湖北省近期土地利用变化的遥感分析

土地利用，覆盖变化研究是全球变化研究的前沿和热点之一。采用遥感、GIS一体化技术．利用1989～1990年和1999～2000年获取的陆地资源卫星图像，建立了湖北省近10年来两个不同时期的同比例尺土地利用动态变化数据库，并对变化的时空特征进行了分析。结果表明，耕地减少了0．68％，林地减少了0．18％，各类建设用地总计增加了。7．92％．水域面积增加的幅度为3．01％。土地利用与土地覆盖变化的转型主要发生于上述4类之中．尤其是耕地与水域相互之间的转变比较频繁。动态度计算表明，土地利用变化最快的区域均处于大中城市及其周边地区；江汉平原、鄂东的大部分地区及鄂西的宜昌．土地利用变化较快；鄂西山区绝大部分、大别山区部分县及鄂东南幕阜山区的通山县，土地利用变化不大。     

近25年三峡库区土地覆被变化及驱动力分析

基于1990、2000、2005、2010和2015年五期30 m空间分辨率土地覆被遥感数据,利用动态度模型和转移矩阵,综合分析了近25 a三峡库区土地覆被的时空格局、变化特征及驱动力。研究结果表明：2015年三峡库区土地覆被以森林和耕地为主,分别占总面积的41.45%和24.58%;1990~2015年三峡库区人工表面、湿地、森林和其他用地的面积增长明显,耕地、灌丛和草地的面积整体减少,区域综合土地覆被动态度呈先增加后稳定的变化趋势,人工表面是最为活跃的土地覆被类型,其次是湿地和耕地;前10 a三峡库区人工表面占用耕地较为突出,后15 a土地覆被类型转换主要为森林、灌丛和耕地转为人工表面和湿地;三峡工程建设、移民安置与迁建、经济发展与城镇化导致人工表面不断扩张,水库蓄水导致湿地面积迅速增加,农业结构调整促使园地面积扩张。三峡库区近25 a来,在退耕还林等生态保护政策影响下,生态环境状况趋于改善,库区森林面积显著增加,坡耕地面积持续减少,但人地矛盾日益突出,研究结果可为后三峡时代库区生态环境保护与社会经济的协调发展提供数据支撑。     

城乡交错区耕地分区管护及生态补偿模式研究——以上海市浦东新区为例

基于土地评价和立地条件评估(Land Evaluation and Site Assessment, LESA)框架构建以耕地自然质量、生态敏感性、区位条件、耕作条件和土壤环境安全风险组成的指标体系,以决策树归纳法将浦东新区耕地划分为工业污染、生态农业、轮作休耕、农业连片、休闲农业和非农转化6类管护区,根据各区管护重点提出规模经营及绿色生产、休闲观光及农田保育、非农管控及发展限制型耕地生态补偿模式。上海市浦东新区耕地自然质量优良,约50%的耕地可规模经营及连片生产,但仍有10%左右的耕地面临着工业污染和非农占用的风险。建议对以稳产高产和生态协调为目标的农业连片区和生态农业区采取规模经营及绿色生产型生态补偿模式,对发展农业生产新形态的轮作休耕区和休闲农业区采取休闲观光及农田保育型生态补偿模式,对非农化风险较高的工业污染区和非农转化区采取非农管控及发展限制型生态补偿模式。     

Evaluating land cover change and its impact on hydrological regime in Upper Shire river catchment, Malawi

A study was conducted to investigate hydrological impacts of land cover changes in the degradation of the hydrological on flow regimes of the Upper Shire river, Malawi. Remote sensing techniques were used to inventory temporal changes of land cover changes in the catchment. Hydrological data were analyzed to reveal the alterations and trends for two periods; 1989 and 2002. The study revealed significant changes in magnitude and direction that have occurred in the catchment between 1989 and 2002, mainly in areas of human habitation. Trends in land cover change in the Upper Shire river catchment depict land cover transition from woodlands to mostly cultivated/grazing and built-up areas. The land cover mapping showed that 23% of the land was covered by agricultural land in 1989. Subsistence agricultural area has increased by 18%, occupying 41% of the study area in 2002. The effects of the derived land cover changes on river flow in the Upper Shire river were investigated using the semi distributed soil and water assessment tool (SWAT) model. River flows were found to be highly variable and sensitive to land cover changes. Simulation results show that 2002 land cover data produces higher flow peaks and faster travel times compared to the 1989 land cover data. The changes detected indicate the effects of land use pressure in the catchment. The study highlights the importance of considering effects of land use and land cover changes on ecosystems, and water resources for an informed decision on proper catchment planning and management.     

Expansion of cropland area and formation of the eastern farming-pastoral ecotone in northern China during the twentieth century

Land cover changes induced by historical cultivation in ecologically fragile areas involving important issues such as environmental change, ecology, and human sustainability are particularly worthy of attention. This paper reconstructs the spatial distribution of cultivated areas at the county level in the eastern farming-pastoral ecotone of northern China for four time periods during the twentieth century. The paper also analyzes how the location of cultivation ratio contours of 15 and 30 %, representing the boundaries of agricultural areas, have moved and the formation process of farming-pastoral ecotone patterns during this period. The study concludes that the area and ratio of cultivated land fluctuations increased during the twentieth century. The boundaries of the cultivation ratio contours of 15 and 30 % continually moved west and north. Moving north took priority over the other directions during the period of 1916–1940, when its center moved the farthest during the twentieth century, and the boundaries primarily moved westward during 1940–1980 and northwestward during 1980–2000. The distance, direction, and extent of the movement of the cultivation boundaries are all related to agricultural area expansion processes during this period, finally resulting in the creation of the modern farming-pastoral ecotone pattern.     

基于时序植被指数的湖北省物候空间特征分析

湖北省地貌类型多样,植被类型丰富,也是农业大省,物候信息监测对于自然生态和农业生产具有重要意义。使用MODIS MOD13Q1 产品中的归一化植被指数数据集,运用时间序列谐波分析法重构 NDVI时序曲线,并结合土地覆被数据,采用物候特征动态阈值法获取湖北省植被物候空间分布特征,分析不同土地覆被类型的物候指标。结果表明：(1)湖北省西部山区、东南部和东北部丘陵地区,多为自然植被覆盖,且植被状况良好,NDVI最大值达到0.75以上,大部分区域NDVI最小值在0.6以上。中部江汉平原和农作物区域NDVI变化受农业耕种方式影响较大,与自然植被NDVI变化特征有所差异。(2)不同土地覆被类型物候特征各异。湖北省大部分区域的植被在2月到3月进入生长季,11月到12月结束生长,襄阳地区呈现相反的特征。耕地、裸地、水体等受人类影响较大的土地覆被类型生长季长度较短,开始时间较晚,结束较早。森林、草地、灌丛等自然植被生长季长度较长,开始较早、结束较晚。(3)物候参数由于地形地貌、地表覆被类型、人类和自然因素的影响具有显著的差异,对区域植被生态状况、不同土地覆被类型物候空间分布特点的分析,结果对于植被生态保护、植被分类、农业区划等都具有参考意义。     

Accounting for carbon stocks in models of land-use change: an application to Southern Yucatan

To assess the impact of land-use change on carbon stocks, we apply a new methodology, linking ecological and economic modeling, to southern Yucatan, Mexico. A spatial econometric multinomial logit model of ten land-cover classes is estimated (four primary forest categories, three secondary growth categories, an invasive species, and two agricultural land-cover categories), using satellite data on land cover, linked with census socioeconomic data and other biophysical spatial data from 2000. The analysis is novel in that it is the first attempt to link detailed satellite data on land use, with on-the-ground estimates of carbon stocks in a spatial econometric model of land use. The estimated multinomial logit model is then used with two scenarios of future economic growth (“low growth” and “high growth” changes in population, agricultural land use, market access, and education levels) in the region to predict land-cover changes resulting from the economic growth. The per hectare carbon (C) stocks in each land-cover class are derived from previously published estimates of biomass from field sampling across the study region. We consider aboveground-only, aboveground plus soil, transient and non-transient pools of carbon. These estimates are scaled up to the total area in each class according to the predictions of the model baseline and the two development scenarios. Subsequently, the changes in carbon stocks resulting from the predicted land-cover changes are calculated. Under the low growth scenario, carbon stocks declined by 5%; under the high growth scenario, losses were 12%. Including soil C, the proportional losses were lower, but the absolute amount lost was more than double (to 6 Tg C under the low and almost 15 Tg C under the high-growth scenario). This methodology could be further developed for applications in global change policy, such as payments for environmental services (PES) or reduction in emissions from deforestation and degradation (REDD).     

Land-use portfolios and the management of private landholdings in south-central Indiana

In the study of land-use and land-cover change as an important contributor to regional environmental change, linking household level land-use decisions to particular land-cover patterns has been an enduring challenge. The frequent conflation of land use and land cover has been appropriate and fruitful in regions where extractive activities are common, but the decoupling of household characteristics from land-cover choices in exurban landscapes may require that the two be treated separately. This research employs the concept of a land-use portfolio, defined as a unique combination of land use types, and land cover derived from remote sensing to examine the relationship between land use and land cover at the parcel scale. Data on the type and spatial organization of land use were collected for individual parcels through sketch maps constructed by land owners and then described quantitatively using GIS and spatial metrics from landscape ecology. The results of this analysis suggest that in the naturally forested region of south-central Indiana, parcels are frequently managed as multiple types of land use thereby supporting the portfolio approach. Generally, land-management complexity is related to land-cover fragmentation, but the strength of this relationship varies across portfolio types. In addition, substantial amounts of forest land cover occur in non-forest land uses further supporting the need to treat the two separately to accurately link land use intentions and land cover outcomes.     

Characteristics of deforestation in the Democratic People’s Republic of Korea (North Korea) between the 1980s and 2000s

There has been a significant lack of land cover change studies in relation to deforestation in the Democratic People’s Republic of Korea (North Korea). The purpose of this study is to characterize deforestation in North Korea through land cover change trajectory and spatial analysis. We used three 30-m gridded land cover data sets for North Korea representing the conditions of the late 1980s, 1990s, and 2000s, respectively, as well as a digital elevation model. We examined the land cover trajectories during the two decades, i.e., which land cover became which at the pixel level. In addition, we calculated topographic characteristics of deforested pixels. Major findings from the study are summarized as follows: (1) net forest loss in North Korea was negligible in the latter decade compared to the former (>5000 km²), whereas other land cover changes were still active; (2) as a result of deforestation, forest land cover became mostly agricultural, particularly in the latter decade (95 %); (3) expansion of agricultural land cover continued during the time, increasing by >42 %; and (4) elevation and slope of deforested areas decreased slightly in the latter decade. The key contribution of the study is that it has demonstrated which land cover became which at the 30-m pixel level, complementing existing studies that examined overall forest stock in North Korea.     

四川马边彝族自治县土地利用/覆被变化分析

采用基于最大似然法的监督分类方法对四川省马边彝族自治县1988年和2001年两期Landsate5 TM影像进行解译,利用单项土地利用动态指数〖WTBX〗（LUDI）、双向土地利用动态指数（Ki）以及土地利用类型转移矩阵（Cx×y）〖WTBZ〗等定量分析方法分析解译结果,得到马边县13年间土地利用/覆被动态及转移特征,并对可能的生态影响进行了分析预测。结果显示：①次生林面积增加,针叶林面积有所下降,灌草地被农田大量取代;②城镇及居民点和次生林的动态最为活跃,转入面积明显高于转出面积;③中山区和亚高山区林地构成发生变化,高山草甸面积有所萎缩,河谷区的阔叶林带被次生林大量取代,低山河谷区的土地破碎化程度增加。研究表明,13年间马边土地利用/覆被变化具有动态高、转换活跃、空间性强以及人为活动干扰影响明显等特点。其中,低山丘陵区的灌草坡大量被农地替代、中山区和亚高山区次生林面积扩大应该作为生态退化的信号加以重视。另外,气候变化对马边森林植被演替可能产生的影响应在今后进行深入的分析研究     

城市边缘带土地利用特征与土壤资源压力

城市边缘带作为城乡交互作用界面,根据其形成机制可划分为不同类型,而土地利用/覆被空间结构的高度复杂性、土地利用形式在时间序列上的强烈可变性是所有边缘带类型的重要共有特征。在快速城市化背景下,城市边缘带土壤资源压力日趋严峻,一方面,土地利用的非农流转导致土壤资源特别是耕地资源面积快速萎缩,直接威胁农业生产和区域粮食安全;另一方面,“三废”物质向城市边缘带的扩散和集聚导致土壤环境容量明显下降,土壤质量严重退化,不仅影响农产品品质,而且对区域生态环境支撑能力产生严重影响。因此,开展城市边缘带土地利用变化及其土壤资源与环境的影响研究刻不容缓。     

湖南省耕地动态变化及驱动力研究

利用湖南省各地、市近50年长序列耕地统计数据,近10多年土地利用调查数据及相关社会经济资料,从湖南省土地利用结构变化、耕地的数量变化和空间变化等方面,宏观分析了湖南省耕地时空动态变化趋势和规律。应用相关分析和主成分分析相结合,定量地诊断出耕地变化的驱动因子,揭示耕地变化的驱动机制。结果表明：人口系统压力、经济发展动态和农业科技进步是影响湖南省耕地动态变化的三类主要动因。在此基础上,运用多元回归分析构建耕地变化回归模型,预测出2010年和2025年的耕地数量,并探讨未来耕地变化趋势及达到预测指标和实施区域耕地总量动态平衡的可行性,研究结果应用GIS进行了空间表达。研究内容和分析结论对湖南省农业可持续发展具有重要意义。     

干旱地区土地利用结构变化与生态服务价值的关系研究——以酒泉市为例

利用酒泉市1997-2006年土地利用变更调查数据和相关统计资料,计算土地利用结构异质性指数和生态服务价值,分析土地利用结构与生态服务价值的变化及其相互关系.结果表明:1997-2006年酒泉市耕地、林地、园地面积在增加,其中耕地增加最多,增加了9 803.15hm2,牧草地、水域和未利用地面积不断减小,其中牧草地减少最多,减少了207 470.56 hm2;酒泉市土地利用结构多样性指数和均匀度增加而优势度降低,土地利用趋于多样化和均匀化;各类土地的生态服务价值都有不同程度的增加,土地利用生态服务价值总体呈增加趋势;土地利用生态服务价值与土地利用结构线性相关,通过增加牧草地、水域和耕地等生态用地面积,提高土地利用集约度,调整土地利用结构促进土地利用的多样化、均匀化,可以增加生态系统稳定性和提高生态系统服务功能的经济价值.     

东南丘陵土地利用变化及驱动力研究--以衡阳市为例

在GIS,Excel, SPSS11.0的支持下,以土地详查数据为依据,对衡阳市1994~2001年的土地利用变化过程进行了全面分析,揭示了衡阳市近七年来土地利用变化的时空特点,并分析了其主要原因。研究表明：(1)衡阳市1994~2001年耕地、未利用地面积总体减少,其他用地均有不同程度增加,土地利用类型变动的总体方向是：农用地和未利用地向建设用地转化,耕地向园地、水域转化,未利用地向林地转化。(2) 衡阳市土地利用变化存在较大的时间和空间差异。时间上1997年前土地利用变化显著,1997年后变化较小;空间上以祁东县和衡阳市区变化较大,衡南县、南岳区变化较小。(3)人口因素、政策因素、经济因素是衡阳市土地利用变化的主要影响因素。1997年前后土地利用变化情况的差异主要由政策因素造就,地形地貌因素及经济因素则主导了区内空间差异的形成。     

基于CLUE-S模型的重庆市主城区土地利用情景模拟

以重庆市主城区为研究区,采用120m×120m栅格大小的数据为模拟基准,借助CLUE-S模型、情景分析法、SPSS软件及ArcGIS10.1软件建立了数量变化和空间分布变化相结合的不同情景下土地利用/覆盖变化的动态模拟模型,并对研究区不同情景下的土地利用/覆盖动态变化进行了模拟,模型综合考虑各种宏观驱动因子与土地利用变化之间的关系,较全面地考虑了多种土地利用/覆盖变化驱动因子,并利用SPSS软件进行相关性分析,确定了各因子的回归模型,提高了模拟结果的精度,通过对已有数据的模拟及精度分析,整体模拟精度达86%以上,在一定程度上反映了该模型在研究高分辨率土地利用/覆盖变化方面有很好的适应性,对土地利用/覆盖变化的复杂性研究和相关部门对土地布局、规划方面具有一定的参考价值。模拟结果表明:到2030年湿地、人工用地、林地将增加,耕地和其它用地减少,草地在不同的情景下均有稍微的增加,耕地和人工用地是变化最大的两种类型,随着时间的推移耕地和林地面积不断接近甚至持平,研究区西部及西南部变化比较明显。     

杭州湾南岸滨海平原土地利用/覆被空间格局变化分析

杭州湾南岸滨海平原位于沪、杭、甬经济金三角的中心地带,是我国沿海经济最发达的地区之一。研究其土地利用/覆被空间格局变化对合理利用土地资源,促进沿海地区的可持续发展具有重要意义。利用1987年和2000年2个时期的TM影像,分析了杭州湾南岸滨海平原土地利用/覆被数量及空间格局变化特征。结果表明,杭州湾南岸滨海平原建设用地、水体和养殖用地呈现明显的增长趋势,水田、旱地、滩地、林地和盐田呈减少趋势。受自然和人类活动的共同影响,土地利用/覆被类型斑块平均面积由0.245 km2降至0.173 km2,斑块密度则由4.081个/km2提高到5.781个/km2,斑块数量增加了42%。由于斑块的破碎化,大部分土地利用/覆被类型的边界密度、形态指数、分维数和斑块密度都有不同程度的增加。城市化和非农化的发展使得建设用地格局指数变化表现出一定的特殊性。     

基于邻接关系的土地利用变化空间关联规则研究

空间关联规则可在海量空间数据中挖掘出空间对象之间相互作用、空间依赖、因果或共生的模式。将空间关联规则方法引入土地利用变化时空特征分析中,以浙江省桐庐县2004~2009年的两种典型地类变化(城镇用地的转入、耕地的转出)为例,结合GIS的空间统计和空间分析功能,首先通过土地利用转移矩阵分析土地利用面积变化的整体情况,再采用经典Apriori算法挖掘这两种典型地类变化与其周边邻接的地类变化间的关联性规律。研究表明:(1)桐庐县土地利用呈现明显的非农化趋势,这主要归因于城镇化进程以及其作为特色发展的生态建设;(2)城镇用地的发展主要依靠耕地和农村居民点的转型,表现为集中连片的扩展方式,且城镇用地与交通水利建设用地的发展具有明显的共生现象;(3)耕地的同种转变类型在空间上呈现连片集聚分布,且耕地发展易受相邻地类的驱动或制约,尤其是林地和农村居民点。空间关联规则挖掘能够定量分析在空间邻接的情况下地类间的转变倾向以及变化的关联规律,为土地利用变化时空分析提供有用信息。     

平行岭谷区都市城郊耕地景观演变案例研究——以重庆市沙坪坝区为例

为研究都市城郊耕地景观的演变历程,总结耕地景观演变模式进而为未来研究区的农业资源合理利用和优化调控提供可借鉴性措施,以重庆市沙坪坝区为例,按其地貌特征从东至西划分为东部丘陵A区、岩溶低山B区、中部浅丘C区、西部岩溶低山D区4个区域,以1979年的MSS影像、1988、1995、2001、2007和2010年5个时期的TM影像为基本数据源,采用景观指数和定量表征指标,分析了沙坪坝区耕地景观空间格局演变、空间分布变化幅度及其种植结构引起的耕地景观功能变化。结果表明：A、B、C、D 4区耕地平均斑块面积在1979～2010年有了较大程度的减小,相应的斑块数目有了显著的增加,斑块密度呈现逐步增加的趋势,多样性指数和均匀度指数除了A区在逐步减小外,其他3区均呈增大趋势,耕地景观总体的破碎化程度增加了。2001年以前,除了A区快速减少外,各区耕地面积相对稳定;2001年为界限至今,A、C两区耕地演变属于快速消退型,B、D区则属于逐渐消退型。从2003年到2007年研究区种植作物类型及各区功能定位有所变化,研究区正处于从传统都市城郊农业向现代都市农业的转变中。研究区耕地景观从东部主城核心区到西部缙云山区,呈现跳跃突变式演变的特殊模式     

泰州市基本农田空间配置探讨

泰州是江苏苏中地区重要农业生产基地。随着经济发展,基本农田存在被大量挤占风险。需要对现有耕地进行科学评价,从保障粮食生产安全的角度,将最适宜耕作的耕地保护下来,禁止非农占用。利用需求模型测算泰州基本农田需求量为32.7×104 hm2,按照基本农田的保护率为85%计算,2020年泰州市基本农田适度保有量在26×104 ～30×104 hm2。通过1 km×1 km的格网,选取生产能力和发展压力两类指标,综合评价耕地适应性,按照高适宜等级优先分配的原则,将基本农田分配到空间地域单元,达到空间优化配置目的,为土地管理决策提供依据。结果表明,到2020年,泰州市基本农田将主要配置在兴化市,占60%以上,泰州城区随着工业化进程加快,基本农田被占用风险加大,保有量比较低,占全市的比重不到3%。〖     

三峡水库建设前后库区10年土地覆盖变化

介绍利用定量遥感监测手段,开展10年间三峡库区土地覆盖监测,采用联合国粮农组织土地覆盖分类系统在150 000尺度下划分38类土地覆盖类型,利用面向对象的信息提取方法,通过多尺度分割和模糊判别的手段开展土地覆盖的信息提取。通过监测分析,三峡库区在2002年耕地总量占总面积43.93%,森林面积占29.03%,与1992年对比,耕地面积减少1.13%,森林面积减少0.13%,灌木林增加了0.58%。影响土地覆盖变化的主要是城市扩展、库区移民、生态环境政策等原因。