人工林与天然林破碎化过程差异对比——以美国华盛顿州和密西西比州为例

森林损失和破碎化一直是国际社会普遍关注的重大环境问题之一。根据Forman景观变化包括穿孔、分割、破碎化、收缩和消失5种空间过程的理论,利用ArcGIS Modeler建立森林破碎化过程模型用以明确描述森林景观破碎化的空间过程和生态进程。基于NLCD2001、2006、2011 3期数据,以美国华盛顿州和密西西比州为研究区,利用森林破碎化过程模型,将森林损失斑块分为4种破碎化过程(分割类型因其线状特征被归入破碎化类型),对比分析天然林和人工林的破碎化过程在时空上的差异性。研究表明天然林破碎化斑块多分布于城市/森林、耕地/森林、以及灌木/森林的交界处,而人工林破碎化斑块分布格局较为零散;天然林中破碎化斑块和收缩斑块大多发生在上阶段收缩、破碎化以及穿孔斑块的边缘,而人工林中4种空间过程的承接关系不像天然林那么明显,但两者整体上都呈现相似的"收缩-消失-穿孔/破碎化"变化规律,主要表现为收缩类型占主导然后慢慢消退,穿孔和破碎化逐渐增多占据新的主导。     

基于景观镶嵌度指数的森林破碎化模式动态——以美国俄勒冈州为例

有效的景观模式特征评价及其变动预测是合理调控和管理森林景观、维持景观安全格局的基本前提.利用3期美国国家土地覆盖数据库(1992、2001和2006年),采用景观镶嵌度指数与马尔科夫模型相结合的方法,分析了美国俄勒冈州的森林破碎化模式及森林与其他土地利用类型空间交互特征的变化.结果表明: 景观镶嵌度模型中,开发主导的景观镶嵌类型(D)转变为单一的开发类型(DD)的概率最大,为0.319,说明城市化是推动区域景观格局变化的主要动力;森林安全度模型中,主要为农业和开发景观镶嵌类型(ad)的森林损失率最高,表明在城市与农业占主导的景观上森林被吞噬的可能性最大;稳态分布表明,森林破碎化趋势日益加剧,到稳定状态时森林占总区域的面积比例不到50%,空间分布趋向于混合型的景观格局.景观镶嵌度模型2006年模拟值与实际值Kappa系数达到0.82,模型精度较高;森林安全度模型Kappa系数为0.21,模型精度较差.     

南京城市森林干扰及恢复自动制图

使用1987—2011年Landsat TM/ETM⁺稠密时间序列数据,以南京市老山林场和紫金山森林为研究对象,通过Ledaps预处理系统生成地表反射率数据集,采用植被变化追踪模型(VCT)得到南京城市森林的干扰及恢复历史数据库产品,并对产品进行验证.结果表明： 空间一致性为65.4%～95.0%,VCT产品监测森林干扰具有较高的空间一致性.2个研究区的森林干扰和恢复随着时间变化波动明显,干扰变化规律相似,但森林恢复规律明显不同.紫金山的森林覆盖率小于老山林场,但总体上,老山林场的森林干扰率和恢复率大于紫金山.     

基于长时间序列Landsat影像的南方人工林干扰与恢复制图分析

基于1986年到2011年的Landsat影像,以南方人工林分布区域广东省佛冈县为例,运用Landsat生态系统自适应处理系统(LEDAPS)预处理生成标准的地面反射率数据构建Landsat时间序列堆栈(LTSS)用于Land Trendr算法监测人工林森林干扰与恢复的长时间序列变化,分析了连续24a森林干扰的年份变化、干扰量以及干扰持续的时间,验证了算法识别干扰的精度,并探讨了人工林干扰的驱动力。结果表明佛冈县的森林干扰较为剧烈,一般都在1000 hm~2。而1987、2002、2004、2005、2006、2007和2009年的干扰面积均超过2000 hm~2,其中1987、2007年两年的干扰面积达到6000 hm~2以上。相比森林干扰的变化,佛冈县的森林恢复面积随时间的变化相对平稳。通过对佛冈县森林干扰和恢复面积的趋势分析,发现20世纪80年代末到90年代森林干扰和恢复的面积基本少于2000年以后的变化面积,变化趋势比2000年以后的显得平缓;从2000年开始,森林干扰面积逐渐上升,总体面积变化趋势高于森林的恢复,但森林的恢复面积仍有所提升。其中,佛冈县的森林干扰持续1a时间的面积比例约38%,持续2a时间约28%,持续3a时间约25%,持续4a时间约7%,主要为短期急剧的干扰事件。另外,持续时间为4a以上的森林干扰和恢复的面积在佛冈县不超过100hm~2。2000年之前持续干扰和急剧干扰面积相当,变化比较平缓;到2000年之后,急剧干扰的面积远大于持续干扰,最高约达2800 hm~2,但两者都呈现波动上升的变化趋势。在选取的两个4km~2的样方中,基于影像光谱识别以及通过比对干扰资料的可视化验证方法表明算法结果与真实地表的解译信息较吻合,误差约为0.1km~2。利用长时间序列遥感影像进行森林干扰的自动化监测十分必要,导出的定性、定位与定量信息,一方面为可持续的森林经营奠定基础,另一方面为评价森林生产力与森林碳储量提供有效的数据支撑。     

内蒙古大兴安岭林草交错带景观动态分析

为加强对林草交错带生态系统的科学管理，进一步促林草资源保护与合理利用，迫切需要摸清交错带景观本底并分析其时空动态演化趋势。以大兴安岭林草交错带为研究对象，选取2000、2010年Landsat 5 TM影像和2018年Landsat 8 OLI影像，利用面向对象的决策树分类算法建立3期土地利用数据集，据此分析土地利用动态变化与景观格局演变特征，然后利用状态转换模拟模型STSM模拟研究区2025年的土地利用数据。结果表明：（1）2010年林地、草地、耕地、湿地、人工表面、盐碱地及荒漠和过火区面积占比分别为46.93%、31.66%、5.02%、13.73%、1.08%、1.55%和0.04%；2018年分别为46.89%、31.69%、4.99%、13.72%、1.15%、1.54%和0.02%。（2）景观尺度上，2010-2018年间林地面积减少43.55 km²，破碎化程度加剧、景观完整性降低、景观构成愈发复杂；草地面积增加38.11 km²，其景观完整性升高。（3）在现行趋势下，预测2025年研究区林地、草地、人工表面和过火区面积分别增加92.27、183.21、66.2 km²和10.25 km²；耕地、湿地和盐碱地及荒漠面积分别减少184.2、2.89 km²和164.84 km²。林火频发是导致研究区林地面积减少的主因，模拟的过火区面积增加提醒森林管理部门要严控林区用火风险并增强火灾扑救能力建设。后期"天然林保护"工程和"退牧还草"政策的实施是生态环境改善的主因。在制定区域发展战略时，需要充分平衡农业生产与城市扩张之间的竞争性，满足区域耕地红线的基本要求。     

基于景观镶嵌度指数的森林破碎化模式动态——以美国俄勒冈州为例

有效的景观模式特征评价及其变动预测是合理调控和管理森林景观、维持景观安全格局的基本前提.利用3期美国国家土地覆盖数据库(1992、2001和2006年),采用景观镶嵌度指数与马尔科夫模型相结合的方法,分析了美国俄勒冈州的森林破碎化模式及森林与其他土地利用类型空间交互特征的变化.结果表明:景观镶嵌度模型中,开发主导的景观镶嵌类型(D)转变为单一的开发类型(DD)的概率最大,为0.319,说明城市化是推动区域景观格局变化的主要动力;森林安全度模型中,主要为农业和开发景观镶嵌类型(ad)的森林损失率最高,表明在城市与农业占主导的景观上森林被吞噬的可能性最大;稳态分布表明,森林破碎化趋势日益加剧,到稳定状态时森林占总区域的面积比例不到50%,空间分布趋向于混合型的景观格局.景观镶嵌度模型2006年模拟值与实际值Kappa系数达到0.82,模型精度较高;森林安全度模型Kappa系数为0.21,模型精度较差.     

内蒙古大兴安岭林草交错区耕地景观演变及空间过程

探究退耕还林(草)和耕地保护双重背景下耕地的动态变化对林草交错区的国土空间规划、生态安全等具有重要意义。研究基于1990、2000、2010年和2018年30 m空间分辨率土地利用数据，通过土地利用动态度指标及转移矩阵，定量分析了交错区耕地的时空变化特征。进而，建立景观变化空间过程模型，将耕地扩张的空间过程分为填充式、廊道式、蔓延式、飞地式四种类型，将耕地萎缩的空间过程分为穿孔、破碎化、收缩、消失四种类型。结果表明：(1)1990—2000、2000—2010、2010—2018年耕地动态度分别为8.65%、-0.33%和-0.07%,耕地面积净增加2974.28 km²。(2)1990—2018年草地向耕地转入2589.23 km²,是耕地增加的主要来源；1990—2000、2000—2010年耕地转出的主要途径均为草地，2010—2018年人工表面成为耕地转出的主要去向。(3)1990—2018年，耕地扩张过程呈现出“飞地式-廊道式/蔓延式-蔓延式”的演变趋势，主要表现为由无序扩张的飞地式转变为依靠原有耕地增长的蔓延式，整个过程符合星点式...