山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明：井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔>400 m、坡度>15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔<400 m、坡度<15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km²,建设用地净增加352 km²,土地利用方式的改变主要发生在海拔<800 m、坡度<15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

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。     

不同雨强条件下河流水质对流域土地利用类型与格局空间响应

以七乡河流域为研究区域,基于2015年4、5、6月3次不同雨强条件下的河流水质实时监测数据,以及区域DEM数据和遥感数据,根据高程与坡度将流域划分5级河流缓冲区,研究不同雨强条件下各缓冲区内土地利用类型、格局与河流水质之间的响应关系.结果表明:1不同空间单元土地利用类型与格局存在差异.低缓区域、中缓区域和高缓区域优势土地利用类型为建设用地;中陡区域和高陡区域林地为优势土地利用类型.2低缓区域是不同雨强条件下,土地利用类型对河流水质影响最大的空间单元.3低缓区域建设用地对水质的影响最大;中缓区域湿地对小雨强时水质影响最大;建设用地对中等雨强和大雨强时水质影响最大.中陡和高缓冲区,建设用地对小雨强时水质影响最大;而中等雨强和大雨强时林地对水质影响最大.4土地利用格局对河流水质影响比较复杂.平均斑块形状指数对低缓区域水质影响最大;斑块密度、平均斑块形状、多样性指数分别是中缓区域3种雨强时对水质影响最大的格局因子;高缓区域3种雨强条件下平均斑块形状指数、多样性指数和斑块密度对水质影响最大;平均斑块形状指数和蔓延度是中陡区域和高陡区域小雨强和大雨强时对水质影响最大,蔓延度和多样性指数是中等雨强时影响最大土地利用格局因子.     

基于DEM的山地丘陵区土地利用/覆被研究——以青海湖流域为例

研究地形对土地利用空间分布格局的影响,对探讨不同地貌部位自然因素和人文因素在土地利用变化过程中的作用具有重要意义。论文以青海湖流域为例,对比各土地利用类型的投影面积与地表真实面积的差异,并从地形(高程、坡度、坡向)角度分析了流域内土地利用的空间分布格局。结果表明:流域投影面积与地表真实面积相差754.79 km²。耕地、居民地、水域、沙地主要分布在3 500 m以下,且坡度小于2°的平地上,耕地和居民地多分布在南坡和西南坡上;林地主要分布在3 500~4 000 m且坡度多在6~25°的缓地和斜坡上,各坡向分布较均匀;草地主要分布在4 500 m以下且坡度小于25°的坡地上;沼泽多分布在3 500~4 500 m且坡度小于25°的河源地区,多分布在北坡和东北坡上;其它用地主要分布在4 000~4 500 m的坡度较大的斜坡或陡坡上。随高度、坡度增加,土地利用程度综合指数呈下降趋势;土地利用综合指数在坡向上呈现:平地＞阳坡＞阴坡。说明地形在很大程度上影响着青海湖流域的土地利用分布,且这种影响比较符合当地的自然规律和社会经济规律。     

成都平原及其周边区域植被覆盖动态监测

利用Landsat TM/OLI遥感数据、DEM和地貌数据,基于像元二分模型、遥感与GIS技术对2007~2013年成都平原及周边区域的植被覆盖动态变化进行了估算,并结合高程、坡度、坡向和地貌数据,定量分析了汶川地震前、后植被受损与恢复的空间动态格局变化。研究表明:(1)植被覆盖总体良好,近一半区域的植被覆盖度均在中、高度以上,空间格局上呈现由西部的龙门山区向中部的平原区域降低的总体趋势;(2)地震造成植被受损面积约6.91×105 hm~2,集中分布于海拔324~800 m、坡度20°、东坡、南坡和西坡及山地地貌部位;(3)震后5 a,植被恢复面积约4.88×105 hm~2,主要分布海拔324~1 000 m、坡度30°、平缓坡、南坡、东坡和西坡、丘陵和大起伏山地以下区域;(4)高程、坡度和地貌对植被损毁与恢复的影响明显高于坡向。     

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。     

基于地形的县域生态系统服务价值分析

通过收集2007年和2017年绛县的DEM数据和遥感数据,经遥感解译和GIS重分类,将该区域高程划分为6个等级、地形坡度划分为5个等级、土地利用类型划分为7类,计算和探讨了2007—2017年间绛县各土地利用类型的生态系统服务价值和单项生态系统服务价值在地形梯度上的变化情况,并计算了生态系统服务价值动态度和敏感性指数。结果表明:2007—2017年间,绛县土地利用面积增加了9 596 hm~2,生态系统服务总价值增加了14 762.80万元;生态系统服务价值增加量最大的为林地,生态系统服务价值减少量最大的为耕地;林地在900～1 200 m地形梯度上有最大的生态系统服务价值增加量12 620.66万元,在13°～20°地形坡度梯度上有最大的生态系统服务价值增加量9 946.53万元;在各单项生态系统服务价值类型方面,气体调节生态系统服务价值增加量最大,废物处理生态系统服务价值减少量最大;建设用地的生态系统服务价值动态度和敏感性指数最大,林地对绛县的生态系统服务价值贡献最多。     

1980—2020年永定河流域景观格局动态变化及驱动力分析

为研究高原—山区—平原—滨海生态要素梯级流动特性的流域景观格局动态变化规律,以永定河流域1980—2020年7期Landsat遥感影像为主要数据源,综合运用景观面积动态分析、景观格局指数和数理统计等方法分析了近40年来永定河流域景观格局演变特征,并揭示其驱动因子。结果表明：1)1980—2020年流域土地利用类型以耕地、林地、草地为主,面积占比约90%;近40年,耕地、草地面积分别减少1 376.38、463.42 m²,建设用地、林地面积增加,综合土地利用动态度在2015—2020年变化最大。2)在类型水平上,建设用地斑块破碎程度明显降低,其余用地类型变化不明显;景观水平上,香农多样性指数(SHDI)由1.29增至1.35,香农均匀度指数(SHEI)由0.67增至0.75,景观整体结构趋向复杂,异质性增加,团聚程度下降,景观破碎化加剧。3)流域景观格局变化受社会经济因素、自然因素和政策因素共同影响,其中社会经济发展为主要驱动力,经济发展和城乡人口结构变化是景观格局变化的主要驱动因子。     

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。     

运用GIS技术进行生态环境干扰评价研究:以震后紫坪埔水库区域为例

运用GIS技术中的加权叠加法对震后都江堰市紫坪埔水库区域的地形地貌、植被覆盖、土地质量和水体干扰等因子进行评价。评价结果表明:东向与北向水土流失量较少,植被分布量较多,干扰较轻;南向与西向水土流失量较多,植被分布量较少,干扰较重。坡度15°以下地区水土流失量较少,植被分布量较多,干扰较轻;坡度在15°~30°地区水土流失量逐渐增多,植被分布量逐渐减少,干扰适中;坡度大于30°地区水土流失量较多,植被分布量较少,干扰较重。海拔1 500 m以上地区水土流失量较少,斑块分布量较少,干扰较轻;海拔500~1 500 m以下地区水土流失量逐渐增多,斑块分布量适中,干扰适中;海拔500 m以下地区水土流失量最大,景观斑块分布量最大,干扰较重。离水体越远的地区,干扰越轻,越近的地区干扰越重,特别在距河流300 m范围内的区域干扰最重。地质灾害高度危险区沿岷江河道呈带状分布,与龙门山断裂带的走向大体一致,主要集中于映秀镇一带和紫坪铺水库一带。     

近30年来鄱阳湖环湖区土地利用与景观格局变化研究

以1988—2018年7期Landsat遥感卫星影像为数据源,采用土地利用转移矩阵、景观格局指数等方法探究了鄱阳湖环湖区近30年来土地利用与景观格局变化特征.结果表明：(1)近30年来鄱阳湖环湖区建设用地和林地面积显著增加,耕地、草地、水域和未利用地面积减少.(2)建设用地的转入类型以耕地为主,30年间共侵占耕地面积1243.66 km²,占建设用地面积增加量的71.19%.林地的转入类型主要为耕地和草地,其中,耕地转入占比56.95%.耕地的转出类型以建设用地、草地和林地为主,且1999年以后随着城镇化的发展耕地主要转向建设用地.(3)近30年来鄱阳湖环湖区景观总体破碎程度逐渐增大,景观斑块个数共增加63492个,增幅为11.68%.景观连通性降低,各类型土地呈均衡化趋势分布,景观异质性增加.研究结果可为推动鄱阳湖环湖区土地资源保护、生态环境保护和经济协同发展提供参考依据.     

道路网络对澜沧江流域典型区土地利用变化的驱动分析

道路网络的存在和扩展影响着周边土地利用的格局,辨析其驱动效应对道路及生态管理具有重要意义.选取澜沧江流域典型山地生态系统为研究区域,以景洪市为案例区,通过解译和地理信息系统分析不同时期的遥感数据,研究了案例区所在的县域和道路影响域的土地利用变化规律.结果表明,1980～2000年间,道路两侧不同缓冲区的林地、灌丛有所减少,而建设用地和旱地面积的增加超过了10%;以2000年为例,土地利用格局的Shannon多样性、Simpson均匀度和斑块密度指数随道路缓冲距离增加而降低.100m缓冲距离情况下,3个指数为2.04,0.83和5845个·km-2,而1000m分别为1.92,0.81和599个·km-2,人工干扰指数也从46.6%下降到34.4%,而且格局指数和人工干扰指数都是2000年大于1980年.景观格局和人工干扰的时空分析表明,道路网络对区域土地利用的驱动作用随着距离道路的远近和时间有明显的变化土地利用转移矩阵分析表明,灌丛、林地、旱地受到建设用地转移驱动最大.     

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。     

松嫩平原北部土地利用变化的地形梯度特征分析

地形地貌是影响土地利用结构变化与空间格局分布的重要自然要素,不同地形梯度下的土地利用变化格局是自然条件与经济社会条件相互作用的体现。以松嫩平原北部典型区域——黑龙江省嫩江县为研究区,综合利用遥感和地理信息系统技术,通过DEM提取高程、坡度和坡向地形因子,并结合地形位指数和分布指数,分析研究区土地利用变化地形梯度特征。研究结果表明:1)1984—2011近30年间,研究区土地利用变化主要集中在高程313～397 m,坡度5～15°的半阳坡地区,并随着高程的增加、坡度的增大而减缓,阳坡大于阴坡;2)1984—2011年,研究区土地利用变化地形梯度特征明显,在不同梯度等级,土地利用类型之间的转换不同。该研究成果可以为土地利用结构的优化及合理布局提供科学依据。     

不同时空尺度下土地利用结构与空间格局对苏州河水质的影响

土地利用与河湖水质的关系存在时空异质性.以上海苏州河为研究对象,基于2001、2005、2010、2015和2020年水质监测和土地利用数据,提取5种空间尺度（200、500、1 000、2 000和5 000 m河段缓冲区）的景观格局指数,采用相关分析和冗余分析,研究了多时空尺度下苏州河水质与缓冲带土地利用构成和空间格局特征的响应关系.结果表明：①苏州河水质近20年呈逐步改善趋势,TN是当前水体主要污染物.②不同尺度缓冲带土地利用均以建设用地为主,绿地林地占比呈小幅增长趋势.③缓冲带土地利用景观特征与水质存在关联性,并表现出时间和空间尺度效应.时间尺度上,建设用地、农业用地、景观优势度、聚集度和多样性指数与各项水质参数呈现出显著的相关性.就NH₄⁺-N、TP和TN而言,2010年呈现出与其他年份相反的相关关系.2001年土地利用景观特征对水质的总解释率最高,为93.65%.近10年来,绿地林地对水质的调控作用凸显.④空间尺度上,绿地林地、斑块数量、景观形状和多样性指数与大部分水质指标呈现出显著的相关性.绿地林地对NH₄⁺-N、TP和TN的正调控效应均以2 000 m尺度最强.斑块数量和景观形状指数在较大空间尺度上对水质的调控作用相对较强,而香农多样性指数则在小尺度上对水质起到较好的正调控作用.2 000 m尺度下土地利用景观特征对水质总解释率最高,为68.47%.研究表明,增加2 000 m缓冲区内绿地林地的面积并优化其景观配置将对苏州河水质保护具有积极作用.     

南昌市城市空气PM2.5和PM10时空变异特征及其与景观格局的关系

基于2013—2015年南昌市9个空气环境监测点的连续数据,分析了空气PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度(以下简称浓度)的时空变异规律,并以景观格局指数为定量指标,研究了监测点的两种颗粒物浓度与其周边500 m半径、1000 m半径缓冲区的土地利用状况的关系.结果表明:(1)南昌市3年来PM_(2.5)和PM_(10)浓度逐年显著降低.(2)通过聚类分析,9个监测站依据颗粒物污染可分为4大类,表现出一致的城乡梯度差异.(3)在斑块类型水平上,PM_(2.5)和PM_(10)浓度与500、1000 m半径缓冲区的C-PLAND(建筑用地覆盖率)、C-SHDI(建筑用地多样性指数)显著正相关,与1000m缓冲区的F-ED(林地边界密度)显著正相关;与F-PLAND(林地覆盖率)、C-Fi(建筑用地分离度指数)、F-MPS(林地平均斑块面积)显著负相关.在景观水平上,PM_(2.5)和PM_(10)浓度在500 m缓冲区与LPI(最大斑块所占景观比例)显著负相关;与1000 m缓冲区的MPS(平均斑块面积)显著负相关.景观格局指数直接反映土地利用状况,它与PM_(2.5)和PM_(10)浓度的相关性,表现出生态学中典型的"源汇景观"关系.     

福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度效应分析

土地利用在不同的规模尺度上具有不同的特征,某个研究尺度上的影响因子可能在其它尺度上并不发生作用。论文运用统计方法与GIS技术从自然环境、社会经济以及基础设施条件各方面分析福建省龙海市土地利用空间分布影响因素及其尺度效应。综合考虑9种主要的土地利用方式和23个候选影响因子,其中土地利用数据来自2000年11∶0000土地利用详查数据,地形数据来自15∶0000DEM,而社会经济统计数据如人口分布来自以乡镇为统计单元的统计年鉴,因此必须根据其空间分布与影响因子的关系进行空间化处理。采用的基本研究单元为100m×100m,在此基础上生成200m×200m,300m×300m～2000m×2000m多个空间尺度序列数据图层。通过分别构建不同聚合规模上的土地利用空间分布驱动模型,探讨了福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度规模效应。研究表明,不仅模型的解释能力会随聚合规模发生变化,影响因子本身及其影响系数也随研究尺度发生不同程度的变化,呈现出显著的尺度依赖性规律。龙海市主要地类受坡度、海拔高程等地形条件的严格限制,而地形因素是不容易随时间发生改变的,因此自然条件优越的地区适合多种用地类型,因而将是用地矛盾的焦点。     

2010-2020年广西植被覆盖变化及其地形与LUCC分异效应

监测和分析植被覆盖变化是评估区域植被恢复成效及资源环境承载力的重要内容之一,对区域可持续发展至关重要。该文基于MODIS NDVI数据、DEM和土地利用数据等,采用像元二分模型计算2010-2020年广西植被覆盖度,结合植被覆盖度变化类型提取模型、趋势分析法和分布指数,定量分析广西植被覆盖度变化及其在不同地形、土地利用类型上的分异特征。结果表明：（1）广西植被覆盖度多年均值为69.68%,且空间分布差异明显,呈现南部、东部向中部、西部和西北部递减的规律。2010-2020年植被覆盖度以高和中高植被覆盖度为主,两者面积占比高达88.74%。（2）广西植被覆盖变化相对比较稳定,其植被稳定型占总面积的58.94%;植被减少型占1.08%,植被增长型占39.98%。植被覆盖恢复改善相对明显,主要来源于低和中植被覆盖度类型向中高和高植被覆盖度转化。（3）海拔<300 m、坡度<5°的区域植被退化减少优势明显。海拔在300～800 m的区间和坡度>15°的区域植被增长型为优势分布。而在海拔>1 000 m区间和坡度≤12°区间范围内植被稳定型分布优势相对明显。（4）有林地植...     

普兰店市土地利用景观格局及其生态环境效应研究

基于研究区2010年的土地利用图形数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,定量分析了普兰店市景观空间格局及其生态环境效应.结果表明：（1）普兰店市旱地景观面积最大、分布最广,其面积比例为47.1％,林地景观的面积比例也较大,草地和沼泽地的面积比例较小.平均斑块面积0.82 km2/个,景观多样性指数为1.35,优势度指数为0.73,均匀度指数为0.62;（2）大部分旱地景观分布在普兰店市南部,林地景观大多分布在北方.城乡用地、水田则相对集中分布在南部沿海地区;（3）普兰店市的生态环境指数为0.40,生态环境质量总体一般.     

东江源流域不同空间尺度景观格局对水质影响分析

以东江源流域为研究区,基于水质监测和土地利用类型数据,综合运用景观指数法、相关性分析和冗余分析,研究了2017~2019年水质空间变化特征,揭示了东江源流域景观格局与水质的响应关系.结果表明：①东江源流域水质整体偏好,但寻乌水总氮污染仍旧严重,截至2019年,全部监测点总氮年均浓度都超过Ⅲ类水质标准限值.②景观水平上,水质与景观形状指数、斑块个数和香农多样性指数呈正相关,与最大斑块指数和聚集度指数呈负相关.类型水平上,建设用地是东江源流域总氮和总磷输出的主要来源;林地景观形状指数和斑块个数与氨氮呈正相关,林地斑块个数与总磷呈正相关,林地最大斑块指数和聚集度指数与总磷呈负相关;草地斑块个数与总磷呈正相关,草地聚集度指数与总磷呈负相关.③重视监测点2000 m缓冲区范围内景观格局的优化,增强林草地连通性,合理配置城镇污水集中处理设施,强化废弃矿区治理,加强耕地集约化处理,在耕地集中分布区域增强其岸边防护林建设,有助于提高东江源流域水生态功能.