基于高分遥感影像的滇西北村域景观格局演变——以大理市低丘缓坡山地开发区为例

人类的开发活动是造成土地覆盖和景观格局变化的主要原因.村域尺度上高强度的人类开发活动对土地覆盖及景观格局演变的影响规律研究尚不多见.本研究采用2009年的GeoEye-1数据和2014年的WorldView 3数据,利用ArcGIS和ENVI,基于面向对象和人机交互的方法解译影像,应用土地利用转移矩阵和景观指数定量研究大理市海东镇低丘缓坡山区改造过程中的土地覆盖变化和景观格局演变.结果表明: 2009年主要土地覆盖类型是林地、水田和旱地,占总面积的82.8%,2014年林地、推平未建地和水田占总面积的70.9%;研究期间,土地利用变化主要由林地、水田和旱地向推平未建地、建设用地转移,尤其是2014年推平未建地面积达531.57 hm²,其中,来自林地、旱地和水田的面积分别占42.8%、21.7%和14.2%.景观空间格局演变表现为斑块数量和密度增加,平均斑块面积变小;边缘指数和形状指数增加,斑块形状更加复杂;斑块破碎化,整体构成更加多样化.     

喀斯特山区县域耕地景观生态安全及演变过程

为探讨喀斯特山区耕地生态环境变化状况,基于景观生态安全理论,以贵州省赤水市耕地景观为研究对象,选取景观生态安全指数、景观接近度指数、景观类型斑块破碎度、景观类型边界破碎度、景观类型斑块优势度指数、景观分离度指数、景观脆弱度指数等7个景观指数构建喀斯特山区耕地景观生态安全评价模型,分析2000—2014年研究区耕地景观生态安全的演变过程,试探耕地生态安全重心转移方向和驱动因素。结果表明:1)近15年来赤水市耕地景观生态安全重心向西北方向移动,耕地景观斑块密度、分形维数、破碎度下降,斑块形状指数、连接度上升,耕地形状逐渐向复杂状态转变,且分布趋于均匀化,斑块变得越来越群聚。2)耕地面积持续减少、生态安全性不断降低,旱地景观生态安全Ⅰ级区(危险区)向东南部地区扩张,Ⅲ级区(安全区)向Ⅱ级区(相对安全区)转变,Ⅱ级区向Ⅰ级区转变;水田景观生态安全Ⅱ级区由集中呈发散分布,Ⅲ级区向Ⅱ级区、Ⅰ级区转变,旱地和水田景观的生态安全不容乐观。3)通过灰色关联分析得出对研究区旱地景观生态安全演变及重心转移影响最大的因素是农业总产值,其次是粮食产量和农作物播种面积;对水田景观影响最大的是粮食产量,其次是单位化肥施用量和人口密度。     

流域尺度上河流水质与土地利用的关系

以苏子河流域内54个水质采样点为基点,生成6种尺度的河岸带缓冲区,并借助FRAGSTATS软件计算景观水平和类型水平上的8种景观指数.分别从景观空间格局与景观类型组成两方面,对景观指数与水质进行相关分析.结果表明:区域景观格局在不同缓冲区内对流域水质具有不同的效应.当缓冲区距离≤300 m时,旱地、建筑用地、水田为主要的景观类型组成,其面积比例、斑块数量、斑块密度、最大斑块指数、最大形状指数、景观斑块聚集度指数均较高,农田的连通性较高,对水质的影响较大.在距离河流较远的区域(缓冲区距离＞300 m),林地面积比例较高,林地聚集连通程度较好,对水质改善具有一定作用,但不明显.该流域耕地、建设用地等对水质有着关键的影响作用.     

城市化背景下景观格局对天津市生态系统服务供需匹配的影响

揭示城市化驱动下景观格局指数变化与生态系统服务供需匹配的交互关系,对于优化景观生态规划以及促进城市生态系统的可持续发展具有重要作用。以天津市为例,运用GIS空间分析、双变量空间自相关与随机森林回归等方法,评估了碳储量、生境质量与空气净化服务供需匹配度的空间分布特征,分析了景观格局指数沿城市化梯度的变化趋势,进而探讨了景观格局指数与生态系统服务供需匹配度的交互关系。结果表明:(1)天津市碳储量、生境质量与空气净化服务的供给和需求呈现出明显的空间错位关系,城市化综合发展水平对典型生态系统服务的供需匹配度具有显著负面影响;(2)景观水平上的景观格局指数沿城乡梯度呈现非线形的变化趋势,最大斑块指数、Shannon多样性指数以及斑块密度等多个指数在城市化综合发展水平20%-30%左右出现明显拐点;类型水平上的建设用地最大斑块指数与斑块内聚力指数等呈现增长态势,而林地与耕地的最大斑块指数等持续降低;(3)景观格局指数对生态系统服务供需匹配度的解释力度在类型水平上的贡献整体大于景观水平。研究结果可为天津市景观生态规划的管理与决策提供有益参考,有助于城市生态系统服务供需关系的协调与平衡。     

闽三角地区农田景观格局演变及其生态服务功能研究

基于闽三角地区2000年、2005年、2010年和2015年的Landsat TM/ETM+/OLI影像提取农田景观数据, 并利用景观格局分析方法, 从景观面积、空间分异、斑块特征以及总体格局4个方面, 对比研究了2000—2015年闽三角地区农田景观格局的演变特征, 并对其生态服务功能进行深入探讨。研究结果表明: 2000—2015年间, 闽三角地区的农田景观以平原水田和丘陵水田为主, 面积呈现出整体下降的趋势, 其空间分布格局基本保持稳定, 集中分布于东南沿海一带, 地域上主要集中于泉州市和漳州市; 丘陵水田和平原水田的斑块数目最多, 斑块面积最大, 而平原旱地和山区旱地的斑块数目最少, 斑块面积也最小, 其中丘陵水田和平原水田更为集中连片, 景观破碎化程度较低; 农田景观格局呈现出破碎度增加、丰富度下降、类型单一化以及聚集度下降的总体趋势; 闽三角地区的农田景观格局演变会降低其供给、调节、文化以及支持等生态服务功能。     

澜沧县景观格局变化及其生态系统服务价值评价

近10 年来由于澜沧县退耕还林工程的实施以及人工园林的大规模引种, 使整体的景观格局发生改变, 相应的生态系统服务价值也发生了改变。以澜沧县为研究区, 基于2000 年、2005 年、2010 年三期TM 影像的解译结果, 对研究区2000 年-2010 年景观格局指数变化进行分析, 研究景观格局演变规律。并运用生态系统服务价值估算方法, 分析景观格局演变对研究区生态系统服务价值影响。结果表明: (1)澜沧县十年间有林地、人工园林、水域和乡镇用地面积增加, 水田、旱地、灌木林、荒草地面积减少; 同类型斑块集中程度上升, 破碎化程度减少, 景观分布朝着不均匀的方向发展, 景观异质性逐渐降低; (2)澜沧县生态系统服务价值量呈增长趋势, 生态系统服务主要为调节服务, 原材料生产、气体调节、气候调节、水文调节和提供美学景观等生态系统服务改善较大; 从空间变化来看, 中部、北部和南部区域生态系统服务价值明显增加, 仅东部区域有所减少; (3)生态系统服务价值与斑块密度、形状指数、分离度、香浓多样性指数、香浓均匀度指数呈负相关, 与最大形状指数、蔓延度、聚集度均呈现正相关。研究说明自然景观被干扰并不意味着生态服务功能的退化, 生态价值估算不仅要分析时间变化, 还要考虑空间的变化。同时, 政策导向和经济发展是研究区生态环境改善的主要驱动力。     

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。     

退耕还林对宁南黄土丘陵区景观格局的影响——以中庄村典型小流域为例

"退耕还林"工程是关系到西部乃至中国生态恢复的重要工程。以黄土丘陵区"退耕还林"工程实施最早的典型小流域——中庄村小流域为研究区,应用景观生态学的原理与方法,选择斑块多样性、景观异质性和土地利用相对合理性等指数,对其退耕还林前(1993-2000年)后(2000-2005年)的变化情况进行分析,目的在于揭示"退耕还林"政策的实施对景观格局向良性演化的巨大推动作用。结果显示,退耕前(1993-2000年)研究区景观格局演变幅度很小,相应的,斑块多样性、景观异质性和土地利用相对合理性指数等景观指数的变化均较小。退耕后(2000-2005年),研究区发生了剧烈的景观格局演化,主要的景观变化过程是耕地转化为林地。此阶段研究区25°以上坡耕地基本退耕完毕,15-25°坡度范围是退耕还林的主要区域,其次为8-15°。相应的,2000-2005年小流域景观斑块总数减小,平均斑块面积增加,景观形状趋于复杂,斑块边界复杂性有所增加,景观斑块呈现团聚化的趋势。其中,耕地斑块总面积显著减小,斑块数下降,平均斑块面积略有增大;林地斑块总面积显著增加,斑块数保持稳定,景观优势度显著增加。土地利用相对合理性指数因此从1993年和2000年的0.668、0.664,显著上升至2005年的0.712。采用3期土地利用现状图对"退耕还林"实施前后两个阶段的景观格局演变过程进行分析,结果表明"退耕还林"是研究区景观格局良性演化的主要驱动力。     

汶川县生态系统服务对景观格局及其变化的响应

景观格局及其变化是影响生态系统服务供应与维持的主要原因之一,也是生态系统服务管理与景观空间配置优化的基础。基于30 m分辨率土地利用数据,统计汶川县2000—2015年多种景观格局指数和碳固定、水源涵养、土壤保持3种生态系统服务的变化,划分等级探究生态系统服务对景观格局及其变化的响应。研究结果表明:1)汶川县整体景观趋于破碎化、斑块形状复杂化,斑块异质性增加,且主要是在林地、草地和耕地之间转换;2)对于生态系统服务,碳固定在全域内有所减少,而大部分区域水源涵养和土壤保持呈增长趋势;3)不同生态系统服务对景观格局的响应存在差异,不仅表现在指标上,也体现在程度上,如碳固定对斑块形状指数(Landscape Shape Index,LSI)响应较为明显,而对蔓延度指数(Contagion Index,CONTAG)敏感性较差;4)并非所有景观格局变化均会引起生态系统服务变化,尺度也会对结果造成影响。本研究通过生态系统服务对景观格局的响应分析,可为区域景观管理的相关评估提供借鉴。     

基于GIS的南昌市公园绿地景观格局分析与优化设计

以南昌市主城区的公园绿地现状图为基本信息源,借助GIS技术,建立公园绿地空间数据库;利用FRAGSTATS景观格局软件计算相应的景观指数.在对现有的南昌市公园绿地景观格局进行定量分析的基础上,提出优化策略与方案,并对优化后的景观格局进行评价. 结果表明: 现有公园绿地的斑块空间分布不均衡,且面积差异较大,尤其在人口密集区,公园绿地斑块数量偏少,有效避灾面积明显偏低;通过大幅度增加斑块数、斑块面积,提高斑块间的连通性,并适当提高景观破碎化指数,可以优化南昌市公园绿地系统的“点-线-面”格局,使空间分布更趋合理,有效增强其生物多样性保护与防灾避险功能;优化后的公园绿地的斑块多样性指数、均匀度指数均有大幅度提高,聚集度指数也明显升高,且相应降低了优势度指数,景观多样性更为丰富.     

基于高分辨率影像和GIS的辛庄镇景观动态变化

利用1980、1991、2001和2009年4期高分辨率(空间分辨率≤1m)遥感影像,选择景观动态度、转移矩阵和景观格局指数等方法,对常熟市辛庄镇景观变化总体特征、变化速率、转移流向以及景观水平和类型水平的格局特征进行了分析。结果表明:1980—2009年间,水田面积急剧下降,旱地和水体面积也逐渐减少;居民用地、工业用地和鱼塘面积持续快速增加;其他类型景观面积变化不太显著。水田始终是研究区景观转化最主要的"源",主要转移去向是鱼塘、工业用地和居民用地;2001年前,鱼塘和居民用地是景观转化的"汇";2001年后,随着农村城镇化和工业化的加速发展,建设用地成为最主要的"汇",工业用地和居民用地的转入贡献率逐渐增加。在景观水平上,研究区景观格局破碎化程度日益严重,异质性逐渐增加,景观优势类型对景观整体的控制作用逐渐减弱,景观向多样化和均匀化趋势发展。在类型水平上,居民用地、鱼塘和工业用地呈连片发展趋势,优势度不断加大,水田的优势地位逐渐降低;各时期水田和水域的最大斑块指数(LPI)值远大于其他景观类型,但随着时间的推移,居民用地、工业用地和鱼塘的LPI值逐渐增大。水域和旱地的景观形状指数(LSI)值最大,水田、居民用地和鱼塘次之,表明这几类景观形状较为复杂,其余各类景观的形状相对规则。     

庐山风景名胜区景观格局动态及其模拟

在遥感和GIS技术支持下,以1988和2000年的TM影像为主要数据源,采用景观格局指数方法分析了庐山风景名胜区的景观空间格局特征和变化情况。结果表明,庐山的景观格局在过去的12a内发生了较大的变化,阔叶林由1988年的25.88%上升到2000年的54.51%,年均增加782.43hm2,总增加面积与针叶林、灌草地和耕地的总减少面积相当。针叶林、灌草地、建设用地和未利用地的斑块数量和斑块密度呈现出快速增长的趋势,其中以灌草地年均增加123.42块为最高;与此相反的是水体、阔叶林和耕地的衰减,其中耕地以年减少约246.42块的减速最为迅速。针叶林和灌草地的破碎化进一步加强,而阔叶林则填补了前两者减少面积的空白。1988年灌草地的最大斑块指数列居各景观类型之首,12a后这一优势为阔叶林景观所取代。建设用地总体变化幅度不大,但已经呈现出明显的扩散化趋势。两期的灌草地的景观形状指数和分维度位居各类型景观之首,表明受外来干扰强度最小;耕地的复杂性变化最快,形状指数和分维度分别下降了44.5744和0.0726。庐山的香农多样性和香农均匀度随时间的迁移而有所下降,分别下降了0.2394和0.1231,同期景观破碎化指数上升了0.1633。基于马尔柯夫模型的景观格局模拟值与实测值大致相当,结果表明目前景区的景观生态安全格局面临严重危机。导致庐山景观格局动态变化的驱动力主要来自于城市化的快速推进、旅游业的快速发展和政策的调控作用。     

道路网络扩展对区域生态系统的影响——以景洪市纵向岭谷区为例

道路网络的存在和扩展影响着周边景观的生态格局和过程,进而影响区域生态安全,定量表达道路影响域生态系统变化对生态系统管理具有重要意义.选取景洪市为研究区,利用缓冲区分析、对比分析和情景分析,研究道路与生态系统格局变化的关系,进而揭示不同道路类型对区域生态安全的影响.结果表明：近20a研究区林地、灌丛有所减少,旱地和建设用地增加显著,而道路为显著的驱动因子.景观的多样性,均匀度,斑块密度和人工干扰指数也随着道路缓冲距离增加而降低.道路影响域内林地受道路影响最大,其次为草地,旱地或灌丛,而旱地的斑块数目受低等级道路影响最多,其他等级林地数目最多.情景分析表明,随着道路网络的扩展,生态系统分维数、斑块数目增加,平均斑块面积减少,显示破碎化程度加剧,而低等级道路对区域景观格局的变化贡献率最大.     

近30年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制

湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统,其景观格局极易受到气候变化和人类活动的影响。利用1984—2014年的11期遥感影像数据,综合运用GIS技术和景观格局指数方法,对白洋淀湿地景观格局变化特征及其驱动力机制进行了分析。结果表明,1984—2014年期间,挺水植物和沉水植物呈减少趋势,农田和居民点持续快速增长,纯水体为"增加—减少—再增加"的趋势,林地和裸土地变化幅度不大。其中挺水植物一直是白洋淀最主要的景观类型,占研究区总面积比例达到37%—61%。农田的平均斑块面积最大,挺水植物的最大斑块指数和分维度指数最高,挺水植物和农田的聚集度指数最大,居民点、林地和裸土地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差。1989—2004年白洋淀景观多样性指数呈减少趋势,景观格局趋于不稳定,同期聚集度指数上升,湿地连通性增加;1984—1989年和2004—2014年期间白洋淀多样性指数上涨,聚集度指数逐年下降,景观异质性增加。人口和社会经济发展是影响白洋淀景观格局变化的主要因素。     

浅丘带坝区不同坡度下耕地景观格局分析

不同坡度的耕地景观格局是人类对耕地干扰强度与频度的现实情景。选取重庆市沙坪坝区陈家镇为研究区,利用ArcGIS8.3的空间分析功能,生成0°～2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°和>25°的5种耕地景观格局,并提取景观格局指数,分析各坡度内耕地的景观格局特征,探讨人为活动对耕地的干扰情况。结果表明:各坡度内耕地景观要素分布差异显著,冬季水田景观要素受干扰强度与频度最高;旱地相对较低,土地利用程度不高。间作果木旱地景观逐步向果木园地过渡;2°～6°坡度内是人类干扰耕地景观的主要活动区,而15°～25°与>25°坡度内人类干扰程度相对较低;2°～6°坡度的耕地景观要素是研究区实现耕地可持续利用的关键,15°～25°和>25°坡度内耕地景观要素正逐步向自然生态过渡,有利于研究区生态环境的改善。     

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.     

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.     

景观格局对洞庭湖区鼠害的影响

景观空间格局与生态学过程的关系是景观生态学研究中的一个核心问题.不论物种保护还是生物灾害的防治,均与生物生存环境的景观格局息息相关.选择洞庭湖区为研究区域,分析了典型样区的景观格局特征,并对耕地和房舍中的鼠类捕获率与反映景观格局特征的景观指数进行相关分析.结果表明:耕地中鼠类的捕获率与景观聚集度、连接度以及斑块形状显著相关;房舍中鼠害的捕获率与建设用地的斑块形状显著相关.从景观格局角度提出了降低耕地和房舍中鼠害捕获率的方法.     

基于多种方法的景观格局动态变化综合分析——以辽宁省铁岭市为例

景观格局变化一直是景观生态学研究的核心问题之一,也是相关生态和环境过程研究的基础.本文应用3S技术,综合传统的空间统计分析、转移矩阵、景观指数和景观动态指数、Kappa指数系列,并引入模糊Kappa指数方法,以铁岭市2002-2011年间景观格局变化为例进行了综合研究.结果表明:铁岭市景观空间格局在研究时段内发生一定程度的变化.旱地面积大幅增加,水田面积明显减少,各景观类型之间均有相互转化.景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧,人为干扰的影响较明显.研究区域2002-2007年综合景观动态度指数明显高于2007-2011年,景观动态总体呈现放缓趋势.通过Kappa指数系列可知,研究时段内研究区景观变化由景观类型之间变化为主逐渐转变为各类斑块位置上的变化为主.应用多种方法进行综合分析更能全面有效地反映景观格局变化.     

西安市城市化对景观格局及生态系统服务价值的影响

我国处于城市化高度发展阶段,截止2018年全国城市化率达到59.58%。城市的快速扩张,显著改变了区域景观格局,深刻影响城市生态系统的供给、调节、文化、支持等服务功能。近30年来,西安市城市用地扩张554.23 km²,基于西安市景观格局变化分析,利用同心缓冲区探讨城乡梯度内景观指数与生态系统服务价值的特征及其相互关系,揭示城市发展对城市生态系统的影响。结果表明,1980-2015年西安市各景观类型面积发生明显变化,耕地、草地面积逐渐减少,建设用地面积波动增加,主要来源于优势景观耕地的转化。景观破碎度最高的区域主要分布在距市中心10 km左右的城乡结合部,斑块密度、边缘密度、景观分割度最高,且随城市扩张,拐点距离逐渐增加。林地和耕地是提供生态系统服务的主要土地类型,西安地区总生态服务价值减少了9.56亿元,耕地减少最多（6.83亿元）,沿城乡梯度,总生态系统服务价值均值呈现从市中心到农村递增的趋势,土壤保持的生态服务价值增长最快;沿时间梯度上,生态服务价值均值呈现逐年减少现象;从景观格局对生态服务价值影响分析得知,多样性指数与各类型生态系统服务价值之间存在显著的相关关系,最大斑块指数与不同类型的服务价值呈高度负相关。城市建设使得区域的生态系统服务价值降低,在城市发展中需要科学规划用地、合理布设景观格局,提高生态环境质量,达到城市生态宜居的目的。