基于RS与GIS的农村居民点空间变化特征与景观格局影响研究

农村居民点作为乡村地域空间人口聚居形态,是乡村聚落景观重要组成部分,其空间布局、演变特征受自然、社会、经济多重因素的影响。利用都江堰市2005年和2010年两期遥感影像提取农村居民点、坡度、道路、河流等矢量数据,借助RS、GIS空间分析技术,定量研究都江堰市农村居民点的空间变化过程、格局和趋势,并选取景观格局指数对影响农村居民点布局特征的因素进行深入分析。结果表明:(1)2005年和2010年都江堰市农村居民点的空间分布总体上均表现出显著的聚集趋势,2010年农村居民点的聚集程度要比2005年高,但居民点集聚的空间态势没有发生明显变化,仍然集中在都江堰市的东南部;(2)坡度、道路和河流对都江堰市农村居民点的布局有显著影响,其中超过80%的居民点分布在0—10°坡度范围内,超过50%的居民点分布在道路500 m范围内,近60%居民点分布在河流1000 m范围内;(3)农村居民点空间布局除了受地形因素影响外,还与国家级风景名胜区、世界文化遗产区等保护政策,农村土地综合整治和灾后重建等规划因素密切相关。该研究以期为农村居民点动态变化监测、农村土地整理效果评价、新农村规划等理论和实践提供重要决策参考和技术支撑。     

南京市景观时空动态变化及其驱动力

选择南京市1995、2000和2008年的土地利用/土地覆盖数据,对其土地利用斑块动态变化与景观斑块的空间稳定性进行探讨。结果表明,全市总体上以耕地、林地和草地的减少,以及建设用地和水域的大幅度增加为典型特征。1995-2000年间耕地、林地和草地面积净减少了12017.2 hm²,2000-2008年间净减少41029.13 hm²;全市的建设用地面积1995-2000年间仅增加了11981.3 hm², 2000-2008年间面积增加了41027.06 hm²。从斑块类型的面积稳定性来看,各种土地利用斑块的空间稳定性都非常高,除了2000-2008年间未利用土地的自身空间保持率为50.66%外,其他土地景观类型的保持率都在90%以上。从不稳定斑块的空间分布看,1995-2000年间,主要集中在南京市的栖霞区、浦口区和江宁区,呈离散分布特征; 2000-2008年间,不稳定斑块一方面呈现出集中连片的分布态势,这在江宁区和栖霞区最为典型,另一方面这种集中分布趋势也扩大到了六合区与高淳县。从不稳定斑块的转化方向看,均以建设用地所占比例最大,两个时段内转为建设用地的不稳定斑块分别占到了不稳定斑块总面积的87.09%和68.46%,其次的转化方向为水域,两个时间段内分别达到了10.61%和23.86%。从景观斑块变化的原因来看,对当地景观斑块稳定性影响最大的主要是人口与经济发展、城市规划的引导和重大的生态建设工程等人为因素。     

广州市花都区景观动态变化研究

应用遥感和GIS技术,采用多样性指数、破碎度指数和分维数等指数,分析了广州市花都区1979年到2000年的景观动态变化,结果表明:(1)各景观类型的斑块数量增加,面积变化较大,且斑块形状复杂性增加;(2)景观破碎度增大,景观类型稳定性增加,优势度减少,受人类干扰程度加深;(3)景观斑块间的转移中,林地、耕地不断转移为城市用地、农村居民点以及工矿等用地,农村居民点以及工矿等用地也成为景观格局中的主要组成要素;(4)整体上景观变化后10年比前10年的幅度稍大。     

豫东平原聚落景观格局变化

中国的快速城镇化必然导致聚落景观格局的变化,但目前相关研究对平原地区关注相对较少。文中选取豫东平原地区的开封、商丘、周口市,运用GIS空间分析方法和ENVI遥感影像处理技术,对该地区1972、2015年市域中观尺度上的聚落规模、聚落景观空间变化特征进行分析。结果显示:(1)在聚落发展过程中,1972—2015年聚落斑块数量有所减少,聚落规模逐渐扩张,市域内最大聚落斑块扩张相对更为明显;对聚落斑块扩张强度的分析发现,城市市辖区及周边乡镇聚落扩张强度相对较高。(2)地区内聚落斑块空间分布表现出聚集分布特征,但该时期聚集程度有所减弱;两个年份聚落核密度分布格局大致相似,局部地区存在多核扩散现象,市域尺度上的核密度分布存在地区差异。(3)对斑块形状指数的分析发现,研究区狭长或曲折聚落斑块在空间上分散布局,整体上区域内聚落形状趋于规则。(4)随着距河流、道路距离的增加,聚落斑块总面积和数量有所减少,且道路对聚落分布仅在一定范围内存在较大影响,距中心城市0—6km范围内聚落受中心城区发展辐射影响较大。本文的分析可为平原地区聚落景观的优化布局和聚落用地的集约化发展提供一定的参考。     

基于生态位的山地农村居民点适宜度评价

为了农村居民点优化布局和公共服务资源优化配置,运用复合生态位对农村居民点适宜性进行评价。根据栖霞市山地特点以及农村居民点用地特征,基于生态位理论,从生态条件、生产条件和生活条件3方面选取相关指标,选取地形位、坡向、水源影响度、地质灾害作为生态条件的评价指标;生产条件选取工商业用地比例、工商业用地可达性、耕地和园地面积、耕地和园地可达性作为评价指标;生活条件选取农村居民点规模、城镇中心可达性和道路通达度作为生活条件评价指标。采用可达性测算、聚类分析、适宜性评价等定量分析和定性分析相结合的方法,确定适宜性等级,并与提取出的农村居民点用地相叠加,将农村居民点分为重点发展型、适度发展型、限制扩建型和优先整治型4种类型,分别占总规模的35.19%、35.10%、20.29%和9.42%。重点发展型地理位置优越,交通便捷,基础设施较完善,建议有序调整内部结构促进集约利用;适度发展型村庄处于起步阶段,受闲散地较多、土地利用方式粗放的限制,建议盘活存量用地,循环利用旧宅基地和闲置宅基地;限制扩建型受地形复杂、农业生产生活条件较差的限制,建议维持现状,引导人口外迁,推动宅基地腾退;优先整治型受地势较高、生态环境脆弱、离水源较远,交通不便,易发灾害限制,建议村庄搬迁。最后结合研究区山地农村居民点特点提出了不同类型居民点相应的调控模式。研究能够揭示农村居民点的现状和适宜性,为当前农村居民点优化布局提供理论基础,同时丰富了生态位理论在不同领域中的应用,对农村居民点优化布局具有一定的指导意义。     

基于多源遥感数据的景观格局及预测研究

以TM、中巴资源卫星和环境与灾害监测预报小卫星等遥感影像为数据源,利用ENVI 4.7、ARCGIS 9.2、IDRISI 15等软件,研究了西安市辖区的景观特征与空间格局,预测了未来的景观变化,提出了景观格局预测的数据转化和多距离空间分析的精简步骤.结果表明:研究区的景观本底是一个由林地和耕地构成的复合景观基质,建设用地在研究时段内呈现持续增加趋势,且2004-2011年间的增加量高于2000-2004年间的增加量;林地面积略有降低,林地和草地总面积略呈增长趋势,水域和未利用地面积变化较小.研究时段内的景观破碎化程度在降低,林地景观的连通性增强了,耕地的降低了.各景观类型在所设定的最大预期研究尺度下均呈现显著的聚集空间格局;各年和各景观类型之间的聚集、随机和离散的临界阈值差别相对比较大;水域和未利用地的空间聚集强度明显高于耕地、林地、草地和城乡建设用地;耕地和草地空间分布存在一个异质性最大的特征尺度,且均出现了聚集分布、随机分布和离散分布3种分布格局,以2011年最为明显.利用景观指数法和多距离空间聚类分析方法研究景观格局特征的效果要比单一的景观指数法较理想.CA-Markov模型模拟的结果基本能够反映未来的景观格局状况.     

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.     

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。     

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.     

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。     

大青山自然保护区人为活动空间分布及其对景观格局的影响

本文基于森林资源清查数据和野外调查资料,应用GIS空间分析技术和景观指数方法,研究了内蒙古地区的大青山自然保护区内西部、中部和东部3个分区中3种人为活动影响（居民点、道路、其他影响源）的空间分布、影响贡献率及其对景观格局的影响.结果表明： 自然保护区中人为活动影响强度在东西部较高、中部较低.在3个分区中,西区的景观格局主要受到其他影响源的作用,使其针叶林、阔叶林、灌木林的景观格局趋于聚集分布;中区的景观格局主要受到道路的影响,使其阔叶林与灌木林景观斑块聚集程度降低;东区的景观格局主要受到居民点的影响,使其针叶林与阔叶林破碎度增加,灌木林与草地的景观斑块聚集度明显增大.     

不同情景下河谷型城市建设用地扩张的景观生态格局响应——以兰州市为例

以河谷盆地发育的兰州市主城区为例,利用研究区1995年、2005年和2015年3期的土地利用现状数据,分析建设用地扩张的时空特征并提取相应知识规则,集成Markov模型与CLUE-S模型,模拟2025年3种不同情景下建设用地增长与空间布局,并通过景观学原理分析其景观生态格局响应特征。结果表明:1995—2015年,建设用地扩张以城区各组团的内部填充为主、外部扩展为辅,受地形与政策影响明显; 2015—2025年,建设用地需求量仍持续增长,增长率基准情景综合发展情景生态保护情景,扩张范围主要在城关的黄河北部沿岸、安宁的城区北部和七里河的城区南部边缘;基准与综合发展情景景观斑块形状简单、脆弱性加强、格局不稳定,生态保护情景下建设用地扩张速度得到有效控制,形成斑块组分合理、多样性好且分布均匀的景观格局。     

长三角典型区占补耕地土壤肥力的时段特征

基于1984、2000和2016年卫星遥感影像,分析了江苏省常熟市耕地占补时空变化特征;基于ArcGIS和土壤采样数据,利用隶属度函数综合法评价了1984和2000年耕地土壤肥力;采用叠加分析,揭示了1984-2000、2000-2016年间该地区占补耕地土壤肥力特征.结果表明: 1984-2016年间,常熟市耕地面积减少了1/3,1984-2000年被水域和居民点工矿用地分别占用了51.7%和41.4%,2000-2016年只居民点工矿用地就占用了80.8%.1984-2000年间,常熟市耕地土壤肥力上升的面积占65.5%,仅3.9%下降;南部地区土壤肥力均高于其他地区.研究期间耕地数量和质量占补不平衡,前时段“占多补少、占优补劣”形势严峻,后时段“占多补少、占劣补劣”特征明显.耕地减少的趋势并未扭转,异地补充明显,耕地占补平衡应当关注异地补充耕地质量和土壤肥力时段性特点.     

基于不同样带的干旱区城市景观格局时空演变特征——以张掖市为例

景观格局的变化影响着区域生态安全及可持续发展,研究干旱区城市景观格局时空变化特征,对干旱区景观格局优化具有一定的指导意义。基于1987、1995、2000、2006、2011和2016年6期土地利用数据,利用景观格局指数计算方法,研究张掖市景观格局的时空演变特征。结果表明：(1)2016年张掖市景观类型主要为未利用地,最大斑块指数和斑块聚集度最高,草地和耕地次之,草地的斑块个数和密度最大。(2)张掖市景观格局呈现明显的地域分异特征,圈层梯度带上揭示了绿洲-荒漠用地变化,研究期内第1梯度带内破碎度先上升后下降,城市在2006—2016年扩张较快,其余梯度带破碎度逐年升高;空间演变上,居住地在圈层上的变化呈“L”型,未利用地呈“N”型,张掖市从中心城区到外围区域依次为绿洲城市区、绿洲农业区和自然景观区。(3)水平样带揭示了山地-绿洲-荒漠的用地变化,将张掖市分为4类区域,分别为绿洲城市区、绿洲农业区、荒漠区、山地区;西北-东南样带上景观破碎度年变化不规律,在空间上经过居民点波动变化;东北-西南样带研究期内景观水平指数经过居民点波动变化,其余范围内年变化较稳定,中心城区景观异质性较强。(4)...     

基于Probit回归模型的经济发达地区土地利用变化驱动力分析——以南京市为例

基于1996、2002及2010年的遥感影像,借助RS和GIS技术,分析南京市1996—2010年土地利用变化特征,并采用Probit回归模型定量分析土地利用变化驱动因素.结果表明： 1996—2010年,南京市土地利用变化特征主要表现为耕地和林地面积不断减少,建设用地、园地和草地面积持续增加,综合土地利用变化率呈不断上升趋势,整体处于发展状态;通过对耕地和林地变化的回归分析发现,耕地变化在1996—2002年主要受距最近农村居民点距离和农业人口密度变化的影响,在2002—2010年主要受地均GDP变化、距最近农村居民点距离和距最近道路距离的影响;而林地变化在1996—2002年主要受高程和距最近农村居民点距离的影响,在2002—2010年主要受地均GDP变化、人口密度变化和距最近道路距离的影响.影响研究区土地利用变化的因素早期主要是自然和空间距离因素,而近年主要是社会经济和人口因素.     

横断山区凉山州耕地景观安全格局演变及驱动力分析

针对横断山区凉山彝族自治州1995年-2015年的耕地安全评价与演变等问题, 采用耕地安全评价模型、土地动态度方法和地理探测器模型法, 对其进行时空格局演变与驱动力分析。结果表明: (1)1995年-2015年凉山州耕地斑块呈现破碎化状态, 脆弱度呈现先增加后降低的发展趋势; (2)与1995年-2005年相比, 2005年-2015年凉山州的耕地安全等级呈明显下降趋势, 低安全水平主要分布在西昌市及其周边县区; (3)耕地动态变化度主要受第一产值、有效灌溉面积、化肥使用量、耕地安全指数、人口密度等5个因子的影响。该研究结果可为凉山彝族自治州的耕地整理与利用提供科学的参考, 并对横断山的其他区域的耕地可持续发展提供借鉴意义。     

山东省安丘市生态用地动态变化

利用山东省安丘市4期土地利用数据,通过动态度、转移矩阵及不稳定斑块空间分析等方法,研究了该县域生态用地动态变化特征,以期对该地区新农村建设的可持续发展和生态环境保护提供决策参考。结果表明:1995—2010年安丘市生态用地占市域面积比例由14.04%降低至13.31%,草地、水域减少,林地、未利用地增加,而非生态用地中建设用地持续增加、耕地持续减少。3个时段,不稳定斑块占研究区总面积比重较小,分别为1.39%、2.21%和3.13%;不稳定斑块中生态用地面积及斑块数量所占比例分别为31.09%、43.21%、20.52%和28.24%、34.06%、11.28%。生态用地空间稳定性相对较低,且有下降趋势。Moran指数表明,转入的生态用地呈聚集分布,转入的非生态用地呈离散或随机分布。生态用地与非生态用地的空间动态度持续增加,整体上生态用地朝着规模减小的方向发展,非生态用地朝着规模增大的方向发展。     

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.     

营口海岸带土地利用及景观格局35年变化

营口沿海产业基地是“兴辽计划”和振兴东北的重要支点, 其经济发展与海岸带变迁的耦合机制亟需海岸带土地利用和景观格局的变化足迹, 以便深入理解海岸城市与经济发展协同演进过程。以面向对象的分类器为主辅以人工解译, 提取营口海岸带1984—2018年间30m土地利用信息, 采用土地转移矩阵和景观格局指数分析土地利用和景观格局变化趋势, 通过主成分分析法探讨诱发变化的关键驱动因素。结果表明: (1) 土地利用类型1984—1992年以耕地和盐田变化为主发展到1993—2006年建设用地激增的趋势, 具有从农耕为主到城市化的鲜明时代特征; (2) 土地利用类型间的逐年转化程度各不相同, 其中1993—1995年、2006—2007年、2011—2015年耕地和低效盐田向建设用地的转入最为突出; (3) 景观格局总体上斑块趋于分散, 2004年后破碎化加剧, 并呈现以建设用地和耕地为区域基质, 其他景观周围分布的模式; (4) 人口和经济政策因素在营口市海岸带土地利用方式转变过程中具有明显驱动效应。尤其“以港兴市”、耕地占补平衡、沿海产业基地建设等政策驱动当地土地利用倾向性的变化方向。合理调整土地利用结构, 优化景观布局, 充分利用沿海地理优势的同时更应着眼于可持续发展, 致力经济、社会和生态效益相统一。     

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.