厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究

以厦门湾海岸带为研究区, 基于1989 年与1997 年Landsat TM、2010 年SPOT5 遥感影像, 在遥感和GIS 技术支持下, 建立了厦门湾海岸带景观类型空间数据库。运用景观类型变化表征模型与景观格局指数方法, 对近22 年来研究区景观格局变化时空动态特征进行了定量分析。研究结果表明: 厦门湾海岸带景观格局发生了较大的变化。农用地面积持续减少且降幅最显著, 而城镇用地与建设用地则快速扩展; 其中前者由占总面积的72.75%下降到30.67%,后者由占总面积的4.60%上升到38.97%。土地利用类型之间、以及各土地利用类型与滨海湿地之间的动态转化频繁,土地利用类型之间的转化以农用地和滨海湿地向城镇用地与建设用地转化为主。在1989-1997 年农用地净转出面积为13862.55 hm2, 滨海湿地转出面积为4268.82 hm2; 在1997-2010 年农用地转出达到20910.24 hm2, 典型滨海则转出 5931.64 hm2。在景观水平尺度上, 景观格局向着多样化方向发展, 景观的异质性增强, 景观破碎化程度加深。景观格局变化的驱动因素主要为社会经济发展与政策调整。     

基于GIS的榆林地区景观格局动态变化

采用陕西省1982和1998年2期土地利用图(1∶500 000)截取榆林地区的部分,借助相关地形图和野外实地调查资料,利用地理信息系统软件ArcView 3.2和ArcInfo 7.1,对其景观分类进行处理与分析。结果表明,1982~1998年,草地和林地的面积显著增加,沙地的面积减少最大。破碎化程度仍然较为严重,景观形状趋于复杂,多样性和均匀度有所降低,但幅度不大,其中灌溉水田、旱地、园地、林地、水体、盐碱地、沙地、裸土岩地主要向草地转变;水浇地、草地主要向旱地转变;居民地的增加主要来自旱地;工矿用地的主要增加来自盐碱地。     

快速城市化阶段上海海岸带景观格局的时空动态

海岸带景观动态是海岸带综合管理的重要方面.本文利用多时相遥感影像解译的土地利用数据研究了1994-2005年快速城市化阶段上海海岸带的景观动态变化特征.结果表明:人类干扰导致了海岸带景观的破碎化程度增加,斑块隔离程度加大,景观多样性增大;海岸带基质景观(即农田)的面积持续减少,优势度明显降低,破碎化加大,反映城市化的人工景观类型(如工业用地、交通用地、公共设施用地、居住用地)面积不断增加,成为第二大景观类型,其他用地(主要是在建用地)的面积不断增加,显示出海岸带仍在经历快速城市化过程;导致海岸带景观变化的驱动力主要是国家政策、地方政府的决策、上海市的快速城市化,以及沿海大型开发项目(如浦东国际机场、洋山国际深水港、上海化学工业区等).在分析海岸带城市化带来的生态环境后果的基础上,建议实施综合海岸带管理以实现海岸带的可持续发展.

Abstract：

Coastal zone's landscape dynamics is recognized as one of the important aspects of in-tegrated coastal management. In this paper, the land use datasets derived from time series aerial images were employed to study the coastal landscape dynamics of Shanghai from 1994 to 2005, the period of rapid urbanization. During this period, human disturbances caused landscape frag-mentation and isolation, and increased landscape diversity. The area of main landscape (agricul-tural land) continued to decrease, its dominance declined, and became more fragmentation; while the areas of artificial landscapes reflecting urbanization (e.g.,lands for industry, traffic, public facility, and residence) increased, becoming the second dominant landscape type. The increasing area of other land uses (mainly constructing sites) implied that this coastal zone was still undergoing rapid urbanization. Central government policies, local government decision-mak-ing, rapid urbanization of Shanghai, and coastal big-scale development programs such as Pudong International Airport, Yangshan International Harbor, and Shanghai Chemical Industry Park were the main driving forces for these coastal landscape changes. Based on the analysis of the ecologi-cal consequences of this rapid urbanization, some suggestions for integrated management were made to promote the sustainable development of Shanghai coastal zone.     

太湖流域景观空间格局动态演变

基于2000、2010和2015年的土地利用数据集,利用景观格局指数、动态变化模型、景观转移矩阵及CLUE-S模型预测的研究方法,对太湖流域景观空间格局动态演变进行分析.结果表明: 2000—2015年间,流域景观类型始终以耕地、建设用地为主,景观破碎化程度加强,分布呈现均匀趋势.从动态转移变化来看,耕地和建设用地变化显著,分别以2.1%和8.4%的速度减少和增加了6761和6615.33 km²;由景观转移可见,耕地减少部分主要转变为建设用地,有7866.30 km²的耕地转变成建设用地,占耕地变化量的91.6%,对建设用地增加的贡献率达到96.5%.各县市的耕地、建设用地变化趋势与整个太湖流域相同,其中,上海市中心城区、浦东新区、临安市、宝山区、闵行区、嘉定区和常州市的耕地和建设用地面积变化尤为突出.结合总量变化与CLUE-S模型模拟2030年景观格局动态演变表明,自然发展情景下耕地和建设用地的变化幅度最大;在生态保护情景下草地面积猛增,动态度达到54.5%;在耕地保护情景下耕地和建设用地的变化幅度骤减.     

南四湖湿地景观空间格局动态演变

以山东省南四湖湿地为例,选取1987、2002、2014年3期遥感影像,应用景观格局指数、动态度、景观梯度和格网化模型等方法,对南四湖湿地景观格局的动态变化进行研究.结果表明: 1987—2014年,研究区景观蔓延度指数和聚集度指数逐渐减小,景观多样性指数和均匀度指数逐渐增大,景观类型面积趋于均匀且分布格局间断零散,人类活动对南四湖湿地景观的干扰度呈现增强趋势.研究期间,南四湖湿地总面积逐渐增加,其中,湖泊面积先减少后增加,2014年面积达到最大;湖滨池塘面积也呈现持续增加趋势,但增速减缓;河流面积基本保持稳定;沼泽面积持续减少.南四湖地区的农业活动、南四湖自然保护区的成立及南水北调工程在南四湖湿地景观格局的变化中起着重要作用.     

华北农田生态系统景观格局的演变特征

基于华北6 省(市)2000、2005、2010 年三期土地覆盖遥感数据, 通过计算农田景观格局指数和农田景观转移矩阵, 在省域范围的大空间尺度上分析了2000-2010 年农田生态系统景观格局的变化特征。结果表明, 2000 年至2010年华北6 省(市)的农田景观格局变化主要表现为: 耕地景观的面积在减少, 破碎化程度在加大, 斑块形状趋于简单化;园地景观的面积在增加, 破碎化程度在降低, 斑块形状趋于复杂化。耕地减少的面积主要转变为城镇, 增加的面积主要来自水体; 园地减少的面积主要转变为耕地, 增加的面积主要来自耕地, 园地景观主要与耕地景观相互转化。城镇化等人类活动加剧了耕地的减少和破碎化, 应加强耕地保护, 特别是耕地的集约化布局, 降低农田破碎化程度, 促进农田的可持续发展。     

城市景观格局演变的水环境效应研究综述

人类活动导致的城市土地利用覆被变化在景观生态学上表现为城市景观类型的更替和城市景观格局的演变。我国城市景观格局中自然植被景观基质大幅被人工硬化地面所取代,自然景观斑块破碎化,城市道路和排水管网等人工廊道大量增加,造成"源""汇"景观的比例失衡和格局失调,从而产生城市景观格局演变的水环境负效应,如非点源污染、水生生态系统失衡和城市内涝等,且水环境负效应存在时间尺度差异和空间尺度响应多样性。对城市景观类型及其格局演变产生的城市水环境效应相关研究进行总结,针对现有研究中存在的城市景观格局演变带来的生态过程变化研究较少、影响城市水环境的景观格局变化阈值不明确、研究结果推广难和重复性较差、人工廊道与城市水环境效应关系关注度较低和水环境负效应综合度研究欠缺等不足之处,提出未来研究的着力点,对实现可持续城市具有一定意义。     

基于3S技术的珠江三角洲景观格局动态变化述评

珠三角是一个景观格局与过程变化极为复杂的区域,近30年来,高速的经济增长与快速的城市化过程使珠三角的景观发生了剧烈的变化,随着全世界对生态环境发展的重视,该区域的景观变化研究也引起了众多专家和学者的关注。另外,随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)技术的发展和成熟,基于3S技术联合来监测和研究景观格局及其变化也成为研究的主流。因此,基于3S技术对珠江三角洲景观格局动态变化进行了大量的研究,并取得了一些成果。本文首先总结了基于3S技术监测景观格局动态变化;其次分析了这些方法在珠江三角洲地区中的应用;并提出几点展望,旨在为珠三角今后的景观格局变化监测研究提供一些必要的借鉴和支持。     

锦州湾沿海经济开发区景观格局动态变化

综合运用GIS、RS及景观生态学的理论和方法,对锦州湾沿海经济开发区1992年TM、2000年ETM和2007年TM遥感影像进行解译,在类型和景观2个水平上分别对研究区的景观格局及其动态变化进行分析。结果表明:15年间,研究区的景观格局特征变化显著;从景观总体水平上看,景观斑块总数显著增加,斑块密度不断增大,最大斑块指数明显降低,景观形状日趋复杂;从斑块类型水平上看,耕地、林地和未利用地面积减少,斑块数目增多,破碎化程度增加,连通性降低;城镇用地、农村居民点及交通工矿用地面积显著增加,斑块分维指数增大,连通性增强;人口增加和社会经济的迅猛发展,公路铁路等基础建设投资的扩大对景观空间结构有着强烈的影响,使景观破碎化程度加深。     

基于遥感与GIS的海口市景观格局动态演化

城市地区包括建成区和郊区的农村,随着城市快速发展城市地区景观结构将发生深刻变化,由于人类活动对景观要素的作用方式,作用程度不同,其空间格局的转变模式在不同阶段出现一定程度差异,破碎度和分离度能描述景观破碎程度和景观要素斑块之间距离的变化,从而分析景观要素空间结构变化,多样性指数能分析景观要素的复杂情况,孔隙度指数能分析景观的尺度效应,从而分析不同尺度下景观要素的变化情况,能更好地分析景观要素变化的空间结构规律,利用1986,1996和2000年三期TM遥感图像得到海口市景观变化情况,在此期间海口市景观结构变化表现为林地,水体,沙地,农田等自然景观向城市,农村居民点和独立工矿建设用地等人文景观的变化。通过比较1986－1996和1996－2000年两个阶段景观要素的空间变化规律可以看出,林地在1986－1996年期间,由于人工林的增加,孔隙度指数减小,1996－2000年,林地开发较多,斑块趋于分散,水体在1986－1996年大面积的水体为主,1996－2000年以小面积为主,农田在两个阶段变化明显,1986－1996年,农田被城市,工矿建设用地开发区占用,斑块趋于分散,1996－2000年由于城市开发受到控制,未开发农田被恢复,斑块趋于集中,城市反映出国家宏观调控政策的影响,1986年,城市开发较为零乱,斑块较小,1996年,斑块趋于集中,2000年有进一步扩张的趋势,农村居民点规模较小,分布一直趋于分散,是一种不集约的用地形式,因此,利用景观生态学的数量方法,能很好地反映城市化过程中人类活动及政策对景观要素的影响,从而研究城市化过程中城市及其外围区域景观结构的动态变化过程。     

城市化进程中城市热岛景观格局演变的时空特征——以厦门市为例

热岛效应作为城市化过程中产生的特有环境问题,对其形成和演变规律的研究有助于人们提出有效的应对措施。以厦门市为研究对象,利用1987—2007年等时间间隔、同时相的5景Landsat TM/ETM+遥感影像数据进行地表温度反演,在此基础上使用景观格局指数分析厦门城市热岛景观格局随城市化进程演变的趋势。结果表明:随着厦门城市化进程加深,整个热岛景观在逐渐变得更加破碎化,高等级热岛景观斑块个数、类型面积和个体面积都增大;新的高等级热岛景观斑块都出现在原有高等级斑块附近,致使高等级类型的邻近度增加而各类型之间相互接触的程度也增加;景观总体的聚合度逐渐下降,而高等级热岛景观类型的聚合度则呈上升趋势;景观水平的蔓延度总体呈下降趋势,优势度高的低等级热岛景观所占的比重下降,优势度逐渐降低;多样性指数、均匀度指数总体呈上升趋势,各热岛景观面积在各类型间的分配逐渐趋于均匀;热岛景观斑块的转化方面,在20 a间低等级斑块类型(1、2、3级)向高等级斑块类型(4、5、6级)转化的面积总体上呈增加趋势,而高等级斑块类型向低等级斑块类型转化的面积总体上呈减小趋势,且等级升高的面积明显大于同期等级降低的面积;就高等级热岛景观斑块而言,他们与3级热岛景观斑块间的相互转化最容易发生,远比高等级斑块内部各类型之间的相互转化来得容易,尤其6类和5类的转化是最为困难的热岛景观变化之一;从空间上看,各高等级热岛景观斑块都经历了数量增加、面积扩大、等级升高三个方面的变化,形成了海沧、新阳、杏林、厦门岛西北港口区和机场5个高温组团。利用景观指数分析城市热环境,可探明热岛景观随城市化演变的趋势,并为有效的热岛效应减缓措施提供直接的理论依据。     

滨海半城市化地区景观格局演变——以厦门市集美区为例

基于厦门市集美区1987-2007年5期TM/ETM⁺遥感影像数据,选取斑块类型水平和景观水平上的景观指数,定量研究了半城市化地区的景观发育过程及其时空动态特征.结果表明：研究区景观格局演变具有快速性、不稳定性、异质性和过渡性特征;1987-2007年间,研究区城市建设用地面积的增长最快,由2.7 km²增至29.1 km²,年均增长率13%,但仍然不是优势景观,其扩展主要通过侵占农用地和吸纳农村建设用地实现,并呈现出“飞地式”特征和复杂的空间形态;农村建设用地面积增加了2.3倍,年均增长率6.2%,其空间扩展呈现出无序和分散的特征;城市和农村的扩展导致农用地面积减少了42%,并呈破碎化趋势;受城市化影响,半城市化地区的整体景观在快速复杂的转变中趋于破碎化,景观异质性增强.     

面向城市热环境格局时空演变的多重分形模式——以郑州市为例

与单分形相比,多重分形模型赋予了更多描述客观世界中复杂现象和事物的参数和手段,为更加准确和精细地刻画自然界中普遍存在的非线性现象和过程提供了一种有效途径。以河南省郑州市为研究对象,选取三期Landsat5-TM影像反演城市地表温度,并采用多重分形的理论与方法定量地探讨和研究城市热环境场纹理结构及其在时空中的分布特征,以及在不同的标度区间内热环境场与NDVI之间的关系。研究结果表明:20年间郑州市热场景观的多重分形谱奇异性指数最大值与最小值之差"α由0.6716减小为0.6419,奇异性指数最小值αmin和最大值αmax分别由1.4644、2.136减小为1.4304和2.0723,背景场奇异值α(fmax)由2.0111减小为2.0083,纹理测度最大值与最小值的分维数f(αmin)和f(αmax)分别由0.2354、1.4877增大为0.3412和1.734,意味着随着近20年经济的发展和城镇化率的提高,研究区域的热场纹理信息量不断减少,结构趋于简单,而纹理测度最大值、最小值和研究区温度有增大的趋势。对于位于郑州市不同位置且由不同景观斑块类型构成的区域,市区区域纹理测度波动幅度最小,而水体区域最大;市区纹理测度最大值和最小值的分维数最大,不同等级纹理像元数量分布比较均匀,空间簇聚程度高,而水体则相反,另从市区样本的多重分形参数来看,新开发的区域比老市区具有更小的αmin值和D2值。区域温度均值与多重分形参数之间呈现较强的线性相关性,而区域标准差与多重分形参数之间的相关性更强,线性变化的顺序依次为水体、农业用地、城郊和市区。另外,还利用C-A(浓度-面积)模型把2011年热场图像纹理结构分割为3个标度不变性区间,在此基础上讨论了奇异性指数α对区域温度与NDVI(归一化植被指数)之间关系的影响,发现斑块边缘的地表温度对NDVI最为敏感,且奇异性指数对不同标度区间的地表温度的本底值贡献是正向的,这些结论对热环境场的尺度转换研究具有一定的参考意义。     

Analysis of landscape spatial pattern changes in urban fringe area: a case study of Hunhe Niaodao Area in Shenyang City

The urban fringe is areas where land use changes and develops rapidly, analyzing land use changes and driving forces in urban fringe area is of great significance for landscape pattern and ecological environment construction. This study takes the Hunhe Bird Island area of Shenyang City as the research object, uses Landsat remote sensing images from 2005 to 2019 as the basic data, and uses the land transfer matrix and landscape index method to analyze the overall landscape environment and six land types. Using government policies and statistical data to analyze the driving forces of landscape changes. The research results show that the landscape matrix had changed, the overall landscape structure had changed drastically, the ecological environment was unstable, and human interference factors had increased, and the fragmentation phenomenon had become more and more serious. Each land type has different environmental changes. Except for the relatively stable water environment, other land types have different degrees of fragmentation. The reason is that the driving force of landscape pattern changes mainly comes from the influence of human factors, which is closely related to population, economic development and government policies. Therefore, future development and protection strategies are proposed for each land type in the urban fringe area. For the overall development of urban fringe area, it is advocated to make full use of land resources, strengthen the correct judgment and forecast of urban population and economy, formulate the correct urban boundary strategy for sustainable development, avoid the ecological environment problems faced by excessive land development, and realize the “Rational expansion” of cities.

     

山水资源型城市景观生态风险评价及生态安全格局构建——以张家界市为例

区域生态安全是现代城市健康发展的重要内容,科学认识与评价区域生态风险与构建生态安全格局,有利于综合提升区域生态安全水平。以张家界市2019年高分二号遥感解译数据为基础,使用GIS空间分析与Fragstats软件构建景观生态风险指数,对景观生态风险空间分布特征进行分析;利用最小累积阻力模型(MCR),以9个自然保护地为生态源地,以景观生态风险指数、植被覆盖度、高程、坡度、与道路距离、与水域距离构建阻力面,识别生态廊道与生态节点,构建生态安全格局并提出生态安全保护策略。结果表明：(1)研究区景观生态风险空间差异明显,生态风险呈现“中部、四周低,高值区总体沿澧水水系呈条带状延伸”的空间分布规律;(2)低、较低、中、较高、高生态风险分别占比21.59%、41.79%、22.57%、12.08%、1.98%,其中较低生态风险占比最高,高生态风险占比最低,各区县高生态风险压力排序为：永定区>慈利县>桑植县>武陵源区;(3)研究共识别出生态廊道24条,生态节点47个,生态廊道累积长达872.35km,生态廊道与生态节点分别呈现“三横四纵”、“中多西少,南多北少”的空间分布特征;(4...     

森林城市景观格局与热环境的关系——以龙泉市为例

景观格局分异特征在相当程度上影响着城市热环境.本研究以国家森林城市龙泉市为对象,通过地温反演和空间分析反映9类景观温度特征,运用景观格局分析方法从1～3.5 km 6个尺度探索格局指数与热环境的相关性.结果表明: 龙泉市高温区及次高温区主要分布于东北至西南一带,以城乡居民地为主,低温区和次低温区主要分布于西北、东南区域,以公益林为主;对海拔700 m以下区域各景观类型地表温度的统计发现,针叶林地、阔叶林地、针阔混交林地、竹林地、水域的地温均值相对较低,灌木林地、其他林地、耕地、建设用地的地温均值相对较高;对景观格局与热环境的分析发现,类型水平格局指数较景观水平格局指数更具实际意义,建设用地与热环境的相关系数可达0.835,针叶林地、阔叶林地、针阔混交林地、水域次之,在-0.5～-0.4,不同林地类型的降温效果在空间尺度上的表达不同,阔叶林地、针阔混交林地更利于在大尺度上降温;林地的面积和蓄积量越大,越易出现地表温度低值.     

基于Barista的城市建筑景观动态变化——以沈阳市铁西区为例

基于Barista软件从高分辨率影像提取建筑物3D信息,结合ArcGIS软件,应用转移贡献率、建筑密度、建筑平均高度及建筑面积比例分析了沈阳市铁西区改造过程中建筑景观的动态变化.结果表明： 随着城市改造的进行,空地、居住、工业建筑与道路4种优势景观类型是景观变化的主体,空地、居住、商业建筑和道路面积增加,工业建筑面积减少.建筑密度降低,平均高度升高.建筑景观的区域差异明显,工业区建筑密度高于居住区,建筑平均高度低于居住区.离城市中心距离越远,建筑密度越小,建筑平均高度越低.     

厦门滨海湿地景观格局变化研究

选取了厦门市1986年,1993年和2003年三个时期遥感影像解译数据作为基本信息源.在ArcGIS支持下,应用GIS技术获取滨海湿地基本数据,通过对景观格局指数的计算和分析,对过去17年间厦门滨海湿地的景观格局变化特征进行了研究.结果表明:湿地总面积呈下降趋势,由1986年的419.764km²下降至2003年的394.237km²,湿地斑块数量由1986年的810块增加至2003年的1092块.湿地景观破碎度不断增加,而研究区域湿地景观多样性指数和均匀度指数则下降.     

从景观格局分析人为驱动的绿洲时空变化——以天山北坡三工河流域绿洲为例

根据三工河流域1978、1987年航片和1998年TM影像,利用GIS、RS和景观生态的研究方法,主要从绿洲景观格局分析了人为驱动的绿洲变化,包括景观多样性与人类活动的复杂多样性、景观斑块形状与绿洲扩张、斑块破碎化程度与人类活动的强度等。结果表明:(1)绿洲景观多样性总体呈现下降趋势,区域差异性较为明显。人类活动可以显著地改变绿洲景观的多样性。(2)绿洲景观斑块形状总体趋向不规则性和复杂性,但趋势减弱。人类一方面尽力在扩张绿洲外围,增加外围斑快形状的不规则性和复杂性,增加分维数,另一方面也在尽量规划绿洲内部,又使斑块形状趋向规则,降低其复杂性;但近20a,绿洲总体上以外围扩张为主。(3)人类活动强度和支配程度较大的绿洲区域,其景观的破碎化程度总体较高,绿洲中部人类活动强度最大,其景观破碎化程度总体高于人类活动强度较弱的绿洲下部和上部;绿洲斑块密度和景观破碎化程度随时间总体呈下降的趋势;人为引入斑块的破碎化程度普遍高于环境资源斑块的破碎化程度。     

基于修正的转移概率方法进行城市景观动态研究——以南昌市区为例

利用南昌市1988～2000年期间5个时段的TM卫星影像数据编制了景观组分类型图,并通过叠图分析统计了全部组分类型在4个比较时段的转移概率矩阵。在此基础上构建了组分转入、转出贡献率和特定转移过程贡献率等3个动态分析参数,对南昌市的景观动态变化特征和驱动机制进行了研究。结果显示,城市化引发的建设用地规模急剧膨胀是工作区内景观结构在研究时段内急剧调整的主要原因;农业经营的稳定性需要作为一种重要驱动因素,在农业用地大量流失的同时,使其它景观组分向农田转移成为优势性转移过程类型;地形和水文变化对于林地和水体等组分变化具有次要约束性影响,但对于一些特定优势转移过程的出现则具有决定性作用。研究结果还证实了所提出的3种基于组分转移概率矩阵的量化参数在景观动态变化特征和驱动机制研究中的合理性和有效性。