基于分形理论的滨海新区土地利用空间格局变化研究

[目的]探讨基于分形理论的滨海新区土地利用空间格局变化。[方法]利用遥感和地理信息系统技术获取滨海新区1993-2008年城市土地利用现状数据,运用分形理论分别计算了各类用地的边界维数、半径维数、信息维数这3种分维,并对它们所揭示的土地利用空间格局变化特征予以分析。[结果]滨海新区各土地利用类型的空间分布具有明显的分形特征,而各地类3种分维值的大小和变化有效揭示出了研究区土地利用空间格局的复杂性、向心聚集性和均衡性的变化。未利用地、盐田的边界维数不断上升,表明其边界日趋复杂。港口码头、滩涂的边界日趋简单。耕地的半径维数大于2,表明其面积从中心到四周逐步增长;盐田、水域则在距城市中心的不同半径空间中较为均匀的分布;其余地类则从中心向四周分布逐步衰减。林园地、未利用地、滩涂信息维数值较小,呈现较为明显的集中分布;耕地、盐田的空间分布逐渐向外围集中;港口码头则在原有基础上建设面积不断向四方扩展;水域和居民点与工矿用地的空间分布较均匀。[结论]将分形理论运用于城市土地利用空间格局变化研究中能很好地弥补以往城市空间格局研究中定量论证的不足,具有较高的实践价值。     

基于GIS的土地利用景观格局分析——以湖南省保靖县为例

以湖南省保靖县为研究区域,结合遥感数据和GIS空间分析功能,利用分形理论的多种维数计算方法分析了该区域的土地利用景观格局.结果表明:保靖县林地、耕地的盒维数最大,且均大于2,该区域以耕地和林地为主要特征;水域的分维数最小,为1.963,体现了保靖县的水系比较集中.斑块形态分维数中维数最大为水域,1.674,园地最小,为1.177 6,总体上体现该区域的景观破碎度不大,自然保护较好.以保靖县的行政区域为半径维数的测算中心,计算出未利用地分维数为2.208 1,其他土地利用分维数均小于2但接近于2,说明未利用地从中心向外密度递增、其他用地从测算中心向周边用地均匀变化的景观格局.     

贵州雷公山秃杉种群空间分布格局和分形特征研究

[目的]研究贵州雷公山秃杉种群空间分布格局和分形特征。[方法]采用相邻格子法的取样数据,以贵州雷公山秃杉种群为研究对象,运用传统的格局研究方法和分形理论中的计盒维数法,对雷公山秃杉种群的分布格局进行了对比研究。[结果]结果表明:雷公山秃杉种群的分布格局具有很好的线性关系,种群具有分形特征,不同的种群计盒维数的大小不一致,表明该地区秃杉种群的空间占据能力不同。雷公山秃山所处的环境条件不同,种群的分布格局不一样,秃杉种群的分布格局总的趋势是聚集分布趋向随机分布,并且每个种群聚集程度不同,这主要与种群的数量和大小有明显的关系。雷公山秃杉种群同样遵循计盒维数随聚集度的下降而下降的现象,但在秃杉数量少,幼树幼苗多,并且以斑块状出现的情况下,随机分布类型的计盒维数大于聚集分布类型的计盒维数。[结论]反映了贵州雷公山秃杉种群的空间分布特征和空间的占据能力,为进一步研究奠定了基础。     

香料植物桂花野生种群分布格局的分形分析

采用分形理论中的计盒维数、信息维数和关联维数对长汀县石峰寨桂花野生种群分布格局的多尺度分布规律进行比较分析.结果表明,桂花野生种群的分布格局具有分形特征,其计盒维数为0.8622～1.0058,信息维数为0.8670～0.9849,关联维数为1.0037～1.0757.桂花种群的计盒维数、信息维数、关联维数相差不大,表明该种群的分布格局强度相对复杂,局域空间占据较强,具有集聚分布的趋势.     

1995-2015年三峡库区土地利用变化分形研究

运用分形理论从空间形态视角基于分形维数模型对1995-2015年三峡库区土地利用变化进行分形研究.结果表明:①1995-2015年研究区土地利用斑块分形维数均小于临界值1.5,分形维数平均值由1.162 1下降至1.126 6,整体空间形态随时间变化趋于规则,空间结构趋于稳定;②1995-2015年,耕地斑块分形维数呈增加趋势,空间形态趋于不规则,空间结构趋于不稳定,林地、水域和草地分形维数呈降低趋势,空间形态趋于规则,空间结构趋于稳定;③建设用地和未利用地分形维数呈"先升后降"趋势,由于上升幅度均小于下降幅度,因而建设用地和未利用地空间形态整体趋于规则,空间结构趋于稳定.     

关中东部人工花椒林土壤孔隙的分形特征

用分形几何学研究了关中东部人工花椒林地土壤孔隙的分形和分布特征.在莱卡显微镜下观察和采集土壤孔隙图像,通过SISC IAS V8.0软件提取土壤孔隙的有关参数,用计盒维数法计算了土壤孔隙分形维数.在A-Ap2-Bc-Bt构造的BMC土壤剖面中,土壤孔隙平均分维值依次为1.78277,1.6847,1.66781和1.67955,总体分布呈下降渐上升趋势,孔隙维数与孔隙率、孔隙的面积和周长呈明显的相关性,相关系数(R)依次为0.93983、0.92693和0.84545.孔隙分形维数能够较好地描述土壤孔隙结构的空间变异特征,孔隙分形与土壤孔隙的空间分布、形态变化、孔隙大小、孔隙边缘等因素密切相关;BMC剖面孔隙分形分布反映了花椒林这种特殊土地利用方式下土壤孔隙的变化规律.     

基于分形理论的西安市高陵区土地利用空间格局变化研究

为了增进对土地利用空间格局变化的理解,在地理信息技术的支持下,以分形理论为指导,利用"二调"数据库,定量计算西安市高陵区2008和2015年各土地利用类型的分形维数和稳定性指数。结果表明,2008—2015年,全区的水田、水浇地、园地、沟渠、交通用地、城镇用地、农村居民点分形维数减低,稳定性指数提高;林地、设施农用地、工矿及特殊用地分形维数提高,稳定性指数降低;河流水面、水工建筑、未利用地基本保持不变。针对这一结果,分析了各土地利用类型随时间和空间的变化原因,为区域土地规划及其土地资源合理利用提供一定的参考。     

陕西栓皮栎种群分布格局的分形特征

为了揭示种群空间分布的非均匀状况,应用分形理论和方法,分析了黄龙山区、秦岭北坡以及巴山北坡栓皮栎种群空间分布格局的计盒维数与信息维数。结果表明从北到南,在海拔900 m左右,栓皮栎种群分布格局的计盒维数和信息维数变化规律为低—高—较低;在秦岭北坡海拔600-1 300 m内,2种分形维数在800-1 100 m最大,表明这一地域栓皮栎种群占据生态空间的能力、聚集程度、种群密度等都是最大的,最适合栓皮栎种群生长和演替。西北林学院学报22卷第6期丁惠萍等陕西栓皮栎种群分布格局的分形特征     

砂砧薹草和假牛鞭草种群空间分布格局的分形特征

 利用分形理论中的计盒维数、信息维数探讨了浙江省舟山市桃花岛砂砧薹草Carex kobomugi与假牛鞭草Parapholis incurva种群的分形特征。结果表明：砂砧薹草和假牛鞭草种群分布格局存在分形特征;假牛鞭草种群分布格局计盒维数为1.454 2～1.745 6;砂砧薹草样地种群空间格局的计盒维数为1.318 1～1.614 1;两者均值均大于1.500 0,具有较强的占据空间的能力,而且前者比后者具有更强的占据空间的能力。砂砧薹草样地种群空间格局的信息维数为1.027 0～1.263 4,假牛鞭草种群分布格局信息维数为1.022 7～1.381 2,假牛鞭草种群信息维数均值大于砂砧薹草,表明假牛鞭草种群空间格局更复杂,群聚指数更高。研究结果对进一步探讨分形理论在草本植物种群空间结构中应用具有重要意义。图3表2参14     

龙井市城市空间形态研究

采用定性与定量相结合的研究方法对龙井市城市形态进行研究,基于GIS平台,利用2006,2011年2期龙井市土地利用现状图、城市规划图等资料,直观展现了龙井市城市空间形态变化及城市形态的类型,并采用分形维数和紧凑度指数分析了2006,2011年龙井市城市空间形态的特征。结果表明,龙井市城市空间分形维数由2006年的1．196增加到2011年的1．218,说明城市边界形状变得复杂,城区周界变得不规则。而城市紧凑度指数由0．283降低到0．260,说明城市形态变得离散。因此,为提高城市的紧凑度,应增加城市南部和北部已开发土地的利用效率,以及提高城市东北部与中部的联系程度。     

福州市主城区小型公园绿地空间布局分形特征研究

随着城市环境与居民健康之间的关系越来越为人们关注,作为城市绿地系统重要组成成分之一的小型公园绿地日益被重视。引入分形理论的计算方法,用量化的方式探讨福州市主城区小型公园绿地的空间布局特征,以期为后续此类小型公园绿地的合理布局与科学选址提供参考。以福州市143个小型公园绿地为研究对象,通过网格维数、半径维数、边界维数3个分形维数的计算,分析总结其空间布局分形特征。结果表明,福州市主城区小型公园绿地空间布局具有分形特征但不明显,空间分布不均衡。其网格维数为1.135 3,空间分布均质度和填充度较低;半径维数达到2.608 0,离心程度强,没有明显的城市中心指向形态,布局密度以绿地重心为中心向四周逐渐增大的平均速度比较大,但实际上是一个由中心开始,先缓慢地增加,后转为不均匀的较快速增加,继而进入缓慢增加的动态变化过程;边界维数为1.385 9,生态稳定性一般,具有较为显著的边界效应。福州市主城区的小型公园绿地其空间布局仍可进一步优化,研究结果可为其空间布局合理性的提高与自我优化结构潜能的提升提供理论依据。     

基于GIS的土地利用/覆被与景观格局变化研究——以重庆市两江新区为例

为了解国家级经济开发区土地利用现状和存在的问题,协调建设用地扩张和生态保护之间的关系,以重庆市两江新区为例,基于2009年、 2016年的土地利用变更调查数据库,借助ArcGIS 10.2平台,共选取17项指数对两江新区的土地利用/覆被和景观格局进行分析.结果表明:2009年-2016年,建设用地面积上升,其占土地总面积比上升15.24%,农用地与未利用地面积下降且逐步向建设用地转化;两江新区景观多样性和均匀度均有所下降,空间异质性程度逐渐降低;耕地、园地、未利用地和交通水利用地空间分布不断地趋向离散化和破碎化,其他农用地和城乡建设用地破碎度大且不断下降;农用地和未利用地的分维数增加,空间分布趋于不规则,建设用地分维数降低,斑块形状趋于单一化和规则化.     

基于Markov-PLUS模型的柴北缘土地利用变化及模拟分析

以柴达木盆地北缘为研究区域，分析近30 a柴北缘土地利用时空变化，可为区域生态环境保护 、土地利用方式优化提出建议。基于1990、2000、2010、2020年4期Landsat影像数据，获取土地利用空间分布数据，借助转移矩阵、重心模型对近30 a柴北缘土地利用时空变化及驱动力计算分析，利用Markov-PLUS复合模型对2040年柴北缘土地利用变化进行预测和模拟。结果表明:1)未利用地、林地、水域是柴北缘的主要用地类型。近30 a耕地面积缓慢增加，重心向西南方向移动，建设用地面积增长迅速，林地、草地、水域面积总体呈上升趋势，重心都向西北方向移动，未利用地面积持续下降。2)使用FLUS模型与Markov-PLUS模型分别预测柴北缘2020年土地利用情况并对比分析，Markov-PLUS模型比FLUS模型的模拟准确性更高。3)2040年多情景模拟结果表明，柴北缘土地利用整体格局一致性较高，城镇发展和耕地保护情景下均会挤占林地、草地，对可持续发展造成威胁，在区域生态安全建设中应加以重视。PLUS模型与Markov模型相结合，实现了对未来土地利用斑块级的精准预测，可为未来提升柴北缘生态退化整治效果、城镇开发边界与生态保护红线的制定与规划等提供科学决策参考。     

城乡结合部土地利用空间格局分析——以兰州市西固区为例

[目的]为实现兰州市西固区土地利用的优化配置提供理论依据。[方法]在GIS平台支持下,利用破碎度、形状指数、分维数、多样性等景观格局指数对西固区11类土地利用结构特征进行了分析。[结果]商服用地的景观破碎程度最大为3.98,其次为水利设施用地为3.80;未利用地的景观破碎度最小为0.04。说明在西固区商服用地和水利设施用地受到人类活动的强烈干扰,而未利用地受人为干扰的程度最小,河口乡景观破碎度最小,表明其受到人为影响的程度最小,而陈坪乡、达川乡破碎度指数较大,表明这两个乡镇在西固区受到较大的人为影响。西固区各位用地的景观分离度差异比较大,水利设施用地最大为2 428.66,而未利用地最小为0.82。说明西固区水利设施用地的空间上最为分散,而未利用地在空间上的分散程度最低。景观多样性指数表明西固区土地利用类型以未利用地为主,而土地利用组合系数也表明西固区土地利用方式以未利用地为主。     

基于适宜性评价的资源型城市用地空间布局研究——以山西省大同市为例

[目的]对资源型城市建设用地适宜性评价的基础上,分析城市用地的空间布局。[方法]首先对大同市中心城区进行建设用地适宜性评价,然后根据《大同市土地利用总体规划（2006～2020）》目标年的城市规模和扩展模式,将新增城市用地和弹性空间用地进行空间布局,确定大同市2020年城市发展边界。[结果]大同市评价区域内适宜建设用地较少,面积66.18 hm2,占评价区域面积的10.40%;较适宜建设地区面积为117.51 hm2,占评价区域面积的18.47%;一般适宜建设用地面积为149.49 hm2,占评价区域面积的23.49%;不可建设用地分布面积较小（89.31 hm2）,占评价区域面积的14.04%。新增建设用地中,适宜和较适宜级别的用地占73.58%,没有不适宜级别的用地;有条件建设区中,适宜和较适宜级别的用地占66.85%,城市空间布局基本合理。[结论]该研究城市用地空间扩展和布局提供了理论依据。     

张掖市土地利用/覆盖变化态势及特征分析

引进土地利用的动态度和土地利用覆盖的景观格局指数,重点揭示1996～2004年张掖市土地利用类型的转化程度、时空差异及土地利用/覆盖的空间格局变化.结果表明:土地利用类型以牧草地、林地和未利用土地为主;建设用地和林地增幅显著,而耕地和牧草地数量呈下降趋势.从时间序列看,张掖市各区土地利用/覆盖的复杂度和均匀度指数增大,而优势度指数减少,指数变化以山丹县和民乐县为最大,表明张掖市各地区总体上看土地利用/覆盖破碎化程度在加强,尤以山丹县和民乐县强度大.