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。     

基于安徽省土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示地形因素与土地利用空间格局演变的关系,以安徽省2000年、2005年以及2010年Landsat TM影像和DEM数据为数据源,利用坡向、地形起伏度、坡度变率和地形位指数多种地形因子,并结合地学信息图谱分析理论从综合角度系统研究土地利用结构时空分异格局在地形梯度上的变化特点及其规律。结果表明:1)研究区主要的土地利用类型是耕地和林地,其次是建设用地和未利用土地,且建设用地面积逐期增加趋势显著。2)2000~2010年研究区不同土地利用类型在不同地形梯度区间的分异规律存在明显差异。低地形梯度范围是耕地、水域和建设用地的优势分布区;中地形梯度范围是草地的集中分布区;林地的优势分布区集中在高地形梯度范围。3)2000~2010年研究区土地利用图谱以稳定型和后期变化型为主,低地形梯度和高地形梯度是稳定型图谱的集中分布区,中低、中高和高地形梯度范围是后期变化型图谱的优势分布区。2000~2005年林地的优势分布区有向较低地形位梯度扩张的趋势,其中,耕地是主要的转入来源。2005~2010年耕地的优势分布区有向较高地形位梯度扩张的趋势,变化模式主要为:"林地–耕地"、"未利用地–耕地"和"草地–耕地"。     

典型流域土地利用/覆被变化预测及景观生态效应分析——以太湖上游西苕溪流域为例

以太湖上游西苕溪流域为研究区,基于1985和2002年土地利用空间数据,结合土地利用变化的驱动因子,运用马尔科夫模型和CLUE S模型,模拟了研究区2020年土地利用的空间格局;在此基础上,通过对斑块类型和景观水平上格局指数的变化分析, 揭示研究区未来土地利用/覆被变化及其景观生态效应。结果表明： 按照1985～2002年土地利用变化的发展趋势,未来研究区土地利用变化主要表现为建设用地面积大幅度增加,耕地、林地面积减小,研究区未来景观格局指数将发生较大的变化。在景观尺度上,斑块数量、边缘密度、多样性指数、均匀度指数、分维数等指标都呈增加趋势,而斑块平均面积减小,表现出景观结构破碎化、斑块形状复杂化、景观向多样性和均匀化发展的特点;而从斑块类型水平上看,各景观类型之间的景观格局指数变化差异较大,反映了生态系统的复杂性.     

高潜水位煤矿区土地利用景观格局分析与模拟预测研究——以沛北煤矿区为例

我国东部高潜水位煤矿区因煤粮复合、煤水复合、煤村复合成为我国土地复垦难度最大的典型地区之一;研究高潜水位煤矿区土地利用景观格局的时空演变规律,可为制订有效的土地复垦策略提供重要的科学依据。本研究选择位于江苏省徐州市的沛北煤矿区为例,选用1995年TM、2005年ETM+和2015年OLI遥感影像作为数据源,运用土地利用转移轨迹、景观格局指数等分析其景观格局变化特征,并采用CA-Markov模型预测了2025年研究区的土地利用景观格局。结果表明：(1) 研究区景观变化轨迹趋势明显,耕地主要流向建设用地、塌陷积水区、水域和湿地;园林地转变为建设用地和耕地;塌陷积水面积的增加主要来源于建设用地和耕地,贡献比例分别为47.68%、19.20%;(2) CA-Markov模型情景模拟结果表明：2015～2025年,耕地、水域和湿地面积减小;建设用地和塌陷积水面积明显增加;(3) 景观格局指数分析结果表明：在类型水平上,耕地、水域和湿地是主导优势地类,但耕地、塌陷积水、水域和湿地破碎化程度较高;景观水平上,景观格局总体边缘形状趋向简单。综上表明,研究区土地利用景观变化源于区域城镇化进程加快、因采矿活动导致的地表沉陷积水情况加重;建议提前编制预计塌陷区的防治及已塌陷区的规划治理方案。 关键词： 景观格局演变;煤矿区;高潜水位;土地景观格局;CA-Markov模型     

基于景观指数和马尔科夫模型的铜梁县土地利用分析

以重庆市铜梁县为研究区域,以三期TM/ETM+遥感影像为主要数据来源,在获取大量数据的基础上,结合景观生态学理论研究了1993~2007年铜梁县土地利用的景观格局,运用马尔科夫模型对土地利用/覆被变化过程及数量转化情况进行分析并对其未来变化趋势进行预测。结果表明：1993~2007年铜梁县景观形状趋于复杂,斑块破碎度降低,景观异质程度下降,景观类型有向单一化或非均衡化发展的趋势;林地减少较快而建设用地增加较快,减少的林地主要转化为园地和耕地,增加的建设用地主要来自于园地和耕地。研究表明,将景观指数、马尔科夫模型结合进行土地利用/覆被变化的研究,能更有效地分析土地利用的格局和过程,取得较好的效果.     

三峡库区腹地土地功能演变及其驱动机制分析

土地利用功能在一定程度上反映了土地利用方式和强度的变化。以三峡库区腹地奉节县和巫山县为研究区域,以1986、2000、2007和2015年多时相遥感影像资料为数据源,通过空间自相关和冷热点分析等研究方法,分析土地利用功能的时空演变规律,并探索其与海拔、坡度和岩性等自然因子,以及人口、道路等社会经济条件的耦合驱动机制,揭示土地利用功能的理论现实意义。研究发现：(1)就土地利用功能数量而言,生活用地增加,生产功能减少,生态用地总体趋于稳定;就土地利用功能面积变化格局而言,三生功能均向稳定性方向发展。(2)就其集散程度而言,生产功能由大集聚向小集聚转变且集聚面积减少;生活功能集聚性持续增强,且集聚面积扩大;生态功能由集聚向分散变化,且空间范围增加。(3)就土地利用功能的驱动机制而言,包括高程、坡度和岩性在内的自然因子影响其空间分布状况,人口及道路分布影响三生功能的空间数量变化。     

城镇化背景下济南市土地利用变化驱动机制分析

以山东省省会济南市为例,运用ENVI5.1与ARCGIS10.2平台对1990—2015年四期遥感影像进行处理。分析城镇化进程中济南市土地利用动态变化的特征,在SPSS19.0平台上采用主成分分析法揭示济南市1990—2015年土地利用变化的城镇化相关驱动因子。结果表明:1990—2015年济南市土地利用格局有较大变化。从动态度看,1990—2015期间,用地面积增加的地类包括耕地、水域和城镇建设用地,城镇建设用地的年变化率最大;用地面积减少的地类包括林地、农村居民点和未利用地,未利用地的减少幅度最大。选取11个城镇化相关指标进行主成分分析,从人口增长、经济发展、政策导向和科技水平等方面研究土地利用变化驱动机制。研究结果可为济南市土地利用总体规划的编制及各类土地的合理利用提供参考和借鉴。     

湖北省土地利用变化格局的区域分异研究

采用遥感、GIS一体化技术,利用1989~1990年和1999~2000年获取的LANDSAT卫星影像,对湖北省土地利用变化的区域分异特点进行分析。结果表明,自然地理环境因素对土地利用格局起主要控制性作用;城市化与工业化、社会经济的发展及国家有关土地利用政策对土地利用变化格局的形成起进一步调控作用。分区而言,鄂西、鄂东北、鄂东南等山区是耕地、林地与草地相互转换区;武汉、鄂州、黄石等沿江城郊区和从宜昌到沙市区沿江带是城镇扩张区;荆州、汉江下游和鄂北岗地丘陵是水域缩减区;江汉平原区是水域扩张区。另外,农村经济结构调整和有关耕地政策的出台是耕地、林地与草地相互转换区土地利用变化的主要驱动因素;中心城市对周围区域经济的带动作用和沿江区域特殊的交通优势是城镇扩张区的主要驱动因素;经济利益的驱动是水域扩张区的主要驱动因素;耕地政策是水域缩减区的主要驱动因素。     

丹江口库区土地利用/覆被与景观格局变化

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,其库区的土地利用/覆被变化可能带来的生态环境效应备受关注。以2000和2004年的多源遥感影像为主要数据源,解译生成土地分类数据,对研究区内土地利用变化总体特征、速度、景观优势度变化以及景观生态效应进行了分析。结果显示：库区在这4年间土地利用整体结构上没有显著改变,但是耕地、建设用地增加,林地、未利用地减少。景观多样性指数及景观均匀性指数呈下降趋势,说明景观异质程度下降,景观类型有向单一化及非均衡化方向发展的趋势。林地减少加剧库区的水土流失,导致库区的生态环境质量下降,应采取措施促使库区经济与生态环境良性地协调发展。     

环太湖景观生态格局变化研究--以苏州市吴中区为例

在RS和GIS支持下,通过对1984和2002年TM影像解译,分析了研究区景观格局动态变化,并利用逐步回归方法研究了景观变化的人文驱动力。结果表明,研究区景观发生剧烈变化,特别是耕地向水域、城镇用地和其它非农建设用地转变迅速,其中耕地的减少占土地利用总减少面积的79.3%,建设用地和水域的增加分别占土地利用总增加量的63.5%和36.5%。城镇、工矿等人文景观斑块面积增大,并趋向集中;林地与耕地等自然、半自然景观类型斑块破碎度增加,分布趋于分散;耕地与城镇景观类型的斑块形状日趋复杂;耕地的突出优势变小,整体景观异质性程度上升。受区位和地形的影响,在苏州城区附近和东部平原区耕地流失强度较大,18年耕地重心向西南方向偏移了4.74 km。景观变化的人文驱动因素是人口增加、基本建设投资扩大、大量外资涌入和以旅游业为主的第三产业增长。     

三峡库区腹地草堂溪小流域土地功能格局变化

探讨三峡库区腹地土地功能格局动态特征是促进库区土地功能优化、土地利用可持续发展的重要途径之一。以草堂溪小流域为研究区,基于1990~2015年4期遥感影像和1∶5万DEM数据,借助ArcGIS 10.2与Fragstats 4.2软件,依据土地提供主要服务的差异性将土地功能划分为3个大类5个亚类,并分析研究区土地功能格局时空演变特征。结果表明:近25 a,研究区生态功能用地占绝对优势,面积增长1 541.96 hm~2,生产功能用地面积缩减1 844.19 hm~2,生活功能用地面积扩展302.24 hm~2;生物质生产功能用地和人工/天然生态功能用地间的转移关系是研究区土地功能转移网络的关键关系,决定着研究区土地功能变化特征;土地功能变化空间集聚特征时空差异性显著,生物质生产功能用地和人工/天然生态功能用地附近为土地功能变化热点区域,1990~2015年土地功能变化热点区向研究区西部推移;生物质生产功能用地、交通功能用地和住宅功能用地优势区间为中低地形位,中高地形位是非生物生产功能用地优势区间,人工/天然生态功能用地在高地形位占优势;较低地形位上景观异质性高、形状复杂,较高地形位上景观类型单一、聚集程度高。     

重庆市景观格局动态变化分析

土地利用/覆盖变化是全球变化研究中的一个重要环节,景观生态学是土地利用/覆盖变化的一个重要的研究手段。以分形理论为指导,利用景观生态学的相关指标,在遥感和地理信息技术的支持下,研究重庆市景观格局的变化。采用1995和2000年Landsat TM/ETM影像为基础数据,提取并建立土地利用空间数据库,应用景观空间格局分形模型,获取景观类型的分形维数和稳定性指数以及景观多样性指数、分离度指数、破碎度指数、均匀度指数和优势度等指标。结果表明：水田、旱地、水域等土地类型的分形维数在研究时间段内有明显上升,有林地、灌木林地和草地等景观要素类型的分形维数降低;景观多样性和破碎度指数以及均匀度略有增加,而优势度指数下降;分形维数和破碎度指数呈极显著正相关。最后为重庆市景观格局的持续发展提出了若干建议。     

基于DEA模型的区域生态环境建设绩效评价——以江苏省苏州市为例 

选取生态系统服务价值、生态绿当量、人均生态足迹赤字和环境质量综合指数作为区域生态环境质量表征指标，借助DEA模型对区域生态环境建设过程中劳动力投入、资金投入、技术投入和资源投入的绩效进行评价，结果表明：（1）苏州市10年来生态环境建设总体而言绩效良好，DEA有效年份占30％，弱有效年份占20％，无效年份占50％，并且无效年份的效率指数都在0.97以上；（2）导致苏州市最近5年生态环境建设DEA无效的原因主要是资源投入不足，生态用地成为区域生态环境建设刚性约束；（3）通过调整生态环境建设要素投入比例，各种生态环境指标值都将有所提高，区域生态环境质量也将显著改善；（4）地区生态环境建设绩效下降还受地区人口数量增加、人均生态占用增长、生态环境累积效应影响。最后从促进区域社会经济与生态环境协调发展的角度提出相关建议。     

向家坝工程扰动区的景观变化及其生态恢复

大型水利水电工程扰动常造成土地利用的显著变化。为研究工程扰动对景观的影响以及采取修复措施后的景观生态效果,以向家坝水利水电工程建设为例,以工程扰动区的航空摄影图像分析和野外样地调查为手段,分别针对工程区域在被扰动前（2004年）、扰动后（2006~2007年）和进行恢复重建之后（2008年）的3个代表年份展开了区域景观变化及现有生态恢复工程对生态景观恢复效应的研究。选取景观破碎化指数、多样性、优势度和景观形状指数4个参数,量化分析了向家坝工程建设区整体景观结构特征,包括不同阶段景观格局变化、景观斑块类型面积与斑块数量变化、斑块破碎化和斑块形状变化,以及各年份景观指数和各景观类型破碎化指数变化等。此外,从景观生态学原理的角度,提出了向家坝工程扰动区将来实施生态恢复重建的对策措施。其中特别强调扰动区今后的生态恢复工作应在科学规划扰动区景观格局和功能的基础上,注重景观连接性的建设,同时不断改善群落结构和丰富物种多样性     

快速城市化地区土地综合质量评价

随着城市化的快速进行,区域性的土地利用问题非常突出。探讨热点区域土地质量的特征和变化趋势,对土地整治、管理和规划等实践活动均具有重要的指导作用。提出了土地综合质量的概念,以苏州市为研究区域,从自然资源禀赋、利用效益、生态环境和社会公平4个方面对其进行了初步评价。研究结果表明：与其经济发展水平相比,苏州市的土地利用效益还有待提高;除吴江市,苏州市其他地区的生态环境指数均较低且有着恶化的趋势,应得到足够的重视;苏州市土地利用的社会公平问题比较突出,如何协调土地利用与社会公平之间的冲突,是快速城市化进程中急待解决的重要课题。     

生态服务价值视角下湖北省长江流域防洪能力研究

以我国洪涝灾害最为严重的地区之一——湖北省长江流域为研究对象,从生态服务价值的视角,利用流域1996年和2009年两期土地利用数据,测算与流域防洪功能相关的水土保持和滞洪蓄洪生态服务价值的变化情况,并结合土地利用/覆盖变化(LUCC),分区域对其变化的原因及所带来的影响进行分析。研究结果表明:(1)流域的整体防洪调蓄能力在1996~2009年有所增强,滞洪蓄洪和水土保持两项生态服务价值都有所增加;(2)局部地区存在较大问题,主要是:防洪重点地区江汉平原荆江段和鄂东沿江平原地区的滞洪蓄洪能力显著降低,其主要原因是湿地被大量侵占;水土保持重点区域鄂东沿江平原的北岸黄冈地区的水土保持生态服务价值则由于林地的减少而显著降低;(3)应借鉴生态服务功能保持较好地区的经验,坚持执行退耕还林和退田还湖政策,并建立湿地及森林自然保护区,以行政和法律的手段保护地区生态环境,提高流域防洪能力。     

南水北调中线丹江口库区生态环境质量评价

以南水北调中线工程的主要淹没区和水源地--丹江口库区为研究区域,以区域生态环境质量评价理论为基础,以遥感影像为主要数据源,选取水热条件、地形地貌、土地利用和土壤侵蚀等环境评价因子,建立生态环境质量综合评价模型,对丹江口库区的生态环境现状进行定量评价。结果表明：库区的自然生态环境现状整体一般偏好,达到良好标准的占43.24%,较差及以下的面积达到区域总面积的1006%。较好地段主要集中于河谷平坝,500～1 000 m的中海拔地区生态环境质量差异较大,生态脆弱度高。库区中东部地区相对较好,北部和西部相对较差。需要采取积极的生态环境保护措施,以保障南水北调中线工程的安全运营和效益的充分发挥。     

两种土壤质量变化的定量评价方法比较

土地利用和管理在时空尺度上影响着土壤质量变化的方向和幅度，土壤质量评价方法的选择和应用对了解土壤的变化非常重要，不同方法的比较分析可以了解方法本身的差异和优缺点。选取卧龙自然保护区6种典型的土地利用类型，以空间代替时间序列的方式，研究森林次生演替，人工林种植及农业土地利用方式对土壤质量的影响。采用了综合土壤质量指数法(QI)与土壤退化指数法(DI)两种定量研究方法。结果皆揭示灌丛有着较高的土壤质量值。依次为灌丛→自然林，次生林→撂荒地→人工林→坡耕地，坡耕地土壤质量值较低。为更好的比较两种方法的差异，提出了QI的相对指数值(QI')，结果显示QI'和DI有着非常好的线性相关，退化指数法的方法简单，比较易用．而综合质量指数法有着较好的生态学意义。     

基于景观格局的盐城海岸带土地利用时空变化分析

在GIS和RS技术支持下,以行政区划为评价单元,通过土地利用转移矩阵、景观格局指数对盐城海岸带土地利用变化的主要方式、景观格局特征及时空分异规律进行定量分析。结果表明:2000~2010年,盐城海岸带土地利用类型以耕地、建设用地和水域为主,其中耕地是盐城海岸带的优势类型,虽然近年来呈逐渐下降的趋势,但仍是区域景观基质类型,均占总面积的78%以上;海岸带景观水平趋于破碎化,区域景观格局更加复杂化、分散化和多样化;研究区北部景观水平特征指数较中部、南部为高。自然地理条件、经济发展水平及不同土地利用方式所带来的利益差异是导致盐城海岸带景观格局变化的关键驱动因素。