沙化土地类型图像识别方法对比研究——以毛乌素沙地典型地区为例

以毛乌素沙地典型地区为例,以CBERS-2影像作为基本数据源,分别使用光谱知识法和波谱角分类法对研究区流动沙地、半固定沙地、固定沙地和沙化耕地进行信息提取,探索和比较了两种不同方法针对不同沙化土地类型的分类模型和精度。结果表明,使用光谱知识法对各类型沙化土地分类总体精度为76.04%,使用SAM方法分类的总体精度为83.21%,说明对于CBERS影像中的沙化土地而言,SAM方法能够较为快速准确地提取各类型沙化土地信息。     

基于GIS的河北省丰宁县土地沙化演变及驱动力分析

[目的]综合分析河北省丰宁县土壤沙化区沙化演变规律和驱动因子,为沙化土地治理及合理开发利用土地资源上提供技术依据。[方法]以遥感和GIS作为信息获取和分析工具,通过对河北省丰宁县2009,2014年2期土地沙化遥感影像解译,研究了该区土地沙化的时空演变规律,并对引起其演变的驱动因子进行了探讨。[结果]沙化土地在空间分布上具有明显的区域性,主要分布于中部以西地区,且沙化类型以固定沙地为主;近5a来,尽管中度沙化面积有所增加,但沙化土地面积总体呈减少趋势,轻度沙化减少了560.9hm2,重度沙化减少了1 872.6hm2,沙化土地总面积减少了809.2hm2;高原区较低山区易发生土地沙化,干旱区土壤沙化程度重于半干旱地区。[结论]以当地地貌环境条件为基础,合理开发利用土地资源,增加林地面积,可有效减弱土地沙化。     

四川省西北地区天然草地沙化情况调查研究

川西北地区地处青藏高原东南缘与四川盆地接壤的山地峡谷连接地区,其生态作用对黄河、长江的安危有直接影响。作者运用遥感与地面调查相结合的方法,对川西北天然草地沙化动态变化进行了分析研究。结果表明：川西北天然草地沙化面积732020.5 hm^2,2005年与1999年相比,沙化土地与沙化耕地分别减少了64368.1hm^2和3145.9 hm^2,但固定、半固定沙地和流动沙地却分别增加了13661.8 hm^2、16 868.7 hm^22、67.6 hm^2。草地沙漠化是自然与人为因素共同作用的结果,以过牧为主导因素。沙漠化治理是黄河、长江上游综合治理、高原湿地保护和牧区可持续发展的需要。     

赤峰市沙化土地结构与动态研究

采用实地调查与遥感材料分析相结合的方法，根据沙化土地的固定情况、利用方式及沙化程度引入土地沙化程度指数，对赤峰市沙化土地结构及1994年至2004年lO年间的沙化土地变化情况进行综合分析，结果表明：（1）赤峰市沙化土地总面积为1914982．6hm^2，占全市总面积的22．2％。有明显沙化趋势的土地1029690．3hm^2，占全市总面积的11．9％。从固定情况分析，流动沙地占7．8％，半固定沙地占10．1％，固定沙地占80．5％，露沙地占0．5％，沙化耕地占1．1％。从利用方式来看，沙化耕地占1．1％，沙化林地占24．8％，沙化草地占65．8％，未利用沙化土地占8．3%。根据沙化程度，轻度沙化土地占46．4％，中度沙化土地占35．2％，重度沙化土地占10．1％，极重度沙化土地占8．3％。各旗县土地沙化程度指数变动幅度较大，红山区土地沙化程度指数为0，翁牛特旗为22.45。（2）1994年至2004年10年间，赤峰市沙化土地面积减少748797，3hm^2，减少28，1％。固定沙地增加5．6％，半固定沙地减少47．4％，流动沙地减少24．8％，露沙地增加223．7％，沙化耕地减少96．7％。土地沙化程度指数下降23．2％，红山区下降最多为100％，已经没有沙化土地。克什克腾旗和翁牛特旗下降最少，分别下降4．8％和6．9％。     

20世纪50年代以来科尔沁沙地景观时空动态变化探析

研究分析了50年来科尔沁流动沙地和半固定沙地景观时空动态变化,并分析了沙地时空动态变化的主要成因。     

北京市典型沙地景观动态变化分析——以康庄为例

本研究通过选取北京典型沙地-康庄为研究对象,借助遥感技术、地理信息系统技术、全球定位技术、景观生态学理论和相关数学研究方法,对康庄80年代、90年代和2000年以后3三时期的景观动态进行分析和比较。从80年代至今,康庄沙化土地景观类型发生巨大变化。露沙地面积大幅度减少,由2117.03 hm^2减少到1 249.65hm^2减少了59.03%。通过选取相关景观指数对研究区景观类型进行分析可知,康庄风沙危害区先增加后减缓;对研究区景观类型的变化的分析表明,变化的原因与研究区所处地理位置,社会经济发展背景和人为干扰、政策导向密切相关。对影响研究区景观动态变化的主要因素分析可知,研究区主要受自然和人为两种条件影响最大。自然因素中,沙化土地变化主要与地形地貌、地表物质、降雨、温度、大风、水文条件等因素关系较密切;人为因素中,主要受人口增长、农业结构调整、林业工程实施和社会经济发展背景等因素的影响。     

松嫩沙地治理技术及效益分析

土地沙漠化是全球性环境问题,我国是世界上沙漠化危害最严重的国家之一,而松嫩沙地作为我国重要商品粮基地,正经受着严重的土地沙化威胁.根据松嫩沙地分布及流动性等特点,采取植物措施、工程措施、农业耕作措施相结合的办法,治理固定沙地、半固定沙地和流动沙地.实现了沙地治理的生态、经济和社会效益同步发展.     

不同治理措施下科尔沁沙地南缘土壤质地与持水特性研究

[目的]研究不同治理措施下土壤结构及土壤水分的分异特征,为合理选择沙化土地治理方式提供科学参考。[方法]结合空间代替时间和相邻样地比较法,利用压力膜仪和烘干法对科尔沁沙地治理过程中形成的樟子松人工林地、小叶杨人工林地、小叶锦鸡儿林地、围封草地、天然恢复的固定沙地以及流动沙地(CK)土壤水分特征曲线及土壤结构进行研究。[结果](1)各种治理措施均能明显增强土壤水分持蓄能力,小叶锦鸡儿林地土壤有效水含量最高,为0.05cm~3/cm~3。(2)各治理措施土壤沙粒含量、土壤容重降低;小叶锦鸡儿对土壤粉粒恢复效果最高,较流动沙地增加7.49%;围封措施下土壤黏粒含量最高,为1.08%。(3)土壤黏粒是影响土壤有效水含量和过剩水含量的主要因素,回归系数分别达到2.54和-2.65。[结论]小叶锦鸡林地和围封措施能较好地改善沙化土地土壤结构和土壤水分持蓄能力。     

甘肃省2009—2014年沙化土地动态变化分析

甘肃省位于我国西北部,是沙化土地分布大省,处于全国防沙治沙的前沿地带。土地沙化造成了当地生态环境的严重恶化,阻碍了经济社会的发展。为全面、准确地掌握甘肃省沙化土地现状及动态变化信息,采用2009、2014年两期卫星遥感数据判读与地面调查相结合的技术方法,对2009—2014年研究区沙化土地面积、类型、程度、分布进行了对比分析。结果表明:2009—2014年,研究区沙化土地总面积减少了74 243.3 hm2,5年变化率为-0.61%,沙化土地面积进一步减少,沙化程度进一步减轻。这主要是气温升高、降水增加等自然因素,以及植被建设、人口控制、基础设施建设等人为因素共同作用和影响的结果。     

河西走廊荒漠化地区景观格局的动态变化

 根据1996年沙漠化普查资料,结合TM影像数据和各县、市1:10万的土地利用现状图,采用景观指数对河西走廊荒漠化地区景观格局动态变化进行研究。结果表明:戈壁、暂难利用地、流动沙地和半固定沙地等嵌块体面积与人类活动强度成正相关;林地、固定沙地、水域和耕地等嵌块体的平均斑块面积与人类活动强度成反相关;全区景观多样性指数和均匀性指数呈增加态势,而景观优势度指数则呈减小态势;景观斑块破碎化指数与最小斑块面积有关;在各类型斑块中,耕地、潜在沙漠化土地、流动沙地、半固定沙地和戈壁的景观分离度有减小态势,而林地、水域的景观分离度有增加态势。     

东北地区西部沙漠化防治途径探讨

东北地区西部有以风沙活动为显著标志的沙漠化土地近6.7万km~2,当地生态环境恶化,严重制约着农、林、牧各业的发展。随着继续强度土地利用,并在持续干旱与风力作用下,土地沙漠化加剧,逐渐向东北地区腹部蔓延扩大,沙漠化的防治是一项关系到东北地区经济建设和发展的紧迫任务。本文提出以水利为先导,以生物为主体,开展沙漠化土地治理的新途径;建议沙漠化治理按流域进行分区,将沙漠化的防治与流域水土保持融为一体,从而体现防治和治理的高效性、先进性和群众性,逐渐形成东北地区防沙屏障,实现治理区生态环境的良性循环。     

基于Logistic-CA-Markov耦合模型的彬州市LUCC多情景模拟

土地利用变化多情景模拟可为区域的土地规划、生态城市建设和区域生态环境保护提供科学的参考依据。基于彬州市2009年和2019年土地利用数据,运用GIS软件空间分析功能和土地利用动态模型对研究区土地利用变化进行时空分析,从自然因素和社会经济因素中选取7种驱动因子,用Logistic模型进行回归分析,再运用Logistic-CA-Markov耦合模型,以研究区2009年土地利用为基期,模拟2019年土地利用变化并对预测结果精度验证。最后以2019年为基期数据,在自然发展、生态保护和限制城市过度开发3种情景下,预测了2029年研究区土地利用类型的空间格局。结果表明:研究区10年间的土地利用综合动态度为5.57%,土地利用变化显著; 驱动因子的回归分析通过有效性检验,预测2019年土地利用变化的Kappa系数值为0.761 2,预测结果可信。在自然发展情景下,2029年彬州市建设用地面积增长40.54%,耕地和水域面积分别减少27.31%,3.84%,或对研究区的生态平衡造成威胁; 在生态保护和限制城市过度开发两种情景下,建设用地面积得到控制,水域、耕地等生态用地得到保护,有利于彬州市的可持续发展。     

TM影像中大棚菜地信息提取技术研究

大棚菜地在我国北方呈不断发展之势,快速、准确地获取其面积及分布状况,是蔬菜业健康发展和科学管理的客观需求。为探索快速准确的大棚菜地信息提取技术方法,以山东省青州市为例,采用TM数字图像,深入分析各主要地物光谱特征的基础上,构建了能够突出反映大棚菜地信息的大棚菜地指数模型,同时通过对图像的分区、掩膜处理,以及研究区背景数据及专家知识的应用,准确提取了大棚菜地信息。结果显示:青州市2002年4月14日的大棚菜地面积为21375.4hm2,集中分布于青州东北部平原区的谭坊、郑母、黄楼等乡镇。本研究技术方法对于大棚菜地信息的遥感提取有积极参考价值,为研究区及山东蔬菜业的合理发展提供重要技术支撑。     

基于CA-Markov模型的乌江下游地区土地利用变化情景分析

以乌江下游的涪陵等6个区县为研究区,基于1995年、2005年、2015年的Landsat影像解译数据,综合运用GIS空间分析技术、CA-Markov模型和MCE模型,实现研究区土地利用时空格局模拟。结合情景分析方法,探讨在"快速城镇化情景"、"现状延续情景"和"生态保护情景"三种模式下研究区2020年、2035年、2050年的土地利用格局。结果表明:(1)在"快速城镇化情景"下,建设用地急剧扩张,35年间其面积增加了一倍,达到1 390.46km2,且主要来源为耕地,约占转出耕地面积的一半;林地增长十分缓慢,草地和未利用地持续减少,到2050年分别减少了186.58km~2和69.40km~2,未利用地减少了一半。(2)在"现状延续情景"下,建设用地增长仍然较快,2050年增加了347.92km~2,增幅达37.92%;耕地减幅有所下降,林地增加也比"快速城镇化情景"要快,但草地和未利用地仍在持续减少,35年间分别减少了25.9%和44.3%。(3)在"生态保护情景"下,林地、草地、未利用地等生态用地不断恢复和增加,到2050年,生态用地总面积占研究区的64%;建设用地无序扩张得到限制,到2050年其总面积为1 171.42km~2,比同期"快速城镇化情景"减少了219.04km~2;耕地虽有减少,但逐渐趋于平衡,始终保持在6 000km~2以上。因此,"生态保护情景"是研究区未来经济、社会和环境协调发展较为理想的模式。研究结果可为该地区土地规划、区域可持续发展提供科学参考。     

基于TM像元的湿地土地利用生态风险评价研究

为探讨人类活动对湿地土地利用生态风险的影响,以安徽省升金湖国家自然保护区为研究区,利用1986年、2002年、2011年TM遥感影像,将土地利用类型分为8类:建设用地、草地、耕地、林地、水域、未利用地、交通用地、园地,获取不同时期的土地利用变化信息,并结合社会经济等数据,以GIS为数据分析手段,通过多元线型回归及主成分分析,建立土地利用生态风险评价模型并将土地利用生态风险指数及社会经济因子予以像元化,分析升金湖湿地土地利用生态风险时空演变规律。结果表明:1986—2011年,升金湖地区耕地面积逐渐减少,建设用地和交通用地逐渐增加,受人类经济活动的影响,保护区土地利用生态风险不断上升,生态风险面积不断扩大,其中核心区和实验区变化剧烈,而缓冲区变化相对稳定。     

基于DEM的烟台市农用土地适宜性评价

[目的]根据"耕地优先,兼顾园、林、草用地"的原则,进行烟台市农用土地适宜性评价,为烟台市土地合理利用提供理论依据。[方法]以山东省烟台市为研究区域,以DEM数据为基础,运用ArcGIS的空间分析功能提取海拔高度、坡度、地表起伏度,结合有效土层厚度因子,确定最佳农用土地适宜性评价指标体系,生成耕地、园地、林草地的适宜性等级分布图,最终得到烟台市农用土地适宜等级的空间布局。[结果]与烟台市第二次土地调查数据进行对比,烟台市目前的土地利用以耕地为主,占土地总面积的33%,大于适宜性耕地面积;实际园地面积小于适宜性面积;林草地的实际面积略小于适宜性面积。[结论]烟台市土地利用存在一定的不合理性,具有一定的调整空间。     

土地整治对耕地细碎化影响评价指标适用性分析

为分析土地整治对耕地细碎化影响评价的指标适用性,综合现有研究成果,采用土地利用数据和村域土地权属信息,基于景观指数视角选择27项评价指标,分析了不同数据来源、数据类型和粒度水平下土地整治前后的耕地细碎化状况,探讨了可有效表征项目区耕地细碎化变化的景观指标。研究结果如下:1)受基础数据类型、分析方法选择及空间格网粒度等因素的影响,项目区尺度下耕地细碎化的评价结果存在较大差异;2)基于矢量的景观指数对耕地细碎化的表征能力较强,但考虑到评价指标的全面性,仍需结合栅格数据计算,在项目区尺度粒度以10 m为宜;3)常用的景观指标应用于耕地细碎化评价存在内涵重复、方法依赖、粒度敏感和结果歧义等问题,可有效表征耕地细碎化程度的景观指标包括斑块个数(number of patches,NP)、平均斑块面积(mean patch size,MPS)、边界密度(edge density,ED)、斑块密度(patch density,PD)、斑块面积变异系数(patch size coefficient of variation,PSCOV)和香农均匀度指数(Shannon’s evenness index,SHEI)共6项;4)土地整治对耕地细碎化程度改善效果明显,表示地块数量、形状不规则程度的指标有所降低,NP、PD和ED分别降低了997、0.16和141.73;而表示地块规模和空间分布均衡性的指标有所增加,MPS、PSCOV和SHEI分别增加了0.118 hm~2、23.56和0.004。因此,在进行耕地细碎化景观指数评价时应注重基础数据的选择,筛选适宜指标,确定合理粒度。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

基于"三层"融合的松嫩平原盐碱地资源特征

构建盐碱地资源系统分析框架，清晰界定盐碱地概念与分类，对于盐碱地资源调查、治理与利用具有重要的意义。本研究基于地球关键带理论与逻辑，构建涵盖利用层、土壤层和DEM三层融合的盐碱地资源系统分析框架，界定盐碱地与盐碱土概念及类型，结合土地利用现状图、土壤图和DEM图，采用GIS叠加分析方法，分析松嫩平原盐碱地资源特征。结果表明：1）基于地球关键带理论和逻辑，以立体空间作为组织和联系各层级的纽带，以数字高程为基底，按照垂直和水平纬度，构建起的土地利用层、土壤层、DEM层"三层融合"的盐碱地资源系统分析框架清晰地界定和表达了盐碱地概念和特征；2）盐碱地是一种土壤类型为盐碱土的土地利用类型，下属盐碱耕地、盐碱林地、盐碱草地、盐碱湿地、盐碱未利用地和其他盐碱地6个类别，盐碱土分为盐土、碱土和盐碱化土3种类型；3）松嫩平原盐碱地总面积254.77万hm2，主要分布于松嫩平原西南部地区，类型以盐碱耕地和盐碱未利用地居多，土壤类型以盐-碱化土为主；4）盐碱耕地和盐碱未利用地海拔集中在100～150 m，坡度平缓。该研究可为盐碱地资源调查提供理论和方法支撑，为松嫩平原盐碱地治理与开发提供科学依据。     

基于夜间灯光遥感数据的城市土地集约利用评价模型

该文利用夜间灯光遥感数据和城市建城区统计数据进行城市土地集约利用研究,构建基于城市灯光强度的土地集约利用评价模型,并对城市夜间灯光和土地城市化的异速生长特征进行分析;考虑到城市灯光数据反映出的土地城市化可能存在滞后效应,提出一种顾及滞后效应的城市灯光-土地城市化水平土地集约利用评价模型,选择江苏省不同发展水平的典型城市,分别进行基于滞后项系数的灯光与存量用地和新增用地之间的制约关系分析。试验结果表明:夜间灯光遥感数据能较好反映城市土地利用水平,城市灯光相对于土地城市化存在滞后现象,相比于传统的异速生长模型,该文提出的顾及滞后效应的异速生长模型在城市土地集约利用的研究中拟合优度有较明显的提高,在江苏省5个典型城市的对比试验中平均提高4.0%,并且江苏省"1+3"新功能区格局在异速生长模型特征分析中也有明显的地区特征,验证了模型的适用性。该研究可为中国城市化过程中的土地集约利用评价方法提供参考。