近40年艾比湖湿地自然保护区生态干扰度时空动态及景观格局变化

以新疆艾比湖湿地为研究区,利用1972、1998、2007年及2013年4个时期的Landsat遥感影像作为数据源,并结合湿地的土地覆被状况,参考《全国土地利用分类》建立艾比湖湿地生态干扰类型分类系统。借助生态干扰度指数、景观格局指数以及GIS空间分析方法,探讨艾比湖湿地的生态干扰度的时空动态及景观响应机制。结果表明:(1)1972—2013年,研究区的生态干扰度总体呈现较为稳定的趋势,但其空间分布发生变化。生态干扰度类型之间的转化速率有加快的趋势。(2)1972—2013年,边缘密度指数(ED),平均形状指数(MSI),面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)及景观分离度(DIVISION)4项景观格局指数大体呈上升的趋势,2013年区域的景观指数较为稳定。(3)景观格局指数与生态干扰程度有密切的一致性。生态干扰度与景观格局指数空间分布相关性大小依次为:边缘密度指数(ED)景观丰度密度(PRD)香农多样性指数(SHDI)平均形状指数(MSI)面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)景观分离度(DIVISION)。客观系统的认识和评价艾比湖湿地的生态系统及环境,可为干旱区实现自然环境的保护,协调土地利用及环境保护之间的关系提供较为实用的参考。     

浙江西门岛湿地景观格局与人为干扰度动态变化

基于西门岛湿地2007和 2010年两期SPOT 5影像(空间分辨率均为5 m)数据,结合西门岛湿地土地利用现状,参考《全国土地利用分类》（试行）、海域使用分类海洋行业标准以及综合考虑遥感数据特性,建立西门岛湿地人为干扰类型分类系统;应用景观格局指数法、GIS空间分析法,得到景观指数和人为干扰度指数,探讨了西门岛湿地景观格局与人为干扰度动态变化.结果表明: 研究期间,西门岛湿地景观异质性、破碎度和优势度降低,景观形状复杂度降低.西门岛湿地人为干扰中心由分散发展到集中;干扰中心主要贡献景观类型是裸地和居民点;干扰总程度由海域向陆地逐渐加重,居民点、码头、交通用地干扰总程度最高.滩涂养殖、泥滩地、浮筏养殖景观的人为干扰度跳跃性大.水陆交错带出现干扰总程度较低但干扰极不平稳的现象.无干扰、半干扰和全干扰型景观的斑块数量下降.无干扰、半干扰景观的平均斑块面积增加,全干扰景观的平均斑块面积减少.无干扰景观的平均形状指数下降,半干扰型和全干扰型景观形状有复杂化趋势.     

基于高分辨率遥感影像的大洋河河口湿地景观格局变化

综合考虑遥感数据源的高分辨率特性以及大洋河河口湿地土地覆被与土地利用现状,建立了适合不同分辨率的河口湿地景观分类体系,并通过高分辨率遥感数据计算了研究区景观格局指数和景观格局转移矩阵,分析了1984-2008年研究区景观格局动态.结果表明：1984-2008年,研究区湿地景观组分变化剧烈,湿地景观由天然湿地向人工湿地转化,湿地核心区域面积缩减,天然湿地最大斑块面积指数下降,破碎化程度加剧;人工湿地分布面积扩大,斑块数下降,聚合度增大,且最大斑块面积指数的增大趋势明显.研究期间,人类活动对湿地影响的加大以及河堤的修筑和围海养殖面积的增加是大洋河河口湿地面积减少的主要原因,也是该地区湿地功能退化的主要原因之一.制定科学合理的长期发展规划、建立湿地自然保护区、保护河道、制定严格的围海养殖用地监管制度和大力发展资源型旅游产业是河口湿地保护的主要措施.     

双台河口湿地景观及生态干扰度的动态变化

建立自然保护区的主要目的是使区内自然资源免受人为干扰,维持其重要的生态服务功能.本文借助遥感技术,引入生态干扰度（hemeroby）概念,系统地评价了辽宁双台河口湿地自然保护区及其邻近地区景观格局和生态干扰度的动态变化特征.首先应用专家经验知识将景观类型按生态干扰程度分为全干扰型、半干扰型和无干扰型等3个一级类型,在此基础上细分为30个二级景观类型;再通过问卷调查和专家判别,确定各景观类型的生态干扰度指数（hemeroby index）,制定景观分类系统.并结合1987年4月30日、1995年6月7日、2000年6月12日、2006年10月11日等4期TM（ETM⁺）遥感影像,获得景观分类图和干扰度指数.结果表明：从1987-2006年,1）保护区及其临近地区景观呈现破碎化趋势,其中以保护区的芦苇湿地最为明显;2）研究区内无干扰类型的景观进一步被开发成半干扰和全干扰类型景观;3）干扰度指数空间分布的总特征是河口地区和河道的生态干扰度跳跃性最大,而城市周围的生态干扰度最高,其原因主要是城市化进程的不断推进和渔业的大规模发展.     

川西丘陵区景观空间格局分析

采用分形维数、平均斑块面积、形状指数和伸张度分析了川西不同丘陵地貌区灌溉水田、一般旱地、果园、有林地和农村居民点斑块的空间格局特征,并用分形维数、平均斑块面积和Shannon-Weiner指数3种方法研究了浅丘、中丘和高丘的综合景观特征。结果表明,不同景观斑块在同一丘陵区内的格局特征不同,同一景观斑块在3种丘陵区的格局也有差异。浅丘、中丘和高丘的综合景观格局特点是随着地势起伏的增加、人类活动和土地利用强度的减弱,分形维数增加,从1.1865到1.3123;斑块平均面积则依次变小,从2.2204hm^2减少到1.2403hm^2。3种丘陵区的景观多样性指数分别为1.7199、1.9802和2.0898。     

海岸线与海岸景观格局对人为干扰度的动态响应——以营口市南部海岸为例

利用多期遥感数据,提取营口南部海岸五期岸线变化信息、分维值,并利用Arcgis10.2中渔网工具创建评价单元。计算景观格局指数,构建人为干扰强度指标,并进一步探讨岸线变化和景观格局变化对人类活动的动态响应。结果表明:(1)研究区围垦导致岸线长度增长、岸线分形维数的增大,1990—2015年四个时段中岸线年增长速率为0.52%、0.53%、4.98%和0.96%;(2)景观格局指数反映2005年之前景观边界、形状复杂程度与破碎程度有所增加;2005年之后景观形状趋于规则化、土地利用趋于均衡化;(3)研究期间强干扰和弱干扰区域面积均有所增加,中等干扰强度区域面积减小;(4)斑块密度、总边缘长度、边缘密度、景观形状指数和平均分维值均与平均干扰强度指数变化同步。Shannon多样性指数与人为干扰强度变化呈反相关;(5)岸线长度变化和岸线分形维数变化都与人类干扰度呈反相关,相关性分别为-0.97和-0.98。     

基于人为干扰度的盐城滨海湿地景观格局动态变化及响应

为了量化人类活动对盐城滨海湿地景观格局的影响,论文以盐城滨海湿地黄沙港东北侧至四卯酉河口岸段向南延伸4 km的区域为研究对象,基于景观格局指数、人为干扰指数和GIS等方法,利用1984—2020年的6期遥感影像数据,探讨了湿地景观格局和人为干扰度的动态变化及响应。结果表明:研究期间,研究区的自然景观面积总体上呈减少趋势,人工景观持续增长,不断向海推进,并逐渐取代自然景观成为研究区的主导景观;景观破碎化程度加剧,景观形状趋于规则,各斑块连接性减弱,景观多样性降低,但2013年后破碎化程度有减轻趋势;研究区人为干扰度在1984—2006年呈上升趋势,2006—2013年变化趋于平稳,2013年后干扰程度有所减轻;干扰重心由陆向海逐渐迁移,干扰贡献景观类型从耕地转为水产养殖塘。相对于研究区北部,南部区域的人为干扰度变化跳跃性大,中部核心区人为干扰则较为平稳;人类活动的干扰对研究区景观格局影响剧烈,不同程度的人类干扰对景观格局的影响程度也不同,且人为干扰过程与自然演替之间存在一定的对立性。研究表明,将研究区多年景观动态变化与人为干扰度相结合,可以很好地把握景观变化与人类干扰之间的关系,为盐城滨海湿地的管理、保护及海岸带生态环境可持续发展提供科学参考。     

基于人为干扰度的盐城滨海湿地景观格局动态变化及响应

为了量化人类活动对盐城滨海湿地景观格局的影响,论文以盐城滨海湿地黄沙港东北侧至四卯酉河口岸段向南延伸4 km的区域为研究对象,基于景观格局指数、人为干扰指数和GIS等方法,利用1984—2020年的6期遥感影像数据,探讨了湿地景观格局和人为干扰度的动态变化及响应。结果表明:研究期间,研究区的自然景观面积总体上呈减少趋势,人工景观持续增长,不断向海推进,并逐渐取代自然景观成为研究区的主导景观;景观破碎化程度加剧,景观形状趋于规则,各斑块连接性减弱,景观多样性降低,但2013年后破碎化程度有减轻趋势;研究区人为干扰度在1984—2006年呈上升趋势,2006—2013年变化趋于平稳,2013年后干扰程度有所减轻;干扰重心由陆向海逐渐迁移,干扰贡献景观类型从耕地转为水产养殖塘。相对于研究区北部,南部区域的人为干扰度变化跳跃性大,中部核心区人为干扰则较为平稳;人类活动的干扰对研究区景观格局影响剧烈,不同程度的人类干扰对景观格局的影响程度也不同,且人为干扰过程与自然演替之间存在一定的对立性。研究表明,将研究区多年景观动态变化与人为干扰度相结合,可以很好地把握景观变化与人类干扰之间的关系,为盐城滨海湿地的管理、保护及海岸带生态环境可持续发展提供科学参考。     

落叶松毛虫对大兴安岭呼中林区森林的景观长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了落叶松毛虫对呼中林区森林景观的长期影响,利用统计软件APACK计算了落叶松毛虫、代表性树种的分布面积以及反映物种分布格局的聚集度指数和森林斑块的平均面积,模拟了300年(1990—2290年)内有无落叶松毛虫干扰预案下大兴安岭呼中林区森林景观的动态变化.结果表明:研究区落叶松毛虫的分布面积呈先增加后降低的趋势;在落叶松毛虫干扰预案下,落叶松在模拟前150年的分布面积、平均斑块面积均低于无干扰预案,聚集度指数在前190年低于无干扰预案;干扰预案下白桦的分布面积和平均斑块面积百分比均高于无干扰预案,聚集度指数只在模拟的80～190年高于无干扰预案;樟子松的分布面积、聚集度指数和平均斑块面积在干扰预案下略低于无干扰预案.落叶松毛虫在一定程度上导致森林景观的破碎化.     

1980—2015年秦岭地区景观格局变化及其对人为干扰的响应

了解景观格局变化及其对人为干扰的响应对于生态系统保护和管理具有重要意义.本研究利用秦岭地区1980—2015年土地利用数据,基于景观格局指数和地表覆盖分类系统,构建景观格局脆弱度指数和人为干扰度,研究了秦岭地区景观格局时空变化及其对人为干扰的响应.结果表明: 1980—2015年,秦岭地区景观破碎化程度逐渐增加,景观形状变得复杂,景观聚集度、连通性降低,景观格局指数空间分布呈现明显的地形分异特征;景观格局脆弱性整体呈下降趋势,其中,低脆弱区空间格局变化比较明显,主要以西安市、汉中市为中心向周围区域扩张;景观格局人为干扰程度逐渐增加,空间分布表现为东部高、西部低,北坡高、南坡低,周边高、中间低;人为干扰度越大,景观格局脆弱度、斑块密度、Shannon多样性指数越大,聚集指数、最大斑块指数越小;人为干扰程度对景观格局脆弱度影响逐渐减弱,对Shannon多样性指数、最大斑块指数的影响逐渐增强,而对斑块密度、聚集指数的影响变化不明显.     

不同斑块类型的景观指数粒度效应响应——以无锡市为例

斑块类型与景观格局粒度效应响应关系密切。以无锡市为研究区域,针对地区社会经济活动频繁、人为干扰强烈和生态脆弱等特性,以土地利用类型、热力等级和生态贡献为斑块类型划分依据,构建出对应的3种不同景观格局。在相同粒度变化情况下,选用了19个景观水平指数和Moran's I指数,分析了不同景观格局粒度效应的响应情况。结果表明,随粒度变粗:1)土地利用类型、热力等级和生态贡献斑块的部分景观指数响应曲线变化剧烈程度依次减弱;2)3类斑块的Moran's I指数均存在尺度效应。其中,土地利用类型和生态贡献斑块的Moran's I指数存在负相关,热力等级斑块没有。生态贡献斑块响应曲线在正相关区域内变化相对平缓,土地利用类型与热力等级斑块响应曲线变化趋势相反;3)指数反映的第一临界粒度基本一致,但景观指数响应曲线的临界现象更为明显。总体上,不同类型斑块在同一研究区构成的景观格局、指数响应曲线变化趋势和第一临界粒度都较为相似;斑块类型对景观指数粒度效应响应存在影响,但还有待深入探讨。     

气候、植被和地形对大兴安岭林火烈度空间格局的影响

在北方森林中火干扰是森林景观变化的主导因素。林火烈度作为衡量林火动态的重要指标,较为直观地反映了火干扰对森林生态系统的破坏程度,其空间格局深刻地影响着森林景观中的多种生态过程(如树种组成、种子扩散以及植被的恢复)。解释林火烈度空间格局有助于揭示林火干扰后森林景观格局的形成机制,对预测未来林火烈度空间格局以及制定科学合理林火管理策略均有重要意义。基于LandsatTM/ETM遥感影像,将2000—2016年大兴安岭呼中林区的36场火的林火烈度划分为未过火、轻度、中度、重度4个等级。采用FRAGSTAT景观格局分析软件从类型水平上计算了斑块所占景观面积比、面积加权平均斑块面积、面积加权平均斑块分维数、面积加权边缘面积比、斑块密度5个景观指数,以对林火烈度空间格局进行了定量化描述。并且采用随机森林模型,分析了气候、地形、植被对林火烈度空间格局的影响及其边际效应。通过研究得出以下结果:(1)相对于未过火、轻度、以及中度火烧斑块,重度火烧斑块的面积更大、形状更简单;(2)海拔对重度火烧斑块的空间格局起着至关重要的作用,其次是坡向、坡度、植被覆盖度、相对湿度、温度等;(3)随着海拔的升高,面积加权平均斑块面积和面积加权平均斑块分维数的边际效应曲线呈上升趋势,而面积加权边缘面积比和斑块密度呈下降趋势;除了面积加权平均斑块面积外,都受到火前植被覆盖度的影响,且植被覆盖度为0.2—0.3范围内,重度火烧斑块在景观中所占比例最大。总的来看,2000—2016年大兴安岭呼中森林景观中重度火烧斑块与未过火、轻度以及中度火烧斑块存在显著差异性。相对于气候,地形和植被对于塑造重度火烧斑块空间格局具有重要作用。因此,应针对重度火烧区域进行可燃物处理,从景观层面上合理配置森林斑块,从而降低高烈度森林大火发生的风险。     

闽三角林地景观结构与功能连接度的空间耦合关系

以闽三角地区为例,为探讨景观连接度不同评价方法的科学性,提出一种基于最小耗费距离模型的成本距离指数表征景观功能连接度,并与传统的基于景观格局指数的景观结构连接度度量指标进行比较,揭示两者的空间耦合关系,为景观连接度的有效评价提供支持。结果表明：(1)2000—2020年,林地与其他土地利用类型之间发生不同程度的转化,林地转为建设用地370.72km²,占总转出面积的77.28%;草地和耕地转为林地80.45km²,占总转入面积的90.53%。(2)20年间,林地景观结构与功能连接度总体呈减小趋势,其中,湖里区林地景观结构与功能连接度降幅均最大,斑块密度、最大斑块指数、聚合度指数和斑块结合度指数分别下降了76.47%、51.33%、68.13%和68.40%,成本距离指数增加了178.56%。(3)成本距离指数与斑块密度、最大斑块指数、聚合度指数、斑块结合度指数和景观结构连接度综合指数均为负相关。(4)在研究期间,双变量局部空间自相关聚集类型由低-高转化为高-高,结构连接度无变化时,景观功能连接度降低;由高-高转化为低-高,结构连接度无变化时,...     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

Assessing invasive plant infestation and disturbance gradients in a freshwater wetland using a GIScience approach

The assessment of aquatic ecosystems requires information on biological and disturbance gradients in order to evaluate quality. As a result decision makers need improved monitoring tools for characterizing relationships between invasive species infestation and disturbance to make informed choices regarding wetland condition and management plans. The overarching goal of this research was to assess invasive plant infestation and disturbance gradients using a GIScience approach. The study was conducted in a fresh-water, coastal wetland in the Muskegon River watershed, Michigan, USA. Airborne hyperspectral imagery (20 bands, 440–880 nm) was classified for Phragmites australis distribution using the Spectral Angle Mapper algorithm. Indicator semivariograms were utilized to define landscape structure and associated spatial scales, and assist in creating a transect scheme to generate landscape pattern metrics quantifying valued ecosystem attributes. Hydrological modifications, as measured by an area-weighted fractal dimension index, served as a proxy for human disturbance and was found to moderately influence Phragmites percent cover (R ² = 0.4, n = 40), mean patch size (R ² = 0.5), and patch shape (R ² = 0.5). A general conclusion was that increased hydrological disturbances were correlated with increased infestation magnitude. The systematic approach executed in this study outlined how geospatial monitoring tools can be used as an assessment framework to provide more meaningful information that lends itself to comprehensive wetlands assessment.     

Multitemporal analysis of forest fragmentation in the upstream region of the Nenjiang River Basin,Northeast China

The present study investigated the forest transition and fragmentation process using historical topographic maps and multi-temporal satellite images in the upstream region of Nenjiang River Basin, Northeast China from 1954 to 2010. Area-weighted centroid method, associated with the area-weighted mean patch fractal dimension (AWMPFD) and core area percentage of landscape (CPL), were used to estimate the spatial movement of forest as well as its spatial fragmentation process. The forest was further classified into high dense forest, low dense forest, and shrub forest to analyze the forest transition process, among these forest types or between forests and other landscape types. An obvious deforestation was observed during 1954–2000, with two different fragmentation processes in two periods: the first fragmentation process from 1954 to 1976 was mainly observed along the ecotone between forest and other landscape classes while the second fragmentation process from 1976 to 2000 was observed both in the ectone and interior area of forest patches. The afforestation process was observed during 2000–2010 due to the issue of a series of policies by the national and local government. GIS-based landscape index, coupled with socio-economic and political driving forces analysis, proved its unique value and effective in assessing landscape pattern and dynamics.