基于分形维数的长汀县土地利用动态变化

以福建省长汀县为研究区域,基于遥感和GIS技术的支持,对研究区2000年、2009年、2016年的土地利用结构及分形动态进行分析。研究表明：经过多年的治理工作,长汀县的土地覆被情况有了很大的改善,林地面积不断增加,裸地面积持续减少。各土地利用斑块形态具有明显的分形特征,2000?—?2009年,耕地、建设用地分维值呈增加趋势,空间形态趋于不规则;林地、裸地和水域分维值减少,空间形态趋于规则。2009?—?2016年,耕地、裸地和水域斑块分维值呈上升趋势,空间形态趋于不规则;而林地和建设用地斑块分维值趋于下降,空间形态趋于规则。总体上土地利用分维值仍有增大的趋向,土地斑块的稳定度趋于下降。土地利用的复杂性和稳定性受到人为因素影响强烈,合理协调人地关系,避免治理成效出现反复,仍然是水土流失区治理的关键。     

基于分形理论的土地利用空间格局分析——以金溪镇为例

在GIS和RS技术的支持下,运用分形理论,对蓬安县金溪镇2009年土地利用类型进行了分析,获得了各土地利用类型的分形维数,不稳定性指数和分散程度,为今后金溪镇经济健康持续发展和土地资源的宏观调控提供科学的决策依据。     

基于分形理论的矿区生态系统稳定性评价

引入非线性理论对矿区生态系统的稳定性进行研究.通过相空间重构的方法确定各混沌吸引子的关联维数,对矿区生态系统的稳定性进行评价.研究表明:焦作矿区矿产资源保有指数、矿产资源回收指数和矿产资源综合利用指数3个指标的分维值都较小,说明自然资源支持度的脆弱性是造成矿区生态系统不稳定性的主要原因.     

分形理论及其在环境科学中的应用

为使环境系统科学理论及其相关实用工具在环境科学领域得到更好的应用,本文在简要介绍分形、分形维数基本概念的基础上,通过对分形理论在环境科学中应用情况的回顾、分析与总结,进一步对分形理论在环境科学领域中的应用前景进行了展望。     

分形理论在混凝研究中的应用

针对絮凝体的形成具有自相似性和标度不变性分形特征,将分形理论应用于混凝领域,从絮凝体结构模型、分形结构模式以及分维的研究方法三个方面对混凝研究进行了论述,从而为混凝的研究提供了新的工具.     

基于多重分形理论的近海污染物空间分布特性研究

针对我国近海污染物空间分布特征难于辩析的问题,通过对多重分形理论的研究,提出了一种新的近海污染物空间分布特征的分析方法。以天津市近岸海域20个水环境监测点为例,随机选择两个不同水期的COD监测数据进行分析,采用多重分形矩方法计算COD空间分布的多重分形维数谱函数f(α)。计算结果显示其α(q)-f(α)曲线均为连续不对称的上凸曲线,表明近海污染物在空间上的分布并不是简单的正态或对数正态分布,而是连续多重分形分布,近海污染物高浓度部分的奇异性较低浓度部分大,平水期的奇异性较丰水期大。应用表明,该分析结果与天津市近岸海域实际情况相一致,这些成果的取得为辩析近海污染物的空间分布特征,并进一步采用基于多重分形理论的算法模型计算近海水环境容量提供了理论依据。     

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。     

基于变维分形理论的滑坡空间分布特征研究

为了对滑坡的空间分布特征进行定量的研究,以香溪河流域高阳—官庄坪段为例,基于变维分形理论对滑坡空间分布的分形模型进行了优化,定量地得到了各影响因子与滑坡空间分布之间的敏感性关系,同时对滑坡空间分布的成因进行了定性分析,结果与利用分形理论得到的定量敏感性关系相一致,表明优化的分形模型具有可靠性。     

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。     

基于分形理论和形状特征的大气颗粒物研究

本研究对青岛市黄岛区的大气颗粒物进行了采集,通过CCD图像采集系统在显微镜下获得8种典型大气颗粒物的显微图像,运用差分盒维数法计算其分形维数以及图像处理技术计算其球形度等形状参数.进而研究了颗粒物分形维数与粗糙度的关系、分形维数的尺度不变性、以及分形维数和形状参数的相关性分析.研究发现不同颗粒图像的分形维数是不同的,可以运用分形维数结合长径比、庞大率等形状参数对大气颗粒物进行模式识别,为解析大气颗粒物的来源提供新的特征参数.     

玛曲县土地利用/覆盖变化对区域生态系统服务价值的影响

运用GIS和遥感技术分析了玛曲县1975、1990和2005年的土地利用/覆盖特征,在此基础上使用生态价值系数(C)计算出该县生态系统服务价值.结果表明,该区域1975~2005年间生态系统服务价值从129.713亿元减少到123.961亿元,共损失5.75亿元,且损失量和损失幅度呈持续增加趋势;该区域生态系统服务价值中,废物处理价值最高,气候调节价值次之,原材料价值最低,且30年间各服务类型的价值均呈减小趋势;玛曲县1975、1990和2005年人均生态系统服务价值分别为58.96,42.80,29.51万元,表明玛曲县由于人口的增长,环境压力呈持续增大趋势.草地和湿地退化是导致该区域生态系统服务价值减少的主要原因.CS检验说明本研究所选C值较为合理.     

基于景观结构的土地利用生态风险空间特征分析 ——以江西兴国县为例

本文以我国典型的红壤丘陵区——江西兴国县为研究对象,基于景观结构中的景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建土地利用生态风险指数,并借助空间统计学中的空间自相关和半方差分析方法,进行土地利用生态风险的空间分布和梯度变化特征分析.结果表明,研究区内的土地利用生态风险度存在着一定的空间正相关性,并随着粒度增大,呈现出下降的趋势.1994-2005年的11年中,研究区生态环境质量整体有所上升,土地利用生态风险指数较高的地区有所较少.研究区的中部区域生态风险度高,相邻区域的生态风险度也较高.1994年和2005年,研究区生态风险指数空间分异的步长都比较小,分别为43km和9.3km.     

土地利用的经济生态位分析和耕地保护机制研究

土地利用变化包括土地利用结构和土地利用强度两个方面,是土地利用类型从低生态位层次向高生态位转变的自组织行为。对不同层次的土地利用生态位进行控制与协调,才能实现一定耕地保有量下土地利用资源场的均衡。而这种均衡正是耕地总量动态平衡得以实现的前提。在生态位势理论与系统边界理论的基础上,论文构建了土地利用经济生态位的模型,并以江苏省锡山市为例定量分析了不同土地利用类型相互作用的强度。研究显示,经济发达区非农用地与农用地生态位差较大,城市化进程加快,使耕地更易损失。从资源流动的场论分析角度,探讨了建立耕地保护机制的途径和方法。在目前的水平上,把土地利用生态位作为土地利用/覆被研究中的一种新方法论更有意义。     

基于遥感与GIS的海口市土地利用结构动态变化研究

利用1986、1996和2000年三期TM遥感图像,得到海口市1986～1996和1996～2000年土地变化情况及土地利用转移矩阵。海口市的土地变化规律表现为耕地、林地、滩涂及未利用地转化为城镇、农村居民点和独立工矿建设用地。通过分维度的分析可以看出,海口市林地、水体等自然景观随着人类的干扰,分维度降低;耕地面积大量减少,分维数降低;城镇扩大,斑块数量减小,用地趋于集中;农村居民点和工矿建设用地增加,用地趋于分散,复杂度增加。海口市土地结构变化的主导因素是城镇面积的扩大,其次是农村居民点和工矿建设用地的扩大。随着城市化的发展和农村用地扩大,海口市土地结构表现为利用程度逐渐深化的趋势。     

典型城郊土地利用格局对水体抗生素的影响研究

阐明城郊地区土地利用格局对水环境中抗生素的影响,对维持城乡共生体水土安全和保障人居环境健康有重要意义.本研究基于典型城郊流域的定位监测,比较了不同等级子流域水体抗生素的组成、浓度和分布特征,探讨了土地利用格局对水体抗生素的影响.结果表明,研究区水体中抗生素浓度为1.126~54.236 ng·L^-1,不同等级子流域水体抗生素的种类和浓度有较大的差异.子流域土地利用结构与水体抗生素的种类和浓度密切相关,由主坐标分析（PCoA）可知,具有相似土地利用结构的子流域水体抗生素组成和浓度具有相似性.相关分析表明,子流域中城镇、农田和林地的面积比例与水体中四环素类抗生素（TCs）的浓度密切相关,而园地面积比例与水体中磺胺类抗生素（SAs）的浓度关系密切.耦合景观格局分析表明,水体抗生素总浓度与香农多样性指数（SHDI）和蔓延度指数（CONTAG）呈显著相关性（p<0.05）;四环素类抗生素与边界密度（ED）、香农多样性指数、均匀度指数（SHEI）、蔓延度指数和聚集度指数（AI）呈显著相关性（p<0.05）.通过构建逐步回归模型进一步表明,水体抗生素的浓度与园地、林地面积和香农多样性指数关系密切.研究结果表明受人类活动干扰程度大、景观破碎化较为严重的区域水体抗生素的浓度较高.     

基于RS和GIS的陕西省洛川县土地利用类型和植被覆盖变化特征

明确土地利用类型转变和植被覆盖度变化的范围、幅度和归因是评估生态工程环境效应的前提。然而,在黄土高原塬区县域尺度类似的研究鲜有报道。基于长时间序列NDVI数据和Landsat系列卫星数据,探究了黄土高原洛川县土地利用和植被覆盖度的变化状况。结果表明：退耕还林（草）工程实施以来,洛川县植被覆盖度从0.6（2000年）增至0.9（2020年）,耕地面积减少了481.8 km²,其中212.8 km²为坡度＜15°的适耕区转为苹果园,耕地改种苹果后植被覆盖度从0.5增至0.8。由于坡耕地还林草的面积在洛川县土地变化总面积中仅占1.5%,远小于其他地类改种苹果的面积（占20.0%）,因此,洛川县植被覆盖度的提升主要是政府大力推广苹果树种植的结果。本研究可为黄土高原经济林建设提供基础数据和科学参考。     

滨海集约农区耕地质量演变趋势研究——以山东省广饶县为例

论文以山东省广饶县为研究对象,基于GIS技术,选取广饶县1979、 2007年两期耕地质量评价相关数据,以50 m×50 m栅格为评价单元,以综合指数法为评价方法评价了广饶县两期耕地综合质量,并分析了从1979年到2007年广饶县耕地综合质量的变化情况.研究发现:1979年耕地质量等级占主要比例的为三四等地,2007年耕地质量等级占主要比例的为一二等地;两期耕地质量等级分布规律相似,耕地质量等级都是从西南内陆到东北沿海逐步降低;从1979年到2007年,广饶县耕地基础设施逐步完善,耕地养分含量普遍提高,使得广饶县的耕地质量等级普遍提高,较大面积的三四等耕地转换为一二等耕地,特别是南部地区耕地质量等级提高程度明显.     

退耕还林工程对黄土高原土地利用/覆被变化的影响——以陕西省安塞县为例

退耕还林工程(Sloping land conversion program, SLCP)可快速改变土地利用/覆被格局。论文以黄土高原典型沟壑区--陕西省安塞县为例,利用MSS/TM/ETM+卫星遥感影像,获取研究区6个时期土地利用/覆被的时空信息,通过统计模型,定量分析了研究区SLCP对土地利用/覆被格局的影响。草地、耕地及林地为研究区三大主要土地利用/覆被类型,研究区土地利用/覆被变化整体处于不平衡态势;整个研究时段内,耕地先增后减,整体减少38.4%;林地先减后增,整体增加4.36%;灌木林地和草地减少,而未成林造林地快速增加;SLCP显著加强了耕地的递减趋势,并大幅增加了未成林造林地面积,至2010年未成林造林地面积显著大于天然林地的面积。这些变化可能具有降低土壤侵蚀与产流量、改善土壤结构、增加土壤碳吸收等效应;SLCP能提高农民收入,且大部分农民支持SLCP;但其负面效应亦不可忽视。研究将有助于对SLCP效应的全面理解,并可为该区生态恢复工程的规划与决策及生态环境保护提供参考。     

黄土丘陵区土地利用与土壤水分的时空关系

论文根据连续两年土壤水分的定点和观测数据,对黄土丘陵区不同土地利用类型及其结构与土壤水分的时空关系进行了分析。结果表明:①在欠水年,土地利用间土壤水分的差异显著,而在丰水年,土地利用间土壤水分的差异不显著;②在丰水年,土壤水分的年内变化只有灌木地为消耗型,间作地、果园、林地、草地、撂荒地和农地等6种土地利用类型为平衡型或增长型,欠水年所有土地利用均为消耗型;③从丰水年到欠水年,土壤水分的剖面结构类型降低型向波动型转化,波动型向增长型转化;④单一土地利用结构的土壤水分从坡顶到坡脚具有增长的趋势,而土地利用结构复杂的土壤水分沿坡面分布复杂。