环太湖城市群土地利用转型及其生态环境效应

探讨土地利用转型所引发的生态环境效应对于推动区域经济可持续发展,改善生态环境具有重要意义。以环太湖城市群为例,利用GIS空间分析方法,综合生态环境质量指数和生态系统服务功能测度结果,揭示土地利用转型所带来的生态环境效应并识别其显著区域。结果显示：(1)2000～2018年,农业生产用地转为生活用地是研究区土地利用转型的主要特征,共计转出3 054.3 km²。生态用地总体变化缓慢,但水域生态用地面积波动较大。苏南城市郊区土地系统有序程度快速提高,研究区东北部和南部土地利用无序程度增强;(2)区域生态环境质量从0.407持续下降至0.392。区域生境质量由0.328降至0.303;固碳服务高值区主要分布在湖州西南部,低值区主要集中在苏州东北部;水资源供给总量由157.33亿m³升至165.41亿m³;游憩服务高值区主要分布在湖州西南部和太湖周边,低值区主要分布在太湖中心以及嘉兴东南部;(3)区域生态综合指数均值下降0.026,苏州中部下降最为严重,形成大面积块状冷点,张家港市东部、溧阳市西部生态环境状况有所改善,形成多个局...     

不同城市化水平旅游城市景观动态对比研究——以丽江和厦门为例

为探寻中小城市的可持续发展,借鉴沿海经济发达地区的经验,选择丽江及厦门作为研究对象,基于3个时相的TM/ETM+遥感影像数据,在遥感与地理信息系统技术支持下,研究了厦门市和丽江盆地在城市化过程中的景观格局演变。结果表明：1987~2007年厦门市景观格局演变明显,建设用地大幅度增加,从1987年的67.9 km²增加到2007年的284.2 km²,而耕地面积则从1987年的729.0 km²减少到2007年的442.7 km²。1989~2006年丽江盆地建设用地从1989年的1140 km2增加到2006年的25.39 km²,耕地面积从1989年的137.48 km²增加到2000年的154.72 km²,2006年又降到146 km²,先升后降,呈明显波动。两个城市扩展的途径类似：主要通过侵蚀耕地为主要特征。景观格局演变对区域水环境质量影响较大,对旅游业的影响较小。
     

基于MCR的建设用地扩展边界划定研究

在生态文明建设背景下,科学划定建设用地扩展边界是提高城镇化质量、协调人地关系、改善城市生态环境的关键。基于最小累计阻力模型(MCR),将建成区和生态保护用地作为两类扩展源,通过构建自然、区位、环境和政策4个阻力因子体系,采用层次分析法(AHP)获取各个因子阻力系数,得到两类用地扩展的最小累计阻力值,根据阻力差值划分适宜性分区,并利用Hydrology扩展模块确定建设用地适宜扩展路径和隔离带。结果表明：(1) 越靠近扩展源,其阻力值越小,建设用地源与生态用地源由于空间分布不一致,各阻力值之间差异较大;(2) 基于MCR模型对两类用地扩展的阻力面差值进行建设用地适宜性划分,可分为重点建设区(65 771.64 km²)、优化建设区(51 103.28 km²)、限制建设区(21 001.54 km²)、禁止建设区(17 150.01 km²)和生态恢复区(11 894.70 km²),不同适宜性分区对土地开发建设的要求不一样;(3) 应用Hydrology扩展模块得到的“谷线”可引导建设用地优化开发,避免盲目的“摊大饼”式蔓延格局; “脊线”可控制建设用地扩展的隔离带,从而打破适宜性区域集中连片的扩展态势。研究结果可为建设用地的科学规划和合理布局提供建议,促进城市建设和环境保护的协同发展。     

长江上游流域生长季植被覆盖度时空变化特征及其成因

植被覆盖度是衡量区域植被生长状态及描述生态环境质量的重要指标,基于MODIS MOD13A3遥感数据和气象数据,采用趋势分析法分析长江上游流域生长季植被覆盖度时空变化特征,进一步采用偏相关分析、残差分析法揭示植被覆盖度变化对气候和人类活动的响应机制。结果表明：(1)2000～2019年长江上游流域生长季植被覆盖度呈显著上升趋势(P<0.05),增长速率为1.3×10^-3/a,多年平均植被覆盖度为0.64,呈东部向西北部逐渐下降趋势;(2)植被覆盖度空间分布异质性显著,61.5%的区域呈改善趋势,主要为分布在嘉陵江流域及乌江流域的栽培植物,退化区域占38.5%,主要为分布在金沙江流域及岷江上游流域的针叶林、草甸及灌丛;(3)植被覆盖度以海拔3.5 km为界,呈先上升后下降态势,海拔低于3.5 km,植被覆盖度变化随海拔变化梯度较小,海拔高于3.5 km,植被覆盖度随海拔变化梯度较大;(4)以降水为植被覆盖度变化主要影响因子的像元面积占57.5%,分布多集中在嘉陵江流域及乌江流域,以气温为主要影响因子分布较分散;(5)2000～2019年长江上游流域人类活动对植...     

重庆市主城区城市扩张对生态系统服务影响的时空评估

城市建设用地扩张存在无序蔓延的现象,这种现象导致了生态系统服务功能的衰退,进而影响社会、经济和生态的协调发展。以重庆市主城区为研究对象,基于DMSP/OLS数据和Landsat数据分析了2005～2015年城市扩张的时空特征,基于MODIS NDVI数据、农作物产量数据、植被覆盖类型数据、气象数据和土壤类型数据等,利用食物供给模型、CASA模型和SCS_CN模型模拟了2005、2015年单位面积粮食供给、NPP和径流深度的空间分布与变化,最后,通过相关性分析阐述了不同发展区域生态系统服务的时空变化和权衡协同关系变化,探讨了城市扩张过程中面临的问题与挑战,并对未来城市发展提出几点建议。主要结论如下:(1)将重庆市主城区按照发展水平的高低划分为发达区、发展区和远城区;时间方面,2005～2015年建设用地共增加了373.9 km~2,发达区由于建设用地分布处于较饱和状态,建设用地的扩张量最小,发展区的扩张量最大。空间方面:建设用地沿着东北西南方向延伸扩张,东北偏东方向的渝北区和江北区受"两江新区"建设的影响,建设用地增量最大;(2)2005和2015年食物供给、固碳和土壤蓄水服务功能在发达区最低,发展区次之,远城区最高,且三种生态系统服务功能均存在显著衰退现象,衰退幅度最大的区域是发展区,与城市扩张最剧烈的区域在空间上吻合;(3)生态系统服务之间的权衡与协同关系受城市发展程度的影响;(4)发展区是生态系统服务功能下降最大的区域,食物供给是衰退最显著的生态系统服务功能。通过研究发现,重庆市建设用地扩张存在"冒进"蔓延的现象,这种现象破坏了生态系统功能,降低了环境容量,影响市民居住的舒适性,为此针对城市扩张过程中出现的问题提出了几点发展建议。研究结果引为解析重庆市主城区城市化过程中的问题成因,寻求城镇化的协调发展之路,合理规划城市发展提供了科学依据。     

洞庭湖湿地景观格局变化以及三峡工程蓄水对其影响

通过对近20 a遥感影像的解译分析,结果表明：洞庭湖湿地景观格局变化较为迅速,在几种湿地景观类型中,芦苇分布面积稳定增长,由475 km²增至751 km²,年均增加13.1 km²,湖草的分布面积比较稳定,而水面与泥滩的分布面积则大幅减少。湿地格局演变总体上呈现芦苇挤占湖草的分布空间、湖草挤占水面泥滩的态势。分析认为泥沙淤积和湖泊水情变化改变了洲滩的淹水历时,引起植被分布的变化,是影响洞庭湖湿地景观格局的主要因素。2000年后,随着泥沙淤积减缓,湖泊水情变化对湿地景观格局影响更为重要,其中三峡水库的运行使洞庭湖中、低位洲滩提前出露,淹水历时缩短,导致湖草的分布界线明显向下延伸     

基于主体功能区规划的长江经济带生态状况变化

开展长江经济带生态状况变化研究对于评估不同类型主体功能分区的国土开发强度,提升生态安全保障能力具有重要意义。通过生态系统宏观结构、植被覆盖度、植被净初级生产力分析评价了2010~2015年长江经济带不同主体功能分区的生态状况变化特征。结果表明：优化开发区、重点开发区、农产品主产区和重点生态功能区内聚落生态系统面积分别占该类主体功能区国土面积的2525%、655%、370%和040%,总体上体现了国土开发按照不同主体功能布局的梯级特征。重点生态功能区的城镇用地和其他建设用地年变化率高于优化开发区和重点开发区,不符合其“限制开发”的功能定位,需加强空间管控,增强生态产品供给能力。长江经济带平均植被覆盖度、净初级生产力总体呈现好转态势。植被覆盖度基本稳定、转好、转差的面积比例分别为6043%、2520%和1437%;植被净初级生产力基本稳定、转好、转差的面积比例分别为4982%、4536%和482% 关键词： 主体功能区;植被覆盖度;净初级生产力;长江经济带     

基于MODIS像元尺度的三峡库区植被覆盖度变化的地形分布特征

区域植被覆盖变化监测是研究资源环境承载力的基础，其对区域可持续发展至关重要。基于MODIS NDVI数据，采用像元二分模型计算了2001~2018年三峡库区植被覆盖度，结合植被覆盖度变化类型提取模型及分布指数，揭示了库区植被覆盖度变化在不同地形因子上的分布特征。研究表明：（1）三峡库区植被以高和中高覆盖度为主，其分别占库区总面积的65.72%和28.61%。18年来，库区年均植被覆盖度增长率为0.14%；（2）库区植被稳定类型占总面积的79.50%，植被改善占16.71%，植被退化占3.79%。26个区（县）中，长寿区、江北区等7区的植被改善面积小于植被退化面积，存在生态退化风险；（3）高程小于500 m、坡度小于6°的区域植被退化优势显著；高程500~1 100 m的区域植被改善为主导类型；坡度6°~15°的区域无明显优势分布；高程大于1 100 m、坡度大于15°的区域植被稳定和植被改善类型为优势分布；（4）库区不同坡向上，平坡上的植被退化类型显著，当坡向由阴坡向阳坡转变（西坡→南坡，北坡→东坡）时，植被覆盖度变化优势分布类型由植被退化型转变为植被改善型。研究结果揭示了三峡库区植被覆盖的空间分布和变化特征，对库区生态环境评价和植被恢复及保护具有一定的借鉴意义。     

基于时序MODIS/NDVI影像的鄂东南低山丘陵区植被覆盖度季节变化特征

遥感估算植被覆盖度的精度受云噪声的影响较大。最大值合成法（MVC）法能够较好消除时序NDVI影像上云污染的影响，但对于长时间多云或连阴雨天气常见的地区来说，该方法难以彻底去除云覆盖。以鄂东南低山丘陵区为研究对象，应用BISE算法对其2006年时序MODIS/NDVI影像进行噪声检测和处理。在此基础上，应用改进后的像元二分模型对这些NDVI影像进行植被覆盖度的估算和分级统计与分析。研究结果表明:根据改进后的像元二分模型和NDVI指数估算植被覆盖度的平均绝对误差和平均相对误差分别为0149和277%；对时序植被覆盖度影像的分级统计结果显示：鄂东南低山丘陵区植被覆盖整体较高，全年高覆盖度（>80%）、中高覆盖度（60%～80%）和中等覆盖度（40%～60%）植被区所占的面积比之和约为75%～84%，尤其是7～9月份80%左右的区域为高覆盖度或中高覆盖度植被所覆盖；除了低覆盖度植被以外，其他等级的植被区季节变化明显，尤其是高覆盖度和中高覆盖度植被的年内变化极为显著，并且二者之间存在着明显的此消彼长的转化关系。     

城市土地生态适宜性分区划分研究

在新型城镇化与生态文明建设背景下,城市发展迫切需要合理布局以实现城市土地的节约集约利用,降低城市化过程中因建设用地肆意蔓延所导致的土地资源浪费与生态环境破坏影响。以常州市武进区为例,采用地形地貌、生态环境、交通设施、建设密度4类因子建立景观过程阻力赋值体系,结合GIS空间分析技术,以垂直生态过程的多因素多因子综合判别得到的生态保护用地扩张和城镇用地扩张阻力基面为基础,再以描述水平生态过程的最小累积阻力模型计算两种扩张过程的最小累积阻力值,并依据二者的最小累积阻力差值表面,从空间上将武进区划分为4个等级的城市土地生态适宜性分区,分别为优先建设区118.39 km²、适宜建设区233.60 km²、生态缓冲区777.91 km²、生态控制区115.90 km²,明确指出了各分区的空间布局,提出了相应的发展建议,以期为武进区未来城市发展提供科学合理的空间布局参考。同时考虑了垂直生态过程和水平生态过程,一定程度上弥补了传统方法只从景观单元垂直过程研究的不足之处,为生态适宜性分区划分的方法研究提供了有益的尝试和补充。     

农业主产区生态系统服务供需格局及影响因素分析——以湖北省四湖流域为例

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测器等方法,定量分析了四湖流域水源供给、固碳、粮食生产和水质净化等(4)种生态系统服务供需匹配状况、综合供需比及其冷热点区域的驱动因子。结果表明：(1)4种服务供给低值区与需求高值区的空间分布格局相似,主要位于流域西部高城市化区域。(2)除固碳服务外,其他三种服务均能满足流域内部需求,流域综合供需比为0.28,整体处于盈余状态。(3)各项生态系统服务供需比均呈现空间差异性,仅水质净化服务无明显冷点区域,其他服务冷点区域集中在西部高城市化区域,热点区域分布在水域和耕地密集区域。(4)建设用地与耕地分别为影响四湖流域生态系统服务冷点和热点区域供需平衡的主导因子,适当平衡耕地与建设用地的面积,增大湖泊湿地面积是流域实现供需平衡的重要方法。研究结果可为四湖流域和其他类似农业流域的生态系统保护与土地资源可持续利用提供科学支撑。     

湖北省关键生态系统服务供需状况的时空变化研究

生态系统服务是改善自然生态和维持土地可持续利用的关键。该文基于生态系统服务的供需视角,从时空两个维度量化了城市化过程中生态系统服务的赤字和盈余,据此提出土地优化利用建议。以湖北省为例,选取水源涵养、PM10去除、固碳和休闲娱乐4种生态系统服务,评估了2010~2015年湖北省生态系统服务供需的盈缺情况及演变过程,并测算其平衡阈值。结果表明：（1）除了水源涵养服务供给充足外,PM10去除、固碳和休闲娱乐服务均处于赤字状态;（2）水源涵养服务的供需趋向平衡,而PM10去除、固碳和休闲娱乐服务的供需差异逐步扩大;（3）各类生态系统服务的供需空间异质性较大;（4）生态系统服务供需达到平衡所要求的绿地比阈值普遍上升,建设用地比阈值普遍下降。上述研究对生态系统服务供需的直观量化,为优化土地管理提供了科学依据;建议湖北省应重点关注城市化过程中PM10去除和碳排放控制的问题,适度增加城市绿地,合理控制建设用地扩张。     

长江经济带城市扩张的时空特征与生态响应

量化识别城市扩张在不同发展阶段的时空特征，有助于从宏观上认知城市扩张态势，理解城市化的生态响应。以Landsat TM/OLI影像为数据源，分析了近30a（1986~2016年)长江经济带3个省级城市和4个地级市的城市扩张，包括建设用地的时空变化和扩张模式，以及扩张的生态效应。结果表明：(1)建设用地扩张量在过去30a呈线性递增过程，平均扩张速率在2006~2016年降低，表明建设用地由增量扩张向存量开发转型，但地级市的转型滞后于省级城市;(2)蔓延式扩张比例下降而填充式扩张和飞地式扩张不断增加，说明城市扩张模式由粗放蔓延型向紧凑集约型转换;(3)建设用地从快速扩张到稳定扩张的过程与植被覆盖从退化到管控的过程一致，印证了建设用地扩张与植被覆盖度的时空关联性。同时，建设用地扩张导致的生态系服务价值负值不断增加，较大幅度的降低了生态系统服务总价值。面临城市扩张进程中出现的植被覆盖退化和建设用地生态系统服务负值过大的问题，合理而有力的规划政策实施在未来城市发展中尤为重要。     

卧龙自然保护区植被覆盖度变化及其对地形因子的响应

通过像元二分模型在NDVI数据基础上,估算了卧龙自然保护区2000和2015年的植被覆盖度,分析了这15年间研究区域植被覆盖的变化及空间分异特征,初步揭示了植被覆盖变化与地形因子的响应关系。结果表明：（1）2000~2015年间卧龙自然保护区植被覆盖度整体良好,以中高和高植被覆盖为主,空间格局上呈现东南高、西北低的总体趋势。（2）研究时段内高覆盖度面积明显减少,而其他覆盖等级面积存在不同程度的增加,植被覆盖度均值降低。（3）研究区域各海拔范围内均以植被稳定类型为主,低海拔和高海拔地区植被退化显著,在1 500~3 250 m的高程范围内植被稳定和植被改善相对显著。（4）研究区不同坡度间植被变化类型差异不明显;不同坡向上植被变化显著,其中阳坡的植被退化分布,阴坡的植被改善分布明显,随着坡向由阴坡转阳坡,植被退化增加,改善减少。其结论有助于揭示卧龙自然保护区植被覆盖的时空变化特征,对保护区生态环境评价和改进具有重要的参考价值,同时对保护区的管理和植被恢复有一定借鉴意义。     

耦合风险概率与生态损失的襄十随神区域生态风险评价研究

开展区域生态风险评价,是平衡生态环境和社会经济发展之间矛盾的必要措施。以“襄十随神”区域为研究对象,通过构建“风险=概率×损失度”评价模型对近20年来的生态风险时空演变特征进行了系统诊断。结果表明：(1)充分考虑研究区外部多源胁迫与内部系统损失,构建的14个因子的评价指标体系能够有效表征生态风险来源和生态系统损失;(2)研究区20年来生态风险概率增长8.65%,以Ⅰ级、Ⅱ级为主,生态风险概率较低但呈上升趋势;(3)研究区以低级生态系统损失区为主,20年来生态系统损失增长6.66%,尤其是中部及东部地区Ⅳ、Ⅴ级生态系统损失占比持续上升,分布面积逐渐增大;(4)耦合风险概率与生态损失的综合生态风险结果显示,研究区以低生态风险为主,20年来综合生态风险下降了1.90%,等级变化上呈现“以不变区为主,核心城区外围升高、边缘山区降低”的空间格局,等级变化面积达10 006.36 km²,风险等级升高区不断扩张。研究结果对完善综合生态风险评价体系、防控区域生态风险等具有理论和实践价值。     

喀纳斯自然保护区生态系统服务价值变化研究

生态系统可持续发展是随着全球范围内可持续发展研究的深入和人们对环境破坏和资源利用认识的不断加深而逐渐形成的.人类社会的可持续发展从根本上取决于生态系统及其服务的可持续性,本文应用喀纳斯自然保护区1980、2005年两期Landsat TM影像解译数据,参照谢高地等制定的中国生态系统单位面积生态服务当量因子和新疆布尔津县单位面积农田生态系统提供的食物生产服务的经济价值,确定喀纳斯自然保护区生态系统单位面积生态服务价值系数,对保护区生态系统服务价值及其变化进行了估算和比较.结果表明,林地和草地是喀纳斯自然保护区主要的土地利用类型,25年间土地利用总体上发生了明显变化,林地面积在减少,革地、水域、建设用地面积略有增加;保护区生态系统服务价值由1980年的37.289亿元减少至2005年的36.351亿元,有林地和离覆盖度草地的减少是服务价值降低的主要原因;主要由林地、草地和水域提供的维持生物多样性、水文调节、气候调节、保持土壤等单项功能服务价值均呈现不同程度地减少,说明保护区生态系统结构和功能已受到影响,保护区生态环境质量不断趋向退化.     

快速城镇化地区生态系统服务的时空动态及权衡与协同分析——以苏锡常地区为例

苏锡常是我国经济飞速发展地区之一,也是重要的粮食生产基地.在快速城镇化背景下,该地区生态环境受到人类活动的强烈冲击,国土空间配置亟待优化.本研究基于多源数据,对苏锡常地区2000～2018年碳储存、食物供给、维持生物多样性3种生态系统服务的时空格局及演变特征进行刻画,并运用双变量空间自相关方法识别了生态系统服务之间的相互关系.结果 表明:(1)整体来看,2000～2018年,苏锡常地区的碳储存服务略有上升,食物供给服务和维持生物多样性服务波动下降;(2)苏锡常地区生态系统服务空间分布严重失衡,表现为中部建成区低,四周自然用地高的分布特点,城镇扩张区各类型生态系统服务退化较为严重;(3)在权衡与协同分析中,碳储存-食物供给服务、碳储存-维持生物多样性服务呈现协同关系,食物供给-维持生物多样性服务呈现权衡关系;(4)各项生态系统服务的权衡与协同关系存在空间差异,低值协同区集中分布在城市中心,高值协同区主要分布在西侧与南侧林地范围,低-高值与高-低值权衡区在空间上呈环绕相间分布.苏锡常地区在未来的发展中需要注意低值协同区和权衡区,有针对性地制定生态保护修复措施,合理调控社会经济发展,实现生态系统服务的协同增效.     

三峡水库156米蓄水位消落区植被恢复遥感动态监测研究

基于2007～2009年的Landsat5 TM、HJ 1A/1B CCD遥感数据,利用像元二分法对三峡水库156 m蓄水位消落区的植被覆盖度进行了计算,分析了消落区植被恢复的时空变化特征,探讨了植被恢复时空变化的影响因子。2007、2008、2009年3 a 156 m蓄水位消落区植被覆盖度分别为512%、515%、492%,其中支流消落区的植被覆盖度高于干流,这与地形条件有关,坡度的大小决定了消落区植被覆盖的空间差异。2008年与2007年消落区植被覆盖状况基本一致,而2009年的植被覆盖度低于之前两年,这与三峡大坝水位调度方案不同有关,退水较晚时,植被生长时间较短,其植被覆盖度较低。研究结果表明,在正常的调度、一定的地形条件下,淹没数月的消落区植被具有一定的自然萌生能力。     

都江堰市农村居民点时空演变与驱动因素研究

科学辨识农村居民点时空演变特征及驱动因素对农村居民点布局优化、农村土地节约集约利用和村级土地利用规划编制具有重要意义。以都江堰市为研究区，借助格网分析法和地理探测器等方法，定量分析都江堰市近十年农村居民点时空演变特征和驱动因素。结果表明：（1）都江堰市农村居民点空间分布差异性显著。东部和东南部农耕地区居民点密度较大，聚集程度较高；北部和西北部丘陵山区居民点沿河谷呈带状分布；（2）2005～2015年，居民点数量和用地面积变化时序性较为明显。总体上先增加后减少，居民点数量从16 543个增长至26 018个再减少至25 890个，居民点用地面积从6 161.43 hm ²增长至7 265.43 hm ²再减少至7 043.01 hm ²；（3）居民点用地面积动态变化主要受地形条件、耕地面积和离道路距离的影响，并且农村居民点空间分布表现出一定的耕地和道路指向性；（4）影响力P值计算结果受划分类型的影响，但对于结果的排序影响不大。     

FAST电磁波宁静区植被覆盖度及景观格局时空变化

植被覆盖度是描述区域内植被修复和生长的重要因子,定量研究了FAST项目实施前后植被覆盖度变化时空特征,并利用景观格局对该区的植被覆盖度进行分析.基于Landsat TM/OLI影像反演FAST电磁波宁静区2008～2018年5期植被覆盖度数据,利用Fragstats 4.2进行景观格局分析.结果 表明:(1)2008～2018年,林地的增长趋势明显,该区域的植被覆盖度呈现明显的时空差异特征,植被覆盖类型上,2008年集中在中、低植被覆盖度,2018年多为中高、高植被覆盖度.(2)从植被覆盖度的转移情况可以看出,植被覆盖度增加的面积远大于退化的面积,增长趋势显著.核心区2010～2016年的植被覆盖度增长面积为48.01 km2,退化面积仅为16.19 km2,实际表现为该地区的生态环境质量明显改善,森林面积增加.(3)FAST电磁波宁静区林地面积的增加对植被覆盖度具有正向影响,同时在景观格局上表现为植被覆盖度的斑块密度和斑块数量呈下降趋势,景观破碎化程度降低,连通性增强,景观格局趋于稳定,聚集度上升,说明有效的林地保护措施对该地区的景观格局影响很大,稳定的景观格局对台址的保护起到重要作用,同时为该地区不同范围的植被保护力度提供遥感监测支撑.