基于RS与GIS的内蒙古武川县退耕还林生态成效监测

为监测半干旱地区退耕还林工程实施的效果,基于MODIS NDVI时间序列数据及土地利用数据,该文对内蒙古武川县的土地利用变化及植被覆盖变化进行了研究。结果表明:1)2000-2013年,武川县植被覆盖呈增加趋势发展的面积占33.55%,呈减少趋势发展的面积占30.15%,无显著变化的占36.30%,植被覆盖变化的空间差异明显,植被退化的区域重点集中于武川县的西北部。2)1999-2010年间,研究区耕地面积净减少18 809.29 hm2,耕地转为草地13 873.48hm2,转为林地5 429.81 hm2,草地转为林地13 554.25 hm2;结合地形特征,退耕地重点分布于2°~15°坡度与1 500~2 000 m海拔范围,并随着坡度与海拔的增加,退耕的幅度越来越大。3)退耕区中,植被覆盖下降的面积占20.98%,植被覆盖增加的面积占43.89%;在非退耕区,植被覆盖下降的区域面积占29.40%,植被覆盖增加的占34.14%。整体来看,退耕区植被的改善程度要高于非退耕区。4)进一步分析发现,退耕区中,耕地-草地的植被呈退化趋势发展,退化区域集中于2°~15°坡度与1 500~2 000 m海拔范围;在耕地-林地与草地-林地区域,其整体植被覆盖均显著提高,其中,耕地-林地的植被改善区域集中于2°~6°坡度与1 500~1 750 m海拔范围,草地-林地的植被改善区域重点分布于6°~15°、2°~6°及15°~25°坡度范围与1 500~2 000 m海拔范围。在非退耕区,耕地保持区、林地保持区与林地-草地区域的植被覆盖整体增加,而草地保持区、草地-耕地与草地-沙地区域的植被覆盖整体下降。     

黄土丘陵区生态退耕中的景观格局演变及其地形驱动

黄土丘陵区大规模生态退耕对该区域土地利用、景观格局及其生态系统服务产生了重要影响。基于野外调查和GIS分析,以典型黄土丘陵小流域大南沟为例,分析了1975—2007年生态退耕前后土地利用结构变化、景观格局演变及其地形驱动。结果表明流域大规模退耕前有小面积弃耕现象,耕地和荒草地稍有减少,林地增加,斑块数量增加,景观格局趋于复杂,破碎化严重。2000年大规模退耕以后,耕地大量减少,退耕地和荒草地约占流域面积75%,林地增加,各景观类型形状趋于简单、分布趋于均匀和集中。随退耕年限增加,林地持续增加,存在小面积的复垦现象,流域景观结构趋于复杂,但整体格局趋于合理。相对海拔和坡度是生态退耕最重要的两个地形驱动因子,大规模退耕后,耕地和果园趋向于中低海拔和坡度较缓的区域分布,荒草地基本不变,退耕地和林地趋向于高海拔和较陡的区域分布。     

基于CSLE模型的广西土壤侵蚀规律

广西是我国喀斯特地貌分布主要区域之一,水土流失危害严重,利用第一次全国水利普查水土保持专项数据,以实际侵蚀调查单元和侵蚀地块为基础,统计和分析了广西侵蚀地块不同土地利用情况和地形特点以及土壤侵蚀空间分布规律。结果表明:广西土地利用类型以为林地、耕地为主。整体地形崎岖,侵蚀地块破碎,平均坡长为35.60 m,平均坡度为18.49°。坡长、坡度空间分布规律基本一致,由西北向东南递减。随着坡度增加,各土地利用土壤侵蚀模数均呈先增大后减小的趋势,坡度临界值为25°～40°,坡长小于70 m时,土壤侵蚀模数随坡长增加不断增大,坡长对土壤侵蚀的影响稍大于坡度。广西土壤侵蚀强度以微度至轻度为主,各土地利用中耕地土壤侵蚀状况最严重,特别是15°以上的陡坡耕地对区域水土流失贡献最大。     

1983－2009年黄土高塬沟壑区耕地结构特征演变分析

为明确退耕还林前后黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构演变规律,以长武县为例,基于土地利用结构内涵,采用GIS技术和定量指标,对1983年、1993年和2009年黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构进行定量分析。结果表明:长武县3个时期的耕地数量分别为292.1、181.3和159.2km2,耕地减少主要位于0～2°,>15～25°和>25°坡度耕地,相对于1983年、1993年分别下降了29.6%、48.9%、60.1%和15.6%、15.7%、48.8%,耕地与其他地类的相互转化频繁。该区0～6°缓坡耕地主要转化为园地和居工地,>15°的陡坡耕地主要转化为林地和未利用地(荒草地)。结构分析表明耕地数量的坡度分布趋于合理,缓坡耕地空间结构上向均匀性、核心板块的团簇式发展,陡坡耕地主要以核心斑块的分散分布为主。耕地在过去30a是一个优化的过程,其结构演变有利于资源优化配置利用和农业集约化发展。1983-1993年期间的退耕为种植业效益驱动下农户自发性质的退耕或者弃荒,1993-2009年期间则是科学宏观退耕并对前期自发退耕地和弃荒地的整理利用。该文为区域土地利用管理和政策制订提供了借鉴和参考。     

基于DEM的山区土地利用变化分析

地形因子直接影响土地利用方式并在一定程度上决定着土地利用类型。以西南地区典型山区重庆市忠县为研究区,基于DEM和遥感影像,通过遥感解译建立土地利用数据库,运用GIS技术提取高程、坡度、坡向,并与土地利用图进行叠加,分析研究区2000—2010年间基于不同地形因子的土地利用变化情况。研究结果表明:地形因子对研究区土地利用变化有着重要的影响,土地利用变化随着高程的增加、坡度的增大而减缓,阳坡大于阴坡,并主要集中在高程为300～600 m,坡度 < 25°的半阳坡地区,其中以耕地与林地之间的转化最为剧烈;在海拔为0～300 m,坡度 < 25°的长江及其支流沿岸地区有一定面积的耕地和林地转化为水域。通过对土地利用变化与各地形因子之间关系的分析,有助于实现区域土地利用结构的优化和不同地形上土地利用类型的合理布局,促进区域土地资源的可持续发展。     

基于地形的黄土区矿-农-城复合区土地利用景观变化研究

以黄土区矿-农-城复合区(平朔矿区)为研究对象,采用1986、2013年的遥感影像和数字高程数据,通过海拔分级、坡度分级、坡向划分及叠加分析等方法,分析了研究区1986、2013年土地利用景观基于不同地形要素的分布及1986—2013年期间各土地利用景观的时空变化规律。研究结果表明:1海拔1 300—1 400 m范围内是土地利用景观变化最明显的区域,在不同海拔上耕地转换的方向也存在差异;2坡度≤6°区域是土地利用景观变化最明显的区域,不同坡度的区域景观变化存在差异,在坡度15°以下区域景观类型面积的增加以占用耕地为主,在坡度15°区域以占用草地为主;3阳坡是土地利用景观变化最明显的区域,并且主要景观类型的转换在各个坡向均比较明显。     

基于CSLE模型的贵州省水土流失规律分析

应用第一次全国水利普查水土保持专项数据,分析了喀斯特地区实际土地利用单元地块空间统计特征及相应侵蚀规律。结果表明:喀斯特地区土地利用类型以林地、耕地为主,共占调查总面积的86.2%。由于地形破碎,地势陡峭,土地表现出破碎化特征,地块面积、坡长、坡度均值分别为3.45hm~2,45.3 m,21.7°。坡度对土壤侵蚀的影响大于坡长,陡坡耕作是导致耕地土壤侵蚀严重的主要原因,68.6%的耕地位于陡坡,其侵蚀量占总侵蚀量的65.6%。贵州省土壤侵蚀程度由西向东递减,以黔西南地区侵蚀最为严重。工程措施能够有效防治土壤侵蚀,减沙效益在75%以上,但随坡度增大而减小,林草地减沙效益优于工程措施。在区域水土保持规划时,应重点考虑土壤侵蚀强烈地区,减少陡坡耕作,推广还林还草。     

平朔矿区露天煤矿排土场复垦类型及微地形对土壤养分的影响

研究土地复垦类型及微地形对土壤养分的影响对于指导土地复垦实践,控制复垦土地水土流失等具有重要的理论意义和实际应用价值。以平朔露天煤矿排土场为例,借助数理统计方法分析评价复垦类型与微地形因子(高程、坡度、坡向)对土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷及速效钾含量的影响。结果表明:(1)复垦类型对各项土壤养分含量影响较为显著,不同的复垦类型中,各项土壤养分含量排序均为耕地林地草地;其中,土壤有机碳、全氮、全磷及速效钾含量,耕地分别为草地的2.15~2.68倍,林地的1.48~1.78倍,对于土壤有效磷,耕地中的含量为71.24mg/kg,为草地的11倍,林地的4倍;(2)坡度与土壤养分含量之间存在显著的相关性(p0.05),而高程、坡向与土壤养分含量的相关性较弱,表明排土场复垦区土壤养分受坡度影响较大,而受高程与坡向的影响较小;(3)复垦类型与坡度的交互作用对土壤养分含量产生一定的影响:同一复垦类型的不同坡度的土地养分含量存在差异,耕地的土壤养分含量随着坡度的增大在降低;同一坡度,不同的复垦类型条件下,土壤养分差异显著,总体趋势为耕地林地草地。     

喀斯特山地土地利用变化的垂直分布特征

喀斯特山区土地利用变化受复杂地形影响,以往大尺度研究皆是对整个研究区地形特征进行统计,局部土地利用变化空间特征和差异研究较少。本文以黔桂喀斯特山地为例,构建土地利用动态垂直梯度指数,刻画和揭示研究区土地利用变化的垂直分布特征。结果表明:1990—2010年,喀斯特山地土地利用的净变化面积较小,但各土地利用类型的相互转化剧烈。耕地被建设用地挤占,林地和草地又被开垦为耕地;生态恢复工程使得林地、草地和水域等明显增加。增加和减少的耕地在垂直分布上明显错位,减少耕地主要分布于低海拔(0~200m)和缓坡度(0?~5?)区域,而增加耕地主要位于高海拔(600~1 400 m)和陡坡(8?~25?)区域;增加和减少的林地和草地在分布上相互对应,分别在800~1 400 m和8?~25?出现峰值;水域和建设用地的增加多位于低海拔(0~800m)和缓坡度(0?~5?)区域。应用土地利用动态垂直梯度指数发现,尽管2000—2010年研究区新增建设用地集中在最低海拔和最缓坡度等级,但局部范围内新增建设用地趋近于相对更高海拔和陡坡区域分布。有限土地资源使得喀斯特山区有向高海拔、陡坡区域进行土地利用开发的趋势。土地利用动态垂直梯度指数,既可进一步支撑采用全局统计分析方法结论,也可分析和挖掘土地利用变化垂直分布特征的局部相对差异。     

基于地形梯度的冀西北山地丘陵区土地利用格局变化分析——以河北省怀来县为例

为研究山地丘陵地区土地利用格局在地形差异上的演变规律,明确自然和人文因素在土地利用变化中的作用,基于RS和ArcGIS空间分析技术,利用地形位指数和分布指数,研究了河北省怀来县1993—2013年土地利用变化在地形差异上的时空分异特征。结果表明:六种土地利用类型空间分布及其变化均受到地形因子的影响和制约。水域的优势位主要分布在高程为300~500m、坡度0°~6°以及地形位级别为二级的区域;建设用地和耕地多分布于高程为500~700m、坡度0°~6°以及地形位级别为一级的区域;园地的地形适应性强于耕地,其分布的区域相对于耕地更加广泛,林地和未利用地则主要分布于高程900 m以上、坡度6°以上的区域,林地在地形位较高的级别更有优势。该文为今后怀来县土地资源的合理利用和科学规划提供依据与指导。     

生态退耕背景下甘肃省正宁县耕地保护压力分析

以甘肃省正宁县1995,2000和2010年1∶10万的土地利用图和1995—2008年有关耕地利用的统计数据作为分析依据,以ENVI,ArcGIS和SPSS软件为主要工作平台,对案例区生态退耕前后的耕地分布格局变化及耕地保护压力进行了分析。生态退耕实施后,大部分坡耕地转为林地,建设用地占用平原耕地明显。耕地空间分布表现为由分散向集中,由不规则向规则方向转化。因子分析显示,耕地保护压力主要涉及3方面因素:人们生活和生产水平主导的人文因素,退耕补贴水平体现的政策因素以及成灾面积体现的自然因素。为了缓解生态退耕区的耕地保护压力,需要控制建设用地占用平原耕地,稳定生态补偿水平以避免已退耕地的复垦。同时需注意控制农资投入水平,防止农业面源污染加剧的风险。     

广西生态移民迁入区的移民效应评估

生态移民是新形势下中国扶贫开发的重要战略举措,研究采用参与性农户评估方法,以广西环江县30个典型移民安置屯为例,开展生态移民背景下移民迁入区人地关系研究,将调查农户划分为迁入农户和原驻地农户,通过对比2组农户的现有耕地面积、经济收入以及对移民政策和环境变化的响应等问题,探讨移民迁入区的移民效应和可持续性.研究表明:生态移民工程受到农户的普遍认可与支持,迁入农户占有的耕地资源质量和经济收入较搬迁前有大幅度提高,土地利用与农业种植业结构进一步优化.但仍需关注迁入区移民较原驻民耕地占有量和经济发展速度偏低、迁入区人口增加对土地资源和生态环境可持续利用造成的冲击等问题.     

环京津贫困带土地利用变化的地形梯度效应分析

地形因素与土地利用变化的关系研究是土地利用/覆被变化研究的重要内容。该文以环京津贫困带为研究区,选取1985年、1995年、2000年和2010年Landsat TM影像为数据源,运用地学图谱分析法,从地形起伏度、坡度变率、坡向和地形位角度,系统分析了环京津贫困带土地利用变化的地形梯度特征,探讨了土地利用变化的地形梯度效应及其成因。结果表明:1)1985-2010年环京津贫困带土地利用类型分布呈现明显的层级性。耕地、水域和建设用地的优势分布区集中于低地形梯度区,草地优势分布区集中于中高、高地形梯度区,林地和未利用地优势分布区集中于高地形梯度区。2)研究区土地利用变化以稳定型图谱和反复变化型图谱为主,林地、耕地和草地是主要的土地利用类型,林地向耕地转换再又转换为林地是反复变化型图谱的主要类别。1985-2000年人地矛盾突出,土地利用变化以"林地-耕地"、"草地-耕地"和"未利用地-耕地"为主,耕地向较高地形梯度区扩展;2000年后社会经济发展和退耕还林政策的实施,土地利用变化以"耕地-建设用地"、"耕地-林地"和"草地-林地"为主,耕地在原优势地形位的优势度增大、草地和未利用地的优势分布区向更高级地形位集中,林地优势分布区向较低地形位扩张。3)土地利用变化地形梯度分布特征及分异效应是自然因素、社会经济因素和政策因素共同作用的结果,自然因素是基础,社会经济因素和政策因素是重要推动力。该文为研究区土地利用动态优化配置和生态环境建设提供了科学依据和决策支持。     

秦巴山区土地利用时空格局及地形梯度效应

自然景观的垂直地带性为区域土地利用的垂直景观格局奠定了基础,同时也决定了垂直景观带上土地利用的强度及其变化情况。该文采用地形位指数、分布指数、土地利用程度综合指数和土地利用信息图谱法等,分析了1989-2010年秦巴山区土地利用格局的地形梯度效应和图谱信息,揭示地形控制下土地利用时空格局和土地转移的变化规律。结果表明:1)秦巴山区土地利用以林地和耕地为主,呈西林东耕分布;1989-2010年间林地减少显著,建设用地增加明显,其中耕地是建设用地主要转入来源,林、草地是耕地主要转入来源。2)秦巴山区各生态亚区用地类型差异明显,各生态亚区土地利用转移方向也存在差异性。3)秦巴山区土地利用强度指数呈东高西低,中高周低的态势;土地利用强度变化率稳定少动,增加趋势不明显;土地利用动态度呈中高周低的态势,整体变化不大。4)水域、建设用地和耕地主要集中在地形起伏度小和坡度小的低地形位,且耕地主要转移为其他两种用地类型,建设用地有向中低地形位分布的趋势。林地和草地集中在地形起伏大、坡度陡的中高地形位,且存在着相互转移演替现象,中低地形位往往是耕地、林地、草地间的相互转换,未来势必加强坡耕地和低山丘陵区林草地的管治工作。     

基于参与式调查的广西生态移民迁入区农户收入效应评价

定量评估生态移民工程对农户收入的影响,可为生态移民工程的实施效果评价、完善移民政策提供决策依据。该文以广西环江县30个移民安置屯281户农户为研究对象,采用参与性农户评估方法(PRA,participatory rural appraisal),收集迁入区农户在工程实施前后收入及其组成结构的变化数据,根据研究需要将调查农户分为移民和原驻民,利用倍差法(DID,difference in differences)分析了生态移民工程对迁入区农户收入及收入结构的影响。结果表明,移民农户的收入水平比搬迁前有较为明显的提高,1996-2011年,家庭总收入的年增长率达26.02%,此外,种植业、林业及非农收入也呈现不同程度的增长趋势。与安置区原驻民相比,移民的各项收入总量仍然偏低,除其他非农收入外,生态移民工程对移民各项收入的影响呈负效应,耕地、林地等土地资源占有量的不均衡是原因之一。因此,要保障生态移民工程实施的可持续性,应加强工程实施效果的跟踪评价,加快迁入区土地再分配与确权制度研究,促进移民与原驻民生计的协同发展。     

1990－2013年东北地区耕地时空变化遥感分析

为揭示1990－2013年东北地区耕地变化规律,以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为数据源,采用面向对象与目视解译相结合的分类方法,提取东北地区1990年、2000年和2013年耕地信息,辅以气候、地形、社会经济等数据,分析耕地时空变化特征及其驱动因素。结果表明：面向对象分类与目视解译相结合的方法能够快速、准确地完成耕地空间分布信息提取,总体分类精度达93%以上;2013年东北地区现有耕地4.17×105 km2,占东北地区土地总面积的33.51%,其中旱田比例为86.24%;1990－2013年耕地总量增加,2000－2013年比1990－2000年耕地增加速度减小,空间上,耕地呈现南减北增的趋势,新增耕地重心逐渐北移,建设用地侵占耕地速度加快,以省会城市为中心,向东北部蔓延;对湿地、林地、草地开垦减弱,对裸地和海面的农业开发增强,退耕还湿、还草、还林效果明显,耕地变化活跃区处于年降水量在500～700 mm、年均气温在2～4℃、坡度小于3°、高程小于200 m的地理环境中;旱田改为水田规模扩大,旱田质心变化不显著,水田质心向东北移207.41 km。23 a间,虽然气候变化对东北地区耕地变化有一定影响,但政策调控、经济发展、科技进步、人口增长、城市扩张等人文因素仍然是耕地变化和时空分异特征的主要驱动因素。农业发展转型、提高单位面积产量和劳动生产效率,将是未来东北地区耕地发展的必由之路。     

不同地形分级下的尉犁县土地覆被变化特征分析

选取新疆尉犁县作为研究区,以1980年和2007年两个时相Landsat MSS/TM遥感影像及1∶5万地形图为主要信息源,利用遥感图像处理技术和GIS空间分析技术,定量分析了研究区1980—2007年近30 a地形(高程和坡度)分级下的土地覆被时空格局变化特征。研究结果表明,耕地、林草地、水域及居民点和工矿用地变化明显,耕地主要是由林地草地转入,水域主要转为林草地;居民点和工矿用地向高海拔区域扩张;耕地与居民点和工矿用地在坡度分布上具有耦合性,二者变化趋势趋于一致,均向坡度增大的区域蔓延;林草地在坡度小于3°区域面积增加明显,而在坡度大于3°区域面积有减少趋势;水域面积整体呈缩减趋势。说明利用地形图和社会经济辅助数据来预测区域内土地覆被空间分布已成为可能。     

基于地块级时序遥感的喀斯特石漠化地区撂荒地时空演变

撂荒地在全球呈扩散趋势,传统的调查方法已无法满足及时、精确掌握撂荒情况的需求。针对喀斯特石漠化耕地的撂荒因光学影像的不足和严重的混合像元不易精确识别和提取,以贵州省息烽县为例,运用高精度影像精确识别提取耕地地块,再叠加通过MVC方法计算Landsat数据得到的2003-2018年时序NDVI数据,得到撂荒和复垦时空分布。结果表明:(1)地块和时序NDVI组合能够精准地识别提取撂荒地,该方法对于光学数据缺乏的和耕地破碎的多云雨山区有很好的适用效果;(2)2003-2018年息烽县撂荒地呈随机散点状分布,主要分布在有岩石裸露潜在、轻度、中度石漠化地区,2008年撂荒面积最大2 545.6 hm^2,撂荒率最高7.7%;有7块耕地持续撂荒时间最长12年,有8块地累计撂荒最多15年。(3)2003-2018年息烽县复垦率与撂荒率波动趋势基本一致,复垦率的响应延后1年,较高的石漠化等级负面影响复垦行为。研究结果为喀斯特多云雨山区撂荒地的精准识别提取提供高效、可行的思路和方法,为撂荒地的驱动因子分析、趋势监测和风险评价、效应评估及政策设计提供精确的基础数据。     

精准扶贫背景下云南少数民族山区农村居民点空间格局演变

为合理确定山区农村居民点的优化布局方向,科学指导山区农村居民点土地整治和新农村建设,该文以2018年脱贫的原国家级贫困县云南省寻甸回族彝族自治县为研究区,综合运用遥感解译、GIS分析、景观形状指数模型等方法,从空间、规模与形态等方面研究2001-2017年农村居民点的演变特征及其影响因素。研究表明:1)在规模形态方面,农村居民点的演变主要表现为:整体规模扩展显著,景观形状趋于规则,平均斑块规模增大;2)在空间分布方面,农村居民点向地形条件优越地区集聚的特征愈发明显。核密度和聚类检验的分析结果表明,农村居民点斑块规模空间分异明显,分布形态由小规模分散式逐渐向大规模集聚式发展;3)自然地理因素是影响山区农村居民点分布格局的基本因素,而社会经济因素、区位因素以及政策因素是促使其空间分布变化的重要因素。该研究可对地质灾害频发的西南边疆贫困山区的农村的脱贫攻坚工作提供一定的实践指导作用,并为其农村居民点空间布局优化提供科学的理论依据。     

基于四象限模型煤粮复合区景观生态质量时空变化及影响因素

在煤粮复合区,煤炭开采通过影响区域的景观格局,不断地冲击着原有农业景观生态系统的功能和过程,对该区域的景观生态质量及其影响因素进行分析对于矿区生态治理具有重要的理论意义和实践价值。该研究以河南省辉县市赵固煤矿为例,以行政村为评价单元,采用四象限模型对研究区景观生态质量进行了综合评价。结果表明:1)受煤炭开采活动和土地生态整治的影响,2008—2016年,研究区耕地面积总体上呈现先减少后增加的变化趋势,耕地主要向建设用地和水域转移。建设用地呈现先增加后减少的变化趋势,建设用地主要向水域和耕地转移。2)研究区的景观稳定性指数呈现先减少后增加的变化趋势,而景观干扰性指数呈现先增加后减少的变化特征。3)研究区景观生态质量在时间尺度上呈现“良好—较差—较好”的变化特征。2008年,矿井建设及开采初期研究区景观生态质量整体上较好。随着开采活动增强,到2011年研究区景观干扰程度增加和稳定程度降低,造成区域景观生态质量下降。2014年后大规模土地复垦使研究区土地利用率增加,大面积沉陷水域改善了区域景观结构,景观系统稳定性增加。4)在空间尺度上,受开采活动和土地生态整治的影响,矿区采点附近村庄景观生态质量呈现先变差后好转的变化趋势,远离矿区开采点的村庄有略微变差的趋势。总体上,与2011年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积增加,质量为差的村庄数量和面积减少,但与2008年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积仍是减少,质量为差的区域的村庄数量和面积仍是增加,表明研究区景观生态质量虽有所改善,但仍未恢复到受扰动前的景观生态质量水平。