上海城市土地利用格局的景观生态学分析

在RS(遥感)与GIS(地理信息系统)技术支持下,本文以上海市外环以内的城市中心区为研究区域,利用景观生态学方法研究了在不同粒度下城市景观镶嵌结构的空间特征,并结合半变异函数,对不同研究幅度下的城市景观空间格局进行分析研究。结果显示:不同粒度下所得的景观指数有明显差异。就本研究区域而言,在20 m粒度下,具有明显的城市景观特征;不同幅度下的景观指数空间格局总体相似,但较小的研究幅度对于小尺度的格局变化比较敏感,而较大尺度下的空间格局变化更易从较大幅度的图中表现出来;不同的景观指数对尺度变化响应不同;各景观指数受不同过程影响的大小不同,从而使得不同景观指数的空间格局表现不同;从总体上看,该区域范围内N45°E和E0°方向上景观空间变异明显。     

四川省汶川县土地利用变化对森林野生动物生境的影响四川省汶川县土地利用变化对森林野生动物生境的影响

基于野外调查和地理信息系统技术,对四川省汶川县1974—2000年的土地利用变化进行了分析,并结合生境适宜性模型对野生动物生境适宜性进行了评价,分析了适宜生境变化的原因。结果表明：研究区1974—2000年土地利用变化明显,森林面积下降,而草地、灌木林地和农田增加;野生动物适宜生境减少,核心区面积减少且距离加大,不利于野生动物的保护。造成这一变化的主要原因是人口的增加和地区经济发展。因此,在经济发展的同时,应该加强野生动物的保护。     

盐池县土地利用自然生态位变化及其对景观格局的影响

以盐池县为研究区, 尝试将土地利用自然生态位的理论和方法引入到景观生态学当中, 为研究景观格局提供了新的思路。结果表明: (1)不同景观要素自然生态位的动态变化不同, 耕地、草地、未利用地的自然生态位呈现下降的趋势, 而林地和水域的自然生态位不断上升。(2)整体景观更加具有多样性、破碎性和离散性。(3)相关性分析表明, 土地利用自然生态位与景观要素面积及其变化率都呈显著正相关, 体现土地利用自然生态位的时间效应对景观要素类型时空演变的影响程度。(4)土地利用自然生态位与形状指数和斑块内聚力指数具有正相关性, 与最大斑块指数和斑块类型占景观面积的比例具有强正相关性。总的来说, 土地利用自然生态位与景观要素类型的关系极其密切, 是区域景观格局变化的重要因素。     

基于GIS的中国土地利用变化及其影响模型

通过ＧＩＳ建模,分析了我国土地利用的变化与其影响因子之间的相互作用关系。研究发现,土地利用的变化主要是自然与经济因素综合作用的结果,并且区分不同的规模尺度与不同的区域类型,将对提高土地利用空间变化模型的精度有着重要的影响。     

1996-2016 年洞庭湖区土地利用及景观格局演变特征

以1996 年、2001 年、2007 年、2012、2016 年洞庭湖区的遥感影像数据为基础, 利用转移矩阵模型及景观格局指数等方法分析了洞庭湖区20 年间的土地利用及景观格局变化特征。结果表明: 洞庭湖区土地利用景观格局变化主要表现为耕地、林地和建设用地的增加, 水域、草地和其它用地有不同程度的减少; 总体景观呈破碎化趋势, 形状更加复杂, 多样性指数呈增加趋势; 各类型土地的斑块数目总体呈上升趋势, 其中水域与其他用地基本保持不变, 耕地的最大斑块指数变化最大, 平均分维数基本呈上升趋势。     

绿洲景观中居民地空间分布特征及其影响因子分析

以张掖绿洲居民地为研究对象,用景观格局分析软件FRAGSTATS计算了5个景观格局指标,用GIS计算了形状指数、景观类型空间邻接比例、最邻近指数、最近距离以及居民地的耕作半径,借鉴聚落地理学中的居民地分布研究方法,分析了居民地的空间格局特征及其影响因子。结果表明：①耕地是张掖绿洲内的景观基质,居民地是绿洲内分布最广、斑块数最多的景观类型;居民地的平均斑块面积小、形状简单、聚集度高,与耕地的空间邻接长度和数目均最高,其空间分布类型存在空间差异;②耕地是影响居民地分布格局的重要因子。缓冲区分析方法可以从理论上确定居民地的耕作半径,耕作半径与居民地的空间分布类型紧密相关;③居民地到渠系的平均最临近距离为215m,75．6％的居民地中有渠系穿过;④居民地分布受中心城市——张掖市的影响程度极其明显,两者呈指数相关;⑤景观格局分析、居民地分布研究方法和GIS空间分析方法的有效结合,可以较好的反映居民地的空间分布特征及其影响因子的相关性;⑥借鉴聚落地理学的最近邻点指数具有明确的生态含义,可以作为量化景观聚集度的指标。     

基于土地利用格局变化的北京市生境质量时空演变研究

城市生境质量对生物多样性保护有至关重要的作用,以北京市为例分析2000—2015年北京市不同土地利用类型的空间分布特征和不同区域之间的差异,并借助In VEST-Habitat Quality模型评估了北京市4个时期(2000年、2005年、2010年和2015年)、4个区域(首都功能核心区、城市发展新区、城市功能拓展区、生态涵养发展区)的生境退化程度和生境质量变化情况。结果表明:(1)从2000年到2015年,建设用地增加了近40%,耕地、湿地是其快速扩张的主要来源,城市发展新区的建设用地增加了60%;(2)主要的生态用地(林地、草地、湿地)所占比例总体增加了5.71%,但是总体景观结构异质性减弱,斑块破碎化程度加大;(3)生境质量总体下降了2%,表现出明显的区域差异,首都功能核心区和生态涵养发展区的生境质量总值逐渐升高;生境退化度逐渐增加,最严重的区域在城市功能拓展区以及平原-山区交界地带。对区域生态服务价值评估的有益探索,为今后进一步城市景观格局的构建和优化提供依据和参考。     

基于INVEST模型的洞庭湖区土地利用景观格局对生境质量的影响研究

生境质量是区域生物多样性维持能力的重要表征,土地利用变化是引起景观格局和生境质量变化的主要原因,揭示土地利用及景观格局变化下生境质量的时空演变规律能为生物多样性保护提供参考依据.以洞庭湖区为研究对象,基于1995、2000、2005、2010、2015、2018年6期遥感解译数据,采用土地利用转移矩阵、景观格局指数及I...     

北京市景观格局演变及其对多种生态系统服务的影响

景观格局是人与自然共同作用的结果,深刻影响着区域的生态系统服务及可持续发展。以高度城市化地区——北京市为案例,选取了粮食生产、水质净化、空气净化、气体调节、生境质量以及休闲娱乐6项重要生态系统服务,采用InVEST （Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）、ROS （Recreation Opportunity Spectrum）等模型定量评估了1980-2018年生态系统服务时空分布。通过对北京市景观组成与景观配置指数进行定量分析,进一步探索了景观格局演变对生态系统服务的影响。结果表明：（1）北京市1980-2018年建设用地扩张了120%,建设用地扩张是耕地面积减少的主要原因。景观格局总体上趋于破碎化,斑块形状复杂化,斑块异质性增加;（2）时间上,北京市1980-2018年粮食生产、水质净化、气体调节、生境质量、休闲娱乐5项生态系统服务均呈现下降趋势;空间上,粮食生产呈现东南部较高,西北部较低的分布特征,其余生态系统服务均呈现西北部较高,东南部较低,市中心最低的分布特征;（3）景观水平上,林地、建设用地等景观组成变化对生态系统服务影响最为显著。破碎化指数、多样性指数等景观配置指数对生态系统服务影响最为显著;类型水平上,平均斑块面积、斑块聚集度对生态系统服务影响相对最为显著。总体来讲,通过分析景观格局演变如何影响生态系统服务,为如何通过设计和优化景观格局来提升生态系统服务提供了定量依据,从而为促进区域的景观可持续规划提供理论依据和案例参考。     

乌鲁木齐市土地利用景观格局变化及生态安全分析

通过对乌鲁木齐市1990-2017年间的土地利用景观格局时空变化特征以及生态安全进行分析, 以乌鲁木齐市1990、2000、2010和2017年4期的遥感影像作为数据源, 借助ERDAS和ArcGIS软件对4期遥感图像进行解译分析, 并通过FRAGSTAT软件分析得出乌鲁木齐市景观格局指数, 结合景观生态学的理论, 分析得出乌鲁木齐市土地利用、景观格局及生态安全变化情况。结果表明: (1)乌鲁木齐市土地利用/覆被发生较为明显的变化, 草地景观占主导地位, 面积占土地利用总面积的56.22%, 但是草地景观的优势度逐渐降低, 未利用地面积仅次于草地, 占土地利用总面积的28.84%。与此同时, 景观之间以耕地、林地和草地景观转出和建设用地和未利用地景观的转入为主; (2)乌鲁木齐市整体土地利用变化速度逐渐加快, 由 3.13% 上升至 6.57%, 同时土地利用程度由1990年的226.53 上升至 2017 年的 235.08, 说明人类活动对土地生态系统影响逐渐加深; (3)乌鲁木齐市景观格局变化明显, 受人类干扰程度加强, 景观破碎化程度逐渐加深, 景观斑块更加不规则和复杂化, 景观多样性和结构的不稳定性逐渐增加; (4)乌鲁木齐市生态安全度由1990年的0.56下降至2017年的0.48, 说明城市生态脆弱性逐渐加深。该研究结果对乌鲁木齐市未来的土地合理利用, 景观格局优化以及城市生态建设和可持续发展提供一定的参考。     

不同土地利用方式土下岩溶溶蚀速率及影响因素

以重庆中梁山为例,通过野外埋放标准溶蚀试片、土壤CO2收集装置和进行亮蓝染色示踪试验,测试不同土地利用方式下不同土层碳酸盐岩溶蚀速率、土壤CO2浓度、土壤溶解性有机碳(DOC)含量及土壤含水量、土壤pH值和孔L隙度等性质,探讨不同土地利用方式土下溶蚀速率差异及其影响因素.结果表明不同土地利用方式对土壤理化性质产生影响,形成特定的岩溶微环境,进而影响土下不同层次的岩溶作用:土壤CO2浓度是影响林地和草地旱季土下溶蚀速率的重要驱动力;土壤含水量和供水能力是影响旱季不同土地利用方式溶蚀速率的关键因素;菜地产生的酸性物质较多,土壤pH值最低,其平均溶蚀速率高于林地;土壤DOC随水下渗迁移性强,是林地土下50 cm处溶蚀速率高于土下20 cm处的原因之一.该文为西南岩溶区土下岩溶机理、岩溶碳汇提供理论依据和数据参考.     

疏勒河中游土地利用与景观格局动态

利用1976年Landsat MSS、1989年Landsat TM、2000年Landsat ETM+和2010年TM遥感影像,运用GIS和景观生态学方法,分析了1976-2010年疏勒河中游玉门市土地利用/覆被和景观格局的变化.结果表明:1976-2010年间,玉门市土地利用类型转移的主要方向是草地和戈壁转化为耕地、耕地转化为建设用地、草地转化为戈壁;土地利用变化经历了“缓慢变化-急剧变化-显著变化”的过程,景观密度持续增大,最大斑块指数先增大后减小,面积加权形状指数增大,形状趋于不规则;斑块间的最邻近距离减小,景观逐渐向具有多种要素的密集格局演变,更加破碎;不同斑块间的分离度减小;景观的多样性和均匀度先减小后增加.农业人口增长和经济发展是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,气候和政策因素也是重要的影响因素.     

福建省安溪县土地利用时空演变规律及其关键驱动因素

以福建省安溪县为研究边界,选取了1999—2019年该县及所属乡镇的耕地、林地、草地、园地、水域、建设用地和未利用地等7个土地利用类型作为物种变量,与其相关性较大的社会经济指标为环境变量,采用典范对应分析和空间自相关等方法进行分析,以明确安溪县和所属乡镇的土地利用时空演变特征及其关键驱动因素。研究结果表明:安溪县1999—2019年间土地利用类型变化总体上呈"三减四增"态势,并在全局空间分布格局上呈明显的聚焦状态。全县耕地、草地和水域面积分别减少36.82%、22.91%和8.18%,而林地、园地(主要是茶园)、建设用地和未利用地面积则分别增加了10.37%、56.39%、206.08%和90.14%。就林地面积而言,近10年来安溪县24个乡镇中有1/3的乡镇林地呈下降趋势。其中,祥华、大坪、虎邱、参内、福田和城厢6个乡镇林地面积减少明显。研究表明:在县域水平上,主要土地利用类型变化,除了受地理因素的制约外,主要受社会经济指标和宏观政策的驱动因素调控。排位最大的前3个因素分别是社会消费品零售总额、地区生产总值和茶叶产量。在镇域水平上,不同乡镇由于地理条件,特别是城镇化水平和经济发展状况...     

环巢湖地区多水塘景观时空格局演变特征及其驱动因素

快速城市化背景下,小型水体(人工、自然、半自然)景观正在大量消失,以环巢湖地区多水塘景观(水塘面积小于10 hm2)为例,基于遥感影像数据,综合运用RS/GIS技术和Fragstats 3.3软件对1989年、2000年和2016年3个年份环巢湖地区多水塘景观格局时空动态进行分析,运用地理探测器深入探讨多水塘景观面积变化驱动要素,对帮助理解多水塘景观演变带来的景观格局——过程关系及多水塘景观保护、利用和恢复等具有重要的现实意义。研究结果表明:(1) 1989—2016年间,农田景观面积比例呈下降趋势,表现的更加破碎,建设用地景观面积比例大幅度增加,森林绿地景观持续破碎化,水体景观面积比例下降,多水塘景观斑块数量、面积、斑块形状指数、最大斑块指数均呈下降趋势;(2)基于3 km×3 km网格单元多水塘景观时空演变特征分析表明,巢湖北岸多水塘景观集中在烔炀镇、黄麓镇,巢湖南岸多集中在白山镇、盛桥镇和槐林镇,这些地区也是多水塘景观格局变化最剧烈的地方;(3)基于地理探测器,揭示环巢湖地区多水塘景观用地变化的主要影响因子。因子探测结果表明,自然环境条件中的坡度因子q值最大,为0.545,其次为建设用地变化量、农田变化量、人口密度变化量和林地变化量等,交互探测结果表明,多水塘景观面积变化各因子交互作用后,对多水塘景观面积变化的影响显著增强,由此表现出多水塘景观变化影响要素的多样性和复杂性。     

江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化与驱动机制

沿海地区是土地利用变化剧烈区,同时也是生态系统敏感脆弱区。以江苏省沿海为研究区,基于景观生态安全理论,结合遥感技术与空间分析技术,从景观生态安全角度测算沿海19个县耕地景观生态安全指数,在此基础上,重点讨论1995-2005年江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化特征与驱动机制。研究结果显示:江苏沿海地区15a来耕地景观安全格局变化显著,Ⅰ级区范围呈扩大趋势,Ⅱ级区格局变化较为分散,Ⅲ级区的范围逐渐缩小,呈现由南部地区向中部地区减少,由内陆向沿海推进的格局变化特征;回归模型显示,县级层次耕地景观生态安全主要驱动力为土地整理项目数量、国民经济总产值和人口密度,其回归系数分别为0.253、-0.224和-0.176。     

景观生态学原理在城市土地利用分类中的应用

根据城市相同土地利用类型具有相似景观格局特征的原理,探讨了融合景观格局特征指数和遥感技术的城市土地利用信息提取的新方法。以北京市五环内建城区为例,研究表明,在斑块类型水平和景观水平上,居住用地和非居住用地内景观斑块的大小、形状、边缘特征、空间连接度、核心区面积特征、多样性、均匀性等特征都有极显著的差异。进一步融合TM遥感影像和这些景观格局特征指数,提取了居民用地和非居民用地类型,总分类精度是79.7%,Kappa系数达到59.8%。研究揭示,景观生态学原理的引入,为传统的遥感技术应用提供了新的思路,在格局复杂的城市土地利用信息提取中有很大的应用发展潜力。     

Relationships between land use, spatial scale and stream macroinvertebrate communities

1. The structure of lotic macroinvertebrate communities may be strongly influenced by land‐use practices within catchments. However, the relative magnitude of influence on the benthos may depend upon the spatial arrangement of different land uses in the catchment. 2. We examined the influence of land‐cover patterns on in‐stream physico‐chemical features and macroinvertebrate assemblages in nine southern Appalachian headwater basins characterized by a mixture of land‐use practices. Using a geographical information system (GIS)/remote sensing approach, we quantified land‐cover at five spatial scales; the entire catchment, the riparian corridor, and three riparian ‘sub‐corridors’ extending 200, 1000 and 2000 m upstream of sampling reaches. 3. Stream water chemistry was generally related to features at the catchment scale. Conversely, stream temperature and substratum characteristics were strongly influenced by land‐cover patterns at the riparian corridor and sub‐corridor scales. 4. Macroinvertebrate assemblage structure was quantified using the slope of rank‐abundance plots, and further described using diversity and evenness indices. Taxon richness ranged from 24 to 54 among sites, and the analysis of rank‐abundance curves defined three distinct groups with high, medium and low diversity. In general, other macroinvertebrate indices were in accord with rank‐abundance groups, with richness and evenness decreasing among sites with maximum stream temperature. 5. Macroinvertebrate indices were most closely related to land‐cover patterns evaluated at the 200 m sub‐corridor scale, suggesting that local, streamside development effectively alters assemblage structure. 6. Results suggest that differences in macroinvertebrate assemblage structure can be explained by land‐cover patterns when appropriate spatial scales are employed. In addition, the influence of riparian forest patches on in‐stream habitat features (e.g. the thermal regime) may be critical to the distribution of many taxa in headwater streams draining catchments with mixed land‐use practices.     

碳排放影响下的中国省域土地利用效率差异动态变化与影响因素

土地利用效率是衡量区域经济社会系统运行质量的重要参数。在构建了考虑非期望产出的土地利用效率评价指标体系基础之上,综合运用Super SBM-undesirable DEA和多元统计等研究方法,分析了2003—2016年碳排放影响下的中国省域土地利用效率的时空特征及其影响因素。研究结果表明:中国区域土地利用效率处于中低水平,碳排放非期望产出降低了15%的土地利用效率水平;与全国发展水平空间格局一致,土地利用效率省际差异在空间上呈现出自东向西逐渐递减的分异特征;2003—2016年,土地利用效率演化呈现出"U"型演进特征,区域差异呈现收敛态势;不考虑非期望产出的土地利用效率水平呈现下降态势;非期望产出和能源消费投入过大成为土地利用效率提升的主要限制因素。经济发展水平、对外开放程度以及固定资产投资对土地利用效率的提升起到了显著的正向作用;现阶段城镇化水平的增加对土地利用效率的提升具有微弱促进作用,且仅在东部地区具有显著性。基于松弛变量冗余度和影响因素分析,针对不同区域土地利用效率低效的差异性因素,提出了相应的对策措施。     

基于无人机航测的漯河市土地利用景观格局尺度效应

景观格局的尺度效应一直是景观生态学研究的核心内容,对于揭示景观空间格局变化规律及其生态过程具有重要意义。以漯河市中心城区为研究对象,基于景观生态学原理,采用无人机航测技术获取空间分辨率为0.09 m的无人机影像,结合GIS空间分析法,量化分析了漯河市土地利用景观格局的尺度效应。结果表明:(1)漯河市中心城区土地利用景观格局具有明显的粒度和幅度效应。(2)粒度越小,景观格局指数随空间粒度的变化趋势越稳定,其表达的生态过程越真实;景观水平上景观格局的粒度效应是由建筑、道路和绿地景观在景观优势度、破碎度和聚集度等方面的变化导致的;35 m和3 m分别为研究粒度效应的临界阈值和最佳粒度。(3)景观优势度、破碎度和蔓延度随空间幅度的增加而降低,景观复杂程度和聚集度随空间幅度的增加而增加;景观格局具有明显的空间梯度分布特征——从市中心往外由不透水地面向透水地面过渡;建筑和道路在城市中心区聚集度较高,而绿地景观在城市内部破碎度较高,进而主导了整体景观格局的梯度变化;景观组分的稳定与城市规模有关。(4)无人机航测技术可以更快速、准确地获取城市尺度上的景观生态信息,揭示景观格局对尺度效应的响应特征,可为景观格局优化和城乡景观规划提供科学依据。