基于多时相Landsat遥感影像的海州露天煤矿排土场植被时空特征分析

矿区土地复垦是目前土地整理的一项重要内容,也是矿区可持续发展实现的保障.矿区植被及其恢复状况是矿区土地复垦质量的一种重要的指示器,表征土地复垦的程度与质量.研究基于1975～2000年共4期遥感影像,构建植被覆盖度指数,考察辽宁省阜新市海州露天煤矿排土场25a来植被生长状况及时空变化特征.分析结果表明:1975～2000年间,研究区植被处于不断生长、逐渐恢复的状态,并存在明显的空间差异.时间尺度上,植被覆盖度较高(0.4～0.6)的区域所占面积比例从1975年的14.04%增长到2000年的34.83%;空间分布上,植被覆盖度低(0～0.25)的区域多分布在台地之间相连接的边坡位置上,植被覆盖度较高(0.25～0.6)的区域则分布于台地内部的平坦地面上.     

气候和土地利用变化对中国北方农牧交错带植被覆盖变化的影响

基于1986、2000年中国北方农牧交错带的遥感影像及研究区的气象数据,利用植被覆盖度信息提取模型研究了1986—2000年间研究区植被覆盖度的时空变化,并分析了气候和土地利用变化对植被覆盖度变化的影响.结果表明：1986—2000年,研究区高盖度植被的面积缩减,低盖度植被的面积增加;植被覆盖升高区主要位于该区东北段的东部、北段的西部和西北段的西部,其他地段的植被覆盖明显退化;植被覆盖度与降水、干燥度指数呈正相关,与温度呈负相关;不同土地利用类型的植被覆盖度变化方向和程度各异.     

县域土地利用变化下土地资源开发研究——以烟台市福山区为例

以福山区2011—2019年土地利用监测数据和统计年鉴作为数据源, 通过GIS技术, 运用转移矩阵、主成分分析、标准差椭圆和土地利用变化图谱等方法来研究福山区近10 a间的LUCC及其驱动力, 并计算宜耕后备土地资源潜力和土地复垦潜力, 从土地利用的视角研究福山区新农村建设的合理途径。研究表明, 10 a来, 受海岸线变化和围填海影响, 土地总面积自710.87 km2增加至713.56 km2, 土地利用动态度为0.04%。福山区土地利用类型变化幅度较大, 其中耕地、园地、草地、水域用地和其他土地面积呈减少趋势, 林地、居民及工矿用地和交通用地呈增加趋势; 在空间上土地利用类型聚集程度增强, 具有很强的向心性; 通过主成分分析可知, 福山区土地利用类型变化主要受到地区经济发展和人口数量变化的影响; 宜耕后备土地资源和土地复垦资源较低, 且空间分布不均衡。以期为农村土地整治和新农村建设提供参考, 同时为国土空间规划编制提供重要科学依据。     

洪湖湖区土地利用／土地覆盖时空格局研究

利用1987,1993和1998年的遥感影像资料,研究了江汉平原洪湖湖区土地利用／土地覆盖的时空变化,土地覆盖类型分为水体,湖滩植被,洪泛地,农田,裸地和居民地6类,运用GIS（Arc/Info)软件,将不同时期的土地利用／土地覆盖的格局进行了清晰的空间表达;通过叠加3个不同时段的影像分类图,计算出各种土地利用／土地覆盖类型转变成其他类型的比例,在1987－1993年期间,水体和洪泛地的面积分别增加了15．54％和9．62％,而1993－1998年期间这两种类型的变化较小,分别为0．58％和3．19％,农田面积从1987年的577．62km^2减少到1998年的188．58km^2,减少约2／3,在研究期间,裸地面积没有明显变化,湖潍植被的面积在1987－1993年期间降低18．60%,而在1993－1998年期间增加8．47％,土地利用／土地覆盖状况的变化与湖区退田还湖及降雨状况的年际变化有关。     

基于GIS和RS的赣江上游流域土地利用动态趋势分析

利用赣江上游流域1990、1995、2000、2005和2010年5期的TM影像以及2010年的SPOT影像资料,通过目视解译方法及GIS软件的空间叠加分析功能,获取了研究区土地利用覆被变化数据。在此基础上,结合1990—2010年赣江上游流域的统计资料利用灰色关联分析和主成分分析法进行分析,找出引起土地利用变化的主导因素。结果表明:研究区20年来林地和建设用地总量增加,耕地、草地、水域和未利用地总量减少。相同时期不同类型的土地利用变化的驱动因子不相同,不同时期同一类型土地利用变化的驱动因子也不相同。再利用GM(1,1)灰色预测模型预测了2015—2030年间研究区驱动因素和土地利用情况,研究表明主导因素对土地利用变化的影响与1990—2010年间变化趋势一致。     

矿区土地利用生态风险的时空异质性

以微山县煤矿较集中、地面塌陷较严重的11个乡镇作为研究区,以遥感影像和土地利用现状数据为数据源,获取4期土地利用类型分布图,根据景观生态学理论构建景观意义上的土地利用生态风险指数,结合空间统计学及地统计学理论,探究2000—2016年研究区适宜尺度下土地利用生态风险的时空变化情况及空间异质性。结果表明:1 km×1 km规则网格是最佳研究尺度,在该尺度下研究区土地利用生态风险的空间分布呈集聚模式,且具有很强的空间正相关性;2000—2005年土地利用生态风险指数在小尺度上的随机变异逐渐被较大尺度上的空间结构性变异所取代,2005年生态风险总的空间变异程度较高,2005—2016年随机因素引起的空间变异程度增强;2000—2016年土地利用生态风险呈现由中高、高生态风险向中、中低生态风险转变的特征;生态风险恶化区和明显恶化区主要分布在东部矿区周边、道路沿线、地面塌陷较严重的区域,研究区西南部微山湖沿岸东西两侧,耕地的生态风险恶化程度2010—2016年较高;17年间微山湖湖区的生态风险稳定区和改善区大幅增加,生态风险明显下降。     

桂西黔南国家重点保护植物的地理分布、保护现状及对策

基于实地考察、文献资料和标本数据,借助GIS技术构建桂西黔南生物多样性保护优先区的39种国家重点保护植物空间地理分布格局,结合30m空间分辨率遥感影像解译的植被与地表覆盖数据,研究该优先区内的国家重点保护物种的生境与植被类型的关系及保护现状,并就优先区国家重点保护植物的地理分布格局分析优先区以外的保护空缺。此外,对优先区近二十年来的植被与地表覆盖特征的时空变化进行分析研究,结果优先区的人居用地、湿地(包括水库)面积分别增加67.75km2和371.11km2,森林面积相对稳定,灌丛和草丛面积分别减少230.69km2和174.70km2。该地区的国家重点保护植物正面临着生境退化和丧失的威胁。在此基础上对国家重点保护植物今后的保护及监测提出了对策和建议,为生物多样性研究、保护空缺分析、植被时空变化研究以及动态监测等方面的工作提供借鉴。     

喀什市土地利用变化下的生态敏感性研究

土地利用变化是导致生态敏感性的重要因素之一, 结合生态环境和土地利用相互关系的基本框架, 运用土地利用动态度模型和地理信息系统空间分析功能, 建立土地利用变化下的生态敏感性指标体系和分级标准, 分析建设用地、林地、草地、耕地、水域、未利用地等土地利用类型的面积比例和变化过程, 对近20 年来喀什市单一土地利用动态度变化和生态敏感性程度进行了定量研究。结果表明, 1990-2010 年间喀什市土地利用类型的变化较快的地类分别是草地、耕地、林地、建设用地和未利用地。其中, 林地和建设用地每年以1.58%和1.87%的速度在增加。草地、耕地、水域和未利用地每年以2.42%、1.36%、1.81%和1.04%的速度在减小。城市高敏感区和不敏感区面积由1990年的22.79 km2、113.76 km2 增加到2010 年的58.40 km2 和125.95 km2, 呈逐年增加的趋势。反而中敏感区和低敏感区面积由1990 年的30.21 km2、121.76 km2 减小到2010 年的15.54 km2、88.63 km2, 呈现逐年减小的变化特征。     

内蒙古奈曼旗农牧交错区土地利用/覆被变化的区域分异

基于内蒙古奈曼旗1975、1985、1995和2005年4期遥感影像,运用土地利用动态度、土地利用相对变化率对研究区土地利用动态变化的区域分异进行了分析,并选取多度和重要值分析了研究区土地利用/覆被变化的空间分布特征.结果表明：1975—2005年间,研究区土地利用/覆被类型趋于多样化,年变化率较大,区域分异显著.研究区北部冲积平原区以林地面积的大幅增加和沙地面积的显著减少为主要特点,其草地和沙地的变化速度最大,居民地的变化速度最小,沙地转化为耕地和沙地转化为林地这两种变化形式在该区的分布最广泛;中部沙区以沙地分布为主,各土地利用类型的变化相对较小,以耕地和沙地的互相转化为该区的主要变化形式;南部黄土区以耕地面积占绝对优势,且变化速度最小,草地和沙地的变化速度最大,该区以草地转化为耕地和草地转化为林地为主要变化形式.自然因素决定了研究区各区域土地利用结构的主体特征,人为因素决定了区域内各土地利用类型的动态变化趋势.     

发展NECT土地覆盖特征数据集的原理、方法和应用

着重探讨了建立中国东北样带 (NortheastChinatransect, NECT) 土地覆盖特征数据集的原理、方法及其在全球变化研究方面的重要应用。NECT土地覆盖特征数据集是以多时相的 1km分辨率的NOAA/AVHRR归一化植被指数NDVI (Normalizeddifferencevegetationindex) 数字影像为基础, 同时采用高程、气候、土壤、植被、土地利用、土地资源、生态区域、行政边界、经济、社会等多源数据作为数据源, 并经过标准化处理 (如数字化、空间插值、几何配准、投影转换 ) 集成而成。在土地覆盖特征数据集的主要应用方面, 如 :1) 利用多时相、1km分辨率的NOAA/AVHRR影像完成了中国东北样带土地覆盖分类图。一级分类系统包括森林、草原、荒漠和沙地、灌丛、农田、混合覆盖 类型、城镇和水体等 8类, 二级分类体系包括 12类。经过地面采样进行精度检验, 分类精度达到 81.6 1%。 2 ) 对主要植被类型的植物生长季变化进行的研究。利用多时相的遥感影像构造了能够反映植被年际、季节生长变化的遥感植被指数ND VImax、NDVI变幅xam以及NDVI的标准偏差x′s 等, 分析这 3个参数 1983~ 1999年的 17年中的变化情况。该数据集的建立是研究该样带土地覆盖特征及其变化规律的基础, 对基于样带的全球变化研究有重要的意义。     

煤矿复垦地不同恢复阶段植物群落功能群结构与生物多样性变化

选取黄土高原区黑岱沟露天煤矿不同复垦阶段(1995～2010年)样地4块,以原地貌样地为对照,以时空替代的方法,对煤矿复垦地的植物群落的功能群结构及生物多样性进行研究.结果表明:(1)随着复垦时间的延长,植物群落功能群组成以多年生禾草和多年生杂类草为主,其累积优势度均呈现增加的趋势,而一、二年生草本的累积优势度减小;复垦初期,群落功能群单一、组成种类贫乏,多为一、二年生植物;复垦后期,羊草及冰草逐步出现,复垦地最终形成以克氏针茅、本氏针茅、赖草及糙隐子草为主的植物群落.(2)复垦过程中,中生植物及中旱生植物所占比例逐步增加,而旱生植物比例逐步减少;多年生禾草及多年生杂类草生物量随着复垦时间的增加而递增,而一、二年生草本植物生物量递减;群落总生物量呈先急剧增加、又急剧减少、后缓慢增加的规律.(3)群落的Shan-non-Wiener多样性指数(H)、Patrick丰富度指数(Pa)及Pielou均匀度指数(JP)随着复垦时间延长而增加.     

平朔黄土露天矿区复垦地表层土壤微生物与酶活性分析

矿区是当今世界陆地生态系统被破坏和退化最严重的区域之一,在进行露天煤矿土地复垦与生态重建时不仅要恢复地表植被和生物,还应重视地下土壤微生物生态系统的构建,而国内外相关研究多集中在植被重建及土壤理化性质监测方面,利用土壤微生物及酶活性揭示矿区重构土壤状况的研究尚不多见。通过8个样地24个土壤剖面的采样分析,采用时空替代法和单因素方差分析法对平朔矿区不同复垦年限的排土场和原地貌0—20 cm表层土壤中细菌、真菌、放线菌的数量及蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性及变化进行研究,旨在分析其特征及差异。研究结果表明:(1)从微生物数量及酶活性特征来看,无论复垦年限的时间长短,细菌数量在3类微生物中占有绝对优势,占微生物总数的99.20%以上,其次是放线菌,真菌的数量最少;脲酶活性在3种酶中活性最大,其次是蔗糖酶活性,磷酸酶活性最低。(2)从微生物数量和酶活性的变化状况来看,3类微生物数量和3种酶活性在0—20 cm土层随复垦年限的变化趋势相一致,均随复垦年限的变化先增长后降低,而后又随着复垦年限的增长不断增加。(3)在0—20 cm土层,复垦27年的南排土场的土壤细菌、放线菌和真菌数量在复垦后达到了189.3333×10⁵ cfu/g、0.1312×10⁵ cfu/g和1.1463×10⁵ cfu/g,复垦效果达到原地貌3类土壤微生物数量的65.88%、66.46%和67.74%;蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别达到1.9600 mg 100 g^-1 h^-1、6.3600 mg 100 g^-1 h^-1和1.4533 mg 100 g^-1 h^-1,复垦效果分别达到原地貌83.40%、86.30%和86.85%。因此开展矿区土地复垦后土壤微生物及酶活性的相关研究,能够在一定程度上及时反映土地复垦后的土壤质量以及生态系统的恢复状况,以便采取更加合理的复垦方法来提高矿区生态恢复的速度和效果。     

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。     

山西平朔露天矿区不同年限复垦地植被重建特征对比分析

平朔矿区是中国首个露井联采的亿t级矿区,剧烈的采煤活动导致矿区局部植被彻底损毁,植被重建是矿区生态系统恢复重建的保障,目前针对长期复垦序列下矿区复垦地植被重建特征与演替规律的研究较少。以复垦年限分别为6 a、7 a、25 a和27 a的复垦排土场和原地貌样地为研究对象,采用时空替代法和描述性统计分析法分析了不同复垦年限下复垦地的植被重建特征,并与原地貌进行了对比分析。研究结果表明：(1)植被重建工作显著提高了复垦地的物种丰富度,各复垦地乔灌植株的物种丰富度明显高于原地貌。但在重建植被演替过程中,并非随复垦年限增加,物种丰富度越来越高;复垦地Shannon-Wiener指数随复垦年限增加呈先增后减的变化趋势,该值在R-25a样地达到峰值(0.62),其与复垦地的植物物种组成及其自身生长习性、土壤条件、降水等自然条件和人为干扰等息息相关。(2)从乔木植株的生长状况来看,刺槐作为先锋树种,是植被重建时可优先选择的乔木树种。从复垦地草本植株组成来看,草本植物以多年生为主,占比77.78%;从草本植株的重要值来看,草本优势种以禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)和豆科(Le...     

露天矿区景观生态风险空间分异

以露天矿区为研究对象,评价矿区景观生态风险,并采用ESDA方法定量研究矿区生态风险空间分异特征.结果表明,矿区景观生态风险空间分布以高风险区域为核心,由高到低呈环形包围特征.其中,高风险主要分布在矿业生产及城市生活区域,以土地破坏、压占及城市建设为主要风险来源;中等风险主要分布于自然、半自然功能区,以城市生活与农业生产为主要风险来源;低风险区域以林地、荒草地等植被覆盖区域为主,但大面积植被退化、水土流失导致该区域生态基底较差、环境脆弱,加之露天煤矿作业频繁,整体生态环境质量堪忧.同时,不同功能区的风险高低排序(人工区＞半自然区＞自然区)特征符合常规的区域生态风险等级差异规律.此外,基于ESDA分析矿区景观生态风险,其空间自相关性高达0.7521,风险的空间集聚效应明显;而对比矿区景观生态风险的空间分异特征发现,景观干扰度是高、低风险区域的主要驱动因子;而景观脆弱度则是中等风险区域的驱动因子;基于以上研究结果可对矿区环境管理和风险决策提供一定的数据支撑和理论依据.     

基于地貌类型的中国东海大陆海岸带景观动态分析

基于东海地貌信息数据和6期景观数据,研究1990—2015年东海大陆海岸带地貌类型与景观动态变化特征,分析各地貌类型下景观格局时空分布规律。结果表明:(1)东海海岸带以丘陵地貌为主,其次是小起伏山地、平原、台地和中起伏山地。景观类型林地占主导,其次为耕地和建设用地。(2)平原、台地和丘陵地貌景观变化以耕地转为建设用地为主,小和中起伏山地则以草地转林地为主。(3)不同地貌单元下的景观变化剧烈程度依次为:平原台地丘陵小起伏山地中起伏山地,2005—2015年景观变化叠合度小于1990—2005年,景观变化剧烈程度下降。(4)地貌类型对景观分维数和稳定性指数影响差异较大,平原上水域分维数值最大,台地和丘陵耕地分维数最大,小起伏山地未利用地分维数最大,中起伏山地建设用地分维数最大,稳定性指数相反。耕地在海拔较低的地貌类型中趋于稳定,林地和草地多分布在海拔较高丘陵和山地,水域和建设用地在平原地区分维数最大,稳定性更强。     

晋北大型露天矿区景观生态风险时空异质性

矿产资源开采对生态环境产生了剧烈扰动,加剧了矿区生态环境的风险性,严重威胁区域的可持续发展。从景观生态学角度将景观格局与生态风险相结合对矿区生态环境进行评估,从而揭示矿区景观生态风险的时空异质性,促进土地资源的可持续利用。以1990-2018年7期Landsat TM影像解译后的土地利用现状数据为数据源,构建景观生态风险指数,结合空间统计学及地统计学理论,探究1990-2018年平朔矿区景观生态风险的时空异质性。结果表明:1990-2018年平朔矿区景观生态风险的空间分布呈集聚分布模式,Moran’s I指数处于0.53~0.68,Z得分远高于检验阈值1.96,风险的空间集聚效应明显。1990-2018年平朔矿区的景观生态风险等级以中低、中、中高水平为主,占全区总面积的70%~90%,低风险区域主要分布于井坪镇以及白堂乡与向阳堡乡的大片林地,耕地是中等风险的主要分布区域,高风险区域逐渐向矿界内的矿业核心区收缩。1990-2018年平朔矿区景观生态风险空间异质性中的随机变异均小于空间自相关变异,由空间自相关部分引起的空间异质性占据主导地位。研究表明,在0.50 km×0.50 km的研究尺度下,1990—2018年平朔矿区景观生态风险具有很强的时空异质性,时间上呈现先增加后降低的趋势,空间相关性显著,空间分异特征明显。     

高潜水位煤矿区生态风险识别与评价

生态风险评价是生态环境保护与管理的重要研究内容,并广泛运用于流域与较大范围的区域尺度的研究。以区域生态风险评价理论为基础,结合高潜水位煤矿区生态环境以及煤炭开采对生态系统造成的危害的特点,通过分析风险源、风险受体、生态终点以及暴露—响应过程,对高潜水位煤矿区生态风险的识别与评价方法进行了研究,构建了典型高潜水位煤矿区的生态风险识别与评价概念模型与空间分析框架,分析了煤矿区生态风险识别的主要技术手段与方法,并构建了以缓冲为主要手段的综合生态风险评价方法。选择山东东滩煤矿作为研究对象,针对研究区内存在的采煤塌陷、洪涝、污染、景观及社会等生态风险类型,定量评价其空间差异,并提出相应的风险防范措施。案例分析结果表明,研究区综合生态风险重度、中度、一般、轻度分别占到研究区的4.70%,64.00%,24.09%,7.20%。生态风险较高的区域主要位于矿区中西部,为煤矸石山、裸露煤炭堆积与发电厂分布区域;中度风险是研究区主要的风险类型。从降低生态风险保障矿区生态安全角度,在未来矿区规划与生态治理过程中,提出了具体的应对措施,包括:(1)注重源头控制;(2)建立高生态风险区域阻隔带;(3)加强污染的监测与控制;(4)采用边开采边治理技术。建议加强生态风险高区域的阻隔,建立生态缓冲带,减缓对整个矿区的综合影响,构建东滩煤矿生态风险防范的空间结构。     

采煤矿区的生态脆弱性——以内蒙古锡林郭勒草原胜利煤田为例

以锡林郭勒草原胜利煤田为典型研究区,构建了由生态敏感性、自然与社会压力及生态恢复力3方面16个因子组成的生态脆弱性评估指标体系,基于专家打分法和层次分析法建立了生态脆弱性模型,借助遥感及地理信息工具完成了对区域生态脆弱性指数的计算,分析了土地利用与生态脆弱性的关系,并通过空间自相关分析对计算结果进行了全局及局部聚类检验.结果表明： 研究区脆弱性总体属于中等偏高水平;胜利煤田4个露天矿的开采导致采区脆弱性显著增加,由于矿井疏干水和人为活动的影响,矿区周边300～2000 m范围都演变为生态高脆弱性区;随着矿区的进一步开发,整个煤田都将转变为中度和重度脆弱区,而煤炭资源开采是导致区域脆弱性提高的主要因素.全区及局部聚类结果显示,该区域脆弱性空间分布有很好的聚类特征.降低矿区人口密度、控制草地载畜水平、控制建设用地和耕地比率是解决矿区社会经济压力的最佳途径,增加投入、提高植被恢复系数是改变区域生态脆弱性的根本措施.