基于遥感的上海市湿地资源与生态服务价值研究

基于遥感开展城市湿地资源与生态服务价值研究是当前生态环境研究的热点问题之一。利用1987年、2000年和2007年的Landsat遥感影像,利用遥感和地理空间分析方法,结合野外调查及研究区相关资料,监测了1987~2007年上海市湿地资源的变动情况,并借助生态系统服务价值理论,估算研究区1987~2007年湿地资源的生态服务价值变化。结果表明:(1)1987~2007年间上海市湿地资源呈现不断退化的趋势,特别是2000年后退化趋势明显,主要表现在稻田、河流、库塘、滩涂等湿地面积的显著减少;(2)1987~2007年上海市湿地生态服务总价值呈下降趋势,其中河流、库塘、稻田的生态服务价值减少,滩涂、湖泊的生态服务价值增加。上海湿地资源与生态服务价值的变化主要是城市化快速发展导致的。以上研究结果,可为政府城市发展中对湿地资源的保护、开发和利用提供依据。     

涨渡湖湿地保护与渔业生产优化模式探讨

涨渡湖湿地渔业进行人力的利用起始于1952年,渔业生产主要是以人工投放、天然生长为主,鱼类资源自然增殖为辅的粗放型管理模式。1992～2004年每年平均投放大规格鲢、鳙鱼种量为279 014.8 kg,平均捕捞量为755 439 kg,平均捕捞收入为3 329 143.52元,产量变幅范围为36 691～506 135 kg,其中有9个年份变幅在100 000 kg以上。涨渡湖湿地渔业利用存在产权与经营权分离、沉水植物急剧消退、菱角资源未加合理利用、灌江纳苗与分洪调蓄不能协调等方面问题。从常规鱼类放养型渔业、名优鱼类精养型渔业以及综合型渔业方面对涨渡湖湿地生态渔业可持续发展生产模式进行了相关探讨,提出了建立江湖联系机制的4点建议;并在优化生产模式、合理利用资源、调整产业结构、促进经济发展、严格控制污染、搞好综合治理、加强宣传管理、促进湿地恢复等方面提出了针对涨渡湖湿地的一系列保护对策。     

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。     

雅砻江流域湿地景观格局变化分析

应用ArcGIS软件,对雅砻江流域湿地1986和2000年遥感数据进行解译、矢量化处理,用Apack软件进行湿地景观格局指数计算,研究了近15 a雅砻江流域景观空间格局特征及其变化。结果表明：（1）近15 a雅砻江流域湿地景观面积减少,减少量为49404 hm2,占2000年湿地总面积的0506%;（2）两个时期内湿地斑块密度保持不变,湿地景观的聚集度都很高,均在099以上,湿地景观集中分布,破碎化水平低;（3）雅砻江流域湿地景观的多样性指数水平和均匀度水平较低,而且两指数在两个个时期内没有发生太大的变化,且各类湿地景观比例差异相对较大,沼泽湿地景观控制的程度较高;（4）雅砻江流域的5类湿地景观分布质心基本上未发生变化,但总体格局分布质心向南偏移001°,再向西偏移023°,整体上向西南方向偏移了2532 km     

2000~2010年长江流域土地利用变化与生态系统服务功能变化

基于2000/2005/2010年三期土地利用现状遥感监测数据,利用GIS空间分析技术,分析长江流域土地利用变化方式、过程、区域特征和生态系统服务功能变化。研究表明：2000~2010年长江流域城乡建设用地、林地和水域面积增长显著,而耕地、草地面积持续减少;耕地减少和城乡建设用地增加相关,草地减少和林地增加相关,水域增加与三峡蓄水及退田还湖相关;四川盆地、中游城市群和长三角城市群等人类活动热点区域的土地利用程度显著提高;受土地利用变化影响,2000~2010年长江流域生态系统服务总价值逐年提高,水源涵养、废物处理和娱乐文化服务功能增强,而土壤形成与保护、食物生产服务功能明显减弱;生态服务价值高值区主要分布在沿江湖泊和湿地,其次是林草地覆盖区,青海高原荒漠区生态服务价值最低。     

2000~2010年汉江流域湿地动态变化及其空间趋向性

基于面向对象分类方法建立汉江流域2000年、2005年和2010年湿地景观数据库。运用湿地景观动态变化指数、强度指数及多度指数等方法分析近10a来汉江流域湿地景观变化的时空分异特征及空间趋向性。结果表明：2000年以来,汉江流域湖泊、河流、水田湿地面积大幅度减少,其中前5a（2000~2005年）湿地变化强度明显高于后5a（2005~2010年）。空间趋向性以湿地景观内部转变和湿地向其他用地转移为主要特征,内部转变以水田与水库坑塘间的转变为主,在空间上呈现3种趋向特征：湖泊周围[0-12]km两者之间转化强度随距离拉大而增大;河流周围两者转变趋势明显,在[4-6] km变化尤为突出;交通用地附近[0-4] km水田与水库坑塘间转变强度高。水田、湖泊和水库坑塘湿地向建设用地的转变是引起区域湿地面积萎缩的重要原因,10a间湿地向建设用地转变总量约为470.43 km²,占湿地变化总量的22.55%。     

赣江源头流域植被变化的水文响应模拟研究

应用2个分布式水文模型（SWAT和Topmodel模型），对赣江流域的源头——梅江流域20年内的植被变化所造成的生态水文响应做出了模拟研究。根据2个模型不同的特点，设计了不同的模拟方案，使用SWAT模型模拟径流量的变化，Topmodel模型模拟汇流过程的变化。模拟得到的结果是：排除研究时间段内流域气候变化的影响，仅变换流域下垫面的属性，植被的变化对流域水文特征产生了明显影响，在整个梅江流域的范围内，2000年的年径流总量比1987年增加了146%；在其子流域——琴江流域，1995~2000年的7次洪峰峰值径流出现时间比1987年延迟，峰值径流量减少约5%。这说明从上世纪80年代开始在该流域内进行的植树造林和国土整治工作,即江西省“山江湖工程”，对流域的生态健康具有良好的回馈效应。     

土地利用变化情景下牧羊河水文响应研究

土地利用方式变化影响水量平衡各要素的分配,进而导致流域水源涵养能力发生变化。选用长江流域金沙江水系下段牧羊河小流域内及周边气象站气象资料,植被、土壤以及地形数据,构建了研究区SWAT水文模型,分析其在牧羊河适用性后,结合1986~2009年的土地利用以及设置的人类活动增强和生态环境改善的4种土地利用变化情景,用率定好的SWAT模型分析了土地利用变化下牧羊河水文响应。结果表明：径流依次按1986、2000、2009、1995年土地利用方式减小,而蒸散依次按2009、1986、2000、1995年土地利用方式减小,土地利用对径流和蒸散的影响在汛期大于非汛期,随着林地面积的增加径流将减小;将现有耕地变为林地或变为草地都有助于减少径流,从流域水源水量涵养角度出发,构建适宜的生态系统将有助于减少径流和蒸散,而增加入渗。这一结果为牧羊河水源涵养林建设提供科学依据     

赣江源头流域植被变化的水文响应模拟研究

应用2个分布式水文模型（SWAT和Topmodel模型）,对赣江流域的源头--梅江流域20年内的植被变化所造成的生态水文响应做出了模拟研究。根据2个模型不同的特点,设计了不同的模拟方案,使用SWAT模型模拟径流量的变化,Topmodel模型模拟汇流过程的变化。模拟得到的结果是：排除研究时间段内流域气候变化的影响,仅变换流域下垫面的属性,植被的变化对流域水文特征产生了明显影响,在整个梅江流域的范围内,2000年的年径流总量比1987年增加了146%;在其子流域--琴江流域,1995~2000年的7次洪峰峰值径流出现时间比1987年延迟,峰值径流量减少约5%。这说明从上世纪80年代开始在该流域内进行的植树造林和国土整治工作,即江西省“山江湖工程”,对流域的生态健康具有良好的回馈效应。     

江汉平原土地利用演变对区域径流量影响

江汉平原是我国重要的粮食基地也是武汉城市群发展的腹地,了解区域土地利用演变对流域水文的影响有助于为土地规划政策及水资源可持续发展提供决策支持。以2000～2004年为模型校准期,2005～2009年为模型验证期构造SWAT模型并模拟区域内主要流域的月、年径流量。然后借助双累积曲线研究江汉平原内主要江河的人类活动对径流的扰动作用并对比分析1980和2010年二种土地利用模拟情景下径流量的变化情况。结果表明：模型验证能较好的模拟区域内长江及汉江的径流量;随着降雨量的减少,土地利用变化对径流量的影响在增加;1980～1990年人类活动对径流的影响主要体现在水利设施的投入和林地减少上,2000年之后土地利用尤其是建设用地的增加对径流的影响日趋变大     

土地利用和生态系统服务功能变化研究 ——以三峡库区大宁河流域为例

将土地利用类型分类为耕地、有林地（森林地）、灌木林地、草地、迹地、水体、建设用地和未利用地8类。以遥感数据为数据源，通过自动分类和人工解译相结合的方法获取了以上土地利用类型，并对三峡库区大宁河流域的土地利用变化过程和驱动力做了分析。以Costanza等人的全球生态系统服务价值的估测结果为基础，对各种地类生态服务功能价值重新赋值，进而估算近30年大宁河流域的生态服务价值，分析了其变化过程。结果表明：近30年，大宁河流域土地利用总的变化趋势是林、灌、草地经历了不断破坏和缓慢恢复的过程，耕地面积经历了先增后减，建设用地不断扩展。经济发展、人口增长和国家政策是土地利用变化的主要原因。生态系统服务功能经历了一个先损害后恢复的过程，表现为生态服务价值从1973年到1995年不断减少，而1995年到2002年连续增加。     

土地利用和生态系统服务功能变化研究——以三峡库区大宁河流域为例

将土地利用类型分类为耕地、有林地(森林地)、灌木林地、草地、迹地、水体、建设用地和未利用地8类.以遥感数据为数据源,通过自动分类和人工解译相结合的方法获取了以上土地利用类型,并对三峡库区大宁河流域的土地利用变化过程和驱动力做了分析.以Costanza等人的全球生态系统服务价值的估测结果为基础,对各种地类生态服务功能价值重新赋值,进而估算近30年大宁河流域的生态服务价值,分析了其变化过程.结果表明:近30年,大宁河流域土地利用总的变化趋势是林、灌、草地经历了不断破坏和缓慢恢复的过程,耕地面积经历了先增后减,建设用地不断扩展.经济发展、人口增长和国家政策是土地利用变化的主要原因.生态系统服务功能经历了一个先损害后恢复的过程,表现为生态服务价值从1973年到1995年不断减少,而1995年到2002年连续增加.     

基于重力空间熵的城市湿地压力模型构建研究——以武汉南湖湿地为例

城市化进程中人口和建设用地需求增加引发的湿地退化压力日益凸显,熵理论为城市扩张、土地利用结构变化和城市湿地退化压力建模研究提供了新思路。已有研究表明,城市湿地损失、湿地区域建设用地的增加会导致土地利用结构空间熵的数值不断下降,但仅依靠空间熵理论难以定量湿地退化压力。因此依据城市地理学中的重力递减理论,引入距离因素,从湿地区域土地利用空间熵、湿地本身面积、距湿地中心的距离、距商业中心的距离4个要素构建重力空间熵的城市湿地压力模型。研究以1988年武汉南湖湿地遥感影像为基础,制作矢量图,从南湖湿地周边众多湖泊湿地中,随机选取40个样本湿地,分别计算了1988年、1992年、1996年、2000年、2004年5个时期的样本湿地压力值,并利用Kriging空间插值对南湖湿地所受的压力值分布进行可视化处理。结果表明：（1）湿地所在区域土地利用空间熵越小,湿地所承受压力越大;距中心湿地越远越靠近城市商业中心且面积越小的城市湿地更容易发生消亡;（2）根据城市湿地压力模型计算的压力值大的湿地更容易在下一阶段发生显著的损失或消亡;（3）随着城市化的推进,建设用地的扩张,城市湿地承受的压力值逐年增加,当压力值到达0.7左右,湿地存在极大消亡风险。遥感影像解译的结果与按照重力空间熵的城市湿地压力模型计算结果一致,说明该模型能较好地预测城市湿地在城市扩张压力下的演化过程。模型的建成对于城市湿地动态变化和保护规划具有重要意义,了解并把握这一湿地损失过程和趋势,预测城市湿地在城市扩张压力下的演化过程能为城市管理者对城市湿地的具体保护提供方向和指导。 关键词： 城市湿地; 重力空间熵; 压力模型; 城市扩张划具有重要意义,了解并把握这一湿地损失过程和趋势,预测城市湿地在城市扩张压力下的演化过程能为城市管理者对城市湿地的具体保护提供方向和指导。 关键词： 城市湿地; 重力空间熵; 压力模型; 城市扩张     

快速城市化地区的土地利用时空动态变化研究 --以南京市为例

20年来,在中国城市化快速发展的过程中,一系列与城市化相关的环境问题随之产生。六朝古都——南京,作为我国经济最发达的长江流域四大中心城市之一,其快速的城市化过程也不可避免地带来了同样的环境问题。为了研究南京市的城市化和土地利用变化规律及其对水文过程的影响,利用1987、1998、2000年的三期遥感数据,通过分层分类的方法对各土地利用类型进行专题信息提取,结合GIS技术,获得研究区1987~1998,1998~2000年两个时段的土地利用变化转移矩阵。据此全面分析了南京市的土地利用时空变化特征。结果表明：南京市13年来,城乡居民及建设用地以大量蚕食耕地而显著增加,年均增幅达到1.92％;耕地和未利用地则明显减少,年均减幅分别为0.62％ 和1.21％;林地和水域有所增加,主要来自未利用地的转变,剩余12.35％的未利用地则转化为城乡居民及建设用地。引起这一土地利用变化的主要驱动力是人口的增长和经济的发展以及政策制度的激励和导向作用。     

Land Degradation Evaluation in North Hebei Province Based on Remote Sensing and GIS

Abstract

Land degradation is one of the serious environmental problems that can lead to poverty, and is especially prominent in eco-fragile areas in developing countries and increases the risk of environmental safety. North Hebei Province belongs to an ecologically fragile region in North China, which has great impact on the eco-safety of Beijing and Tianjin. Using Landsat TM data and GIS, this paper evaluates land degradation in North Hebei province of China from the the 1960's to 1987 and 2000. Land use/cover change pattern from 1987 to 2000, its regional difference and forest change characteristics will also be analyzed; soil erosion intensity and arable land suitability were also evaluated. Results revealed that land use/cover pattern in this study area did not change greatly from 1987 to 2000. The structure and function of regional land ecosystem was at a level of local improvement and integral deterioration. Land above medium soil erosion intensity reached 21 percent, which was also the area with a serious soil erosion and land degradation problem. Soil erosion and land degradation intensity of grassland was the biggest. For the present arable land, the proportion of high suitability was 13 percent.     

Land Degradation Evaluation in North Hebei Province Based on Remote Sensing and GIS

Land degradation is one of the serious environmental problems that can lead to poverty, and is especially prominent in eco-fragile areas in developing countries and increases the risk of environmental safety. North Hebei Province belongs to an ecologically fragile region in North China, which has great impact on the eco-safety of Beijing and Tianjin. Using Landsat TM data and GIS, this paper evaluates land degradation in North Hebei province of China from the the 1960＇s to 1987 and 2000. Land use/cover change pattern from 1987 to 2000, its regional difference and forest change characteristics will also be analyzed; soil erosion intensity and arable land suitability were also evaluated. Results revealed that land use/cover pattern in this study area did not change greatly from 1987 to 2000. The structure and function of regional land ecosystem was at a level of local improvement and integral deterioration. Land above medium soil erosion intensity reached 21 percent, which was also the area with a serious soil erosion and land degradation problem. Soil erosion and land degradation intensity of grassland was the biggest. For the present arable land, the proportion of high suitability was 13 percent.     

Regional challenges in tourist wetland systems: an integrated approach to the Ria Formosa in the Algarve, Portugal

Coastal change and coastal erosion have been a long-existing source of environmental changes. Traditionally, regional changes in wetland systems and their relations to agriculture, industry and urbanization are a major cause for concern. Nowadays, coastal distress has reached even global proportions: the problems of coastal change are strongly linked to the loss of fragile ecosystems, eutrophication and loss of biodiversity. Given that over 70 % of all human activity is in coastal areas, it is clear that many environmental and socio-economic changes occur at a local level and manifest themselves in a spatial context. The physical effect on the geographic morphology is evident in the related consequences for land use. A deep understanding of the changes in land use, and simultaneously in coastal erosion, calls for the integrated monitoring of the most relevant effects in fragile regions. The Ria Formosa wetland system is a unique and very special wetland system in the Algarve (Portugal) and has been integrated in the NATURA 2000 network. The strong symbiosis between nature, agriculture and fisheries, as well as tourism, in the Algarve has led to spatial-ecological synergy. By using coastal recession analysis techniques by means of remote-sensed imagery from 1987, 1989, 2000 and 2007 and by combining this information with available data sets on surface erodibility, a cost surface on multitemporal transitions of land-use classes from the CORINE Land Cover data allows us to assess and integrate a decision-making framework by means of GIS. The novelty of this combined approach to land-use management is the blend of spatial analysis and remote-sensing techniques that share important information on ecosystems at risk. Our findings suggest a growing concern to the area brought by anthropogenic activity. This is studied to a spatial accounting of the distribution of land changes and transitions, where (1) a significant loss of coastal area is witnessed along the Ria Formosa, leading in particular to loss of agricultural land. (2) This loss is underpinned by an increase in leisure facilities to respond to the tourism demand of the region of the Algarve, while landscape metrics suggest that these areas are more volatile for coastal erosion. (3) Simulation through Markov chains on the land use and effects of urban, agricultural, forest and wetland dynamics suggests that by 2026, it is expected to continue to have an increase in urban land, leading to an augmented vulnerability of coastal erosion processes brought by the loss of forest areas which protect from erosion given the root system that directly protects from the existing wave energy and helps sedimentation processes. The above methodology and the availability of data that are freely available render such a combined approach interesting for many other regions of the world, where tourism, coastal change and regional balance are of the utmost importance for sustainable development. The advanced research tools presented here are of critical importance for coastal zone degradation management.