 24 catchments with various land use patterns in Estonia. We used the Basic Map of Estonia (1:10,000), the Base Map of Estonia (1:50,000) and the CORINE Land Cover Map (1:100,000). In scale analysis, we calculated landscape metrics on artificial and real landscapes. Scale analysis showed that responses of landscape metrics to changing grain size vary among landscapes and metrics. Analysis of artificial landscapes showed that mean euclidean nearest neighbor distance and contagion are directly dependent on grain size and should therefore be used carefully. When finding relationships between landscape metrics and water quality indicators, significant differences between the relationships derived from the Base Map and the CORINE Land Cover Map were found. In the case of the Base Map, landscape metrics correlated strongly with land use and showed no expected relationships with water quality data. This underlines the importance of land use classification in such kind of analysis. Correlation between the landscape metrics calculated on the basis of the CORINE Land Cover Map and water quality data was stronger than in the case of the Base Map. The COD_KMnO4 value significantly correlated with all land use types. For instance, the COD_KMnO4 values are higher when fens and natural areas form a higher proportion of the catchments’ land use. Except for the BOD₇ value, all the water quality indicators showed significant correlation with urban land use proportions. Strong relationship between the patch density and the COD_KMnO4 value is most likely caused by the fact that both parameters were significantly correlated with the proportion of natural areas. As the landscape metrics depend on pixel size, topographic scale, and land use classification, and as the effect of land use on water quality in catchments is the most significant of the factors, it was impossible to separate the influence of land use pattern from the influence of FRAGSTATS-based landscape metrics.