基于序列模式的土地利用变化分析——以广西壮族自治区为例

土地利用变化是一个长期的过程,同时具有一定的复杂性。传统的转移矩阵方法只能在两期土地利用数据之间相互比较而不能总结长期整体的变化规律,频繁项集不能导出变化序列。针对这些方法的不足,本文提出了基于序列模式的土地利用变化序列分析模型。首先给出土地序列数据库的定义,然后根据土地序列数据实际特点和垂直格式的序列模式SPADE算法,给出土地变化序列模式的计算过程和方法。在以中国广西为实例的研究中,计算了1970s—2015年共7期22种二级土地利用类型的变化序列。研究区土地利用变化主要发生在林地之间,部分林地转换为厂矿、采石场、交通道路等建设用地类型;城镇用地主要由旱地和水田转换而来;在研究期内没有任何一个土地单元转化成水田。     

基于RS与GIS技术分析淮南矿区土地利用变化

借助淮南矿区1986、1999、2012年共3期遥感影像和地形图,应用遥感和GIS技术,通过人机交互解译方法获取了矿区土地利用/覆盖变化基础数据,由此计算各年份的土地利用结构指数、土地利用转移指数和土地利用空间指数,并依据计算结果分析矿区土地利用/覆盖类型结构和变化情况。研究表明:耕地是矿区主要土地利用类型,并逐年减少,城镇用地、水域增长最为明显,林地表现为增长趋势,农村居民点面积则呈现出先增加后减少的态势;三个年份矿区的土地利用均处于发展期;1999—2012年,土地利用变化剧烈程度较大,城镇用地、水域、和林地的增加主要依靠耕地的转化,耕地与农村居民点之间的转化是空间上分布最广泛的转化。     

基于土地利用/覆被情景分析的长期水文效应研究——以西苕溪流域为例

论文以太湖上游的西苕溪流域为研究区,通过土地利用变化模型CLUE-S对未来15年土地利用/覆被变化的空间格局进行模拟,并在此基础上,应用长期水文影响模型L-THIA模拟分析1985年、2002年以及未来15年后3种土地利用情景对地表径流的长期影响,并识别不同土地利用方式转换水文效应的敏感性。结果表明：①在相同的降雨条件下,2017年土地利用情景下年均径流深度较1985年增加61.6mm,且土地利用变化对月径流的影响在春季尤为显著,同时,土地利用变化的水文响应程度,以枯水年响应最强,丰水年响应最弱;②不同土地利用方式转换产生的水文效应存在较大差别,以林地向建设用地转换的水文效应最为敏感,其次是耕地向建设用地、林地向耕地的转换,最后为耕地向林地的转换。文中采用水文模型与土地利用变化模型相耦合的方法,可为土地利用变化水文效应的分析提供新的思路和参考。     

近20年来黑河干流中游地区土地利用/覆被变化及驱动力定量研究

黑河干流水量统一调度实施后(即2000年以后),流域干流中游地区用水量在时空上进一步受到限制。为此,研究黑河干流中游地区土地利用/覆被变化过程及其驱动力,尤其是黑河水量统一调度以来的生态环境问题,对研究区可持续发展具有重要意义。研究表明:①研究区土地利用发生了较大变化,1985-2000年,耕地、林地、城乡工矿居民用地逐渐增加,而草地、水域、未利用土地不断减少,2000-2005年耕地、城乡工矿居民用地逐渐增加,而草地、林地、水域、未利用土地不断减少;②黑河流域干流水量统一调配以来,一方面研究区可用水量进一步减少,另一方面研究区耕地短时间增加较快,研究区生态环境有退化的迹象,草地、林地、水域面积呈现减少趋势,变化率分别为2.14%、7.36%和3.69%;③1985-2000年土地利用类型主要呈现耕地和城乡工矿居民用地、耕地和未利用土地之间的相互转换,草地转为耕地,2000-2005年,土地利用类型主要呈现未利用土地转为耕地,草地和耕地之间相互转换;④土地利用程度变化存在明显的区域差异,以甘州区变化最大;⑤研究区土地利用/覆被变化的主要驱动力为社会经济因子,包括人口增长、经济社会发展等,2000年黑河流域水量统一调配以后,中游可利用水量的约束直接影响着研究区的土地利用变化。     

基于动态度分析法岩溶区土地利用时空变化分析

通过RS和GIS技术对水城县1999、2005、2009和2015年4期遥感影像进行分类和统计,共分为建筑用地、草地、疏林地、密林地、水体、耕地和裸地7类土地利用类型。提取土地利用信息后采用土地利用转移矩阵和动态度分析法分析了土地利用类型的时空变化情况及发展趋势。最后结合自然、经济、人口等因素分析了土地利用类型变化的驱动力。结果表明:1999-2015年间,研究区建筑用地面积逐年增加,耕地面积先减少后略有增加,裸地面积先增加后大幅度减少,林地面积整体呈现增加趋势,水域面积基本保持平稳。耕地和裸地主要转向建筑用地和林地。各土地利用类型在面积和空间上均处于不断变化之中,但整体变化趋于稳定状态。其中经济发展、人口变化及政策导向是导致土地利用类型发生变化的主要驱动因素。     

三峡库区土地利用与景观格局变化研究

在地理信息系统(GIS)支持下,运用ArcGis软件和景观生态学的方法,对1980～2004年三峡库区土地利用和景观结构的时空变化特征进行了研究。结果表明:24年间三峡库区1495.97km2的土地利用面积发生变化,研究区域综合土地利用变化动态度达0.13%,区域土地利用斑块数由50858增加为50998个,平均斑块面积由1.103 km2/个减小到1.10km2/个。区域土地利用空间格局指数中多样性指数增长0.14%,均匀度指数增长0.23%,破碎度指数增长0.22%,优势度指数降低0.30%。土地利用类型变化的面积大小依次是建设用地>水田>旱耕地>草地>水域>林地>未利用地,土地利用的动态转化过程以林地、草地、旱耕地的相互转化与旱耕地向水田的转化为主。     

基于格网的近十年江西省道路网络对土地利用变化影响阈值研究

依据全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查与评估项目中2000和2010年两期土地利用数据和中国交通网2012年道路要素数据,基于ARCGIS格网分析方法,得到1km×1km、2km×2km…10km×10km十个尺度下道路网络密度与土地利用转化之间的相关系数,结合江西省2010年DEM数据,分析土地利用变化相应的地形(海拔、坡度和坡向)特征,计算道路网络影响土地利用变化的路网密度阈值范围。得出江西省道路网络主要影响的土地利用转化为林地向建设用地、农田向建设用地、林地向草地、林地向农田和农田向林地,其对应土地转换的海拔范围分别为167~291m、112~221m、367~422m、267~306m和180~273m;坡度范围为0°~2°,为平地类型,说明人类活动主要集中在坡度较低的区域;坡向范围为175°~195°,均为正南方向,说明受社会因素的影响,土地利用变化主要活跃在在南坡方向;道路网络影响以上土地转换路网密度阈值范围为0.98~1.82km/km2、0.98~2.22km/km2、0.77~1.20km/km2、0.93~1.38km/km2、0.95~1.43km/km2,道路网络影响土地利用转换的路网密度呈先下降,在2km之后趋于不变,表明尺度愈大,路网对土地利用转换所造成的影响愈小,但不会消失。     

澜沧江流域云南段土地利用及其变化对土壤侵蚀的影响

采用GIS空间分析与传统统计分析相结合的方法,通过在ARCGIS 8.1的GRID模块中,对澜沧江流域南段土地的栅格(GRID)图进行地图代数运算,形成具有复合数据的新GRID数据表;对新生成GRID属性表的数据进行统计计算,获得研究时段内不同空间范围的土地利用转移矩阵数据及各类用地上的土壤侵蚀数据;通过土壤侵蚀综合指数(INDEX)的计算,反映了不同区域、不同土地利用类型上的土壤侵蚀程度及其变化.研究结果表明,耕地、其它林地、低覆盖度草地上土壤受侵蚀的可能性较其它用地类型大;耕地、中覆盖度草地、水域的土壤侵蚀强度较其它用地类型大;土地利用变化对土壤侵蚀变化的影响在澜沧江中游和下游区域表现较为明显,而在上游区域不明显;上游区域土壤侵蚀的主导因素不是土地利用及其变化,而是地形、气候等其它因素.     

长江下游沿线土地利用区域结构演化分析

论文利用1985和2000年LandsatTM数据和相关统计资料,对长江下游近15年来土地利用区域结构演化进行了研究。研究揭示了长江下游沿线区域土地利用结构的变化趋势、土地利用结构时空演化类型及土地利用格局与社会经济因子间的关系。研究表明:近15年来长江下游沿线区域土地利用变化总体表现为耕地数量减少和建设用地增加的趋势;区域内土地利用变化时空演化类型可以划分为五大类;区域土地利用格局与社会经济因子之间可以用3个典型相关变量表示,耕地、建设用地、林地与草地变化分别对应于不同的社会经济解释因子。     

长三角地区PM2.5浓度对土地利用/覆盖转换的空间异质性响应

长三角地区PM_2.5污染受区域空间效应的影响,其可持续治理方向仍不清晰.结合随机森林、空间计量模型和多尺度地理加权回归模型（MGWR）,探讨PM_2.5浓度对土地利用/覆盖转换的多尺度空间响应过程.结果表明：（1） 2000～2018年长三角地区PM_2.5浓度呈现出4类空间连续聚集的时空变化模式,区域性同步变化强烈;（2）土地转换对PM_2.5浓度的相对影响表现复杂,耕地与林地的源-汇效应显著.邻域分析表示周围聚集性土地利用/覆盖转换普遍比单一像元时作用更显著,空间效应明显;（3） PM_2.5浓度变化与林地、草地转换类型大多呈显著负相关,与耕地、建设用地和水体之间的转换类型呈显著正相关.随机森林模型重要性排序及相关系数强度表明：耕地-耕地（29.65%及0.650）、林地-林地（26.98%及0.726）、建设用地-耕地（22.57%及0.519）、耕地-林地（17.84%及0.602）和耕地-建设用地（16.34%及0.424）之间转换对PM_2.5浓度变化贡...     

花溪区土地利用变化研究

土地是人类社会赖以生存和发展的最基本自然资源。土地利用格局的好坏深刻地影响并决定着一个地区的发展和经济状况。在地理信息系统(GIS)技术与遥感(RS)平台下,以花溪区1973年、1986年、1993年陆地卫星影像和2002年、2007年CBERS影像数据为基础,从土地利用类型、结构和布局阐述了研究区不同时期的土地利用现状,并在此基础上对其5个年份土地利用的变化过程和分布特征进行分析。结果表明:花溪区30多年来土地利用类型中水田、草地、林地面积呈减少的变化比较明显;建筑、旱地、灌木林等面积呈增加的变化较明显。研究成果对花溪区土地资源的合理利用有一定指导意义,为土地管理部门提供决策支持。     

三亚市土地利用/覆被变化及其驱动机制研究

土地利用/覆被变化及其驱动机制是全球变化和可持续发展研究的前沿与重点领域,案例剖析是解释土地利用/覆被变化及其驱动机制的有效途径。论文以1991、1999、2005年的遥感影像为基本数据源,运用GIS空间分析方法,研究了三亚市土地利用/覆被变化及其驱动机制。结果表明：①三亚市土地利用/覆被变化特征为：耕地主要转为建设用地,林地主要转为园地;建设用地表现为“突变式”增长与分散布局,园地由沿海平原台地向北部丘陵山地扩展,土地利用景观破碎化趋势显著;②三亚市外部环境诱导驱动和内部矛盾冲击,推动旅游休闲产业以成片建设开发模式发展和农业结构大幅度调整,驱动着耕地向建设用地、林地向园地为核心的土地利用类型的快速转换。旅游休闲用地成片开发模式导致了建设用地的突变式增长和分散布局,农业结构的快速调整导致了园地由沿海带平原台地向北部丘陵山区快速扩张;③三亚市应面向建设国际性滨海旅游城市的战略目标,转变土地开发利用方式,严格执行土地利用总体规划,保护自然景观资源的可持续利用,保障旅游休闲产业的可持续发展。     

沂河流域土地利用时空变化图谱特征分析

基于沂河流域1995年、2005年和2015年土地利用空间数据,运用地学信息图谱方法构建1995-2005年和2005-2015年两个时序单元的土地利用转移图谱和涨落势图谱,分析了沂河流域近20年来的土地利用时空变化规律及发展过程。结果表明：（1）1995-2015年,沂河流域土地利用结构以耕地和林地为主,其中耕地和草地减少,林地和建设用地增加是主要变化趋势。（2）土地利用转移图谱以耕地与林地、草地之间的相互转换以及建设用地占用耕地为主,林地、草地转变为耕地主要发生在费县和平邑县中部地势平缓的山前平原,耕地转变为林地、草地则主要分布于研究区北部和西南部土壤侵蚀较为严重的山区,耕地转变为建设用地主要集中在各县市城区周边经济相对发达的区域。两个时序单元中,发生变化的主要图谱单元类型及面积存在显著差异,2005-2015年土地利用发生转换的空间进一步扩张。（3）土地利用涨势图谱中新增耕地面积最大,占新增面积的比例为33.87%;落势图谱中耕地萎缩面积最大,占萎缩面积的比例为51.38%。两个时序单元中,各县市涨落势图谱变化存在明显差异。该研究可为沂河流域土地资源的可持续利用及生态建设提供科学依据。     

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。     

1985-2015年美国坦帕湾流域土地开发利用强度时空变化分析

分析土地开发利用强度对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。选取美国佛罗里达州坦帕湾流域为研究区,以1985年、1995年、2005年、2015年4期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,采用GIS技术构建了基于行为者的土地动态度模型、转移矩阵、土地开发利用强度模型和土地利用结构模型,对坦帕湾流域土地开发利用强度时空格局进行了分析。结果表明：（1）研究期间建设用地和林地是流域主导土地利用类型;建设用地面积增加最多,主要由耕地转换而来,转换比例为53.74%。（2）各种土地利用类型相对变化率具有明显的空间差异,河流与湖泊相对变化最大;未利用地速度变化最为显著,单一动态度高达1.11%;建设用地年均增长较为平缓,每年增长0.30%左右;流域北部和南部综合动态度最高,形成极核中心,并以圈层形式向外辐射降低,同时高动态度区逐渐转换为较低动态度区。（3）信息熵均衡度呈小幅下降趋势,土地利用结构均质性下降;土地开发利用面积基本构成为建设用地>林地>耕地与牧场>河流与湖泊>未利用地>滩涂与沼泽。（4）坦帕湾沿岸皮拉尼斯县与坦帕市土地开发利用强度最高;流域土地开发利用强度发展期面积高于调整期,土地开发利用强度增强趋势明显。     

城市化流域的土地利用变化对水文过程的影响——以秦淮河流域为例

以城市化流域--秦淮河流域为例,采用SWAT分布式水文模型,结合遥感和地理信息系统技术,对流域1987~2000年的土地利用变化对水文过程的影响进行探讨和研究。结果表明,13年中秦淮河流域的土地利用变化对流域的径流影响较大,2000年土地利用情景相对于1987年的模拟结果,1980s~1990s年径流增加约为5%~6%;在相同的土地利用变化条件下,枯水年的水文响应最强,其次是平水年,丰水年响应最弱;在任意降雨条件,林地向建设用地转化,其径流系数增加0.3以上,水田向建设用地、旱地向建设用地转化,其径流系数增加0.2~0.3,林地向旱地、水田向旱地、林地向水田的转化,其径流系数增加幅度在0.1以下。     

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.     

区域生态系统服务对土地利用变化的脆弱性评估——以江苏省环太湖地区碳储量为例

文章在评述生态系统服务对全球变化的脆弱性研究概况的基础上,认为在生态系统服务退化和不可持续的状态下,改变土地利用变化对降低生态系统服务脆弱性具有重要意义。论文引入了生态系统服务对土地利用变化脆弱性评估方法,分析了生态系统服务对土地利用类型转变、土地利用类型渐变、土地管理方式变化的脆弱性响应机理,以江苏省环太湖地区碳储量为例进行实证研究。结果表明:①在1980—1990年、1990—2000年、2000—2005年3个时间段,农田、林地的显著减少和建设用地的急剧增加致使生态系统碳储量对土地利用强度变化表现得愈加脆弱,土地利用强度指数每增加一个单位,碳储量分别减少0.90 Tg、1.68 Tg、1.69 Tg;②2005—2015年间,通过对农田、林地、建设用地的规划控制,可以降低生态系统碳储量的脆弱性,土地利用强度指数每增加一个单位,碳储量分别由规划控制前减少0.50 Tg变为增加0.62Tg。据此得出结论,合理调整土地利用结构、加强规划管理可以降低生态系统碳储量对土地利用变化的脆弱性。最后,针对研究中存在的一些不足之处,提出了进一步研究的建议。     

近20a三峡库区农林地利用变化图谱特征分析

土地利用变化图谱单元能够把表示"空间单元特征的图"与表示"时间发展之起点与过程的谱"合为一体,并建立起空间—属性—过程一体化数据信息。论文以TM/ETM影像为空间数据源,构建三峡库区1990—2000年和2000—2010年两个阶段农林地利用变化信息图谱,以及融合1990、2000、2010年这三个时期土地利用现状的变化模式图谱,以探讨库区近20 a来的农林用地变化轨迹和特征规律。结果表明:1 1990—2000年阶段的农林地利用变化图谱主要以农林地间及其和草地互换、建设用地占用农林地的图谱单元类型为主。空间差异上最为显著的是"耕地→建设用地(编码15)"、"草地→林地(编码32)"和"林地→草地(编码23)",空间分离度较低。2 2000—2010年阶段的农林地利用变化图谱单元分离度增大,农林地利用发生转换空间进一步扩张。最显著变化的是"耕地→林地(编码12)"和"耕地→建设用地(编码15)"图谱单元类型,其次是农林地转换为水域图谱类型(编码14和24)的面积增大。3库区农林地利用变化模式以前期变化型和后期变化型为主,反复变化型和持续变化型发生概率较小,库区农林地利用的转换具有明显的时间阶段性特征。     

宜兴市土地利用类型与水生态健康相关性研究

利用宜兴市2012年-2014年土地利用数据、水生态健康等相关数据,引用土地利用动态度和土地利用综合程度指数,对土地利用变化和水生态健康现状进行分析,运用相关性分析法测算土地利用类型比例与水生态健康主要指标的相关性.结果表明:耕地、建设用地比例与水生态健康综合指标负相关,湿地、草地、园地、林地用地比例与水生态健康综合指标正相关;建设用地比例与底栖动物负相关;湿地用地比例与营养、底栖动物指标正相关较强.