基于GIS的石漠化山区县域土地利用空间变化的生态风险测度

为深入探寻石漠化山区土地利用动态变化的空间规律和土地生态环境的演变方向,利用晴隆县1988年、2000年、2016年3期遥感影像数据,在RS与GIS技术支持下运用土地利用动态变化空间分析模型、空间变化率指数、土地生态风险指数、土地利用变化综合生态风险度来测度土地利用变化对土地生态环境造成的风险。结果表明:(1)耕地、草地、未利用地三种用地类型间的剧烈转化,使研究区土地生态环境逐渐恶化;(2)人口上涨、城镇化进程加快、城乡工矿及居民用地极速扩张等对研究区的土地生态安全造成威胁;(3)近30年间土地生态风险程度呈先增大后减小趋势,但后16年间土地利用程度综合指数的增大、植被覆盖指数和多样性指数的减小,说明研究区存在石漠化程度加深、景观类型单一、生态稳定性差、土地生态风险概率加大等问题,晴隆县土地生态状况仍有恶化的趋势。土地利用变化的综合生态风险度与土地生态风险指数的测算结果相互印证,说明将上述方法用于评价石漠化山区县域土地利用变化的生态风险是可行的。     

疏勒河中下游近35年土地利用与景观格局动态

以疏勒河流域中下游为研究区域,利用1975年Landsat MSS、2000年和2010年的Landsat TM 3期遥感影像,运用土地利用变化幅度、动态度、转移矩阵等方法,并结合景观指数,采用主成分分析方法,分析了流域1975—2010年间的土地利用/覆被和景观格局的变化及其驱动力。结果表明:近35年,研究区耕地和城乡建设用地所占比例持续上升,建设用地的动态度最高,达2.11%,耕地次之。土地利用类型间主要转移方向为:戈壁石砾地和草地转化为耕地,戈壁石砾地转为建设用地和草地。整个景观的斑块密度增大,最大斑块指数减小,景观趋于破碎化,景观的多样性增加。人口增长和经济发展因素是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力。     

基于GIS和Markov模型的内蒙古农牧交错带土地利用变化

为了研究人类活动对农牧交错带土地利用类型的空间分布、转化及对生态环境的影响,该文以内蒙古农牧交错带太仆寺旗为例,运用RS和GIS技术对该区域近30 a土地利用/覆被变化及景观格局空间变化进行分析,并在此基础上运用马尔可夫（Markov）模型对未来20 a土地利用变化进行预测。结果表明,近30 a来,草地和农业用地面积在该研究区占居主导地位,并且它们之间发生着明显的相互转化。1975－1990年,草地主要向农业用地转移,1990－2004年农业用地主要转化为草地,草地面积增加;1975－2000年,研究区景观多样性升高,蔓延度指数下降,破碎化程度加剧;2000－2004年景观内优势斑块具有了很好的连接性,聚集度增大,整体景观格局破碎化程度降低;人为干扰强度的变化对土地利用结构的变化具有重要作用,土地利用强度主要受人口数量以及国家土地利用政策的影响;在未来20 a间农业用地面积会继续减小,草地、未利用土地面积将有小幅度降低,林地面积会显著增加。实行合理的土地利用政策,利用生态系统自身的修复功能进行生态环境治理是该地区生态恢复的基本途径。     

2000-2020年锡林郭勒草原土地利用/土地覆被时空演变特征及驱动力分析

科学揭示土地利用/土地覆被的时空演变特征及其驱动机制,对推进草原生态文明建设和高质量发展具有重要意义。以位于中国北疆的锡林郭勒草原为研究区,基于2000-2020年遥感、气象等多源数据资料,运用土地利用变化指数、频次统计、桑基图可视化模型、网格单元等方法探讨了近20年锡林郭勒草原土地利用/土地覆被的时空变化特征,并利用地理探测器分析自然地理条件和社会经济发展对草原土地利用/土地覆被变化的影响机制。结果表明：1）2000-2020年间锡林郭勒草原的土地利用/土地覆被类型以草地和沙地为主（面积占比约98%）,区域土地覆被变化主要发生在中东部的沙-草交错区。2）2005年后区域沙地面积持续减少,而沙地转入率在近10年间仍接近5%,说明草原生态环境总体向好,但生态脆弱性水平仍较高。3）社会经济的快速发展是驱动锡林郭勒草原土地利用/土地覆被变化的主要因素,气候因素的驱动作用次之,地形因素影响相对较小。研究结果可为锡林郭勒草原的生态保护和可持续发展提供科学依据。     

长江上游地区土地利用/覆被和景观格局变化分析

利用1980年、1990年和2000年3个时期土地利用数据，将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合，运用Arc Info和Arc View以及Fragstats(栅格版)，分析了长江上游地区1980~2000年间的土地利用/覆被和景观格局的变化。结果表明：研究期间，林地和耕地大幅度减少，草地和建设用地面积显著增加，水域和未利用地相对变化幅度不大。研究区土地利用类型转移的主要方向是林地转化为草地和耕地、耕地转化为建设用地和草地、草地转化为未利用地。通过对该区斑块类型级别指标的分析，得出水域、建设用地和未利用地分离度和破碎度较大，而耕地、林地和草地在宏观政策和人类活动强烈干扰下，分离度和破碎度呈现先降低后升高的趋势。通过对景观级别指标的分析，得出整个区域景观结构日趋破碎，景观异质性也逐渐提高，土地向着多样化和均匀化发展。长江上游地区脆弱的生态体系对土地利用变化响应强烈，造成水土流失和沙漠化程度加剧，自然灾害频发等景观生态效应。可通过调整景观尺度上的土地利用方式，使长江上游地区生态建设及水土资源实现可持续发展。     

2000-2015年四川省南充市土地利用/覆被变化及其驱动因素

[目的]对四川省南充市15 a间土地利用/覆被的时空变化特征及其驱动因素进行分析,为南充市的生态环境建设与可持续发展提供科学依据。[方法]基于南充市2000,2010,2015年3期Landsat影像和QuickBird高精度遥感数据,计算2000—2015年土地利用/覆被转移矩阵和土地利用/覆被状况指数。[结果]①近15 a来,南充市的土地利用/覆被类型以耕地和林地为主,约占研究区面积的80%,但各土地利用/覆被类型间都有不同程度的相互转换。②研究期内,林地面积增加1006.2 km~2,主要由耕地和草地转化而来;建设用地面积增加965.4 km~2,多由水体和耕地转化而来,而耕地、草地和水体面积分别减少了1 549.8,307.9,90.4 km~2。③近15 a来,南充市土地利用/覆被状况指数变化表明,林地和建设用地呈转好趋势(土地利用/覆被状况变化率为正值),耕地呈转差趋势(土地利用/覆被状况变化率为负值)。[结论] 2000—2015年南充市土地利用/覆被变化明显,其中,地形、人口、城市化水平和退耕还林工程等是造成南充市土地利用/覆被变化的主要驱动因素。     

陕北榆林市土地生态价值及生态风险动态分析

以榆林市的遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱的理论和方法,在RS和GIS的支持下,生成了榆林市1985-2000年的土地利用及生态价值变化图谱;在此基础上,对该区土地利用及生态价值的时空变化特征进行了分析,并作了土地生态风险动态评估.研究表明,研究期内,榆林市未利用地及水域面积减少,耕地、林地、草地及建设用地面积增加,其中草地增加最多;未利用地向草地流转及草地与耕地的相互转化占了全区土地利用类型总变动量的79.59%,其中,北6县以未利用地向草地及草地向耕地流转为主,南6县以草地向林地及耕地向草地转变为主;土地利用变化使该区生态价值总量增加了3.11%,其中,北6县占总增量的86.74%;榆林市土地生态风险降低,与土地生态价值的变化情况能够相互印证.     

松嫩高平原黑土区土地利用/覆被变化及其景观生态风险分析

土地利用/覆被变化及其景观生态风险分析是实现区域土地生态安全和可持续发展的基础。以松嫩高平原黑土区黑龙江省巴彦县为研究区,利用GIS的空间分析功能,对巴彦县1991年、2006年和2009年三期遥感影像的解译数据进行图层代数运算,定量分析了18 a来巴彦县土地利用变化情况、各地类之间的转换情况,并运用生态风险指数法测算分析了三个时期景观生态风险的变化情况,最后对生态风险指数进行克吕格插值,得出巴彦县景观生态风险的空间分布情况。结果表明:18 a间,巴彦县土地利用变化及各地类之间的转化比较复杂,且主要是耕地、林地、其它用地之间的转化;土地利用结构的变化导致景观生态风险指数发生显著的时空差异,各级生态风险区域所占面积变化程度不同;插值结果表明巴彦县生态风险逐年加大,且生态风险分布主要受地形和地类的影响。巴彦县景观生态风险有扩大的趋势,应加强中级以上生态风险区域的生态保护和建设,以实现生态环境和社会经济的协调发展。     

怒江流域土地利用/覆被变化及其景观生态效应分析

土地利用／土地覆被变化不仅改变了地表景观结构及其物质循环和能量流动，而且对区域生物多样性和重要生态过程有着极其深刻的影响。通过对怒江流域1985，1995，2000年3个时期的土地利用／覆被空间数据的分析计算，得出近15年来，各土地覆被类型的动态变化信息，并借助景观生态学中的景观格局变化分析模型进一步研究了流域土地覆被变化产生的生态环境效应。研究表明：1985～2000年怒江流域各土地利用类型及景观格局指数均发生了重要变化。土地利用变化表现出城乡居民工矿用地、耕地、草地明显增加，而林地和未利用地呈减少趋势，反映出流域城镇化进程的加快和生态环境恶化的趋势；景观总体上表现异质性在减小，斑块类型趋于均匀分布的趋势，景观稳定性在降低。     

生态脆弱区土地利用格局变化及其环境效应--以宁夏回族自治区中部干旱带为例

基于遥感、GIS技术、景观生态学及层次分析方法,以宁夏回族自治区中部干旱带为研究区,利用1978年MSS以及1987,1996,2007年的TM/ETM遥感影像为数据源,对该区域近30a来土地利用格局变化及环境效应进行了分析。结果表明,30a来该区耕地和建设用地有不同程度的增加,新增耕地主要来自未利用土地和草地,建设用地面积的增加主要来源于耕地和未利用土地;耕地和未利用土地向林地、草地转化是林地和草地面积增加的主要来源。由于受人类活动的干扰,研究区土地利用景观结构发生了较大变化,土地利用格局变化产生了景观破碎化,景观异质性增加,生态环境退化等生态效应。但20世纪90年代中后期以来,在以还林还草、禁牧及水利等综合治理工程为核心的生态环境治理措施调控下,土地利用结构得以调整,植被覆盖增加,区域生态环境质量逐步得以改善。     

基于显隐性分析的青龙满族自治县景观生态风险评价空间分异研究

景观生态风险评价可揭示区域生态风险的时空变化规律,对维护区域生态安全和优化环境管理有重要意义。从景观生态风险的显隐性角度出发,选取不同的因子作为评价指标,构建了景观生态风险评价指标体系,结合GIS,Geoda等空间分析技术,并以青龙满族自治县为研究区域,进行了景观生态风险评价和空间相关性分析,揭示了景观生态风险时空分布格局。结果表明:景观斑块的破碎化等显性风险是区域风险升高的直接原因,而隐性风险例如长久以往的人类活动干扰而导致的生态系统结构稳定性的破坏无疑是诱因;2001—2013年,青龙满族自治县整体景观生态风险呈下降趋势,但风险指数仍处于较高等级,空间分布上风险等级呈西部高东部低的特征;研究期间景观生态风险指数在空间上存在着较强烈的空间自相关性,且HH聚类和LL聚类呈增强趋势;通过对风险变化区的地类变化分析可知,林地对于区域景观生态风险值的变化起着至关重要的作用,林地面积的增加有效降低了区域景观生态风险值,而未利用地对生态风险指数变化也有重要影响,应控制未利用地合理、适时、适度地开发。研究结果为研究区以及类似地域景观生态风险管理和土地利用生态布局提供参考。     

黄土丘陵区土地利用变化动态与景观格局分析——以彭阳县为例

在退耕还林背景下研究土地利用/覆盖变化及其对景观格局的影响对宁南山区土地资源可持续利用和生态环境重建具有重要意义。以多时相Landsat TM/ETM 4期遥感影像数据为基础,借助GIS技术和景观生态学方法,分析彭阳县1991—2010年的土地利用变化动态及景观格局变化。结果表明:在研究时段内,彭阳县林草地面积持续增加的同时耕地和未利用土地持续减少;景观格局变化主要表现为景观破碎化程度、斑块混合分布程度、多样性指数和均匀度指数均呈先增加后减小的趋势,各斑块间连通性呈先减小后增加的趋势,景观形状趋于复杂;区域发展规划是该区2000年以后土地利用及景观变化的主要驱动力。     

基于IRS-P6遥感影像的高原区土地利用动态变化监测

[目的]对青海省天峻县重点区域2005—2014年的土地利用变化情况进行监测,为生态环境保护和土地利用政策制定提供依据。[方法]利用2005—2014两期IRS-P6卫星影像数据,研究了针对该区域土地利用变化遥感监测的技术方法和操作流程。实践表明,该方法用于对土地利用变化的监测与制图能够有效地提高土地利用信息提取的精度和效率。[结果]2009年,土地利用仍以草地为主,虽比2005年略微减少,但基本保持平衡;内陆滩涂和未利用地总面积则略微增加,面积占比最小的依然是建设用地,虽然年均增长速度较快,但占比仅为0.29%。从年均变化上看,10a间,水域面积减少近66.2%,年均减少速度达到了6.62%;建设用地增长过快,10a间增长了59.98%,年均增长达到了6.00%。[结论]当地经济在这10a间有了较快的发展,城镇化水平得到一定程度的提高,但占总面积比例不足。监测区土地利用总体变化不大,年均变化率仅为0.13%。     

基于CA-Markov模型的土地利用景观格局预测研究

土地利用景观格局分析及预测,对平衡经济发展和生态保护、实现土地可持续生态利用和保护管理具有重要意义。本文以江西省抚州市东乡县为例,利用2005年和2015年两期遥感影像,获取东乡县土地利用类型转化数据,结合景观生态学研究了东乡县近10年的土地利用景观格局变化特征;运用CA-Markov模型对土地利用变化过程进行模拟,预测和分析了东乡县未来10年土地利用景观格局特征。结果表明:东乡县在过去10年建设用地、耕地分别增加了71.82、10.76 km~2,水域、林地和未利用地相应减少,减少幅度顺序为未利用地水域林地;各景观斑块分布均匀,景观多样性增加;景观形状趋于简单,相互之间连通性降低、关系变弱。人类经济活动及土地利用政策对东乡县景观格局有显著影响。到2025年东乡县建设用地将增加68.72 km~2,水域、林地和未利用地仍将不断减少,但耕地有所增加;景观斑块数增加,形状略趋复杂;景观异质程度提高,有向多样化、均匀化发展的变化趋势。总体来说,东乡县景观格局正逐步朝着稳定、均匀和多样的方向发展,但仍需加大力度保护和增加耕地资源,控制和合理规划建设用地,维持生态环境平衡。     

水土保持措施驱动村域土地利用景观格局变化——以米脂县高西沟村为例

以陕北地区典型乡村——榆林市米脂县高西沟村为例,探究其在水土保持措施下土地利用景观格局变化及驱动因素,对黄土丘陵区水土保持、景观格局优化、美丽乡村建设和生态可持续发展具有指导意义。基于高西沟1986年、2004年、2022年遥感影像,借助ArcGIS、ERDAS和FRAGSTATS等软件,运用动态度、转移矩阵、景观格局指数对土地利用变化进行分析,并对其驱动因素展开探讨。结果表明:(1)林地和草地是高西沟的主导地类,约占区域总面积的80%,耕地、未利用地呈减少趋势,水域和建设用地无较大变化;土地利用综合动态度逐渐降低,土地利用变化趋于平稳。(2)研究区林地转入面积最为显著,主要由耕地转入,林地整体增加112 hm²;而耕地主要由草地转入,未利用地则向草地转出。(3)林地为高西沟土地利用景观格局中的最大优势斑块,且破碎程度最高,研究区各景观类型斑块形成较为稳定的连接,景观连通性较好;整体景观格局演变分散,各景观类型的面积差距越来越大,优势景观明显,整体破碎程度高。(4)高西沟土地利用变化受水土保持、产业结构和相关政策影响。水土保持是高西沟耕地减少、未利用地开发和林草大面积增加的主要驱动因素,产业结构调整和国家政策与财力资助是高西沟土地利用景观格局优化的辅助影响因素。     

北京郊区土地利用变化及其生态效应研究

以京郊3个具有不同功能的区（县）为例,利用从1996年、2005年TM影像中获取的土地利用数据,在分析研究区近10年的土地利用变化的基础上,通过构建生态价值指数（EVI）和土地利用变化的生态价值转移率（TREV）,从土地利用变化所引起的各类型间生态价值转移的方向、幅度等方面对北京郊区土地利用变化的生态效应进行定量研究。结果表明:1996—2005年研究区的林地、草地、建设用地增加,而耕地、水域和未利用地减少,各土地利用类型的变化速度依次为建设用地 > 水域 > 耕地 > 草地 > 林地 > 未利用地;从区域看,土地利用相对变化速率从快到慢依次是城市功能拓展区（朝阳区）、城市发展新区（顺义区）、生态涵养发展区（密云县）;从类型变化看,以耕地、水域的转出和建设用地的转入为主。研究时段内研究区的生态价值指数总体呈下降的趋势,各区县的区域生态价值指数差异较大,且相对差异还在扩大,其指数下降速度从快到慢依次是朝阳区、顺义区、密云县;同时从分布变化看,EVI中值波动区减少,EVI较低区和EVI低值区增加,导致了研究区总生态价值指数有所下降。     

基于景观结构的眉县土地利用生态风险空间特征

在GIS与RS技术支持下,以眉县为研究区域,根据对遥感影像的解译获取2005年、2010年及2015年土地利用类型数据,划分1 km×1 km网格作为研究单元,根据景观扰动指数与景观脆弱指数构建生态系统模型,借助地统计学与GIS软件进行了空间分析,对眉县土地利用变化影响下的生态风险空间分异特征进行了定量评价。结果表明:眉县土地利用类型中建设用地与林地面积逐年增加,耕地与未利用地面积总体减少,土地利用程度提高。空间自相关分析结果显示高值-高值（H-H）聚集区集中分布于北部首善镇、常兴镇附近,低值-低值（L-L）聚集区主要分布于研究区边界。眉县土地利用生态风险等级整体上呈现逐渐提高的趋势,高风险区主要集中在北部首善镇、常兴镇附近,此区域风险等级提高最为显著,南部生态风险普遍较低,形成北高南低的局面,高风险区、较高风险区面积逐渐扩大。研究结果可为区域生态安全格局构建、土地利用的优化布局提供借鉴。     

基于土地利用变化的黄河流域景观格局及生态风险评估

黄河流域生态环境脆弱,水土流失严重,诊断其景观格局及生态风险对促进流域高质量发展具有重要意义。该研究采用黄河流域2000、2010和2018年的土地利用数据,计算景观格局指数并构建生态风险评价模型,从网格尺度和县域尺度揭示生态风险的时空演化特征和空间关联性。结果表明:1)草地和耕地面积之和占黄河流域总面积的70%以上,2000—2018年,耕地面积减少14 243 km2,未利用地面积减少9 410.3 km2,建设用地面积增加12 179.8 km2。2)2000—2018年,黄河流域斑块数、斑块密度、最大斑块指数、景观形状指数、香农多样性指数值上升,蔓延度指数值下降,黄河流域景观格局趋于复杂化、破碎化和分散化。3)2000—2018年,黄河流域的生态风险值呈上升趋势,较高风险区和高风险区的面积增加,低风险区和较低风险区的面积大幅度减少,生态风险等级大多由低等级向高等级转移。4)2000—2018年,黄河流域生态风险呈现空间正相关,但空间聚集程度和空间分异性减弱。网格尺度的Moran’s I指数大于县域尺度,表明网格尺度的空间正相关性更强。基于上述结果,该研究将黄河流域划分为生态风险重点管控区、严格管控区和一般管控区,并提出差别化的管控建议,以期为流域管理及风险防控提供定量参考和决策依据。