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.     

2000～2015年山地城市土地利用景观格局动态演变研究——以重庆市渝北区为例

以重庆市渝北区为例,借助地理信息系统和遥感手段,利用Landsat TM 遥感数据和DEM数据,采用景观指数分析、地形位指数和分布指数等计算方法,对渝北区 2000、2005、2010 和 2015 年土地利用景观格局变化特征进行了分析,着重探讨了不同地形、坡度下各种景观类型变化情况,以及它们之间的相互关系,以期为在相似条件下的城市最佳土地利用模式选择提供一定的借鉴和参考。结果表明：（1）渝北区土地资源以中、高级地形位为主,海拔 200 m 以下,坡度6°以下的土地资源比较匮乏;（2）渝北区主要的景观类型是耕地和林地,但耕地景观总的趋势是不断减少,林地不断增加,建设用地增长较快,总体上景观破碎化程度在增加,景观多样性呈上升趋势;（3）研究期内,中低级地形位区间内大量耕地转变为建设用地,林地、草地景观面积的分布趋势随着地形位指数成正相关关系,其优势地形位主要集中于高级别地形位区间。     

环鄱阳湖区分区土地利用景观格局变化模拟研究

依据水环境约束力的大小,将环鄱阳湖区划分为核心、边缘和外围3个影响区。以该地区2005~2010年间土地利用情况为基准,通过构建CA-Markov-Logistic模型模拟2015年该地区土地利用格局情景,并采用景观格局指数进一步分析3个影响区土地利用景观格局变化趋势。研究表明:(1)从土地利用类型变化来看,覆盖环鄱阳湖区约82%土地面积的耕地和林地将有较大幅度的减少,而城建用地所占比重将大幅上升,对环鄱阳湖区的开发在逐渐加快;(2)从土地利用影响力来看,地类分布概率与人口城市化率、生活城市化率以及经济城市化率的空间分布有着一定的相关关系;(3)从模拟结果来看,环鄱阳湖区核心区耕地范围将缩小而水体范围将扩大,边缘区其他建设用地和农村居民点面积增加,外围区水体范围将大幅缩减,土地景观破碎化程度依次从边缘区-外围区-核心区的顺序下降,表明对鄱阳湖保护的作用正在显现,整个土地利用景观格局取向更为合理。     

河流廊道的城市景观生态意义分析——以四川省邛崃市为例

为更好地理解河流廊道对城市景观生态的意义,研究计算了四川省邛崃市景观类型多样性空间聚类特征和河流廊道景观格局特征。结果表明：（1）局部空间自相关指数Getis Ord Gi*显示研究区土地利用景观类型多样性存在高值聚类区,其形状与研究区河流廊道分布格局近似。（2）河流廊道主要与农田和林地景观毗邻,其两侧300 m缓冲区内主要景观类型为农田和林地,且林地破碎度小;而道路廊道主要与农田和建设用地毗邻,其两侧缓冲区内主要景观类型为农田和建设用地,其景观更为破碎化。（3）地形因素对研究区西部山区土地利用景观格局影响较大,景观类型多样性统计热点区域分布于西部河流台地。邛崃市河流廊道在提高该地区土地利用景观类型多样性中起到积极作用,需要保护邛崃市河流廊道景观多样性,加强河流与自然景观的连通性     

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。     

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。     

基于景观生态学的区域土地利用结构变化特征

采用滁州市1996 ~2005年土地利用变更数据作为研究的基础材料,运用景观生态学中多样性指数、优势度指数和均匀度指数等有关结构数量分析的方法,进行研究区土地利用结构分异的定量分析。研究结果表明：（1）该方法能够很好地揭示滁州市近几年来土地利用结构特征的变化规律;（2）滁州市土地利用结构变化特征更趋多样化和平均化;（3）1996 ~2005年滁州市各土地利用类型变化强度是：牧草地＞交通用地＞园地＞未利用地＞林地＞居民点与工矿用地＞耕地＞其他农用地＞水利设施用地,林地、居民点及工矿用地和其他农用地面积的增加主要是通过开发未利用地和耕地、园地、牧草地来进行平衡;（4）1996年~2005年滁州市主城区和各县（市）各类用地的相对变化及结构变化情况存在显著差异,主城区土地利用变化强度是居民点及工矿用地＞耕地＞牧草地＞林地＞未利用地＞交通用地＞其他农用地＞水利设施用地＞园地;而下辖各县（市）土地利用变化强度是牧草地＞未利用地＞耕地＞林地＞水利设施用地＞其他农用地＞居民点及工矿用地＞园地＞交通用地。最后根据研究结果提出相应对策与措施建议。     

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.     

洪泽湖地区土地利用与景观格局演变

基于多时点 TM/ETM影像解译数据,运用遥感、GIS和景观生态学方法,分析洪泽湖地区近 18 a的土地利用变化和景观格局演变过程,揭示该地区内各种土地利用时空变化特征,并得出3个时期景观类型分布特征、景观格局变化的趋势及特征。结果表明：（1）区域内土地利用变化显著,整体处于不平衡的状态,主要表现为耕地持续减少、建设用地迅速增加、林地先增后减及草地和水域略有增加;（2）研究区景观结构和景观异质性发生了较大变化,斑块数目增加、平均斑块面积减少,景观多样性指数、景观均匀度指数总体上升,在区域景观破碎化程度加剧的同时,各景观类型间差异缩小,景观结构趋于多样化、均匀化和破碎化。最后,指出人类活动,尤其是经济建设是土地利用景观格局变化的主要因素,并对地区的生态可持续发展提出了相应建议     

土地整治驱动下土地利用和景观格局变化研究——以上海市合庆镇为例

基于上海市合庆镇土地整治项目,通过土地利用指数、空间自相关性以及景观格局指数的分析:(1)土地整治带来的区域土地利用变化情况;(2)验证土地整治是否能起到土地集聚的作用;(3)使用景观格局指数分析土地利用空间配置关系。结果表明,整治后的项目区内建设用地明显减少,耕地数量明显增加,并且土地利用程度综合指数等土地利用指数同土地整治活动之间存在相关性。使用全局空间自相关分析方法能够很好地验证土地整治活动对土地产生的集聚效应,并且在5~10m的格网尺度下采用土地利用程度修正模型能很好地反映建设用地和耕地的局部集聚效应。此外,区域由以农业活动和非农业活动并存转向以农业活动为主,"斑块-廊道-基质"的景观结构变化显著。     

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。     

长江流域土地利用结构及其空间自相关分析

按照中国科学院资源环境分类系统,将WESTDC_Land_Cover_Products2.0数据集重分类为耕地、林地、草地、水域、城乡建设用地和其它未利用土地等6类,借助GIS平台研究了长江流域土地利用数量结构特点及其空间自相关特征。结果表明,长江流域的主要土地利用类型为林地、耕地和草地,三者占流域总面积的90%以上,而水域、城乡建设用地和其它未利用土地所占比例较小。各省市之间土地利用结构差异较大,与一定的空间格局相联系,并形成了土地利用结构特征不同的4个大的区域。各土地利用类型比重属性值相似的省市在长江流域全局空间内聚集分布、空间邻接,呈极显著的全局空间正自相关。其中耕地、林地、草地、城乡建设用地和其它未利用土地分布特征的空间正自相关极显著,水域分布特征的空间正自相关显著,但各种土地利用类型空间分布的重心、格局、空间自相关构成及回归机制不同。各种土地利用类型空间分布的局部空间自相关为高高(H-H)聚集或低低(L-L)聚集,高值为低值所包围或低值为高值所包围的空间孤立点(Spatial Outlier)不显著。研究表明各种土地利用类型在长江流域的空间分布具有明显的聚集性和区域特征。     

RS与GIS支持下的南京市景观格局动态变化研究

利用1986、1994、2000年的TM图像和2000年的土地利用现状图,运用GIS和核心景观指数研究南京市自1986年以来景观格局的动态演变规律。结果表明：南京市在快速城市化的过程中,城市景观结构的变化主要表现为耕地、绿地、水体和未利用地等自然或半自然景观向城市、农村居民地、工矿用地以及交通用地等人文景观转变;景观的多样性增加,斑块的平均面积增大,分离度、破碎度和孔隙度减小,城市的开发趋向有序化、规模化;但由于人类活动作用方式或作用程度的不同,不同的景观类型在同一时间段,或者同一景观类型在不同的时间内空间格局的转变模式不同,1986~1994年城市扩展的速度很快,开发比较混乱,城市、农村居民地和交通用地等人文景观的面积大幅增加,耕地、绿地和未利用地的面积大量减少,斑块分布不均匀,空隙度增加,1994~2000年城市扩展的速度减慢,开发趋向有序化,除耕地外,其他景观类型的分离度、破碎度和孔隙度减小,空间分布趋向均匀。     

武汉城市圈公路沿线土地利用变化规律分析

区域交通土地一体化规划需要明晰公路沿线的土地利用变化过程。基于随机概率的土地转移矩阵模型及相关结构指数,分析了武汉城市圈公路沿线的土地变化规律。结果显示,从变化量而言,武汉城市圈各类型公路沿线耕地转为建设用地的比例最大,且以国道最为明显;从系统的变化方向而言,各公路类型沿线建设用地占用耕地现象显著,此外,高速沿线建设用地占用水域,国道沿线耕地占用林地,以及各类型公路沿线耕地、林地闲置现象也需及时监测和预警。     

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。     

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"。     

三峡库区重庆段人类活动强度的景观格局梯度响应

基于三峡库区重庆段1995、2005、2015年土地利用图像,利用ArcGIS和FRAGSTATS软件,并结合夜间灯光数据构建人类活动强度带,分析了三峡库区重庆段在不同人类活动强度带3个时期的景观格局变化特征,并进一步研究了2015年研究区4种面积变化较大的景观类型格局特征随人类活动强度的梯度变化规律。研究结果表明：（1）人类活动的空间分布差异显著,强度由西向东逐渐递减,长江干线流域的人类活动强度相对周边区域更强;（2）在景观水平上,随着人类活动强度的增加,研究区景观斑块数大幅减少,多样性和均匀度指数先增加后减少,连通性有所下降;景观聚集度先减后增,破碎化程度有所增加,但在2015年得到一定改善;（3）在类型水平上,建设用地、水域、草地、低密度植被覆盖林地这4种景观类型能较好地反映景观格局变化特征,其中各景观类型的斑块密度、形状指数和分维数随人类活动强度的变化表现出较为明显的波动;除建设用地外其余景观类型的最大斑块指数和面积变化幅度较小,在人类活动强度最大时的建设用地面积占比和斑块指数分别达到71.2%、35.72%;（4）三峡工程、移民工程、城市化推进以及“退耕还林”等政策实施是三峡库区景观格局演变的重要驱动力。揭示了20a来三峡库区重庆段景观格局沿人类活动强度的梯度变化规律,可为研究区自然资源的合理开发及区域可持续发展提供参考。     

长三角快速城市化地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以嘉兴市为例

基于浙江省嘉兴市1979~2012年的土地利用数据,评估了各种土地利用类型的生态系统服务价值,分析了30多年来嘉兴市土地生态系统服务价值的动态变化及其对土地利用变化和景观格局变化的响应。结果表明:(1)1979~2012年,嘉兴市建设用地面积变化最大,增加了136.6%,相应的耕地面积减少了15.5%。(2)1979~2012年,嘉兴市景观破碎度指数从0.6531上升到0.8762,随着城市化进程的加剧,耕地景观破碎度指数不断增加、聚集度指数减小。(3)1979~2012年,嘉兴市的总生态系统服务价值减少了14.7%,2000~2012年嘉兴市总的生态系统服务价值减少尤为显著,生态系统各单项服务价值整体也呈现下降趋势,耕地为嘉兴市提供的生态系统服务占嘉兴市总生态系统服务的70%以上。(4)运用相关分析方法对嘉兴市土地利用类型和景观格局对土地生态系统服务价值的影响分析表明,耕地和水域与生态服务价值呈正相关,而建设用地和未利用地与生态服务价值呈负相关;景观多样性指数(SHDI)和耕地破碎度指数与生态系统服务总价值呈显著负相关关系。     

不同地貌类型区城镇扩展对土地利用景观格局的影响——以四川名山县为例

基于RS和GIS的支持,以名山县为研究案例,分析与探讨西部经济以农业为主地区城镇扩展的时空特征和不同地貌类型下土地利用景观格局,以期为城镇规划及区域城镇可持续发展提供决策支持。结果显示:1975～1999年土地利用类型在不同地貌区的分布格局变化显著。林地面积大幅减少,分布区域向海拔较高地区收缩。居民及建设用地在低丘区增长较快,城镇用地大幅增加,成为影响研究区景观格局的重要要素。农业生产活动向地势较高的区域扩展,中丘区成为农业生产的主要场所,水田和旱地成其主要土地利用方式。高丘区旱地分布面积占首位;园地在低山区分布面积有所增加。1999～2005年基本维持1999年景观格局,居民及建设用地继续增长,尤其在低丘区表现明显;低丘和中丘区斑块总数减少,各景观要素平均斑块面积增加,形状指数和分维数降低;高丘、低山区水田、旱地减少,园地面积增加。