松嫩高平原土地利用格局变化时间尺度特征研究

土地利用格局变化的时间尺度是其尺度依赖性和敏感性表达的重要基础。论文以松嫩高平原典型区域巴彦县为研究区,运用GIS、RS技术,结合Matlab编程,采用K-L变换将多波段的遥感影像提取为单波段图像作为原始信号数据,在研究区土地利用格局最优空间尺度下,应用快速傅里叶变换对小波分析模型进行改进,探寻研究区土地利用格局变化研究的适宜时间尺度,进而明确适宜时空尺度下土地利用格局变化的波动性特征,并采用土地利用转移矩阵对其时间尺度的划分结果进行检验。结果表明：1）研究区土地利用格局变化在10~20、30~40和40~50 a均有明显的波动性特征,表明10~20、30~40和40~50 a是研究区土地利用格局变化的3个重要时间尺度。2）1979—2015年研究区土地利用格局变化研究的最优时间分析尺度为36 a,土地利用格局在12.33 a左右具有明显的波动性变化特征,可将研究区时间域划分为3个发展阶段：发展初期1979—1991年、发展中期1991—2003年、发展近期2003—2015年。3）在空间上,研究区土地利用格局变化的全局化时间尺度和土地利用格局变化的局部化时间尺度具有较高水平的一致性。4）论文建立的基于小波分析的土地利用格局变化时间尺度识别方法可行并具有准确性,研究区旱地、林地和建设用地等主要土地利用类型在1979、1991、2003和2015年4个重要时间节点上的变化发生了明显的趋势性转换。     

入湖河流水质对土地利用时空格局的响应研究:以洱海北部流域为例

揭示土地利用与入湖河流水质的内在联系是非点源研究的重要内容,以洱海北部流域为研究对象,从土地利用类型组成和空间格局入手,综合空间分析和统计分析方法对两者响应关系进行研究.结果表明,研究区平均坡度(SLOPE)、植被区面积百分比(VEG)作为表征土地利用类型组成的指标,与入湖河流TN和TP的关系显著,斑块密度(PD)、农业用地斑块密度(PDagr)、水体形状指数(LSIwat)作为表征土地利用空间格局的指标,与TP和NH+4-N的关系显著;类型水平下,入湖河流水质对土地利用空间格局的响应关系较景观水平强,水质响应指标为雨季TP和旱季NH+4-N,回归调整系数R2分别为0.761和0.978;旱季,入湖河流水质对土地利用的响应关系强于雨季,水质响应指标为TN、TP和NH+4-N.因此,进行洱海北部流域非点源污染治理时可考虑提高植被覆盖率和农业用地集约化程度,尽量避免旱季对自然水体的人为干扰,后续进行土地利用空间格局与入湖河流水质关系研究建议选类型水平.     

基于GIS和分形理论的土地利用空间格局分析——以闽侯县为例

以闽侯县1994年、2004年和2015年三期遥感影像为数据源,在RS、GIS和统计分析工具的支持下,运用分形理论研究时间序列上土地利用类型形态的复杂度与结构的稳定度,分析土地利用空间格局的变化,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:(1)研究期间内闽侯县的土地利用类型形态有了很大的变化,林地、耕地和未利用地面积大幅度减少,建设用地面积持续增加,水域面积变化不大;(2)整体分形维数保持下降趋势,从1994年的1.3504降到2015年的1.3333,说明空间格局总体向简单化、稳定化方向发展;(3)闽侯县各主要地类的分形维数和稳定性指数变化特点存在较大差异,耕地、林地和未利用地的分形维数持续下降,土地利用类型形态趋向规则;水域的分形维数先减后增,结构趋向稳定;建设用地的分形维数先增后减,空间结构整体趋于稳定,布局趋向合理化。土地利用的复杂性和稳定性受到人为因素的影响强烈,通过对土地利用空间格局演变的研究,可以为政府协调水土开发、区域土地合理利用以及优化土地利用结构提供支持。     

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。     

土地利用转型背景下的乡村景观格局演变响应——基于草堂溪流域的样带分析

研究山区土地利用转型背景下乡村景观格局演变与转型,对山区现代化农业可持续发展和景观格局优化具有一定的指导意义。以三峡库区草堂溪流域为研究对象,利用ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2软件,采用样带梯度分析结合景观格局分析方法,基于地形和社会经济因素,分别在河谷地区和山地丘陵地区设置5条样带,对研究区2000—2018年不同方向样带上景观格局梯度演变和驱动机制进行分析比较。结果表明：（1）景观类型整体变化幅度大致可分为较稳定型、逐年递减型和波动递增型,且景观转型的重点主要体现在耕地收缩、果园扩张和林地恢复性增长。（2）2000—2018年,研究区河谷地区的景观类型逐渐多样化,土地利用集聚,呈现空间集约化;而山地丘陵地区景观类型逐渐单一化,林地恢复。整体上由生产型景观格局转型成生态经济型、生态调节型为主的景观格局。（3）社会经济发展和政府政策导向等因素导致研究区内土地利用发生转型,在土地利用转型背景下的乡村景观格局也发生了相应的转变。研究结果可为类似山区土地资源的合理利用、生态治理和乡村振兴提供借鉴价值。     

PRA和GIS在小尺度土地利用变化研究中的应用

论文借助PRA,结合实地测量和GIS,以宁夏南部山区的上黄村为例对小尺度区域的土地利用变化进行了初步研究。重建和恢复了其25年来各时期的土地利用过程,绘制了上黄试区不同时期的土地利用空间变化图,并对其土地利用的数量及空间变化进行了分析。结果表明:在研究期内,从数量上看,耕地和林地变化最为显著,年变化率分别达到了8.0%和9.2%;从空间分布变化来看,主要表现为耕地向林地、草地及园地转变。     

基于RS和地统计学的福州市土地利用分析

土地作为一个开放的复杂巨系统,演变过程受到自然、社会经济及各种突发因素的综合影响,表现出复杂的非线性特征和空间自组织性,不同的土地利用方式组合形成了不同的景观和景观结构,通过空间格局分析可以把土地利用和土地覆被的空间特征与时间过程紧密联系起来,从而可以更好地分析土地利用和土地覆被的时空演变规律。文章基于遥感解译数据,从地统计学分析方法探讨土地利用景观格局空间分异特征,结果表明:人类对土地的改造活动不断加强,土地景观的多样性趋于均匀化,土地结构在空间上呈现均质化;人为改造活动是景观格局动态变化的主要驱动力来源,自然区域性因素是福州市景观格局动态变化的约束因子;生态风险指数分布区域与非农建设用地分布集中的区域具有显著的空间相关性,人为影响比较大的地方,往往是高生态风险的分布区。     

渝宜高速（重庆段）对土地利用变化驱动及景观格局的响应

为深入认识道路对土地利用/土地覆被变化的作用过程和机制,确定道路的影响范围和强度,论文选取渝宜高速（重庆段）两侧15 km缓冲带为研究区,基于1986、2000、2007和2013年4期遥感影像数据,利用ArcGIS技术和景观生态学方法,从4个分段、3个尺度探讨了高速公路驱动下土地利用和景观格局演变的梯度差异及其对道路演变的响应。结果表明,1986-2013年,研究区土地利用变化规律正在由“点”往“轴”向格局转变;2013年西段低山丘陵区、中段低山宽谷区、中段中低山峡谷区道路的影响范围分别是10、7、5 km,东段中山峡谷区道路效应不明显;总体来看,公路沿线3 km范围内土地利用开发强度高,并且4个分段的土地利用综合程度自西向东逐步降低;在道路的驱动下,全区景观格局的变化局限在一定范围内,对于西段低山丘陵区和中段低山宽谷区的景观格局显著变化在5 km内,中段中低山峡谷区、东段中山峡谷区的变化主要集中在4和3 km内,影响域内景观破碎化程度加剧,景观稳定性降低,生态景观风险增加;各分段土地利用和景观格局变化空间差异与其通车时间存在正相关关系,同时受区域经济和地形因素以及环境政策的影响。研究结论有助于丰富对生态脆弱区道路效应的理解,为区域交通规划及土地资源持续利用提供科学依据。     

科尔沁沙地及其周围地区土地利用变化的情景分析

根据科尔沁沙地及其周围地区过去15年(1985～2000年)土地利用的时空动态变化、2000年的土地利用格局以及2010年的土地利用规划数据,构建了模拟研究地区土地利用变化的CLUE-S模型。在该模型的支持下,论文分别对研究地区未来10年(2000～2010年)土地利用变化格局的马尔柯夫情景和规划情景进行了模拟,然后,通过2000年土地利用现状图与2010年情景模拟图的叠加,分析了在以上两种情景下土地利用变化的共同之处及差异。研究结果对完善科尔沁沙地及其周围地区土地利用变化的动态管理具有重要意义。     

土地利用动态变化的空间分析测算模型

论文首先从土地利用变化的空间涵义出发,细分出未变化部分、转移部分和新增部分等3种空间类型,并据此对现有测算土地利用变化速率的数量分析和动态度模型进行了评析,提出了修正后的空间分析测算模型,旨在更为精细和准确地测算各土地利用类型的动态变化程度;并以北京城市边缘区的土地利用变化作为案例,对3种模型的测算结果进行了比较分析。结果表明:空间分析测算模型由于细分并同时考虑了各土地利用类型的空间转移及新增过程,能更为准确地测算出各种土地利用类型的动态变化程度与速率。     

澜沧江流域云南段土地利用格局变化及环境影响分析

应用1986与2000年TM遥感影像解译生成的澜沧江流域云南段土地利用现状图,在ArcGIS 8.3软件的支持下,进行图形叠加、空间分析和数据统计分析,获取该流域1986-2000年土地利用格局变化图和面积转换矩阵,揭示了该流域1986和2000年土地利用与土地覆被的空间分布规律及14年来的变化特征,并对澜沧江流域云南段14年来土地利用变化对环境产生的影响进行分析.结果表明,澜沧江流域云南段土地利用格局的变化引发了流域水土流失、生物多样性降低、景观破碎化等一系列环境问题.      

黔中喀斯特地区典型县域碳储量时空演变及多情景模拟预测：以普定县为例

探析黔中喀斯特地区典型县域碳储量时空演变和未来空间分布趋势,对优化土地生态安全格局,提升区域碳储量,促进城市低碳可持续发展具有重要意义.以黔中喀斯特地区典型县域——普定县为例,耦合PLUS-InVEST模型,基于解译的土地利用数据和未来土地预测,反演1973~2020年普定县的土地利用变化与碳储量时空演变特征,并模拟预测2060年不同情景下土地利用空间格局演变及其碳储量变化.结果表明：①1973~2020年普定县碳储量整体增加6.61×10⁵ t,呈上升趋势,空间上呈现出“东和西部上升,中南部下降”的变化特征.②普定县历史时期土地利用变化主要表现为建设用地持续扩张,有林地和灌木林地面积占比波动上升,2060年不同情景下土地利用变化延续了历史时期的变化特征.③2060年普定县在自然演变、生态保护和经济发展情景下碳储量较2020年分别增加2.93×10⁵、5.40×10⁵和1.11×10⁵ t,其中生态保护情景增加最为显著,旱地向灌木林地转移是区域固碳能力增加的主要原因.研究结果可为普定县土地利用管理决策以及减排增汇政策制定提供科学参考.     

多情景模拟下的新疆生态系统服务价值评估

研究多情景下的新疆土地利用变化及生态系统服务价值（ESV）,探讨区域内最优的土地利用分布格局,对干旱区的可持续发展与土地利用规划具有重要意义。该研究耦合多目标优化和斑块生成土地利用模拟(PLUS)模型对自然发展情景、经济发展情景、生态优先情景、可持续发展情景4种情景下的土地利用需求及空间分布进行预测模拟,采用价值当量法计算新疆未来情景下的生态系统服务价值。结果表明：（1）2000-2020年,新疆土地利用类型以荒地为主,土地利用变化主要表现为耕地的增加和荒地的减少。2035年4种情景下的土地利用变化不同,空间模拟结果整体上扩张趋势一致,局部变化明显。（2）利用PLUS模型对新疆的土地利用变化模拟效果较好,Kappa系数均值达到0.899 1,总体精度均值达到0.954 8,可以有效模拟新疆2035年的土地利用空间格局。（3）2035年自然发展、经济发展、生态优先、可持续发展情景下的ESV分别为18 717.25、17 816.36、19 221.52、18 134.45亿元。加强草地、水域、林地、湿地等生态用地的保护,有利于提高ESV价值总量。可持续发展情景可作为兼顾生态保护和经济发展...     

新开河流域湿地景观格局动态变化过程研究

论文利用遥感和GIS技术手段,运用土地利用转移矩阵和景观格局指数的模型,对新开河流域湿地近33年(1969-2001年)景观格局的动态变化过程进行了定量分析。结果显示:①随着流域人口的增加、土地利用活动的加强和水文条件的变化,新开河流域湿地不同程度地转化为草地、耕地、沙地和盐碱地,植物群落发生逆向演变。期间湿地总面积经历了大幅度减少到显著增加的落起过程;②新开河流域湿地景观破碎化严重,2001年沼泽地平均斑块面积、最大斑块面积、最大斑块周长较1969年分别减少了71.02%、71.08%、64.76%,景观破碎化指数由0.78上升到0.93。有关研究成果可为该流域湿地保护及其合理利用提供科学依据。     

基于CLUE-S模型的黑河中游土地利用情景模拟研究 ——以张掖市甘州区为例

由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度.研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟.结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局.耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)基于Autologistic回归分析的建模对CLUE-S模型的模拟精度有一定的提高.Autologistic回归分析下模拟结果的Kappa指数0.935 4大于Logistic回归模拟结果0.888 0;(3)通过模拟2020年研究区5种情景方案下土地利用格局,表明在不同情景方案下的土地利用/覆被格局存在显著的空间差异:①自然增长情景方案下,耕地的增加对于保障粮食安全有重要意义,而建设用地的扩张则会促进研究区经济建设的快速发展,但林地和草地转化为未利用地会加剧土地的退化和生态环境的恶化;②在3种水资源约束情景方案下,水资源对干旱区土地利用/覆被变化的制约非常明显,提高水资源利用率是改善干旱区生态环境的一个重要措施;③土地结构优化情景方案下土地利用比较全面地考虑到了流域粮食安全、生态保护以及经济发展等需要,具有较强的合理性;④经济发展情景方案下建设用地快速扩张,大量侵占周边耕地和草地,粮食安全会受到较大的威胁;⑤生态保护情景方案下林地、草地和水域等生态保护用地面积呈显著扩张,区域生态环境质量明显改善.     

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。     

土地功能与土地利用表征土地系统和景观格局的差异研究——以陕西省蓝田县为例

论文依据土地提供主要服务的差异将土地利用功能划分为3 个大类和6 个亚类;通过对比研究区2010 年与2020 年土地利用类型变化和土地功能的变化,分析两者表征土地系统变化的差异;再利用5 个景观格局指数对比分析土地利用类型变化和土地功能类型变化对景观的影响,探索两者表征景观的差异。通过上述分析得出如下结论：①土地利用类型与土地功能类型均能表征不同类型间的转化,但前者可更为细致地表达出土地功能所包含土地类型间的转化;②在土地利用类型不发生变化的情况下,土地功能依然可以表征土地系统的变化;③土地功能变化分析能得到更为宏观的景观空间特征。     

张江高科技园区快速工业化对区域景观格局的影响

为探索快速工业化进程对土地利用方式及景观格局产生的影晌,运用地理信息系统(GIS)技术,对上海市张江高科技园区1989年和2013年2个时期的遥感影像数据进行解译判读,定量分析24 a来研究区域土地利用的结构变化,并结合景观分析软件Fragstats3.3,对其景观格局指数进行统计分析。结果表明:(1)张江高科技园区在工业化进程中,各种土地利用/覆盖类型的变化及其相互转化程度非常剧烈,89.3%的农业用地萎缩,其中转变为工业用地和居住用地为主导变化类型。(2)斑块数量和最大斑块指数减少,边界密度降低,区域破碎化程度减弱,优势斑块对景观格局控制作用减小;多样性与均匀度指数上升,景观格局趋于均质稳定化;蔓延度降低,斑块聚合度上升,各景观斑块团聚式分布趋势明显,连通性增强。结论:快速工业化对区域景观格局产生重大影响,园区生态格局需要进一步优化,加强生态风险调控。     

三峡库区景观格局粒度效应及其对土地利用变化过程的响应

1992—2012年,受大型水利工程建设影响,三峡库区土地利用/覆被发生剧烈变化,论文选取工程建设重要时点1992、2002、2006和2012年的土地利用覆被图,探讨景观格局指数在30~1 000 m粒度范围内的粒度效应及其对土地利用变化过程的响应。结果表明：1）所选取的27个景观指数中,有14个对空间粒度变化高度敏感、3个中度敏感、7个低敏感、3个不敏感;不同类型景观（除裸地外）粒度效应规律相似。2）景观格局指数随粒度变粗呈5种变化规律：单调下降、单调上升、阶梯状上升、无明显变化、先增大后迅速下降。形状指数粒度效应对土地利用变化过程的响应明显,聚集度指数、面积-边缘指数、多样性指数随土地利用变化的特征不受粒度粗细影响。因此,景观格局分析最适宜粒度范围为30~60 m。3）1992—2012年三峡库区整体景观异质性增大、优势度降低、呈小斑块密集格局;耕地面积急剧下降、破碎化加剧,林地面积稳步提升,连通性提高。     

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。