基于DEM的山地丘陵区土地利用/覆被研究——以青海湖流域为例

研究地形对土地利用空间分布格局的影响,对探讨不同地貌部位自然因素和人文因素在土地利用变化过程中的作用具有重要意义。论文以青海湖流域为例,对比各土地利用类型的投影面积与地表真实面积的差异,并从地形(高程、坡度、坡向)角度分析了流域内土地利用的空间分布格局。结果表明:流域投影面积与地表真实面积相差754.79 km²。耕地、居民地、水域、沙地主要分布在3 500 m以下,且坡度小于2°的平地上,耕地和居民地多分布在南坡和西南坡上;林地主要分布在3 500~4 000 m且坡度多在6~25°的缓地和斜坡上,各坡向分布较均匀;草地主要分布在4 500 m以下且坡度小于25°的坡地上;沼泽多分布在3 500~4 500 m且坡度小于25°的河源地区,多分布在北坡和东北坡上;其它用地主要分布在4 000~4 500 m的坡度较大的斜坡或陡坡上。随高度、坡度增加,土地利用程度综合指数呈下降趋势;土地利用综合指数在坡向上呈现:平地＞阳坡＞阴坡。说明地形在很大程度上影响着青海湖流域的土地利用分布,且这种影响比较符合当地的自然规律和社会经济规律。     

山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明:井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔400 m、坡度15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔400 m、坡度15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km2,建设用地净增加352 km2,土地利用方式的改变主要发生在海拔800 m、坡度15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

山区城市土地利用动态空间分布特征——以贵州省六盘水市为例

运用地形位指数和分布指数,借助遥感和地理信息系统技术,对贵州省六盘水市区1990-2010年间土地利用变化空间特征进行定量分析。结果表明:①20 a间土地利用空间分布结构发生了一定的改变,建设用地在低地形位的优势性增强且有向高地形位扩展的趋势,水田的优势分布范围缩小,但在低地形位优势增强,建设用地、 水田在低地形位的优势增强导致旱地、 灌木林地优势分布区间上移并收缩;②研究时段内工作区土地利用变化的空间分布未出现明显的分化,各类型相间分布,未形成明显的以建设用地为中心的带状分布格局;③1990年研究区各土地利用类型在地形位梯度上的分布已经分异成高、 中、 低三段式格局且20 a间未发生明显改变,各土地利用类型的地形适应弹性已经被拉大。     

山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明：井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔>400 m、坡度>15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔<400 m、坡度<15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km²,建设用地净增加352 km²,土地利用方式的改变主要发生在海拔<800 m、坡度<15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

晋北地区1986~2010年土地利用/覆被变化的驱动力

为定量研究不同时期区域土地利用变化的不同驱动特征,以地处农牧交错带的晋北地区为例,采用非监督分类与人工目视解译相结合的方法,获取研究区1986~2010年间的土地利用/覆被变化（LUCC）状况,采用典范对应分析（CCA）方法定量分析了不同阶段LUCC的自然与人为驱动特征.结果表明：1）CCA在分析长时期序列LUCC驱动力上有较好的解释力,CCA排序可以很好地提取LUCC与自然、人为因素之间的关系,反映不同时期土地利用变化受到的驱动作用;2）研究区土地利用类型以耕地、草地、林地为主,土地利用变化类型以耕地与草地、林地与草地之间的互相转移为主;3）从不同时期LUCC的驱动因子来看,人口密度、人均国内生产总值（GDP）、降水、坡度和高程是研究区各时期LUCC的主要驱动力;研究区在1986~1995年间LUCC的主要驱动力来自于人口增长和经济发展的需求,而随着时间的推进,坡度和高程等地形因素的驱动作用也愈来愈重要;4）从不同地类变化的驱动因子来看,耕地、草地等地类向居民用地、工矿用地转移的主要驱动力是人口和经济的发展;而林地,草地等土地覆被类型之间的转移主要受到坡度,高程和降水等自然因素的驱动.     

松嫩平原北部耕地空间分布及其变化特征

耕地资源是人类赖以生存的基础性资源,科学地判定其变化特征以及空间分布格局,对促进耕地资源的空间优化布局以及保护耕地等方面具有非常重要的意义。选取松嫩平原北部的典型区域黑龙江省黑河市嫩江县为研究区,通过对研究区1984年和2011年Landsat8TM遥感影像进行解译,运用Arc GIS10. 0软件、耕地指数法、GIS空间分析法对研究区耕地资源空间分布及其变化特征进行研究。结果表明:1)研究区1984年耕地主要分布在北部及东部,2011年耕地主要分布在中部及北部; 2)研究区西部耕地分布呈现出密集分布的空间特征,东部呈现出稀疏分布的空间特征; 3) 1984—2011年研究区耕地空间格局发生了明显变化,南部乡镇变化较大,中部和西部乡镇变化居中,北部和东部乡镇变化最小,行政区划上双山镇耕地变化最大。研究成果可在一定程度上为嫩江县耕地资源的合理配置,耕地资源的保护及耕地空间布局优化提供参考。     

基于地形的县域生态系统服务价值分析

通过收集2007年和2017年绛县的DEM数据和遥感数据,经遥感解译和GIS重分类,将该区域高程划分为6个等级、地形坡度划分为5个等级、土地利用类型划分为7类,计算和探讨了2007—2017年间绛县各土地利用类型的生态系统服务价值和单项生态系统服务价值在地形梯度上的变化情况,并计算了生态系统服务价值动态度和敏感性指数。结果表明:2007—2017年间,绛县土地利用面积增加了9 596 hm~2,生态系统服务总价值增加了14 762.80万元;生态系统服务价值增加量最大的为林地,生态系统服务价值减少量最大的为耕地;林地在900～1 200 m地形梯度上有最大的生态系统服务价值增加量12 620.66万元,在13°～20°地形坡度梯度上有最大的生态系统服务价值增加量9 946.53万元;在各单项生态系统服务价值类型方面,气体调节生态系统服务价值增加量最大,废物处理生态系统服务价值减少量最大;建设用地的生态系统服务价值动态度和敏感性指数最大,林地对绛县的生态系统服务价值贡献最多。     

地理探测器方法下北京市人口空间格局变化与自然因素的关系研究

人口空间分布具有尺度特征,从乡镇街道尺度研究自然因素对城市人口空间格局的影响有利于得出更精细的结果,并为城市人口合理布局和规划提供科学依据。论文利用第五、六次人口普查乡镇街道数据,分析北京市人口空间格局特征,利用地理探测器研究自然因素对人口分布的影响。研究表明：1）自然因素对不同类型人口空间格局影响具有差异性。对常住人口作用强度由大到小的自然因素分别是适宜建设用地面积、地形起伏度、坡度、海拔高程和河网密度,对外来人口作用力由大到小的自然因素分别是地形起伏度、适宜建设用地面积、坡度、海拔高程和河网密度;2）自然因素对不同地区人口空间格局影响具有差异性。除适宜建设用地面积外,坡度和河网密度分别对六环内、外区域人口密度影响较大。高程和地形起伏度对六环外人口格局作用力高于六环内地区;3）两类自然因素叠加对人口密度作用的强化方式体现为因素相互协同或因素作用力非线性增加。5类自然因素对人口密度的影响力交互作用探测值为1,各类自然因素对城市人口空间格局的影响力协同增强。     

区域尺度地形因素对奇台绿洲土壤盐渍化空间分布的影响

在对土壤盐分实测分析的基础上,研究新疆天山北坡奇台绿洲盐碱土的分布特征同SRTM数据提取的地形信息的相关性,探讨了区域尺度基于地形因子的土壤盐碱化分异规律. 结果表明:研究区土壤盐化与碱化并存,主要盐分类型为硫酸钠盐和氯化钠盐. 盐分在垂直剖面上呈V型分布,硫酸盐具有明显的表聚性. 在区域尺度上,地形对当前盐碱土分布的空间格局起主要作用,低于680 m高程的缓坡区为积盐区,高于740 m高程的陡坡区为碱化区. 研究区的碱化是典型的脱盐碱化,盐化和碱化的演化趋势表现为明显的逆向特征,即盐分随着海拔高度的降低而增高,pH则随着海拔高度的降低而减少. 地形因素对表层(0～20 cm)和中层(＞20～60 cm)土壤盐分分布格局影响较大,随着深度的增加,相关性下降. 高程与大部分盐分指标呈极显著相关,其对盐渍化程度、各盐分离子空间分布格局的影响作用大于坡度.      

威海地区中全新世聚落遗址时空分布及驱动因素

本文通过ArcMap软件对威海地区中全新世聚落遗址的高程、坡度、坡向、濒河度等指标进行深入研究,分析该时期研究区的聚落遗址分布规律,结合中全新世研究区的环境变化背景,讨论威海地区中全新世聚落遗址时空分布及驱动因素.研究表明:(1)威海地区中全新世聚落遗址文化序列为后李文化 — 大汶口文化 — 龙山文化 — 岳石文化,与山东新石器文化序列相比缺少北辛文化,遗址数量随时间推移大致呈先增后减再增的右倾斜"N"型.(2)威海地区中全新世聚落遗址在高程、坡度、坡向及濒河度等存在一定的规律性.聚落遗址多集中分布于高程>30 m坡度在0° —4°的平缓地区,从坡向上看,聚落遗址大多分布在东南、南、西南方向的阳坡,占遗址总数的58.1％,从濒河度上看,聚落遗址都在距河流<1.5 km的范围.(3)威海地区在中全新世前期开始出现人类活动(后李文化,8.5—7.5 ka BP),随着中全新世大暖期的到来,气候总体进入温暖期,整体较为温和,优越的自然条件促进了大汶口文化(6.3—4.6 ka BP),发生在5.0—4.0 ka BP的海侵事件可能是导致大汶口文化衰减的主要原因,并限制了后期龙山文化(4.6—4.0 ka BP)的发展,与其他研究不同的是,尽管4.0 ka BP以后,气候开始恶化,但是海平面下降为威海地区人类发展提供了更为宽阔的空间和肥沃的土壤,而且古河道为古人类生存和生活提供了坚实的保障,由此优越的自然条件促进了岳石文化(4.0—3.5 ka BP)的发展.     

基于DEM的植被类型地形分异研究

通过南靖县数字高程模型(DEM)与南靖县植被类型数据进行叠加,分析了南靖县植被景观地形分异特征和变异规律.结果表明:研究区植被类型覆盖面积差异较大,常绿阔叶林为主要的植被类型,集中分布的坡度范围为5°～25°.植被在海拔、坡度和坡向的分布上均出现不同程度分异,以坡度分异尤为明显.植被随海拔与坡度的升高,分布面积均呈现先升高后减小的变化趋势.在低海拔和低坡度范围,受人类活动影响,植被覆盖面积较低.     

基于土地利用变化的三峡库区小流域生态风险评价——以草堂溪为例

为揭示三峡库区小流域土地利用变化对生态风险的影响,选择草堂溪小流域作为研究区,以1990、2000、2004和2010年4期TM和CBERS影像获取草堂溪小流域土地利用信息,以500 m×500 m为基本单位,制作格网作为辅助评价单元,借助GIS技术为数据分析平台,对土地生态风险指数进行空间插值,生成1990、2000、2004和2010年4期生态风险分级图。结果表明:1990-2010年研究区土地利用相对合理指数上升0.03;研究区5种风险等级连片分布,与耕地和水域分布区域具有显著的空间相关性,5种生态风险等级主要集中在15~25°和>25°坡度带上以及500~1 000 m和1 000~1 500 m两个高程带上;研究区生态风险呈现先恶化后好转的趋势,较低风险等级面积在1990和2010年最大,分别占研究区总面积的28.23%和37.41%,2000和2004年高风险等级面积最大,分别为29.69%和35.54%。研究得出草堂溪小流域生态风险时空变化原因主要为自然条件限制和人为因素控制。针对研究区生态风险时空变化特征提出调控对策,具体有:进行最优土地利用组合类型搭配,调整不合理土地利用类型,改良林分结构;对流域近消落带部位的土地利用在统筹考虑水环境污染治理和土壤侵蚀问题的同时进行统一合理规划管理。     

三峡库区消落带地表覆被时空变化特征研究

地表覆被变化对区域的经济、自然和生态的发展具有重要的影响,地表覆被变化时空变化特征是地表覆被变化的核心研究之一。为探讨三峡库区消落带的地表覆被时空变化特征,该研究基于2010年、2014年、2018年及2020年4期夏季高分遥感影像数据,获取地表覆被数据;利用地表覆被动态度、Flow矩阵、地形位指数及构建地表覆被结构指数等方法多角度分析研究区2010-2020年地表覆被转化情况,科学揭示库区消落带地表覆被时空变化特征。结果表明：(1)数量结构上,研究区地表覆被类型主要为水域、草地和裸地,面积共264.10 km²,占研究区总面积的75.79%;(2)时间变化上,近10年研究区耕地变化速度最小,建设用地的变化速度最大,草地主要呈流入状态;(3)空间变化上,研究区地表覆被结构呈现破碎度下降,聚集度上升趋势,同类型地表覆被分布逐渐集中;(4)地形位梯度上,2010-2020年研究区Ⅱ类地形位梯度为变化拐点,耕地减少面积最大,为9.66 km²,建设用地增加面积最多,为4.52 km²。研究结果可为三峡库区消落带的土地资源合理规...     

黄河源植被时空变化及其对地形和气候的响应

基于2000~2019年MODIS归一化植被指数（NDVI）遥感数据,辅以同期气温、降水和地形数据,通过最大值合成、趋势分析及相关分析法,分析了黄河源区植被的时空变化特征及其对地形和气候变化的响应.结果表明：黄河源区植被NDVI整体处于中高水平,但空间差异显著,呈现由东南向西北递减的空间分布格局;近20a来,植被总体上呈现出变好的趋势.植被对高程和坡度响应明显,随着高程的增加,植被NDVI呈现先增加后减少的趋势,但在3500~4100m区间植被NDVI变化不显著;此外,植被NDVI随着坡度的增大呈现出先增大后减小的变化趋势,且在24~26°坡度带植被NDVI达到最大值.黄河源区植被受气温和降水的共同影响,与降水相比,气温对黄河源区植被变化的影响更为显著.     

福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度效应分析

土地利用在不同的规模尺度上具有不同的特征,某个研究尺度上的影响因子可能在其它尺度上并不发生作用。论文运用统计方法与GIS技术从自然环境、社会经济以及基础设施条件各方面分析福建省龙海市土地利用空间分布影响因素及其尺度效应。综合考虑9种主要的土地利用方式和23个候选影响因子,其中土地利用数据来自2000年11∶0000土地利用详查数据,地形数据来自15∶0000DEM,而社会经济统计数据如人口分布来自以乡镇为统计单元的统计年鉴,因此必须根据其空间分布与影响因子的关系进行空间化处理。采用的基本研究单元为100m×100m,在此基础上生成200m×200m,300m×300m～2000m×2000m多个空间尺度序列数据图层。通过分别构建不同聚合规模上的土地利用空间分布驱动模型,探讨了福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度规模效应。研究表明,不仅模型的解释能力会随聚合规模发生变化,影响因子本身及其影响系数也随研究尺度发生不同程度的变化,呈现出显著的尺度依赖性规律。龙海市主要地类受坡度、海拔高程等地形条件的严格限制,而地形因素是不容易随时间发生改变的,因此自然条件优越的地区适合多种用地类型,因而将是用地矛盾的焦点。     

京津冀生态屏障区景观格局变化及其对水源涵养的影响

选择京津冀重要水源涵养区--滦河,潮河和白河流域,通过分析2010与2015年土地利用的变化及景观格局演变,研究该研究区的土地利用转移与景观格局特征的时空分布与变化特点;运用SWAT水文模型模拟分析该时段内研究区的水源涵养量分布与变化;并和降水分布特征进行对比分析.利用偏相关分析法,重点分析了景观格局的变化对水源涵养量的影响.结果表明水源涵养量与PLAND指数相关性为-0.846;与NP指数相关性为-0.635;与LPI指数相关性为0.468;与LSI指数相关性为0.523;与COHESION指数显著相关,相关性为0.918.景观格局和水源涵养量存在以下关系：①景观多样性越高,聚集程度越高,景观形状越复杂,越趋向不规则且优势度越高,越有利于水源涵养;②景观的破碎化程度越高,水源涵养量越低.     

牡丹江地区退耕还林前后土地利用景观格局变化分析

选用2000年和2008年TM遥感影像进行牡丹江地区退耕还林前后土地利用景观格局变化分析。研究结果表明：退耕还林后研究区生态环境有很大程度改善,景观格局指数反映出研究区景观异质性上升,结构趋于均衡化,稳定性增强,受人类干扰程度在加大,自然和半自然植被的高功能景观的生态环境基底作用不断增强。     

基于DEM的复杂地形下平均气温分布式模拟研究——以贵州高原为例

影响复杂地形下气温分布与变化的因素很多,其中尤以海拔高度和地形的影响最显著。论文在前人研究的基础上,对以前的模型进行了一些改进,考虑了坡度、坡向和地形相互遮蔽作用对复杂地形下天文辐射的影响,基于数字高程模型(DEM)数据,研制了以复杂地形下天文辐射为起始数据的复杂地形下平均气温的分布式模型,在模型中还考虑了海拔高度、山区太阳总辐射、日照百分率。以地形复杂的贵州高原为例,应用100 m×100 m分辨率的DEM数据及气象站常规观测气象资料,计算了贵州高原复杂地形下各月及年的平均气温精细空间分布。结果表明:①坡度、坡向、地形遮蔽对平均气温的影响较大,由于局地地形因子的影响,复杂地形下平均气温的空间分布具有明显的地域分布特征,地形对平均气温的影响在计算时是不容忽视的,②季节不同,局地地形因子对复杂地形下平均气温空间分布的影响不同,冬半年大于夏半年。平均气温随海拔高度的增加而降低。南坡随坡度的增大而升高;北坡随坡度的增大而降低。在坡向影响上,1—5月、10—12月偏北坡月平均气温偏低,偏南坡月平均气温偏高;7—8月因太阳高度较高,因此出现相反的情况,北坡高于南坡。     

基于RS和GIS的赤水河流域植被覆盖度与各地形因子的相关强度研究

以赤水河流域为研究区域,综合运用遥感和GIS技术,用TM遥感影像反演植被覆盖度,用数字高程模型(DEM)提取地形因子并进行子流域的划分与构建;首先借助空间叠加分析,研究了区内植被覆盖度分别随高程、坡度及坡向变化的规律;然后从数理统计的角度分析区内不同植被覆盖度与地形等级因子的相关性,并就相关强度进行排序。研究表明:1、在赤水河流域,中度以上植被覆盖度与坡度、高程与之间,并不是单一的正比关系,其随坡度和高程的增加而先增加后减小,存在着临界坡度区间和临界高程区间。2、不同植被覆盖度下各地形因子的影响程度明显不同。对各级植被覆盖,坡度和坡向对其的影响都明显高于高程;中度植被覆盖受坡向影响较为显著,但随着植被覆盖度的增高坡度的影响越来越显著。该研究对喀斯特区域生态环境的评价和改良具有重要参考价值,同时也为喀斯特地区的植被保护和石漠化防治提供决策依据。     

基于空间自相关的地下水脆弱性时空演变

在人类活动较多的地区,影响地下水脆弱性的相关人为因素分布格局各时期不同,研究地下水脆弱性的时空格局转变,探求其各时期分布的特点,预测其发展的趋势,对于合理制定发展规划、针对性地降低地下水污染的风险有着重要的意义.以北京市朝阳区的水文地质和人文社会数据资料为基础,建立了基于DRASTIC模型考虑了土地利用类型等人为因素的地下水脆弱性综合评价模型.通过计算Global Moran'sⅠ指数、Getis-Ord Gi*指数(G指数)定量表征了研究区地下水脆弱性的时空格局演变,通过研究区G指数的质心和标准差椭圆定量分析了地下水脆弱性的分布特点和变化趋势.结果表明:研究区2004年、2010年和2016年高脆弱性地区面积呈逐年递减趋势,地下水脆弱性的高值聚集区主要分布在东北、西南地区,其中东北地区脆弱性逐年改善,而西北地区变化不大,造成变化的主要原因是土地利用类型的变化和化肥使用的减少.