基于LUCC的露天矿区景观格局研究-以黑岱沟露天煤矿为例

露天矿区开发活动主要是在景观层次上进行,其直接导致土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change,LUCC)。本文以黑岱沟大型露天煤矿1987年、1990年、2000年及2010年4期遥感影像的土地利用数据为基础,基于GIS空间分析功能,以破碎度、分离度和优势度景观格局指数和景观类型脆弱度为指标,分析景观格局现状。研究显示:开发初期,耕地和草地虽有所减少,但所占面积保持在80%以上;生态恢复开始后,土地类型向林地和草地转移的面积逐渐增多。景观水平上分析显示,景观上破碎化程度加大,煤矿建设用地斑块面积逐年增大。从景观指数看,耕地、草地、未利用地的破碎度、分离度指数变化呈上升或不稳定状态,建设用地的破碎度和分离度指数有所减小;优势景观类型有所改变,建设用地对于区域景观的控制作用逐渐加强。     

冀北辽河源森林景观格局特征及破碎化研究

基于辽河源2012年7月分辨率为10 m的遥感影像图及1∶5万的地形图、森林资源二类清查数据和GPS地面真实采集点,在地理信息系统软件ArcGIS、ENVI和景观指数分析软件Fragstats支持下,利用主成分分析方法降维选取对破碎化贡献最大的斑块形态指标,分析了冀北辽河源森林景观格局特征和破碎化程度。结果表明,各景观组分中阔叶林、油松面积最大,是辽河源地带性植被,分布集中,破碎化较小;华北落叶松、疏林地、居民地、道路和未成林地面积小,呈零散分布,破碎化程度较高,人为干扰程度大。各景观类型的平均分维数均接近1。景观整体破碎化水平较低,景观多样性指数为2.068 6,说明景观多样性丰富,异质性高;均匀度指数为0.783 8,说明景观类型分布均匀。各景观类型的边界褶皱程度均较低,整个景观的边界形状较为简单。     

近20年来康定市景观格局演变及其驱动力分析

为了研究近20年来康定市景观格局的演变并分析其主要驱动力,基于1990、2000、2010年的遥感解译数据,在类型和景观水平上计算分析了近20年来康定市的景观格局指数变化、景观类型转移和质心偏移,探讨了康定市景观格局演变的主要驱动力。结果表明:1)康定市景观格局中林地景观和草地景观所占面积最大,为主要优势基质景观类型,对维持区域生态系统稳定起决定性作用,其次依次为其他景观、水域景观、农田景观和人文景观;2)20年来康定市景观破碎化程度有所增加,景观形状整体上趋于简单化,景观连接性和多样性增加,但景观均匀度下降;3)1990—2010年人文景观和林地景观面积增加,而农田景观面积降低,其他类型面积变化较小,农田景观和人文景观受人类干扰较大,破碎化程度增加,斑块形状趋于简单;4)1990—2000年景观类型面积基本未发生转移,2000—2010年农田景观和草地景观向林地景观转移,草地景观和林地景观向人文景观转移;5)近20年来人文景观类型向西偏移了0.058°,向北偏移了0.026°,农田景观类型向西偏移了0.033°,向南偏移了0.014°,而林地、草地、水域和其他景观类型的质心几乎未发生偏移。近20年来康定市景观格局变化是自然因素和人为因素综合作用的结果,特别是社会经济、政策和人口增长等人为因素是康定市景观格局演变的主要因素。     

金沙江中游鲁地拉水电站工程建设的景观格局影响分析

以云南省金沙江中游鲁地拉水电站工程建设为例,采用3S技术绘制研究区景观图,通过Fragstats软件计算该工程建设前后研究区和14个样地的景观指数,分析了研究区景观格局的变化,并结合聚类分析结果分析了库区形成前后坝址至库尾景观格局的变化特征.结果表明,工程建设后,研究区景观优势度水平降低,景观更加破碎化,且受水库建成的影响,斑块形状更加规则.以金沙江拐弯处S7样地为界,景观格局沿库尾和坝址2个方向呈规律性变化,即工程建设对景观格局变化的影响逐渐减小,且水电站建设后景观格局变化受地势影响较大.     

额济纳绿洲景观格局变化研究

以1990年与2002年2个时像TM/ETM遥感数据为数据源,结合野外实地调查,在遥感和地理信息系统技术的支持下,通过转换矩阵和景观多样性指数、优势度指数、均匀度指数、形状指数等景观指数,对比分析了额济纳绿洲12年来的景观格局变化.结果表明: 耕地、河岸林地、灌草林地和水域的面积分别减少66.68%、0.70%、21.70%和59.38%, 城镇用地、荒漠灌丛、荒漠草地和难利用土地分别增加了0.95%、36.34%、26.16%和31.03%;2002年额济纳绿洲景观缀块形状的破碎化和复杂性程度要高于1990年;额济纳绿洲具有从河岸林地和灌草林地向荒漠灌丛和荒漠草地演化的趋势.     

基于景观特征的广西典型红树林湿地生态系统健康评价

结合红树林景观特征,评价广西壮族自治区红树林典型分布区(珍珠湾、茅尾海、丹兜海)的生态系统健康状况。通过对不同景观格局与过程的指标进行分析,筛选出面积周长比分维数(PAFRAC)、中高级重要性斑块比例、等效面积概率连接度指数(ECA)指标来表征景观特征,并进一步结合水环境、生物残毒、栖息地和生物现状构建生态健康评价模型。结果表明:珍珠湾和丹兜海景观破碎化程度较小,茅尾海景观破碎化程度相对较高;珍珠湾、茅尾海、丹兜海的ECA依次为0.82×10~7、0.76×10~7、0.59×10~7,但丹兜海的重要栖息地斑块分布最多。对比分析表明,耦合了景观指数的生态系统健康评价结果符合实际,珍珠湾和丹兜海均处于健康状态,而茅尾海处于亚健康状态。     

兰州中心城区热环境季节动态遥感分析

根据2009年1月、3月、6月、9月的Landsat TM热红外遥感影像反演兰州市中心城区地表真实温度,采用面向对象的分形网络演化算法对地温图进行分割,获取热场基元,通过G*i指数的空间聚集分析提取热岛范围;选取破碎度、优势度、多样性指数、斑块数目等表征城市热岛空间格局变化的景观指数,分析了不同季节城市热岛的空间变化特征。结果表明,兰州中心城区热岛效应具有明显的季节变化特征,以春季(3月)最强,其次是夏季和秋季,冬季(1月)的热岛效应最弱。景观级别上,城区热场景观破碎度指数呈现春季、夏季、秋季、冬季依次减小的趋势;优势度指数从春季到冬季持续增加;冬季的Shannon多样性指数最小,热力景观趋于多样化。类型级别上,夏季的热岛破碎程度最大,而冬、春季破碎度较小。     

台雄水库建设前后景观生态变化特征

通过Quick Bird、ZY-3商业卫星影像遥感解译提取台雄水库周围区域2008年、2018年共2期的土地利用数据,基于叠图法、景观指数法分析了水库建设前后土地利用空间分布格局、变化特征等。主要结论如下:台雄水库采取了有效的植被恢复措施,工程建设对自然植被尤其是森林植被的影响有限,工程建设和运行基本未改变生态系统总体异质性,对区域生态体系的阻抗稳定性影响不大。     

重庆市两江新区生态空间识别方法

生态空间是国土空间的重要组成部分,合理识别生态空间有利于维持经济发展和生态保护动态平衡。两江新区为内陆首个国家级开放新区,科学识别两江新区生态空间极为重要。该文基于多源遥感数据构建生态敏感性和生态系统服务功能重要性评价体系,再结合生态用地类型,识别两江新区生态空间范围。主要结论如下：(1)研究区生态敏感性以敏感为主,高度敏感以上区域为418.55 km²,面积占比为36.03%。(2)研究区生态系统重要性类型相对较为平均,中等重要以上区域为706.67 km²,面积占比为60.85%。(3)该文识别出来的两江新区生态空间面积为336.78 km²,约占研究区29%,生态用地类型以林地为主。     

基于时间序列计算的厦门市生态足迹动态研究

目前我国快速城市化与生态环境之间的矛盾日益加剧,二者的协调健康发展备受关注。以快速城市化的厦门市为研究区,基于时间序列计算了该市1980—2010年生态足迹的动态变化。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹从1980年的0.52 ghm~2持续增长至2010年的2.37 ghm~2,并且表现出阶段性,其中1990—2000年的增长量是1980—1990年的近3倍,2000—2010年人均生态足迹增长量约等于第一阶段(1980—1990年)和第二阶段(1990—2000年)增长量之和。在供给方面,人均生态承载力持续下降,由此导致生态赤字逐年扩大,生态环境压力逐渐加重。从组分分析看,影响人均生态足迹逐年扩大的主要组分为化石能源用地和建设用地。而生态承载力组分方面,耕地下降明显,建设用地略有上升。同时,生态足迹强度(万元GDP的生态足迹需求)在30年间持续降低,表明资源的利用效率越来越高。研究表明,厦门市工业化的发展对化石、电力等能源的巨大消耗导致生态足迹逐年增加,其产业结构需要调整。鉴于厦门市自身特点,应该在城市发展策略上由二产转向三产。此外,城市化的发展导致耕地锐减,生态承载力逐年减小,经济、城市化发展与生态环境健康矛盾显著,对其可持续发展应予以重视,在未来城市规划和建设中,应划出生态保护用地的红线,避免过度开发。     

城市绿地应急避难场所分析——以焦作市为例

城市绿地是城市应急避难场所的主要组成部分.以焦作市为例,将城市绿地分类与景观生态学指标运用到绿地应急避难所的研究中,对防灾避难空间、绿地组成与结构等进行分析.结果表明:1)1999-2007年期间,焦作市人均中长期绿地避难所面积由5.60 m2增加到11.34 m2,远超过了人均中长期避难所需的基本避难面积;人均绿地临时避难所面积呈现先上升后下降的趋势,至2007年时为2.80m2达到了人均绿地临时避难所需的基本面积;人均绿地紧急避难所面积逐渐下降,由1999年的2.61 m2逐年递减到2007年的0.982,低于人均紧急避难空间所需的基本面积.2)大比例的公园绿地、生产绿地,较小比例的防护绿地、附属绿地和其他绿地,以及不合理的绿地格局导致无效绿地的增加,是上述问题的主要原因.     

卫星遥感数据在林火排放模型中的应用

火对大气中的温室气体和气溶胶的增加有显著影响,也是植被的一个主要干扰因子.利用精确卫星火产品对中国林火排放量进行量化计算,对于制定正确的减排战略具有参考意义.采用GBA2000的研究结果,分析了不同植被区的过火区分布情况.2000年中国林地上共有8 587个过火斑块,总面积为10 773 212 hm2,其中阔叶落叶林过火面积最大,为3 674 404 hm2;其次为阔叶常绿林,过火面积为1 141 402 hm2.林火排放计算模型采用各植被带平均生物量和燃烧系数估计火烧消耗的生物量和计算森林燃烧释放的温室气体量.我国2000年林火释放CO2 688 Tg,CO和CH4分别为57 Tg和4 Tg.计算精度取决于森林火灾面积、土地类型图、燃烧效率和排放因子.由于采用的卫星火产品没有对中国区域进行精度评估,据此统计的森林过火区有误差.如果采用更精确的卫星遥感数据,将提高林火释放模型的计算精度.     

基于生态服务功能的土地利用结构分析——以福州市为例

为了区域的土地可持续利用和人地关系的和谐,以福州市为例,利用1993、2004和2009年土地利用变更调查数据,在Shannon信息熵公式的基础上,提出以土地生态系统服务功能价值指标代替面积指标计算土地利用结构信息熵,对土地利用功能结构进行分析.结果表明:福州市在1993、2004和2009年土地生态服务功能结构信息熵逐渐降低;各县市(区)的土地生态服务功能结构信息熵表现出明显的空间异质性特征,其中近郊区属于信息熵高值区,而中心区和远郊区属于信息熵中值区;各土地利用类型的生态服务空间结构信息熵也有较明显的差异,且随时间变化规律不明显;Pearson相关分析表明,林地、水域、耕地和建设用地是影响福州市土地生态系统服务功能结构信息熵的主要因素.研究表明,提出的土地生态服务功能结构信息熵不但能反映土地利用结构特征,而且能够反映土地的生态服务功能特征.     

航空煤油池火脉动频率试验研究

为比较液体燃料池火与前人研究的气体燃料扩散火焰脉动频率的差异,对圆形航空煤油池火的脉动规律进行了试验研究。使用的油盘直径分别为0.1 m、0.15 m、0.2 m、0.3 m、0.4 m和0.5 m 6种。使用电子天平实时记录油盘内燃料质量的变化,作为对油池火是否进入准稳定状态的判断依据。之后应用自编的基于亮度阈值法的Matlab程序,首先对CCD摄像机所记录的准稳定状态下连续火焰图像序列中每一张图像的每一个像素点是否为火焰区域进行判断,完成火焰图像的二值化处理;再由火焰图像二值图计算瞬时火焰高度;最后对火焰高度随时间的变化结果进行快速傅立叶变换(FFT),获得火焰脉动的频域分布。在利用无量纲特征数Strouhal数St和Richardson数Ri分析火焰脉动频率与不同影响因素之间定量关系的基础上,应用试验数据,对油池火焰脉动频率预测方程进行了最佳拟合,得到了油池火脉动频率与油盘直径的经验关系式。对相同尺度的池火而言,依据此关系式计算所得的火焰脉动频率略小于前人以气体为燃料进行研究所得到的结果,且二者之间的差异随油池尺度增加而逐渐缩小。结合火焰形状动态演化的周期性特征对此现象进行了定性分析。因为油盘中的液体燃料接收火焰辐射传热需要一定的时间,导致燃料蒸发延迟,而使火焰脉动频率略有下降。