基于GIS的乌海矿区土地退化因素分析

为定量研究矿区土地退化特征及其驱动因素,利用遥感和GIS技术分析1990—2010年内蒙古乌海矿区土地利用类型转化特征,在此基础上选取多个经济社会以及空间距离因子,利用Logistic模型对研究区域1990—2000和2000—2010年2个不同时间段土地退化的驱动因素进行探究。结果表明,乌海矿区近20 a的土地利用变化集中表现在草地大面积减少,建设用地和荒漠面积大幅度增加;荒漠和建设用地增长最快,主要源于草地和耕地的转化,土地退化主要表现在沙地等荒漠面积的增长;对土地退化的Logistic回归模型分析表明,土地退化在第1阶段(1990—2000年)的主要驱动因素是到最近采矿点距离、到最近乡镇距离和坡度Ⅱ(5~15°);第2阶段(2000—2010年)的主要驱动因素是到最近水域距离、高程和到最近道路距离。     

鄱阳湖生态经济区土地利用转型热点区域识别及其动力机制研究

识别土地利用转型的热点区域并探究其动力机制可为保护土地生态环境安全提供科技支撑,促进区域经济社会的可持续发展。利用空间热点分析模型探测鄱阳湖生态经济区2000—2014年期间土地利用转型的热点区域,通过典型相关分析定量识别土地利用转型的主导驱动因子,并从供给与需求的经济学视角阐释了土地利用转型的驱动机制。研究表明,(1)滨湖地区2000—2014年发生了剧烈的土地利用转型,耕地、林地、草地、滩地大量向城乡建设用地转化,土地生态面临严重威胁。在距鄱阳湖水面10 km之内,耕地、林地和草地面积分别减少15 740、15 152 hm~2,建设用地面积增加了47 138 hm~2。(2)城市建成区周围及主要道路对土地利用转型具有显著的辐射作用,区内土地利用变化高频区呈现"井"字形空间格局。在距离道路10 km之内,2000—2014年期间土地利用综合动态度由2.765‰衰减至1.059‰。(3)土地利用转型的热点区域数量呈增加趋势,并具有明显的轮换与跃迁特征,基本形成以南昌、九江、景德镇、鹰潭为中心的4个快速转型区。(4)经济、社会发展导致的土地供需矛盾是引发土地利用形态变化的主要动因。亟待建立滨湖生态环境缓冲区,严格控制滨湖地区的土地资源开发利用活动;对土地利用转型的热点区域进行科学规划,通过土地供需调控促进土地资源的集约、高效利用,增加土地经济供给。     

昌江流域土地利用冲突时空演变及关键影响因子探析

科学认知土地利用冲突的时空演变规律,揭示其关键影响因子的作用,对区域可持续发展具有重要意义。以水土资源矛盾明显的昌江流域为研究区,利用景观格局指数构建土地利用冲突量化模型,以反映流域内2000—2020年土地利用冲突空间位置及强度变化,应用随机森林模型评判重要影响因子,以偏依赖关系图刻画影响因子对土地利用冲突强度变化的边际响应。结果显示：(1)2000—2020年昌江流域土地利用冲突总体处于基本可控状态,且高冲突值呈环绕城区、沿河流水系两侧分布的特点,城乡交错带成为冲突发生的主要空间单元,流域内对水资源的竞争矛盾突出,整体冲突强度大小表现为中游>下游>上游。(2)在影响因子中,距主要道路距离、人口密度等社会人为干扰及年均降水量、距主要水系距离等水资源条件对土地利用冲突强度变化起关键作用。(3)各影响因子与土地利用冲突强度之间呈非线性响应关系,人口的集聚效应、自然本底的约束性等是造成非线性响应的重要原因。昌江流域需要合理制定水资源配置方案,同时严格控制社会经济发展过快带来的城乡用地矛盾。     

三江源土地利用变化特征及因素分析

根据三江源地区1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年7期1∶10万土地利用数据集,运用Arcgis 10.0空间统计分析与数理统计方法定量研究了该区土地利用变化特征、规律及趋势,阐明了影响土地变化的主要因素,为三江源地区土地资源的可持续利用及土地管理决策提供科学依据。结果如下,(1)2015年三江源土地利用类型以草地、林地和水域为主,分别占总面积的71.20%、4.28%、5.47%。低覆盖草地主要分布在研究区西北部,中高覆盖度草地以及林地集中分布在东南部,水域在整个源区都有分布。(2)根据土地利用变化重要性指数(C_i),得知35年间三江源土地利用类型之间的转变主要以低中高覆盖度草地、未利用土地与水域之间的转化为主。1980—2015年,低、高覆盖度草地,水域,建设用地面积波动增加,未利用土地面积有明显的减少趋势,35年间减少了17.61%,中覆盖度草地和林地基本保持不变,草地面积总体增加了13.45%。(3)从土地利用变化来看,建设用地增加最快,1980—2015年,建设用地增加了89.54%,它的开发程度也最大,为2.63%;未利用土地的耗减程度最大,耗减率为0.66%。(4)人口、经济结构变化及政策的实施是土地利用变化的主要驱动机制。     

东南沿海经济发达地区农村居民点景观格局变化研究

以我国东南沿海地区农村工业化典型地区晋江市为研究区,利用1985年、1995年、2000年、2005年4期的LandsatTM影像及1997年、2001年的1:5万土地利用现状图作为数据源,通过影像月视解译提取晋江市农村居民点用地空间信息,然后运用景观生态学原理和定量分析方法,对晋江市20 a来农村居民点景观格局动态变化及其驱动因子进行分析.结果表明:(1)从1985到2005年间,晋江市农村居民点用地增加了5 325.93 hm2,年均扩展率为266.30 hm2·a-1;(2)20 a来农村居民点规模不断扩大,平均规模增长了77.74%;在空间形态上,农村居民点边界越来越破碎;在空间分布上,斑块间邻近距离不断缩短,平均最邻近距离缩短了37.44%,呈现出集中连片、密集分布的特点;(3)驱动力分析结果表明,20 a来晋江市农村居民点景观格局动态变化主要受到区域经济发展、农村工业化、农村居住环境、国家政策制度等因素共同影响.     

基于InVEST模型的河北省陆地生态系统碳储量研究

研究土地利用变化对生态系统碳储量的影响可为区域碳库管理提供科学依据。以1990—2015年河北省土地利用数据为基础,分析土地流转方向,利用InVEST模型对建设用地侵占生态用地导致的陆地生态系统碳储量减少进行定量评估。结果表明,河北省碳密度较高的植被类型为沼泽湿地和落叶阔叶林,碳储量高值区主要集中在河北省西北部海拔相对较高的山地林区,碳储量低值区主要集中在南部平原区;1990—2015年河北省陆地生态系统碳储量累计减少44.48 Tg,建设用地扩张导致的碳储量减少29.23 Tg,引起碳储量减少的土地利用变化中,建设用地扩张占比最高;石家庄市建设用地扩张规模最大,碳储量减少8.83 Tg,承德市碳储量减少最少,碳储量减少0.44 Tg。河北省陆地生态系统碳储量呈下降趋势,建设用地扩张是导致碳储量下降的主要原因,其对不同区域碳储量的影响程度不同,扩张规模直接影响碳储量变化速率。     

基于面向对象技术和CLUE_S模型的徐州市土地利用和覆盖模拟研究

本文利用面向对象的方法对徐州市辖区87、95、2000年的三期遥感影像图进行分析,运用通过分析确定最佳分割尺度,采用多尺度分割法对徐州市不同时段的遥感影像进行分类,做为模型输入的参数。运用CLUE_S模型模拟了2000年的土地利用空间分布并与已经分类的土地利用图进行对比,结果达到精度要求,以2000年的土地利用图为基础通过选取驱动因子和转换参数模拟2000年徐州市土地利用空间变化状况,将2000已分类数据作为校验数据,评价其模型精度,结果表明CLUE_S模型较好的模拟了徐州市土地利用变化状况,并模拟了2013年徐州市土地利用空间布局。     

广东省乡村聚落用地演变及其主控因子分析

进行乡村聚落用地演变主控因子识别与分析可推动乡村转型发展与空间重构的理论研究和行动实施。利用景观扩张指数,揭示1980—2015年广东省乡村聚落用地演变的扩张模式,借助地理探测器识别主控因子并进行机理分析。研究结果表明:(1)广东省乡村聚落用地呈现以珠三角为主、东西两翼为辅的空间扩张格局;(2) 1980—2015年乡村聚落用地扩张以边缘式为主,并与填充式、飞地式交替变化;(3)人均GDP、人均粮食产量、人均农业总产值等社会经济因子为各时段乡村聚落用地演变的主控因子;(4) 1990—2000年乡村处于工业化和城镇化高度发展期,形成了景观要素复杂化、空间结构分化和地域功能多元化的态势,乡村聚落用地面积增加较为明显,2000—2015年乡村规划集中化和一体化趋稳,乡村聚落用地变幅较小。因此,为推进我国乡村振兴与新型城镇化战略的实施,需要深入研究区域社会经济与乡村聚落用地变化之间的关系,多视角剖析其作用机理。     

珠江三角洲典型地物空间分布特征研究

珠江三角洲改革开放30年以来经历了巨大的发展,但也导致了城市的迅速扩张以及大量宝贵农田的流失,引起了诸多环境问题和社会问题。因此探讨珠江三角洲土地利用的演变规律对于未来土地利用的发展变化具有重要的借鉴和指导意义。空间分析因其能有效揭示隐藏在区域数据之后的规律信息以及提供直观的可视化信息表达,已引起许多学者的关注。引入空间整体统计参数中的平均中心、标准距离和标准偏移椭圆,探讨珠江三角洲耕地和建设用地两种典型地物1990—2005年间空间整体特征变化规律。通过对研究区及研究区各市(区)空间中心转移、空间分布扩散和空间分布偏移的计算,表明珠江三角洲耕地空间特征在1990—2005整个阶段均呈现扩散状态,而建设用地空间特征在1990—2000阶段和2000—2005阶段呈现收缩和扩散两种特征。两类地物空间特征变化强度2000—2005阶段均大于1990—2000阶段。典型地物空间特征的发展变化与社会经济发展相一致。通过对比发现,耕地与建设用地空间中心迁移呈现反向变化,揭示了经济发展中大量的耕地转化为经济价值更高的建设用地。研究区中各市(区)典型地物在不同阶段、不同区域土地利用发展也存在空间差异性。空间统计指标能直观有效地揭示地物空间分布格局变化规律,有利于深入探讨研究区土地利用/覆盖变化。     

成渝城市群黑碳气溶胶的时空分异特征及其对土地利用/土地覆被变化(LUCC)的响应

基于2000—2015年MERRA-2的黑碳气溶胶(BC)空间分布数据和土地利用/土地覆被数据,利用GIS空间分析手段和地理加权回归模型,识别成渝城市群BC浓度的时空分异和土地利用/土地覆被变化(LUCC)特征,探讨BC浓度对LUCC的响应关系。结果表明:(1)成渝城市群BC浓度在整体上呈现出中部高、四周低的同心圆格局,且这一态势在15 a中没有发生明显改变;2000、2005、2010和2015年的年均浓度分别为3.86、4.97、4.91和4.51μg·m~(-3),以2005年为拐点呈先上升后下降的趋势,且2005年高值区的空间范围最大,经历了扩张-收缩的变化过程;在季度水平上表现出冬季秋季春季夏季的趋势,秋冬季BC污染形势严峻;(2)2000—2015年成渝城市群土地利用/土地覆被的主要类型为耕地、林地和草地,该时期3种地类面积总和的占比均在94.61%以上,土地利用结构未发生明显改变;以耕地与草地连续减少和建设用地持续增加为LUCC的主要特征,水域、林地和未利用地略有增加;(3)不同土地利用/土地覆被类型下的BC浓度总体上呈现出建设用地耕地水域林地未利用地草地的特征;在不同的土地利用/土地覆被转换方式下,当人工用地转为自然用地时BC浓度降低,当自然用地转为人工用地时BC浓度增加;(4)地理加权回归模型计算结果表明,局域拟合系数较高区域的LUCC对BC浓度的影响较为显著,且呈现出明显的空间分异现象。     

川东地区生态系统服务价值时空演变及其驱动力分析

川东地区位于四川盆地东部,是长江上游重要生态屏障区。基于1990—2015年川东地区6期土地利用数据,采用空间统计分析法分析川东地区土地利用格局和生态系统服务价值时空演变特征,并结合社会经济因素,探究研究区生态系统服务价值时空差异驱动因素。结果表明:(1)川东地区主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用综合活跃度低。(2)1990—2015年研究区生态系统服务价值持续增加,各土地利用类型对生态系统服务总价值的贡献率由大到小依次为林地(42%)、耕地(31%)、水域(22%)、草地(5%)和未利用地(0%);单位面积生态系统服务价值呈从东北、东南两翼向中西部地区逐级递减趋势。不同土地利用类型对生态系统服务价值具有不同程度的影响,其中林地、水域与生态系统服务价值高度相关。(3)生态系统服务价值时空差异主要驱动因素为农业人口数、人口密度、工业总产值和国内旅游收入。空间相关性分析结果表明,社会经济因素与生态系统服务价值变化率呈负相关关系,并且低-低和高-低型聚集在西部地区,低-高和高-高型聚集在南部地区。研究结果可为调控川东区域生态安全、优化土地资源和促进可持续发展提供科学依据。     

精河流域绿洲土地利用及生态系统服务价值时空变化研究

土地利用变化直接影响着生态系统服务功能及生态安全,在县域尺度上定量分析区域土地利用类型及生态环境效应变化,可为地处干旱生态脆弱区的精河流域绿洲水、土资源合理开发利用提供科学依据。利用1990、2000和2018年3期影像,采用梯次环方法对研究区各土地利用类型生态系统服务价值进行时空分析,并基于生态环境质量指数和生态贡献率对土地利用类型转变后的生态环境效应进行辨识。结果表明:(1)1990—2018年研究区土地利用变化明显,建设用地、耕地、水域和草地面积增加,林地和未利用地面积减少;(2)近28 a来,研究区生态系统服务价值整体变化较大,呈先降后增趋势,2018年生态系统服务价值优于1990和2000年。以城市为中心的梯次环方法分析结果显示,1990和2000年研究区南部地区生态系统服务价值整体高于北部地区,生态系统服务价值高值区出现在S5～S7梯次环;2018年北部地区生态系统服务价值高于南部地区,生态系统服务价值高值区出现在N6～N8梯次环;(3)1990、2000和2018研究区生态环境质量指数分别为0.147、0.120和0.194。研究区土地荒漠化以及林地、草地转为未利用地是在土地利用层面导致生态环境退化的主要原因,未利用地转为林地、草地以及艾比湖水面的恢复是促使研究区生态环境质量改善的主要原因。     

长江经济带生态系统宏观结构变化特征分析

长江经济带是我国重要的生态安全屏障区。根据2000、2010和2015年3期生态系统宏观结构数据,通过生态系统转类途径和幅度与生态系统类型变化动态度分析评价了研究区近15 a来生态系统宏观结构的变化特征。结果表明:2015年,森林、农田、草地、聚落、水体与湿地、荒漠及其他生态系统面积分别占该区总面积的45.96%、30.31%、16.58%、3.29%、3.06%和0.80%。在2000—2010和2010—2015年2个时段内,农田生态系统面积持续减少,聚落生态系统面积持续增加,且2010—2015年综合生态系统的变化动态度高于2000—2010年,退耕还林还草工程、建设用地扩张和国家战略实施是引起区域土地利用变化的主要原因。     

土地利用变化对青海湖流域生境质量的影响

以青海湖流域2005—2015年土地利用图为基础,利用InVEST模型和"3S"技术对青海湖流域生境质量进行定量估算,分析了青海湖流域生境质量的时空分布特征,以揭示土地利用变化对流域生境质量的影响。结果表明,(1)草地、湖泊、高寒荒漠、裸岩石质地、沼泽是青海湖流域主要的土地利用类型,占流域总面积的90%左右。2005—2015年,流域内各土地利用类型基本保持稳定,但主要土地利用类型均发生不同程度的变化,湖泊、交通工矿建设用地、永久性冰川雪地面积比例分别增加了0.22%、0.03%和0.03%;沼泽、滩涂、沙地、高寒荒漠分别减少了0.13%、0.04%、0.04%和0.03%。(2)青海湖流域生境质量表现为东南高、西北低。2005、2010、2015年三期生境质量第1等级与第2等级占流域总面积的53.73%—72.56%。三期生境质量第4等级与第5等级占流域总面积的23.32%—29.57%。2005—2015年,流域生境质量整体稳步趋好,局部有所降低。(3)2005—2010年,流域内草地、沼泽面积下降,居民点、交通建设用地沙地、面积增加,河流、裸土、居民点生境质量分别下降了0.09、0.04和0.02。耕地面积减少,威胁源强度降低,耕地生境质量升高了0.02。2010—2015年,河流面积略有增加,河流生境质量升高了0.11。青海湖面积增加了63.70km~2,湖泊生境质量升高了0.06,同期湖泊生境质量第1等级面积占青海湖面积的97.13%,占生境质量第1等级面积的57.65%,占流域面积的14.57%。青海湖水体面积及生境质量可作为流域生态环境质量的重要指示因子。(4)青海湖流域生境质量呈现西北冷环湖热的特点,热点区域主要位于青海湖北部和南部,冷点主要分布于流域西北部。2005—2015年,流域西北部冷热点面积的波动与裸岩石质地、高寒荒漠面积变化密切相关。青海湖北部草地面积减少、居民点及交通工矿建设用地面积增加导致热点面积下降。流域土地利用变化是导致生态环境质量变化的重要原因。     

吉林西部土地利用/覆被时空变化驱动力分析

针对吉林两部土地利用/覆被情况,基于TM影像,借助人机交互解译方法,结合1:10万地形图获得1986年、1996年、2000年和2004年的4期土地利用/覆被变化(LUCC)矢量数据.利用土地利用动态度模型、土地利用转移矩阵.全面揭示研究区15年的LUCC时空变化特征,结果表明.盐碱地扩张,湿地、水域萎缩和草地退化已经成为吉林西部生态环境恶化的突出表现.结合研究区的实际情况选取总人口数、农业人口数、粮食总产置等12个指标作为LUCC:变化的丰十会经济驱动因子,借助多元线性回归模型,建立主要土地利用类型的驱动力模型.结果表明吉林西部土地利用变化的最主要社会经济因子是农业人口数、农民人均纯收入、农业生产技术(农业机械总动力、化肥施用量)和农村用电量,同时提出相应的生态环境保护和社会经济措施.     

江西省农村居民点时空特征及其影响因素研究

利用2005、2010、2015年江西省农村居民点矢量数据,借助网格统计、样带分析及地理探测器等方法,结合网格和县域2种尺度,刻画了农村居民点数量及规模的时空格局特征;并利用地理探测器定量识别县域层面农村居民点用地面积的影响因素。研究表明,江西省农村居民点数量多、规模小,呈现出在大尺度空间离散而在局部区域集聚的特征,农村居民点数量和面积均具有北多南少的空间分异特征,城市周边、平原地区、中心村镇等是农村居民点高度集聚和扩张的主要区域。在乡村人口持续向城镇转移背景下,农村居民点斑块数量和面积不降反增,细碎化特征更为突出,空间变化上以围绕城镇与交通线的居民点扩张和土地整治及生态移民导致的居民点收缩并存。在农业发展及人口增长、县域经济发展及投资带动、地形制约3类因素综合作用下,形成了江西省农村居民点用地面积格局。     

基于地理加权回归模型的能源“金三角”地区植被时空演变及主导因素分析

宁陕蒙接壤地区的能源"金三角"为我国提供了丰富的能源,其地表植被状况与我国的生态恢复与重建密切相关。应用RS和GIS技术,以归一化植被指数产品(MODIS NDVI)为数据源,借助逐像元趋势分析法研究了2005—2015年间的植被动态变化;基于规则网格构建地理加权回归模型(GWR),探索了高程、坡度、土壤黏粒含量、多年平均气温、多年平均降水、距煤矿区距离及距道路距离7个因子对植被变化的影响及其空间非平稳性。结果表明:(1)时间上,2005—2015年研究区平均NDVI整体呈现波动上升趋势,增长率为0.083·(10 a)~(-1)(P0.05);空间上,NDVI呈现由东南向西北递减的分布格局;趋势上,NDVI变化呈增加趋势的区域(27.11%)远大于减少区域(0.64%),显著增加区域主要分布在榆林市东部。(2)与2005—2012年相比,2013—2015年归一化植被指数(NDVI)在全区显著减少,且具有更强的空间聚集性(Moran's I值为0.851),但变化程度具有空间异质性。(3)2个时段全区植被变化受气候等自然因素的影响较大,影响植被变化的主要因素在时间与空间上具有差异性,人类活动对植被变化具有双重作用。     

武夷山国家自然保护区NDVI对坡度的响应

武夷山国家自然保护区是全球同纬度带保存最为完整、面积最大的典型中亚热带原生性森林生态系统,地势起伏剧烈,研究此区域归一化植被指数(NDVI)对坡度的响应可为保护区生态建设提供科学参考。文章基于Landsat ETM+/OLI遥感数据、DEM数据和气象资料,提取2004—2018年武夷山国家自然保护区NDVI和坡度,分析研究了2004—2018年保护区6种坡度类型下植被覆盖的变化特征,以及不同坡度下植被的改善和退化情况,指出影响不同坡度NDVI的主要气象因子。结果表明:(1)2004年以来武夷山国家自然保护区植被呈改善趋势,生态环境保护工作取得良好成效,但保护区仍存有耕地、居民点和生产经营活动,中部和北部低坡度地区植被呈变差趋势;(2)在所有坡度范围内,保护区植被变化类型均以轻微改善为主(面积比超过50%),在0°—25°范围内利于植被退化,而在35°范围内利于植被改善;(3)NDVI变化趋势与坡度呈二次函数关系,以17°为界,当坡度小于17°时,植被改善随着坡度的增加而缓慢减弱;当坡度大于17°时,植被改善随着坡度的增加而增强;(4)在保护区内,影响植被生长的主要气象因子为降水。研究结果可为保护区制定生态保护规划、实施针对性地保护和应对气候变化影响提供决策依据。     

雅鲁藏布江中游河谷区域风沙化土地演变趋势及驱动因素

以雅鲁藏布江(简称雅江)中游河谷区域为研究区.运用Rs和GIS技术,对近18 a(1990-2008年)来该区域风沙化土地的发展趋势进行了研究.结果表明,1990-2008年雅江中游河岸及山坡风沙化土地面积增长5 267hm2,目前总面积达81 842 hm2,其中1990-2000年增长3 085 hm2,年均增长308 hm2;2000-2008年增长2 182hm2,年均增长273 hm2,与前10 a相比有所下降.风力吹蚀作用是河谷地区风沙化土地发展、蔓延的主要驱动因素.2000年以后降水量的增加以及雅江日喀则和山南段开展的大规模人工造林是风沙化土地增长速度减缓的主要原因.     

武宁县森林扰动及驱动因子分析

森林扰动是影响陆地生态系统的重要因子,也是影响全球碳循环的重要因素.以江西省武宁县为例,利用1986-2011年14景Landsat TM/ETM+遥感影像,通过扰动指数(disturbance index,DI)时间序列轨迹分析提取森林扰动信息,并引入经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解方法定量分析了森林扰动的时空变化规律,利用GIS深入分析了自然和社会驱动因子影响.结果表明,武宁县森林扰动在1986-1998年较强,扰动面积以1992年为最大,以地区性扰动为主;2000年以后则趋于平缓,扰动以砍伐和森林火灾为主;在空间上,扰动主要发生在近道路、低海拔、低坡度和近水地区,并受地形和交通的制约,城镇化逐渐成为该地区森林扰动的一个不可忽略的驱动因子.