土地利用变化对丹江流域径流和泥沙时空格局的影响

丹江流域是南水北调中线工程的重要水源地,其水量和水质直接关系到京、津、冀、豫的用水安全。为了揭示丹江流域的径流量和泥沙量对土地利用变化的响应,基于SWAT模型,结合了2000、2008和2018年三期土地利用数据和2008～2018年气象数据,定量分析了径流量和泥沙量在不同土地利用情景下的变化。结果表明：(1)2000～2018年间,丹江流域耕地面积净减少了1 400.98 km²,林地、草地、城镇用地和未利用地分别增加了938.20、400.04、43.53和12.44 km²;(2)情景分析的结果表明：城镇用地、耕地和草地面积的减少,林地面积的增加会导致径流量和泥沙量的减少。整体而言,相较于2000情景年,2008情景年的多年平均径流量减少了0.27亿m³(-2.16%)、多年平均泥沙量减少了1.19万t(-6.74%);相较于2008情景年,2018情景年间多年平均径流量减少了1.68亿m³(-13.73%)、多年平均泥沙量减少了8.97万t(-54.46%);(3)丹江流域单位面积产水量呈现...     

基于SPEI的湖北省近52年干旱时空格局变化

根据湖北省及周边地区40个气象台站1960~2012年实测气象资料,基于多时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),选取干旱频率、干旱站次比和干旱强度等评估指标,研究结果表明:湖北省干旱影响范围总体较大,全域性干旱年份达54%;但干旱强度偏轻,平均干旱强度为0.65,近52a来仅有两次重旱年,干旱强度在中旱及以下的年份占85%,且年际差异较大;省内干旱强度和站次比变化趋势基本一致,近52a来,总体均呈不明显上升趋势,趋势率分别为0.041/10a和3.692/10a,20世纪80年代前后呈先下降后上升趋势;湖北省总体干旱发生频率较小,52a平均干旱频率在16.5%~18.2%之间,空间分布特征呈现东高西低的特征;干旱发生频率呈先下降后上升的趋势,20世纪70、80年代最低;2000年以后干旱强度、站次比和频率均达到最高,并且有持续上升趋势。     

洞庭湖区近30年土地利用/覆盖变化对湿地的影响分析

洞庭湖是我国面积仅次于鄱阳湖的第二大淡水湖。近些年来,洞庭湖区降水在减少,湘、资、沅、澧四水的来水量也在降低,尤其2011年春季以来,洞庭湖水域遭受了前所未有的持续干旱,洞庭湖地区的降水量累计比历年同期减少了50%至60%。本文基于1985年、2000年和2011年的遥感影像数据,运用RS、GIS等,系统分析了洞庭湖区近30年土地利用/覆盖的数量和空间格局动态变化。结果表明,过度围湖垦殖成为洞庭湖湖面萎缩的主要原因。湖区耕地总量持续增加,增幅达36.01%;湿地、林地、草地总量减少,其中湿地和草地面积有较大幅度的减少,分别为72.88%和62.98%。研究结果为区域土地利用规划管理及政策的制定提供科学依据,为洞庭湖区湿地的管理提供背景资料和依据。     

苏南地区土地利用格局变化研究

利用1985年、1995年、2005年、2008年4期遥感解译获取的土地利用数据,基于"三生"(生产用地、生活用地、生态用地)土地利用主导功能分类体系,借助ArcGIS和社会学网路分析软件(Ucinet),采用土地利用转移矩阵、重心转移模型等研究方法,定量研究苏南地区1985~2008年的土地利用格局变化过程、特征及规律。研究结果显示:1985年以来苏南土地利用变化主要表现为生产用地的大量减少、生态用地的略有增加和生活用地的显著增加;其中,农业生产用地、水域生态用地、城镇生活用地、农村生活用地四种地类空间转化明显;农业生产用地为主要转出者,城镇生活用地、农村生活用地为最主要的转入者。     

近20年来太湖流域典型地区土壤酸度的时空变异特征

以第二次土壤普查资料和近期采样分析数据为基础,运用地统计学方法研究了太湖流域典型区域土壤酸度的时空变异特征。结果表明,研究区域土壤总体上呈酸化趋势,表现在绝大部分(超过85%的面积)土壤的pH值发生不同程度的下降,且平均降幅达0.56个pH单位。同第二次土壤普查时期相比,土壤pH值空间变异的自相关性显著增强,但空间自相关距离明显减小,表明土壤pH值空间分布格局趋向复杂化,岛状分布更为明显。化学肥料的连年大量施用和工业污染物的长期排放是导致土壤趋向酸化和土壤酸度空间分布格局发生变化的主要原因。     

太湖流域近20年社会经济发展对水环境影响及发展趋势

太湖流域历来是我国经济比较发达地区之一。分析了流域近20年来社会经济发展状况和水环境变化,探讨了两者之间的关系,并在社会经济预测基础上对水环境未来演变做了定性的研究。结果表明：近20年太湖流域GDP年均增长率为11.6％,城市化率提高31个百分点,工业总产值增长了13倍,作物播种面积和有效灌溉面积逐年减少;与此同时,超标河长的比例在20世纪90年代上升了23个百分点,太湖水质20年来下降了两个级别;经济的发展和居民生活水平的提高,使流域用水总量逐年上升,特别是生活用水量;工业废水排放量随着工业产值增加有下降趋势,而生活污水排放量却大幅上升,农业化肥使用、畜禽和水产养殖对水环境质量的影响程度越来越大。未来太湖流域的经济还将保持10％左右的发展速度,用水量将持续上升,水环境污染在短期内还有加重的趋势。     

近30年来江苏省农村居民点时空格局演变及集约利用变化

基于江苏省6个时点的土地利用动态监测数据，分别从土地利用动态度、核密度估计、景观格局指数等空间探索性分析以及集约利用评价出发，对江苏省1987～2015年农村居民点时空格局动态演变进行分析。结果显示：(1）江苏省各市农村居民点用地从1987～2015年处于不断的扩张中，并呈波动增长态势，而居民点用地规模变化速度以苏中和苏南地区最快。(2）从农村居民点用地变动的转入和转出来看，1987～2015年农村居民点用地转入58.63万hm2，其中84.79%来源于耕地，占用耕地的比例表现为苏北>苏南>苏中；农村居民点用地转出28.36万hm ²，其中54.26%转变为城镇用地和40.88%复垦为耕地，苏北以复垦为耕地为主，苏中和苏南以转为城镇用地为主。(3）从农村居民点空间分布来看，核密度空间分异明显，呈“多核心”集聚分布，整体呈现“西密东疏”的空间格局特征，另外近30年江苏省农村居民点平均斑块面积呈增长趋势，且斑块形状越发规则，居民点聚集指数呈上升趋势。(4）从集约利用评价结果来看，农村居民点集约利用级别表现为：苏南>苏中>苏北，呈“由高到低”的集约利用梯度。总体来看，近30年来江苏省农村居民点空间格局演变趋于规则和集聚，集约利用程度区域差异明显。应根据居民点布局区域特点及集约利用差异，在推进宅基地“三权分置”和村庄空间规划的基础上，优化土地资源空间配置，提高宅基地利用效率，促进城乡融合发展和乡村振兴。     

重庆市2000~2015年土地利用变化时空特征分析

研究区域土地利用变化及其时空特征,可以为将来的区域土地利用规划和管理提供基础。基于2000年、2005年、2010年和2015年4期土地利用遥感影像解译数据,结合GIS空间分析方法,从土地利用变化速度、转移方向、利用程度3个方面定量分析了重庆市2000~2015年土地利用变化的时空特征。结果表明：（1）研究期内,耕地、草地和未利用土地持续减少,且耕地减少速度呈增大趋势,主要减少区域分布在主城及周边区县;林地、水域和城乡建设用地面积增加。（2）区县之间各类土地利用变化的相对速率差异较大,其中草地的相对变化率相差最大,其次为水域、耕地和林地。耕地变化最大的区域主要集中在主城区,城乡建设用地在各区县均有较大变化;水域发生较大变化的区县均与大型水利工程的修建有关。（3）重庆市在2000~2005年土地利用变化最剧烈,随后朝着越来越稳定的方向发展;区县间土地利用变化剧烈程度差异明显,但这种差异朝着缩小的方向发展。（4）渝东北、东南区域耕地、林地、草地之间转换活跃,但活跃度随时间后移递减;耕地一直是其他地类最主要的转入来源之一,城乡建设用地越来越成为其他地类的主要转出方向。（5）重庆市土地利用水平总体上处于发展期,土地利用程度的区域分布格局基本上保持不变,但差异明显,越往东北、东南区域,土地利用程度越低;全市土地利用程度变化量的分布格局呈现为以渝中区为核心从内到外依次为“弱变化——剧烈变化——较强变化——较弱变化”的圈层扩展形态。     

抚河流域径流对土地利用变化时空响应

为了揭示近十几年抚河流域径流对土地利用变化时空响应过程,通过2003、2010和2017年三期遥感影像图进行监督分类得到土地利用图,基于SWAT模型,定量分析和研究土地利用变化对径流的影响.结果 表明:(1)2003～2010年和2010～2017年土地利用变化规律一致,林地和城镇用地面积不断增加,其余类型则呈现减少的趋势;(2) SWAT模型在抚河流域径流模拟中适用性好,李家渡水文站率定期和验证期结果R2和ENS均大于0.85,沙子岭水文站除了验证期ENS为0.77外,R2和ENS均大于0.80,两处站点相对误差| Re|均小于20％;(3)在气象数据同为2010～2016年及其他阈值设置相同的条件下,仅改变输入的土地利用图,发现林地面积的增加,耕地和草地面积的减小导致了2010年比2003年的多年平均月径流量降低0.65 m3/s,2017年的多年平均月径流量较2010年相比降低0.41 m3/s,后段时期的差异与前者相比较小与林地的增长减缓和城镇用地快速增长有关;(4)在第一阶段2003～2010年和第二阶段2010～2017年,流域内大部分地区径流系数都处于降低状态,林地和草地面积的增加对径流系数有降低的效果,而径流系数升高一般是因为耕地、城镇用地面积增加或者林地面积减少导致的.     

洞庭湖区近50年土地利用/覆盖的变化研究

利用1978，1989，1998年的Landsat卫星遥感影像资料及20世纪50年代航测的地形图，研究了洞庭湖区近50年土地利用／覆盖及其景观结构的变化，土地利用／覆盖类型分为水体，湿地，农田，林地和建成区五类，各时期遥感影像的总体分类精度都在80％以上，运用ArcInfo和ArcView GIS软件，将不同时期的土地利用／覆盖格局在空间上清晰地显示出来，通过叠加4个不同时期的影像分类图，计算出各种土地利用／覆盖类型转变为其他土地利用／覆盖类型的比例，洞庭湖区50年来水体面积不断减少，减少量为1460km^2，其中1955年到1978年水面面积缩小了970。57km^2，分别为1978年到1989年和1989年到1998年缩小面积的2．23倍和1805倍，湿地面积逐渐增加，1998年湿地面积分别为1955，1978和1989年的1．46，1．41和1．09倍，农田的面积百分比从1955年的54．70％增加到1978年62．15％，又逐渐降低到1989年的51．88％和1998年的48．17％，林地的面积1978年比1955年减少了17％,，1989年比1978年增加了57％，1998年比1989年增加了11％，建成区的变化表明近50年来湖区城市化的进程，洞庭湖区土地利用／覆盖及其景观结构的变化是社会经济和自然因素综合作用的结果。     

安徽省近50年雷暴的时空变化特征及影响因素

利用安徽省78个气象台站1961～2009年逐日雷暴资料,统计出历年各站雷暴日数并建立时间序列,通过趋势分析、EOF分析、小波分析、MK突变检验等方法对安徽省近50年雷暴的时空变化特征及影响因素进行分析。结果表明：安徽省雷暴日数存在显著的减少趋势;空间分布为南部多于北部,山区多于平原;季节分布为夏季最多,春季次之,秋季相对较少,冬季很少出现雷暴;初雷日期推迟而终雷日期提早,雷暴期有缩短趋势;安徽省所有台站的雷暴日数均在减少,其中江淮之间西南部及皖南南部减少的幅度最大;雷暴日数EOF展开前3个模态累积方差贡献达987%,第一模态为全省一致型,第二模态为南北相反型;雷暴日数存在10~12年和2~3年左右的周期,在1976年存在一次显著突变;雷暴的时空变化与大气环流、纬度、地形、季节等因素有关     

浙江省土地利用格局时空变化及生态风险评价

基于1990~2015年浙江省6期的土地利用数据,分析土地利用的时空变化,构建生态风险指数,对不同时期的浙江省土地利用生态风险进行了评价。结果表明：（1）浙江省土地利用变化表现为耕地大量减少而建设用地剧增;土地利用转移方向主要为耕地、林地、水域向建设用地转移;其中以2000~20005年和2010~2015年土地利用动态度最高;（2）浙江省生态环境质量下降。中生态风险区是区域的主导类型,较高、高生态风险区向外扩张,高值区主要分布在杭州湾附近,沿海区域,杭州西南部、衢州和金华三市接壤区域。低等级生态风险区分布在相邻高等级生态风险区的周围,大致成圈层状向外扩散;（3）土地利用生态风险等级转换差异较大。生态风险转移主要是由低向高等级转换,且其生态风险等级年均转换速率呈上升趋势,生态风险转换主要发生在城市、沿海区域如杭州湾附近、温州、台州沿海等经济发展活跃的地区;（4）浙江省各地级市生态风险值时空分异较大。各市生态风险值主要呈上升趋势,宁波市生态风险变化最大,衢州市变化最小。空间分布上,杭州市生态风险值最高,远大于其他地级市,舟山市生态风险值最低。     

土地利用变化对碳排放的影响

大气中温室气体浓度增加是人类面临的严峻挑战.土地利用变化已成为仅次于化石能源燃烧的第二大温室气体排放源.本文在界定土地利用变化碳排放作用机制及内涵的基础上,从农用地向非农用地转换、农用地内部土地利用以及非农用地内部土地利用三个方面综述了土地利用变化对碳排放的影响.农用地向非农用地的转换会增加碳排放量.农用地内部土地利用变化方面,农田转换为森林或草地能够使土壤和植被碳储量增加,但是土壤碳汇集速率存在一定的差异;农田、森林和草地管理措施对生态系统碳循环的影响目前还存在争议,但基本观点是合理的管理措施能够减少碳排放置.非农用地内部土地利用变化方面,从能源消耗角度考虑,二产用地向三产用地转换会减少碳排放量.因此合理组织土地利用对帮助我国实现碳减排承诺,发展低碳经济有重要意义.     

扬子江城市群土地利用时空变化及其对陆地生态系统碳储量的影响

扬子江城市群是江苏省城市化进程最快,土地利用变化最明显的区域。研究该地区地利用变化及其对陆地生态系统有机碳储量的影响,对江苏省低碳土地利用研究具有重要意义。该文利用五期30 m土地利用栅格数据、土壤样点数据、林地植被清查数据、农作物数据以及经验数据,分析了1995～2015年扬子江城市群土地利用时空变化、核算了其对有机碳储量的影响。主要结果如下:(1) 1995～2015年间,扬子江城市群约有15. 90%的土地发生了转移,其中,耕地作为主要的转出者,建设用地作为主要的转入者,耕地转移为建设用地的面积约为4 161. 78 km~2,占扬子江城市群耕地转出面积的85. 86%,是主要的土地转移类型;(2) 1995～2015年间,由于土地利用类型转移变化,扬子江城市群有机碳储量总量减少了472. 63×10~4t,其中土壤有机碳储量总量增加110. 28×10~4t,植被碳储量总量减少582. 91×10~4t;(3)建设用地占用耕地是区域有机碳储量减少的主要原因,导致有机碳储量减少406. 40×10~4t,占整个区域有机碳储量减少总量的85. 99%;(4)未来扬子江城市群可通过增加生态用地、控制建设用地、优化土地利用结构,提高区域碳储量,减少对陆地生态系统碳平衡的扰动。     

最近10年鄱阳湖区土地利用格局的时空变化

利用1988和1998年4月份的TM遥感数据,采用最大似然法对翻阳湖区的土地利用进行机助分类。把研究区土地利用分成7种类型：林地、灌草坡、水体、湖滩洲地、耕地、城镇用地和裸地。采用空间叠加的方法得到研究区土地利用的转移短阵。结果显示,林地、水体、城镇的面积增加,灌草坡的面积减少。1998年耕地面积比1988年面积减少11．3％,湖滩洲地面积减少42．7％。对不同高程的土地利用变化分析表明,耕地、灌草坡的面积都有所减少;城镇的面积增加,林地的面积增加明显,尤其在丘陵山区。土地利用的变化受到自然和人文因子的双重影响。水体面积增加的主要因于是降水量的增大;林地、灌草坡的变化明显受到政策等因素的影响,湖滩洲地减少的主要原因是水位的升高。     

近55年来华东地区旱涝时空变化特征

基于华东地区89个气象站点近55年逐月降水资料,运用趋势分析法、IDW空间插值法、标准化降水指数(SPI)等方法,分析了1960~2014年期间我国华东地区旱涝灾害时空变化特征,并探讨了淮河南北旱涝的时空差异。结果表明:(1)近55年华东地区降水量整体呈波动上升趋势,其中淮河以北地区降水量呈波动下降趋势,而淮河以南呈上升趋势。(2)从年尺度旱涝变化看,华东地区雨涝频率大于干旱频率,但干旱强度大于雨涝强度,且淮河以南地区的干旱强度大于淮河以北,而雨涝强度小于淮河以北。(3)华东地区南北旱涝站次比呈反向发展趋势,即淮河以北旱灾影响范围不断扩大,雨涝影响范围不断减小,淮河以南与之相反。(4)华东地区严重旱涝频率在空间分布上呈南北反向格局,即淮河以北旱灾频率高,涝灾频率低;淮河以南涝灾频率高,旱灾频率低。     

云南省降雨量时空变化及其对水资源量分布格局的影响研究

利用2000—2014年云南省逐月降水量数据和水资源量数据,基于克里金插值、回归分析模型等方法,分析云南省降雨量时空分布特征、水资源变化趋势及空间分异和降雨量对水资源量变化的影响。结果表明:(1)2000—2014年云南省多年平均降雨量为957mm,年际波动幅度不大,有轻微的下降趋势。各季降雨量对全年均降雨量的贡献率分别为:53.8%、22.1%、19.1%和4.7%,夏季降雨量最多,冬季降雨量最少。且降雨量地域分异明显,有西南向东北递减趋势。(2)云南省平均水资源量为1 958.23亿m~3,且空间分布不均匀,总体趋势是自西北、西部、西南部向中部逐渐递减。(3)相关分析表明,云南省水资源量和降雨量呈正相关关系,二者的相关性系数为0.91,降雨是影响水资源量的关键因素。     

城市边缘区土地利用景观格局变化分析

以北京市大兴区为例,以1993、20012、007年3期土地利用图为基础,对城市边缘区的土地利用景观格局变化情况进行了分析。首先对3期土地利用图进行统计分析,得到了各类土地利用类型的面积变化情况,在此基础上,利用景观格局分析软件FRAGSTAS分别计算三个时期土地利用图的景观指数。结果表明:①大兴区的景观类型主体是耕地和建设用地。从1993-2007年,大兴区的土地利用类型面积发生了很大的变化,其中,耕地面积持续减少,林地、建设用地面积持续增加,园地、草地、水域、荒土地面积先增加后减少;②大兴区景观格局的总体破碎化程度逐年增加,斑块形状相似性变小,形状越来越不规则,景观分离度持续增加,各类景观组分面积比例差别在逐渐缩小,景观中各组分分配越来越均匀,某一种或几种景观组分占优势的情况越来越小;③耕地、园地、林地、草地、水域及荒土地呈现出较为一致的变化规律,即景观的破碎程度加大,分离度增大,形状变得越来越不规则,并且分布越来越分散。建设用地的变化规律略有不同,建设用地的景观破碎度增加,但是形状变得规则,并且分布变得相对聚集。     

三峡库区生态环境质量的时空格局演变及影响因素

准确把握生态环境的演变趋势,有效识别其影响因素,对生态环境保护以及实现可持续发展具有决定作用。基于遥感技术,获取三峡库区2000～2020年的生态因子指标,构建遥感生态指数(RSEI),利用网格技术对RSEI进行行政区映射,并运用地理探测器模型测算经济社会因素对生态环境质量的影响程度。结果显示：(1)三峡库区生态环境质量整体上呈现向好趋势,生态环境质量等级为“中等”和“良”的面积平均占比达72%;(2)三峡库区湖北段生态环境状况优于重庆段,其中湖北兴山县生态环境状况最好,RSEI指数平均为0.474,生态环境较差的地区集中在重庆核心城区;(3)人口密度、城镇化、三大产业对生态环境有显著影响,而人均GDP与其他因素联动才能有较强影响力。研究表明,改善三峡库区生态环境,需进一步提高经济水平,关注第二产业转型,重点控制人口规模以及城镇化发展。     

近15年来长江源区土地利用变化及其生态环境效应

长江源区是我国重要的水源涵养区,也是高海拔地区生物多样性最集中的地区和生态变化最为敏感的地区。基于1986年TM和2000年ETM+卫星遥感数据和野外实地调查,采用GIS软件和景观生态空间分布格局分析方法,对长江源区近15年来土地利用类型的时空变化进行了研究。结果表明：1986～2000年,源区林地和湿地面积减少54.2 %和42.69 %,建设用地、耕地和未利用土地面积分别增加120 %、43.83 %和21.1 %。全区土地利用的空间位置转换面积大于其数量变化,土地利用类型总变化的面积大小依次是草地＞未利用土地＞湿地＞水域＞林地＞耕地＞建设用地。土地利用动态转化过程以草地转化为未利用土地、湿地转化为草地和未利用地逆转为草地为主要特征。15年里景观破碎化程度加剧,分维数和多样性指数增加,优势度降低,景观异质性增强。长江源区脆弱的生态体系对土地利用变化响应强烈,造成水土流失与沙漠化程度加剧,导致大范围高寒草甸、草原植被退化,湿地萎缩。气候变化和人类经济活动是导致研究区土地利用变化的主要因素。