基于GIS的土地利用类型分形维数及稳定性研究——以滇池流域为例

应用GIS技术及分形理论,以云南省滇池流域为研究区,将土地利用类型划分为5类：耕地、林地、草地、水域及城乡工矿居民用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值介于1.09～1.35之间,总分维值1.146。根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉草地〉耕地〉水域〉城乡工矿居民用地。若不考虑水域影响,稳定性指数均介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的80.18%,总体稳定性良好。说明在人为规划影响下,滇池流域土地利用总的发展比较稳定,人为因素、人工措施的实施比较合理。分维值能较好反映各土地利用类型复杂程度及稳定性。     

青南高原近20年土地利用/覆被动态变化研究

文章以青藏高原腹地的青南高原作为研究区,基于1990年、2000年和2010年3期研究区的LUCC数据,研究其土地利用/覆被变化过程。结果表明:研究区土地利用/覆被类型多样,其中,草地所占比例最大,未利用地次之;草地中低覆盖度草地所占比重高,高覆盖度草地较少。2个研究时段内,耕地、建设用地面积和未利用地面积有所增加,而水域和林地变化复杂,草地近20年趋于减少。草地、未利用地和水域的转化关系密切。变化趋势,1990-2000年耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展,而草地和水域朝着规模减小的方向发展;转入贡献率中占优势的是未利用地、草地;转出贡献率占优势的主要是草地、未利用地和水域。2000-2010年水域、耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展,而林地和草地朝着规模减小的方向发展;从转入贡献率来看,占优势的是未利用地、水域和草地;转出贡献率占优势的主要是草地和未利用地。     

干旱区绿洲内城市(镇)扩展的空间辐射效应

近几十年来,干旱绿洲区城镇村居民用地的增加加剧了相邻区域土地利用/覆被的变化。以甘州区、临泽县城和高台县城1985年的城市(镇)空间域为辐射核心,在辐射半径不相交的条件下,以间隔2 km为辐射半径,采用GS技术中的缓冲分析对黑河中游张掖绿洲1985、1995和2006年3个时期的土地利用/覆被时空变化进行了分析。结果表明:张掖绿洲的土地利用/覆被变化以农田和城镇村居民用地增加、草地和未利用土地减少为主要特点。在空间尺度上,农田和城镇村居民用地随离核心城镇区的距离的增加而减少,而草地和未利用土地则相反。在时间尺度上,农田和城镇村居民用地在不同的时间段都呈增加的趋势,其中农田的增加主要在辐射距离10 km的范围,城镇村居民用地的增加主要在辐射距离4 km的范围;而林地、草地、水域和未利用土地基本呈降低的趋势,但是在1985—1995年间林地、水域和未利用土地在距离核心区6~8 km和12~14 km内也有增加。从土地流转特点来看,绿洲内部城镇扩展是以农田、草地和林地转换为城镇村居民用地为主,这一变化趋势随距离城市核心区的距离增加而逐渐降低。     

近15年科尔沁沙地及其周围地区土地利用变化分析

利用2期土地利用图形数据对科尔沁沙地及其周围地区的土地利用变化进行分析发现:1985～2000年该地区耕地增加15.34%,林地增加2.48%,草地减少6.28%,水域减少7.72%,城乡工矿居民用地增加1.99%,未利用地减少4.04%;其中草地向耕地转化的面积最大,为4932.00km²,占全区土地利用变化总面积的63.85%,转化的空间分布呈现出向科尔沁沙地边沿及其外围扩展的态势。经相关分析及文献调研得知,人口增长和经济发展是研究地区耕地增加、进而导致系列土地利用变化的根本原因;此外,土地开发和生态环境保护等宏观政策也是影响区域土地利用变的重要人文驱动力。     

松嫩平原西部生态脆弱区生态系统服务功能价值的变化

本文在遥感和地理信息系统技术支持下,以1986~2000年的1∶100 000 LandsatTM图像解译数据为基础,全面分析了1986~2000年该区土地利用/覆被的动态变化特征,运用Cost-anza等人对全球生态系统服务价值的计算方法,对松嫩平原西部生态脆弱区土地利用/土地覆被变化(LUCC)引起的生态环境质量变化进行了评估。计算结果表明:在1986~2000年间,由于土地利用面积的变化而使该地区的生态系统的生态价值减少,松嫩平原西部耕地和城乡建设用地有所增加,其他林地、草地、水域和未利用地的面积均减少。耕地面积增加的比例为9.80%、城乡建设用地增加0.66%;林地、草地、水域和未利用地面积减少的比例分别为1.10%、6.80%、1.20%和1.20%,15年的时间里松嫩平原西部生态脆弱区生态系统总价值减少7 000.15×104美元,相当于人民币57 891.24×104元,使生态系统服务价值损失9.74%。     

1995～2000年河西走廊土地利用变化研究

目前,人类面临的许多环境问题都与土地利用/覆被变化有关。利用1995和2000年两个时期的Landsat5的4、3、2(RGB)波段合成影像的解译结果,采用中国科学院资源环境数据库中的全国1∶100000土地资源利用分类系统,基于GIS软件平台ArcInfo7.1中文版对河西走廊近5年来的土地利用变化进行了研究。结果表明,近5年来,河西走廊发生了大规模的土地利用变化:①土地利用类型斑块数量和总边缘长度基本呈增加之势,表明研究区内景观的破碎程度增加;②土地利用结构变化表现出耕地、林地和建设用地有明显增加,水域、草地和未利用地都呈减少趋势,反映出区域城镇化进程的加快和生态环境恶化的趋势;③土地利用变化的区域差异明显,表现为地处河西走廊西段的酒(泉)嘉(峪关)地区以耕地、林地、水域和建设用地增加,未利用地和草地减少为主要变化特点,走廊中段的张掖市以耕地、林地和建设用地增加,草地、水域和未利用地减少为主要变化特点,走廊东段的武(威)金(昌)地区以耕地和建设用地增加,草地和水域减少为主要变化特点。     

塔里木河干流土地利用/覆被变化对土壤有机碳储量的影响

结合遥感影像数据与野外实测数据,对塔里木河干流2000～2010年土地利用/覆被变化及其土壤有机碳含量分布、储量等进行了分析.结果表明：2000～2010年,塔里木河干流区土地利用/覆被面积和结构均发生了变化.其中,耕地、居工用地和灌丛地呈增加趋势,且耕地与灌丛地增幅最为明显,林地、草地、水体和裸地呈减少态势且林地减少幅度最大.在林地、草地、灌丛地和裸地中,除了灌丛地之外,与2000年相比2010年林地、草地和裸地土壤中储存的有机碳量减少,且2010年储存在四种类型土地中的有机碳总量少于2000年的.10年来土地利用/覆被类型的转换导致塔里木河干流地区0～100cm土壤有机碳储量发生改变,其中土壤有机碳储量下降了的转换类型有林-灌、林-草、林-裸、草-灌、草-裸和灌-裸,相反的转换则使土壤有机碳储量增加.     

北部湾南流江流域土地覆盖及生物多样性模拟

以北部湾独流入海河流南流江流域为研究对象,基于研究区2000年和2015年遥感数据解译的土地利用数据以及社会经济等数据,采用CLUE-S模型对未来2030年生态保护情景、自然增长情景以及粮食安全情景的土地利用格局进行了模拟预测,在此基础上采用InVEST模型对流域过去和未来不同情景的生物多样性进行了评估,探讨了流域生物多样性的生境质量和生境退化程度.结果表明：2000~2015年南流江流域建设用地、园地、水域和未利用地呈现出增加趋势,其中建设用地的增幅最大,而耕地和林地减幅最大.流域土地系统中共存在着34种土地网络转移流关系,上游存在24种,中游20种,下游28种,耕地与建设用地、耕地与林地以及林地与园地之间的转换占到流域总土地利用变化的70.74%.CLUE-S模型模拟未来土地利用的Kappa系数达到0.86,表明模型模拟未来情景的土地利用精度满足要求.2000年、2015年、2030年生态保护情景、2030年自然增长情景以及2030年粮食安全情景流域生境质量总得分和平均得分分别为866630,900357,921055,876231,865370和0.7457,0.7747,0.7925,0.7539,0.7466.2030年3种情景的中上游和下游地区生物多样性都呈现出不同程度的改善趋势,而中游地区则表现出退化趋势.     

典型流域土地利用/覆被变化及其景观生态效应——以浙江省西苕溪流域为例

土地利用/覆被变化的环境效应是相关领域今后研究的重点。论文利用1985、1995和2000年的TM数据及调查资料,研究西苕溪流域的土地利用/覆被变化及其景观生态效应。结果表明:流域内农田不断减少,居民及工矿用地持续扩大,林地前期减少、后期缓慢增加;林地和农田是流域内的主要景观类型,空间集中性及斑块碎化、形状规则化、景观同化是景观结构和景观异质性变化的主要表现;土地利用/覆被变化产生了生境质量下降、边缘效应增强、土地退化和生态系统成分单调等景观生态效应;恢复与建设西苕溪流域的景观生态系统需对景观尺度上的土地利用方式进行必要的调整。     

流域土地利用/覆被对洪峰的影响研究——以太湖上游西苕溪流域为例

土地利用/覆被变化是影响流域水文过程的重要因素。基于太湖流域在全国的重要性及太湖流域LUCC洪水效应研究的迫切性,选择太湖上游西苕溪流域为研究区,利用分布式水文模型HEC-HMS模拟5种土地利用/覆被情景下的2次典型洪水过程（5年一遇的台风型洪涝和5年一遇的梅雨型洪涝）,定量区分单一土地利用/覆被对洪峰的影响程度。结果表明,对于同场降雨,5种土地利用/覆被情景下的洪峰流量大小顺序为：林地＜疏林灌丛＜草地＜耕地＜建设用地,峰现时间先后依次是建设用地、耕地、草地、疏林灌丛、林地。同样的土地利用变化对洪峰的影响程度,5年一遇的台风型洪水比5年一遇的梅雨型洪水反应剧烈。对洪峰流量影响最大的土地利用变化是其它用地变化为建设用地。对于同场降雨,5种土地利用/覆被情景下的洪水水文要素（洪峰流量、滞时）之间存在显著的定量关系。建设用地大大改变了洪峰形态,使流域原有的坦化洪水波形的能力降低,而林地则具有削减和延缓洪峰的作用。     

海河流域社会经济发展对河流水质的影响

海河流域社会经济快速发展,主要河流水质恶化.本文基于海河流域人口规模、经济产值和土地利用变化过程,结合河流社会经济发展指标和水质变化统计分析,从流域废污水排放和水资源利用等角度分析社会经济对水环境影响机制.研究表明,流域人口规模大幅增长、工业生产强度大幅提高,工业聚集区由北京-天津地区扩展到北京-天津-唐山、石家庄、聊城-德州等地区,导致海河流域工业废水和生活污水排放规模迅速上升,成为河流水质恶化直接驱动力.城市扩张是流域土地利用变化最显著特征,近30年来城市用地面积增加85%,北京-天津-唐山城市群规模扩大,造成流域水资源开发利强度加剧,降低河流自净缓冲能力.因子分析表明,流域影响河流水质因素分解为农村、城市和自然等3个方面,其中城市化过程和农村社会经济发展对河流水体污染物浓度水平影响非常显著.     

中东部地区土地利用与土地退化特征分析

采用20世纪80年代,90年代和2000年的遥感、地面调查及文献资料数据,分析了我国中东部地区土地利用与土地退化特征.分析结果认为,耕地和林地是中东部地区主要的土地利用类型,占该区土地总面积的68%左右;园地、居民和工矿及交通用地面积迅速增加;未利用土地面积明显缩小;水土流失得到初步控制,流失面积有所减少,但水土流失区域差异大,部分地区水土流失仍在加剧;耕地人均占有量小,利用强度大,复种指数高;耕地用途不稳,转入转出频繁;耕地总面积与人均耕地面积迅速减少,2000年耕地面积比80年代初和1995年分别减少了913.15×104和151.31×104hm2;2000年人均占有耕地面积比80年代初期约减少了0.03hm2;土壤污染严重,耕地质量不断下降,食品安全受到威胁.      

SWAT模型在黑河中上游流域的改进与应用

基于物理机制的分布式水文模型是定量化研究人类活动影响下流域水文过程非常有效的工具。使用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)对黑河中上游流域2000—2009年的月平均径流过程进行模拟的结果表明,SWAT模型很好地模拟了黑河上游自然状态下的径流过程,但对中游地区冬季径流模拟明显偏低。分析表明,黑河中游地形和农业生产高强度、反复的地下水抽取灌溉—渗透—地下水补给过程可能是导致模拟偏低的主要原因。基于此机制,论文提出了增加地下水下渗过程的模型修改方案,来间接模拟黑河中游的这一特定过程。对比模型修改前后的黑河中游的径流过程模拟结果表明,验证期的模型效率系数ENS和决定系数R²分别从0.53、0.61提高到了0.70、0.75,取得了较好的模拟结果。结果还表明,加强对黑河中游人工灌溉过程的模拟研究对于研究黑河中游水资源管理和水循环过程至关重要。     

基于水资源分区的黄河流域土地利用变化对人类活动的响应

在分析黄河流域1980-2015年土地利用面积变化的基础上,基于水资源二级分区,采用土地利用变化重要性指数（C_i）、土地利用变化面积比例（D）、林草植被变化指数（R）三个指标分析8个子区域土地利用变化的方向和程度;然后针对1980-1990年、1990-2000年、2000-2010年、2010-2015年四个时期,采用单一土地利用动态度、综合土地利用动态度及土地利用程度研究各分区的土地利用变化速度与程度。结果表明：与1980年相比,城乡工矿居民用地与水域面积变化最为显著。8个分区的土地利用变化面积比例均在20%左右,相互之间差异不大。在单一土地利用类型变化方面,沙漠及未利用地、水域和城市及工矿用地变化速度明显,其余三种土地利用类型由于面积基数较大,变化速度相对较小,但是变化面积很大。从各时期看,2010-2015年变化速度最大,并且大致呈现随时间推移变化速度逐渐增大的特征。在综合土地利用变化的速度方面,8个分区基本呈现出逐渐增大的趋势,上游龙羊峡以上增加最为明显。     

巢湖流域土地利用/覆被变化的水文效应研究

土地利用/覆被变化的水文效应导致水资源量变化,显著影响流域生态和社会经济发展。利用DEM、土壤数据库、三期土地利用数据及流域周边六个国家基本气象站1964-2000年气象、流域出口断面裕溪闸水文站1964-1989年水文资料,依托德国PIK研究所HBV-D模型建立巢湖流域降水径流关系,分析流域土地覆被变化对径流量影响：①利用HBV-D模型模拟流域降水径流关系,率定后系统相对误差控制在3%左右,纳希效率系数达约83%,适合巢湖流域土地利用/覆被变化水文效应研究;②分析得出单位面积的农业用地、居民用地和水域影响径流深大小分别为-0.134469、0.074908和-0.0015244,即巢湖流域农业用地对径流影响程度要高于居民用地且为负,农业用地减少将增加径流量,居民用地增长利于径流量增加,水域对径流量影响相对较小。     

鄂尔多斯市1988-2000年土壤水力侵蚀与土地利用时空变化关系

土地利用是引起土壤侵蚀的重要驱动过程。基于1988年和2000年TM影像数据和气候、土壤、植被及DEM等数据,运用通用的土壤流失预报方程（RUSLE）,对鄂尔多斯市1988-2000年间的土壤水力侵蚀进行定量估算,揭示期间水力侵蚀的时空变化特点,并对土地利用类型与土壤侵蚀的关系进行分析。结果显示：1988-2000年间,研究区土壤水力侵蚀时空变化较为明显。时间变化上侵蚀强度明显减弱,除了微度侵蚀从53.16%剧增至81.24%以外,中度、强度、极强度和剧烈侵蚀类型均有较大幅度的下降;空间变化亦很明显,2000年与1988年相比,剧烈侵蚀只有准格尔旗东南部还有少量分布,强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在准格尔旗境内。土地利用方式对土壤侵蚀有明显的影响,高覆盖草地和水域的土壤侵蚀强度较小。此外,不同土地利用类型的平均土壤侵蚀模数和土壤强度指数均有大幅度的下降。其中未利用地的下降幅度最大（68.14%）,其次为低覆盖度草地（64.09%）,耕地的下降幅度最小（49.62%）。研究结果表明,鄂尔多斯土壤水力侵蚀治理的重点区域是东北部,改变土地利用方式,增加水土保持工程措施,加强采矿迹地的修复重建等是有效防治土壤水力侵蚀的重要措施。     

土地利用类型与水分亏缺的风险程度关系——以北方农牧交错带黄土高原区为例

在北方农牧交错带植被重建中适宜乔、灌、草种生态区划的基础上,以该区域黄土高原区作为研究区,结合该区1989和1999两年的土地利用分类图,通过计算区域缺水指数及对其分级,探讨了缺水指数在时间和空间上的变化规律,分析了耕地、林地、草地等该区主要土地利用类型在时间和空间上与缺水指数的关系。在此基础上,构建水分亏缺风险指数(RiskIndexofWaterDeficit),从研究区整体和各生态分区两个尺度上探讨了不同土地利用类型的RIWD时空分异。得出如下结论:①1989～2000年,研究区缺水指数均在中度以上,其变化幅度有逐年减少的趋势;②对比1989年和1999年两年的缺水指数,区域整体缺水状况有所缓解,但各生态分区内的缓解程度在空间上仍存在差异;③从研究区整体而言,各土地利用类型的水分亏缺风险指数逐渐减少,依次为林地、耕地、草地;④因各生态分区内的地理特征包括水分状况存在变化,故各土地利用类型的水分亏缺风险程度排列顺序与区域整体有所不同。     

吉林省生态系统服务价值变化研究

研究土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要意义。论文以吉林省土地利用动态数据为基础,应用Costanza等提出的生态系统服务价值系数,分析了土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值的变化。结果表明,从1980年到2000年,吉林省草地、水域和湿地面积大量减少,其它类型土地面积在增加;由于耕地的生态价值系数相对较小,湿地和水域的生态价值系数较高,耕地面积的增加不能弥补由于湿地、水域减少造成的区域生态系统服务价值的整体下降,使得区域生态系统服务价值显著减少。吉林省生态系统服务价值从1980年的12365.14×106＄减少到2000年的10700.38×106＄,减少率为13.46%,净减少值为1664.76×106＄,总生态系统服务价值每年变化率为0.72%。     

Gridded inventories of historical usage for selected organochlorine pesticides in Heilongjiang River Basin, China

Introduction O rganochlorine pesticides (O C Ps) is a com m on nam e of a group of pesticides consisting of benzene and chlorine. Som e of O C Ps belong to persistent organic pollutants (PO Ps) that are sem i-volatile, bioaccum ulative, persistent and toxic (V allack et al., 1998; Jones and de V oogt, 1999). O CPs are ubiquitous pollutants due to their long-range transport potential. These chem icals have even been found in rem ote areas like the A rctic (M acdonald etal., 2000; A M A …