快速城市化地区塘的消减过程研究--以广州市天河区为例

塘是我国南方地区常见的、分布广泛的景观类型,也是相对独立的水生生态系统,在生态系统服务和人类经济文化活动中扮演着非常重要的角色。国际学者对其在保护生物多样性、防涝排水、提升景观及改善人居环境等方面的生态功能研究较多,但国内对塘的形成、消减过程、生态环境功能效应等科学问题一直认识不足,在人口和土地的快速城市化胁迫下,为了增加建设用地使用面积而将水塘填埋的行为广泛存在。文章以广州市天河区为研究区,以1996、2000、2004、2007、2011年5期遥感影像为数据,通过目视解译获取研究区的土地利用特征,提取水塘信息,依据塘的主要功能对塘进行分类,通过缓冲区分析、主成份分析和转移矩阵分析探索快速城市化地区水塘消减过程的数量和空间分布特征。结果表明：（1）研究区内水塘景观在15 a间显著消减,数量由109个减至20个,面积由36.30 hm2降至13.18 hm2,个体减少率为81.65%,面积减少率为63.69%;（2）不同时段、不同功能类型的水塘消减过程存在明显差异,养殖塘、风水塘、山塘和灌溉塘面积急剧减少,景观塘面积先降后增;（3）各时段的塘转换主要去向为居住用地、商业及工矿用地等,周边土地利用格局有交通用地、荒草地的塘更易于被转换成建设用地等其他土地利用类型;（4）在城市人居环境建设中,水塘具有保持生物多样性、调节气温、改善气候、防旱排涝、改善人居环境等生态价值,又具有历史文化、景观美化等人文价值,但水塘已成为快速城市化地区居住、商业、工矿用地的主要侵占对象。作为冷岛的水塘生态系统,在城市化进程和各项规划中都应受到重视与保护。     

深圳市快速城市化对城市生态系统碳动态的影响研究

城市化已成为全球土地覆被变化的主要驱动因素之一。城市化及其引起的土地覆被变化对城市生态系统碳动态具有重要的影响。以快速城市化的典型区域——深圳市为例,采用遥感影像解译与实地生态调查相结合的方法,研究了1986—2015年间城市化引起的土地覆被变化对城市生态系统碳密度和碳储量的影响,旨在加深对城市生态系统碳循环的认知,为城市生态系统碳管理提供科学依据。研究结果显示,(1)研究区城市化过程中土地覆被变化的主要特征是建设用地的急剧扩张。林地、耕地、园地等在面积减少的同时,景观趋于破碎化。(2)研究区植被和土壤的碳密度呈现出明显的空间异质性。研究时段内,植被和土壤的平均碳密度分别减少了约5.1 t?hm~(-2)、11.8 t?hm~(-2)。(3)研究区城市生态系统碳储量的变化大致经历了3个阶段:城市化"初始期"以自然植被和农业用地为主的高碳储量期;城市化"加速期"建设用地快速扩张带来的城市生态系统碳储量急剧下降;城市化"稳定期"城市生态系统碳储量逐渐恢复。(4)研究时段内土地覆被变化造成研究区城市生态系统约16.8 t?hm~(-2)的碳损失,占城市生态系统碳储量的37.7%。虽然城市化总体上导致了城市生态系统碳密度和碳储量的减少,但通过适当的城市植被与土壤的碳管理措施可以使城市生态系统碳库逐渐得到恢复。     

基于景观格局分析的青岛市海岸带生态脆弱性评价

为研究城市海岸带景观类型脆弱度变化特征,揭示海岸带生态脆弱性的时空分布规律,以青岛市2009和2018年遥感影像数据为基础,选取聚集度、分维数倒数、斑块密度、植被覆盖指数和生态适宜度等指标,计算景观类型脆弱度并构建生态脆弱性指数模型,进而对青岛市海岸带生态脆弱性进行评价。结果表明:(1)2009—2018年青岛市海岸带景观类型中,林地、水域和城乡工矿用地景观类型面积呈增加趋势,耕地、草地和未利用地景观类型面积趋于减少,其中,未利用地减少幅度最大(55.18%),城乡工矿用地大幅度增加(58.99%);(2)未利用地和草地的景观类型脆弱度较大,极易受到人为因素和外界环境的干扰,林地景观类型脆弱度次之,水域最小;(3)青岛市海岸带生态良好区和重度脆弱区面积减少,每年比上一年的年平均减少率分别为16.24%和16.83%,而轻度脆弱区、一般脆弱区、脆弱区都呈增加趋势,每年比上一年的年平均增长率分别为0.95%、10.74%和11.24%。生态脆弱性整体呈东部和西南部高、中部低的格局,轻度脆弱是青岛市海岸带的主要脆弱性等级。     

基于LUCC的密云水库上游流域人为干扰动态变化

人类活动对地球表层的干扰所造成的影响和变化正日益增强,正确估计人为干扰对现在和未来环境变化影响的程度以及叠加在自然变化上的幅度具有重大意义。选择生态系统服务功能突出、人地关系矛盾剧烈的北京市密云水库上游流域为研究区,基于2005和2013年2期SPOT 5遥感影像数据,借助人为干扰度指数和GIS空间分析方法,从结构变化、类型变化、空间变化和人为干扰度4个角度,探讨密云水库上游流域人为干扰时空动态分异及变化特征。结果表明:(1)2005—2013年间,密云水库上游流域景观以林地-耕地-园地格局为主导,土地利用变化速度加快,人类活动对土地资源的集约利用强度增加。(2)农业结构调整、土地开发整理、经济发展、建设占用以及生态恢复工程是流域内土地利用与土地覆被变化的主要因素;旱地、园地、有林地、灌木林地面积减少,菜地、草地、疏林地、建设用地和滩地增加,森林生态系统质量呈退化趋势;工矿用地和未利用土地主要转为园地、林地和草地,生态恢复工程略显成效。(3)半干扰是流域内主导的干扰景观类型,全干扰和半干扰型景观面积增加,无干扰型景观面积减少,流域内景观的人为干扰强度呈现由深山区向浅山区逐渐增强的空间分异特征,交通道路沿线及人类活动活跃地区是人为干扰强度增加最显著的地区。     

河南省黄泛区农业景观格局动态及驱动因素

以1987年和2002年TM影像及1997年河南省土地利用现状图为主要数据源,采用斑块密度、景观多样性指数、破碎化指数、优势度和分布质心5个景观格局指数定量分析近20 a来河南省黄泛区农业景观格局动态变化及其驱动因子.结果表明,1987-2002年河南省黄泛区农业景观动态变化显著,各景观类型面积、斑块数量和斑块密度都发生了较大变化.水浇地、旱地和建设用地景观类型面积增加,是该地区占优势的景观类型,2002年占全区总面积比例为83.51%.该区人类活动强度较大,景观多样性和破碎化指数增大,优势度减小,说明各景观类型所占面积比例差异正在缩小,区域整体景观破碎化程度仍在增加.农业发展、人口增长、经济发展、人民生活水平提高和城镇化进程加速等是该区农业景观格局变化的主要驱动因素.     

北京城市发展新区土地利用景观格局分析

以北京南部城市发展新区典型代表———房山、大兴、通州3处作为研究区,运用马尔科夫转移矩阵和景观格局指数的方法,进行土地利用变化和景观格局分析。通过对2001—2006年、2006—2011年两个时段的对比分析,发现2001—2006年研究区存在草地、林地、耕地等非建设用地类型面积下降,建设用地面积上升的趋势,且2006—2011年该趋势更加明显。结果表明研究区自然景观向人文景观变革迅速,并面临着后备土地资源不足等问题,亟需调整土地利用方式并优化景观系统空间格局。     

基于景观生态学的广州城镇建设用地扩张模式分析

在遥感和GIS技术支持下,提取了广州市老八区（以2000年行政区划为准）1978—2005年四个时段的建设用地面积,结合景观指数,从建设用地变化的数量、速度和时空扩张模式几个方面探讨了1978—2005年间三个不同阶段的城市扩张规律。结果表明：（1）广州市建设用地快速扩张,在1978—2005年期间,总面积增加了47158.94,其中1978—1990、1990—2000、2000—2005三个时期的建设用地年扩张速度一直呈上升趋势,分别为：1395.42hm2·a-1、1699.92hm2·a-1、2682.93hm2·a-1。（2）三种扩展类型中,蔓延式扩张是广州市建设用地扩张的主要类型,各时期所占扩展总面积的比例分别为：71.2%、60.5%、47.7%,呈下降的趋势;与此相反的是填充式扩张,随着城市化的发展呈上升趋势,所占比例分别为：9.3%、31.7%、46.4%;跳跃式扩张仅在第一时段较高为19.7%,而后两个时段较低,分别为7.8%和5.9%。通过研究为城市模式研究提供了详细且准确的数据,为寻求优良扩张模式奠定了一定的基础。     

城市河岸带土地利用和景观格局演变研究

河岸带是水陆生态系统之间的过渡带,对保护水体和改善生态环境质量具有重要作用。研究河岸带的土地利用和景观格局演变规律,对于维持城市河流生态系统健康、改善城市河流污染具有重要意义。以云南省高原湖泊城市昆明为研究对象,基于1996年、2007年和2015年3期Landsat TM遥感影像,在ArcGIS软件支持下,以城市河流两侧500 m范围作为研究区域,提取土地利用信息,借助土地利用类型特征参数、景观格局指数等对河岸带的土地利用和景观格局演变进行分析,结果表明:(1)从时间变化来看,20年来河岸带的土地利用类型发生了明显的改变,耕地的减少和建设用地的增加是主要的变化趋势,尤其自2007年以来,建设用地的动态度由前一阶段的4.66增长为5.53,表明建设用地呈现越来越快的增长趋势;(2)从空间变化来看,1996年耕地是河岸带各缓冲区的主要用地类型,至2007年,建设用地在各缓冲区的占比已跃居首位,到2015年,建设用地持续快速增长,占比达到各缓冲区的60%左右,成为各缓冲区的景观基质,河岸带的景观结构发生明显改变;(3)从景观类型水平的指数分析来看,20年间,耕地的最大斑块指数(LPI)快速减少且分离度指数(SPLIT)急剧增长,表明其分布呈现破碎化发展;绿地斑块的完整性有所提高,建设用地面积快速增加并呈大面积连片分布的趋势,这与土地利用变化分析结果一致。基于对不同缓冲区景观格局指数的分析,得出昆明市河流生态廊道功能的影响范围为距离河道200 m宽的缓冲区范围,200 m以外的区域景观连接度降低,破碎化程度加剧。     

江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应研究

土地覆盖是生态系统的重要组成部分,其具有明显的空间尺度(包括空间粒度和幅度)属性,而尺度问题是景观空间研究的关键环节之一。为了探究江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应,在GIS和RS技术支持下,以江苏省原生滨海湿地2017年高精度遥感影像为基础,编制了景观类型图,选取一系列经典景观指数,在类型和整体景观的水平上,探讨江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应,为选择适宜粒度进行土地覆盖的景观指数计算和尺度转换提供理论依据。结果表明,不同土地利用景观斑块密度、蔓延度指数、凝聚度指数、平均形状指数、面积加权分维数指数、丰富度指数、Shannon多样性指数、均匀度指数基本表现为林地最大,灌木地其次,未利用地、建设用地和水域最小;分离度指数耕地和未利用地最大,草地和水域其次,建设用地最小。在1—60 m粒度范围内,粒度增加对优势景观有加强作用,随着粒度逐渐增大,景观中的优势覆盖类型面积比率增大,其他景观覆盖类型面积逐渐减少。随粒度不断增加,在类型水平上,不同土地类型的景观特征指数变化曲线主要呈现3种类型:(1)随着粒度的不断变大,面积加权分维数、如斑块密度、平均形状指数、凝聚度指数呈现单调递减的趋势,各指数均表现为林地最大;(2)随粒度变化,面积百分比呈现稳定状态;(3)在粒度变化过程中,分离度指数及有效网格大小变化曲线差异性较大。平均形状指数、聚集度指数、分离度指数和凝聚度指数变化幅度并不大,受空间格局特征的影响不大。各类景观指数的分维数在1—60 m粒度内,具有明显的随粒度增加而减小的趋势,说明这些景观的形态结构在这一粒度范围内具有自相似性。相关性分析定量反映了所选景观指数受粒度变化影响的相关性程度,不同景观特征与粒度的相关性存在较大差异。     

人类活动对上海市生物多样性空间格局的影响

为了揭示人类活动对城市化地区生物多样性空间格局的影响及其景观生态学机制,文章将上海市作为研究对象,选择3个人类活动指标、3个主要类型生态系统的4个景观特征指标与8个生物多样性指标,探讨人类活动强度、野生动植物生境景观特征及生物多样性三者之间的相互关系。结果显示,人口增长和城市扩张对上海市生物多样性的空间格局产生了显著影响。在上海地区,人口密度较高、交通较为发达的区域,湿地和农田的景观连续性较低,生物多样性也较低,外来入侵物种丰度较高。这表明在快速城市化过程中,人类活动通过改变野生动植物栖息地景观质量来对区域生物多样性产生影响。本研究还显示,经济发展并非一定对生物多样性具有负面影响。因此,在保持经济发展的同时,通过优化产业结构与加强生物多样性管理,可实现对生物多样性有效保护。     

资源型城市土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

东营市是新兴的石油资源城市,土地利用/覆被变化剧烈且具有独特的区域特征。探讨该地区的土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响有着重要的现实意义。为此,基于RS和GIS技术,利用Costanza提出的生态系统服务价值评估方法,研究了东营市1986—2008年间的土地利用变化及其引起的生态系统服务价值动态变化。研究结果表明：（1）耕地是东营市主要的土地利用类型,面积有所减少;未利用地和次生盐碱地所占比重较大,居民点及工矿用地大幅增加,油田生产建设和生态环境保护矛盾非常突出。（2）生态系统服务价值减少了6.68%。2008年东营市提供的生态服务仍然以维护原材料、气体调节、食物生产、气候等为主,而废物处理、水源涵养、生物多样性保护、土壤形成与保护和娱乐文化功能是比较弱的。今后应维护生物多样性保护和水源涵养功能,防止土壤盐渍化,提升区域生态系统服务功能;（3）生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。     

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。     

深圳市土地开发和景观生态演变特征分析

本文在探讨深圳市上地资源的利用与开发的基础上，研究分析了其内部景观生态系统类型的结构，功能和组成快速演变的机制和特征。认为深圳市特殊的地理位置，经济发展模式，区位特征和大规模的土地开发是区域景观生态系统类型结构和组成快速演变的根本因素。     

基于生态系统服务供需关系的安徽省空间分异研究

生态系统服务供需存在的空间异质性可以造成地区发展的不平衡。以安徽省各区县为研究单元,基于土地利用和夜间灯光数据,揭示安徽省生态系统服务供需关系空间分异特征,并划分各区县的管控类型,提出各类型的国土空间发展策略。结果表明:(1)安徽省各地区土地利用类型存在明显差异,生态系统服务价值呈南高北低的状态;(2)安徽省各区县生态系统服务需求差异明显,沿江、皖中和皖北区域生态系统服务需求较高,而皖西和皖南区域需求较低;(3)安徽省生态系统服务供需关系区域性差异明显;(4)基于生态系统服务供需关系分析,安徽省各区县可划分为生态协调型、生态控制型、生态重建型和生态保育型4种管控类型。研究结果可为安徽省生态用地配置和区域土地资源规划提供科学依据。     

徐州市区土地利用格局变化分析及其空间扩张模拟

城市化是社会发展进程中的重要阶段,而随着城市化的快速发展,城市土地利用格局发生了巨大变化,城市土地利用问题逐渐浮现。为了破解城市土地利用格局失衡和空间扩张失控的难题,通过遥感解译、空间分析及模型仿真对徐州市区进行土地利用格局分析及其空间扩张模拟预测,预测结果可为未来土地资源的合理利用及政府决策提供科学依据。结果表明:(1)徐州市区各土地利用格局演变表现为集聚趋势,城市空间扩张与结构调整并行,并且总量增长占主导;景观格局方面,斑块破碎化程度降低,斑块分布更加集中,景观复杂程度降低,景观内部与其他斑块类型相邻的斑块数量减少;土地利用/覆被方面,徐州市区周边的耕地、林地和未利用地等用地类型向建设用地不断转化,并且建设用地表现为向东北部和东部扩张趋势。(2)空间模拟显示,2016—2020年间徐州市区周边建设用地空间扩张方向上仍然集中在东北部和东部地区,与现有土地和城市规划方向较为一致,空间扩张预测规模由高到低分别为:东北部4 126.23 hm~2,东部3 203.01 hm~2,西北部2 723.22 hm~2,南部2 600.91 hm~2,东南部2 203.11 hm~2,西南部2 150.64 hm~2,西部1 834.83 hm~2,北部1 565.91 hm~2。建议徐州市区未来(至少5 a内)继续对东部和东北部地区进行重点建设,以实现区域高效可持续发展。     

基于土地利用的喀斯特地区生态系统服务功能价值评估——以贵州省为例

为探讨喀斯特地区生态系统服务功能价值特征,对贵州省生态系统服务功能价值进行评估,结果表明生态系统服务功能价值在2005、2010、2020年分别为1 610.43亿、2 357.86亿、4 328.89亿元.贵州省各类生态系统服务功能单价顺序为湿地>水体>森林>草地>农田>荒漠,其中湿地生态系统是荒漠生态系统服务功能价值的149.31倍.2005～2020年贵州省生态服务功能价值结构和土地利用结构以森林生态系统占绝对优势,各类型生态系统服务功能价值顺序为森林>农田>草地>水体>荒漠>湿地,各类型生态系统面积大小顺序为森林>农田>荒漠>草地>水体>湿地.2005、2010、2020年贵州省单位面积生态系统服务功能价值分别为9 142、13 385、24 573元/hm2.根据至2020年的土地利用规划,贵州省生态系统服务功能将持续增加.     

1995至2004年广州土地利用格局变化与驱动分析

综合应用景观生态学、统计学基本原理,以及3S技术、手段,以广州市为研究对象,基于TM和SPOT影像数据,运用ERDAS、ARC/INFO、FRAGSTATS和SAS等GIS和统计学工具平台,分析了广州市1995到2004景观格局状况及其动态变化.研究结果表明:近10年间,广州市的耕地、林地和水域等自然、半自然景观面积减少,其中耕地面积减少的最多,而居民工矿用地和交通路网用地等人文景观面积都在增加,园地和湿地等半自然景观面积也在增加;斑块数量和边缘密度呈增加之势,景观破碎化程度升高;景观多样性指数的升高和景观聚集度的下降,景观异质性增加;景观形状指数增加,景观形状复杂化;影响景观格局变化的驱动因子主要是建筑密度、道路密度、人口密度和第三产业结构比例.根据因子分析的结果,从保护农地、降低景观破碎化程度等方面提出了城市景观的优化建议.     

吴江市土地利用变化及其生态效应

利用1993、2000和2004年吴江市的遥感影像,在GIS和RS支持下,通过构建土地利用转移矩阵对土地利用变化进行分析,并对其产生的生态效应进行研究。结果表明,吴江市的耕地基底向建设用地基底转化,生态系统结构的多样性和均匀度降低,景观整体形状趋于规则;生态系统功能退化,耕地的减少以及建设用地面积的增加是导致总价值减少的主导力量,而水域生态服务价值的增加是阻止其显著减少的原因;水源涵养和废物处理功能贡献度最大,超过总价值的50%;汾湖镇所占生态服务价值比重最高,分别为24.2%、25.21%2、5.13%,桃源镇所占比重最低。     

乡村型半城市化地区的土地利用特征和形成机制研究——以潮安区古巷镇为例

半城市化地区是城镇发展过程中形成的不同传统二元城乡结构、土地利用混杂交错且变化迅速的地域类型。该地域城镇发展问题突出,社会矛盾集中,研究该地区半城市化发展特征对深化认识城镇发展,推进半城市化向城市化转变具有重要的理论意义和实践意义。为探析半城市化地域的土地利用特征和形成机制,以潮州市潮安区古巷镇为例,综合研究其土地利用演变规律、空间分布特征、土地利用效率和土地利用转移矩阵,并借鉴程序框图思维,创新半城市化机制研究,发现:2001—2016年间研究区建设用地和未利用地增加,2001年、2006年、2011年和2016年人均建设用地分别为137.3、197.5、257.8和194.5 m~2,超出国家法定水平,耕地、园地和坑塘水面面积减少。工矿用地增长速度快,分布范围广,单位工业用地产值仅692.6元,低于国家水平,存在用地比例过高、增长速度过快以及用地产出效率低等问题。城乡居民用地面积变化缓慢,其人均用地面积先增后减,符合国家规范要求。矩阵转移分析结果表明:建设用地的增加主要是来自耕地、园地、坑塘水面和未利用地。农用地是该地区最容易受到侵占的用地类型。以卫生洁具产业为核心的工业发展是古巷镇建设用地变化的主要驱动力,为半城市化地域形成提供了基础条件。农民充分的自主发展权以及政府监管、规划引导缺位是半城市化地域形成的根本原因,如不介入管理和引导,环境恶化和本地人口外流将进一步促进半城市化地区的固化。     

长沙市生态系统服务价值对土地利用变化的响应研究

基于谢高地等确立的中国陆地生态系统服务价值系数,通过价值系数修正,分析长沙市24年间土地利用变化对生态系统服务价值的影响.研究表明:耕地、林地、草地、水域、未利用土地的面积逐渐减少,城镇建设用地逐渐增加.1900~2014年的生态系统服务总价值逐渐减少,价值损失量为169 329.89万元,损失率为5.44%.各生态系统服务功能对长沙市生态系统服务价值的贡献率排在前三位是土壤形成与保护,水源涵养,生物多样性保护.食物生产的生态系统服务价值的贡献率最小.生态系统服务价值敏感性指数由大到小依次为:林地、耕地、水域、城镇建设用地、草地、未利用土地,敏感性指数均小于1,研究结果合理可信.