嘉峪关市中心城区扩张过程及其景观特征变化

以中国干旱区嘉峪关市1986、1996、2006和2010年Landsat TM/ETM＋影像为数据源,采用道路扩展和城市建设用地扩张强度反映城区建设扩张过程,同时分析了城市景观类型的斑块特征和结构特征,研究结果表明：1）嘉峪关市中心城区主干道路扩展显著,城市面积增加明显。1986—2010年间嘉峪关市道路长度增加了100.20 km,城市面积从1986年的2 220.03hm^2增加到2010年的5 048.22hm^2,年均扩张强度指数达5.10%。2）城市景观格局变化显著,建设用地、城市绿地和水体分别增加了2 003.74hm^2、655.30hm^2和169.15hm^2,未利用地则减少2 828.19hm^2。建设用地和城市绿地破碎度增加,未利用地破碎度减少。3）城市景观斑块类型更趋均衡化,整体景观和异质性多样性增加。4）城市扩张是嘉峪关城市绿地和水体明显增加的重要原因,人类活动对城市生态环境的影响逐渐增强。     

中国城市建成区绿化覆盖率变化特征及影响因素分析

城市建成区绿地建设有利于改善城市环境,提高人居适宜度,优化城市生态系统服务功能。基于2002—2018年建成区绿化覆盖率及影响因子数据分析了中国城市建成区绿化覆盖率变化特征及其主要影响因素,结果表明,(1)中国建成区绿化覆盖率在2018年达到了41.11%,相比2002年增加了11.36%,2018年绿化覆盖率达到了35.0%以上的城市占全国城市的93.55%。(2)中国建成区绿化覆盖率存在明显的区域差异。按照华北、东北、华东、中南、西南和西北六个地区划分中国城市区域,华东地区的城市建成区绿化覆盖率最高,中南地区次之,其余四个地区为华北地区>东北地区>西北地区>西南地区;各地区建成区绿化覆盖率随时间发生显著变化(P<0.05),华北地区绿化覆盖率发生显著变化的城市占比最高达94.60%,中南地区最低为65.88%。(3)建成区绿化覆盖率与城市化指标(地区生产总值GDP、地区人均生产总值PGDP、绿化投入LP、建成区面积BUA、城区面积百分比UAP、建成区面积百分比BUAP、总人口TP、城市人口密度UPD、城区人口UP、建成区人口BUP、城区人口百分比UPP、建成区人口百分比BUPP)和气候因子(年平均温度YT、年平均湿度YH和年降雨量YW)均呈极显著正相关关系(P<0.01),其中PGDP、LI、BUAP、UAP、UPD、BUPP和YT、YW、YH是影响建成区绿化覆盖率的最主要因子。本研究结果可为中国未来城市绿地建设均衡发展提供重要的理论参考依据。     

近35a西藏那曲地区湖泊动态遥感与气候因素关联度分析

利用1976、1990、2000和2010年4期遥感影像对西藏那曲地区面积大于1 km2湖泊的动态变化进行信息提取,并结合1966—2010年研究区9个站点的气象数据,探讨其对气候变化的响应。结果表明,2010年那曲地区大于1 km2湖泊的总面积为16 841.93 km2,湖泊总数为469。近35 a那曲地区大于1 km2湖泊面积共增加3 505.12km2,增幅为26.28%,其中以2000—2010年增长速度最快,达18.18%;近35 a湖泊数量增加96,增幅为25.73%,其中以1990—2000年增幅最大,达13.38%。色林错面积从1976年的1 648.61 km2增加到2010年的2 332.55km2,超过纳木错成为西藏第一大咸水湖。1966年以来,那曲地区年平均温度、年平均最高温度、年平均最低温度、年平均相对湿度和年平均降水量总体呈上升趋势,年平均蒸发量呈下降趋势,气候朝暖湿方向发展,其中温度变化最明显,线性气温倾向率为0.51℃.(10 a)-1。湖泊动态变化与气象因子的灰度关联分析表明,气温升高引起冰雪融水增加、降水量增加、相对湿度增加和蒸发量减少,是近35 a来那曲地区湖泊面积和数量不断增加的主要原因。气象要素与湖泊面积间的回归方程表明,两者具有显著线性相关关系。     

基于TM影像和"北京一号"小卫星的北京市土地利用变化遥感监测

近20多年来,伴随着我国经济的高速发展,北京市出现了以城市化为主要特征的大规模的土地利用/覆盖变化,土地利用类型之间转化明显。利用1984年、1996年、2001年的陆地卫星TM影像和2005年的“北京一号”小卫星数据,得到北京市1984—2005年间的土地利用变化。结果表明:21年间北京市城市化进程明显,城镇用地面积由1984年的484.86km2增加到2005年的1496.88km2;土地利用现状具有明显的圈层结构,具有典型的大城市及其郊区用地的特点;耕地面积持续减少,由1984年的5860.36km2减少到2005年的4923.91km2;农村居民点面积呈先减少后增加的趋势;非城镇用地类型之间存在明显的结构调整。经济的快速发展、政策法规的变革、人口的增长和卫星城的建设等因素促进了北京市近年来的土地利用变化。“北京一号”小卫星是我国第1颗拥有自主权的卫星,可以较好地用来进行土地利用信息的提取,在土地利用动态监测方面应用潜力巨大。     

基于遥感技术的松辽平原盐渍化动态研究

运用.RS、GIS手段,以航天遥感MSS/TM/ETM为主要信息源,运用参数构造法、空间叠加分析法和网格等值线追踪法.对松辽平原盐渍化进行多时相遥感动态监测.研究结果表明.近30年来松辽平原盐渍化面积持续增加.强度持续增强.盐渍化面积变化总动态度为-1.03%,其中,1975-1989年为-1.67%,1989-2003年为-0.31%.盐渍化强度中心位于大安与乾安之间,1975-1989年,强度中心向北东方向移动22.81 km;1989-2003年,强度中心向西南方向移动16.50 km.松辽平原盐渍化是自然因素和不合理人类活动共同作用造成的.     

干旱内陆河流域土地利用变化及其对环境的影响——以西北地区黑河流域为例

从区域的角度,研究土地利用/土地覆被变化导致的生态环境退化,对于丰富土地利用/土地覆被变化研究内容具有重要的理论意义,同时又对当地生态环境的保护与恢复具有现实的指导意义。文章以我国西北干旱区内陆河流域黑河为例,利用遥感和GIS技术,分析和评价近17年(1987—2004年)来该流域土地利用的动态变化及其对于整个流域环境的影响。研究结果表明,自1987—2004年黑河流域5种土地利用类型面积发生了显著的变化。具体表现在耕地面积由1987年的5178.0km2增加到2004年的5357.8km2,林地面积从1987年的6422.1km2增加到2004年的6450.4km2,城镇用地面积从1987年的115179.5km2增加到2004年的115791.4km2;另一方面,草地面积却从1987年的27710.6km2减少到2004年的27209.3km2,水域面积从1987年的1645.7km2减少到2004年的1386.4km2。同时又分别从黑河上、中、下游方面,对土地利用变化情况作了具体的分析。通过以上研究可以看出,近17年来,黑河流域土地利用发生了深刻的变化,由此造成了整个流域的生态环境退化问题,主要表现在水环境的变化、土地荒漠化、土壤盐渍化以及植被退化等方面。     

太湖围湖利用及网围养殖的遥感调查与分析

利用多期LandsatTM、LandsatETM 和航片从时间、空间和利用类型3个方面分析了太湖围湖利用、网围养殖的时空变化。结果表明:1984—2003年间太湖围湖利用面积为4.45km2,与20世纪50年代至70年代中期相比,围湖利用规模较小、速度较慢,围湖利用的主要类型是鱼塘养殖,主要分布在苏州市;太湖网围养殖增长迅速,尤其是1995年以后,1990年太湖网围养殖面积13.17km2,1995年为25.95km2,2003年为107.72km2,1995—2003年间网围养殖年增长速率是1990—1995年间年增长速率的4倍,太湖网围养殖主要分布在东太湖。     

雅鲁藏布江中游河谷区域风沙化土地演变趋势及驱动因素

以雅鲁藏布江(简称雅江)中游河谷区域为研究区.运用Rs和GIS技术,对近18 a(1990-2008年)来该区域风沙化土地的发展趋势进行了研究.结果表明,1990-2008年雅江中游河岸及山坡风沙化土地面积增长5 267hm2,目前总面积达81 842 hm2,其中1990-2000年增长3 085 hm2,年均增长308 hm2;2000-2008年增长2 182hm2,年均增长273 hm2,与前10 a相比有所下降.风力吹蚀作用是河谷地区风沙化土地发展、蔓延的主要驱动因素.2000年以后降水量的增加以及雅江日喀则和山南段开展的大规模人工造林是风沙化土地增长速度减缓的主要原因.     

城市扩张对热环境时空演变的影响——以哈尔滨为例

城市发展过程中土地利用类型及其景观格局的变化是影响城市地表温度的主要原因,为定量揭示城市扩张过程中土地利用景观格局的变化对夏季地表温度的影响及作用机制,以哈尔滨为例,基于1984—2015年Landsat数据,通过分析城市建筑用地和地表温度的时空演变特征,以及地表温度与建筑用地、植被和水体之间的关系,揭示哈尔滨城市扩张过程中夏季城市热岛格局的演变特征及影响因素,为政府部门制定城市热岛效应的缓解措施提供参考。结果表明,1984—2015年哈尔滨市建筑用地面积由187 km~2扩大到571 km~2,平均扩张速度为13 km~2·a~(-1),建筑用地重心向东南方向移动了1.01 km。与1984年相比,2015年哈尔滨市有44.84%区域地表相对温度升高,有10.63%区域地表相对温度下降;从空间分布看,2015年中心城区出现热岛效应减弱、热岛斑块面积减小的趋势,周边区域出现热岛效应加强、热岛斑块面积增大的趋势。城市建筑用地与地表温度之间存在正相关关系,水体和植被与地表温度之间存在负相关关系,建筑用地的增温效应远远大于水体和植被的降温效应。在城市热岛效应分析中,应用Shannon熵的研究结果与景观指数的研究结果具有很好的一致性。在城市建设中,减小集中连片的建筑用地,增加城市绿地面积,是缓解城市热岛效应的有效手段。     

近50年沈阳气温变化与城市化发展的关系

利用沈阳地区5个气象站近50年的年平均气温数据,采用线性倾向估计、累积距平、M-K检验和Yamamoto法分析沈阳地区气温的年代际变化及跃变;采用趋势拟合与相关分析,研究年平均气温与城市人口、GDP、全社会固定资产投资总额、能源消耗量、建成区面积和竣工房屋建筑面积6项城市发展指标的关系。结果表明：（1）近50年沈阳地区的年平均气温缓慢上升,城区气温高于郊区,城区站增温率为0.210℃/10 a,郊区站为0.321℃/10 a,总的增温率为0.284℃/10 a。（2）近50年沈阳气温变化分为2个阶段,1960—1987年是偏冷阶段,大多数年份为负距平;1988—2009年是增暖阶段,其中21年为正距平值。（3）M—K法和Yamamoto法都检测出1987年为沈阳气温的突变年份。（4）沈阳人口、GDP、全社会固定资产投资总额、竣工房屋建筑面积和年平均气温有着显著的相关性,表明它们与沈阳年平均气温变化关系密切,建成区面积和能源消耗与气温变化不显著。     

城乡建设用地景观格局多尺度差异

以郑州市域内1989、2000和2009年的典型城市与农村样地（25 km×25 km）为例,应用空间自相关、半方差、以及九项轨迹方差分析方法,对城市与农村建设用地景观多尺度上的空间格局特征与动态差异进行研究,结果表明,（1）城市建设用地景观聚集强度较高,斑块规模较大,而农村建设用地景观在大部分尺度上呈随机或均匀分布,斑块规模较小。（2）随着尺度的增加,城市及农村建设用地景观分布状态都由聚集向均匀过渡,但前者过渡较为平缓,而后者在小尺度范围（0~2km）变化速度较快,在较大尺度（3~16 km）上其分布状态的波动较小。（3）1989-2009年,城市与农村建设用地景观动态特征有较大差异,并表现出尺度依赖性。城市较小尺度上（0~4 km）建设用地景观的分布状态表现出聚集-分散的趋势,在较大尺度上（8~14 km）表现出分散-聚集的变化趋势。农村小尺度上（0~4 km）建设用地景观的分布状态也表现出聚集-分散的趋势,但大尺度（4~16 km）上状态变化很小且没有规律。     

1985-2010年南京市耕地变化轨迹及驱动力分析

随着经济的快速发展,城市化程度加剧,南京市的土地利用发生了巨大变化.基于1985-2010年覆盖南京市的Landsat MSS/TM卫星影像,利用最大似然法获取南京市历年土地利用数据,将其归纳为耕地和非耕地2类.基于分类结果,提取并归纳了恒定耕地、恒定非耕地、转变为耕地、转变为非耕地和短暂性耕地5种耕地类型的变化趋势,借助景观水平上的斑块占景观面积的比例以及散布与并列指数来分析5种耕地类型变化趋势的景观格局时空动态,以说明耕地扩张和遗弃的时空轨迹.结果表明：（1） 1985-2010年,耕地面积减少40.42％;（2）恒定耕地面积在方位3所占比例最大,为56.89％,转变为非耕地主要分布在方位1、6和8,揭示了城市扩张的主要方向;（3）恒定耕地类型主要分布于六合区,面积为895.92 km2,转变为非耕地主要分布于江宁区;（4）恒定非耕地集中于市中心附近,而恒定耕地则远离市中心分布;（5）恒定耕地仍占主导地位,转变为非耕地具有较高破碎度.短暂性耕地面积不稳定,较易发生土地撂荒乃至土地退化;（6）人口与产业重心转移、经济发展、政策和城市扩张是显著影响耕地空间格局的关键因素.     

Population growth,urban sprawl and landscape integrity of Beijing City

The detailed landscape pattern of the urban area within the 6th ring road in Beijing City was identified using airborne remote sensing data acquired between 1997 and 2002. The landscape indices at landscape level were computed using Fragstats 3.3, and changes in land use/cover types in Beijing from 1997 to 2002 were examined. The results show that urban built area (UBA) and farmland changed greatly within the 6th ring road, and that farmland had been replaced by UBA. The number of patches increased by 106.6%, mean patch area decreased by 51.6%, the splitting index increased by 94.3%, and the landscape diversity index increased by 17.8%. The landscape pattern had become more fragmented and diversified in these 5 years. The main driving forces for landscape change were the increasing demand for land for construction due to the growing population, unreasonable urban growth, and improvements in housing standards. The landscape pattern change in Beijing led by rapid urbanisation has negatively influenced urban ecosystem health and has caused several environmental problems. We provide suggestions for improving urban planning and sustainable development in Beijing City.     

珠江口沿岸土地利用变化及其地表热环境遥感分析

以遥感和GIS为技术手段,选择四期TM/ETM＋影像为数据源,对珠江口沿岸区域的土地利用及其地表热环境的变化进行了定量分析。1990—2008年期间,建设用地扩展是珠江口区域土地利用变化最为显著的特征,建设用地从1990年的605.50km^2增加到2008年的2394.26km^2。土地利用变化导致区域热环境效应增强,并促使不同土地利用类型在7个热力区间中的组成发生变化。珠江口东岸建设用地在数量上的优势使得珠江口的热力重心始终分布在东岸。研究结果表明,以建设用地扩展为突出特征的土地利用变化,深刻影响着区域热环境。     

Temporal and spatial patterns and driving factors of cultivated land change in Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

随着经济快速发展、城镇化进程加快以及人口基数不断增加,在城市用地不断向外扩张以及生态退耕措施的影响下,耕地面积呈逐年减小的趋势.这一现象加剧了农业发展与其他要素间的矛盾,对区域粮食安全也产生重要影响,因此,探讨耕地面积时空变化及其驱动机制对保障区域粮食安全具有现实意义.分析青藏高原地区1980年、1990年、2000年、2010年、2018年的耕地面积数据,结合户籍人口、地区生产总值(GDP)、粮食单产等统计年鉴资料解析影响其变化的主要驱动因子.结果表明:(1)青藏高原近40年耕地面积变化总体经历缓慢增加、显著增加和缓慢递减3个阶段,整个变化过程中耕地主要流失方向为林地和草地,分别占总流失面积的50.99%和32.02%,主要原因为退耕还林还草等政策的实施,其次为建设用地和水域增加.(2)耕地转为非耕地的地区主要集中在四川西部、云南西北部、青海东部,而耕地转入地区主要集中在青藏高原中部.以地市州来看,拉萨、海东、海西、阿坝、林芝等地区耕地面积变化特征以缓慢递增为主;西宁、黄南、甘孜、甘南等地区的耕地面积则呈缓慢递减的变化趋势.(3)主成分分析和结构方程模型结果显示影响耕地面积减少的主要驱动因素包括经济社会发展和粮食生产.其中经济和社会因素对耕地面积变化产生的影响为负值,社会因素产生的负影响最大,为-0.224,人口基数增长、建设用地扩张、土地利用转型要求以及二、三产业红利的吸引都会导致耕地面积减小.本研究揭示了青藏高原地区近40年耕地变化情况及流失方向,耕地面积波动主要受到经济社会因素以及政策因素的影响;上述结果可为今后国家粮食安全及当地生态环境可持续发展提供理论参考.(图7表8参45)     

Industrial land expansion in rural China threatens environmental securities

• China’s rural industrial land (RIL) area quadrupled from 1990 to 2015. • RIL expansion cost 9% of China’s crop production and threatened human/ecosystem safety. • The underprivileged population bears a disproportionally large share of the risks. China’s rural industrialization has been a major driver for its rapid economic growth during the recent decades, but its myriad environmental risks are yet to be fully understood. Based on a comprehensive national land-use data set, our study shows that the area of China’s rural industrial land (RIL) quadrupled during 1990–2015, reaching 39000 km² in 2015, comparable to urbanization in magnitude but with a much greater degree of landscape fragmentation which implies stronger ecological and environmental impacts. About 91% of the protected areas in the central China were within 50 km from rural industrial land, thus exposed to industrial disturbances. Accelerated rural industrial land expansion, particularly in regions under high geo-hazard risks, led to dramatically increased environmental risks, threatening the safety and health of both rural industrial workers and residents. Moreover, negative effects from rural industrial land expansion could partially offset the crop production growth in recent decades. The underprivileged rural population in the west bears a disproportionally large share of the increased environmental risks. China urgently needs to design and implement sustainable policies to restrict and reshape its rural industrialization. This study aims to inspire policy makers and researchers to rethink the current model of industrial expansion and improve rural industrial land planning, which is important for achieving the sustainable development goals of China.     

城市雨水管网降雨径流污染特征及对受纳水体水质的影响

以北京市城区和近郊区选取的2个不同下垫面类型的汇水小流域为代表,在2008—2009年共进行了4场降雨过程的雨水管网出口和下游受纳水体水质同步监测.研究结果表明,分流制雨水管网降雨径流污染严重,其中悬浮物浓度高于城市污水,COD、氨氮、总磷和总氮浓度略低于城市污水,但明显高于《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中的Ⅴ类标准,以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级B标准;木樨园小流域由于绿地面积比例小,道路面积比例大,城乡结合部地带环境卫生相对较差,雨水管网降雨径流各污染物的EMC浓度比西蒲小流域高21.4%—246.5%.雨水管网降雨径流存在一定程度的初期冲刷效应;雨水管网降雨径流中COD和总磷与悬浮物之间具有较强的相关性.管网降雨径流使受纳水体污染物浓度升高16.9%—541.7%,其中悬浮物、COD和氨氮升高幅度最大.增加城市绿地可明显降低降雨径流中的悬浮颗粒物及其携带的有机污染物的含量.     

Urban expansion of oasis cities between 1990 and 2007 in Xinjiang,China

An oasis is not only the most concentrated area of human activity in an arid area but also the largest area where artificial disturbances occur at a regional scale. The study of oasis urban expansion and related factors is important to understand the development of cities in arid areas, guide the evolution of rational urban expansion and promote sustainable development of oasis cities. Although there have been several studies on urban expansion in Xinjiang over past decades, a lack of quantitative data and methods impedes further research. In this paper, urban expansion of the studied area in 1990, 2000 and 2007 is evaluated using 39 Landsat satellite images, a geographical information system (GIS) and remote sensing (RS). We also analyse the related factors of urban expansion using quantitative and qualitative methods. We found that economic development and the area of the urban administrative region greatly effect urban expansion. Too rapid growth and outward urbanized expansion paradigms should not be applied blindly in arid areas from the point of view of sustainability. Historic–geographic features of oases and urban planning influence oasis urban morphology. Compact urban morphology is relatively better for protecting precious water and arable resources, and reducing ecology damage to the surrounding oasis. The relationship between urban expansion and population growth was not coordinate before 2000, and effectively only improved after that date. City growth should be moderated, with lower elastic coefficients, slower expansion and higher elasticity coefficients. Oasis cities in Xinjiang are expanding under the combined effects of urbanization, economic development, transportation, environment, resources, policy and planning.     

The calculation of equivalence factor for ecological footprints in China: a methodological note

The Ecological Footprint (EF), a physical indicator to measure the extent of humanity’s use of natural resources, has gained much attention since it was first used by Wackernagel and Rees in 1996. In order to appraise land area types with different levels of productivity, they introduced the concept of an equivalence factor. This relates to the average primary biomass productivities of different types of land (i.e. arable land, pasture, forest, water/fishery, built-up land and fossil energy land) to the regional average primary biomass productivity of all land types in a given year. Hence, the equivalence factor is an important parameter in the EF model and it directly affects the reliability of all results. Thus, this article calculates equivalence factors on the national and provincial levels in China based on Net Primary Production (NPP) from MODIS 1 km data in 2008. Firstly, based on the Light Utility Efficiency and CASA model, the NPP of different biologically productive lands of China and of different provinces was calculated. Secondly, China’s equivalence factor for 6 land area types was calculated based on NPP: arable land and built-up land has an equivalence factor of 1.71, forest and fossil energy land has a factor of 1.41, pasture has a factor of 0.44 and water/fishery 0.35; Finally, the equivalence factor of 6 land area types in different provinces was also calculated. The NPP of each ecosystem type varies along with the equivalence factor in different provinces. However, the ranking of the equivalence factors in different provinces remain the same, with that of arable land being the largest, and the water/fishery being the smallest.