基于LUCC的泾河流域景观格局与径流的响应关系

量化分析土地利用/覆被和景观格局变化与径流的响应关系对于科学认识、评估和管理区域水资源及其生态修复具有极为重要的理论价值和现实意义。基于GIS和Fragstats等软件,文中分析了泾河流域土地利用类型和景观格局变化及其对径流的影响。结果表明:1)降水量呈现先下降后微弱上升的变化规律且年际变化剧烈,其最大值和最小值分别为713. 49mm(2003年)和348. 18mm(1997年);径流量则表现为逐渐减少的趋势,其最大值和最小值分别为72. 16mm(1966年)和13. 59mm(2004年)。2) 1980-2010年,该流域的景观类型以耕地和草地为主,二者占总面积的87%以上;其次是林地,占比8. 98-9. 97%;而水域、建设用地和未利用土地仅占1. 96-2. 39%。受退耕还林还草等工程实施的影响,森林和草地的面积分别增加了447. 08km2和201. 58km2。3)研究期内流域景观格局朝着低连通、破碎化和异质性高的方向演变。相关分析表明:蔓延度指数(CONTAG)和面积加权平均斑块形状指数(AWMSI)与年径流深呈显著正相关,说明各斑块之间聚集程度的增加和斑块形状的复杂化有利于径流的形成,而斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、景观分割度(DIVISION)和Shannon均匀度指数(SHEI)与年径流深呈显著负相关,说明景观破碎化和异质性的提高对径流有明显的阻滞作用。     

LUCC视角下的艾比湖流域典型区域景观格局时空变化研究

在RS和GIS技术的支持下,以艾比湖流域典型区域1990、1998、2011、2013年的四期Landsat影像为数据源,利用ENVI4.8得到艾比湖流域典型区域4个时期的土地利用/覆盖类型转移矩阵,并对土地利用面积变化量进行分析,利用土地资源数量变化指数单一土地利用类型动态度和区域土地利用综合动态度模型对土地利用问题进行信息的提取,借助景观生态学软件Fragstats3.3进行景观指数的计算,深入探讨了近20年来艾比湖流域典型区域景观格局的时空动态变化。从景观和斑块尺度上分析了1990~2013年艾比湖流域典型区域景观格局变化的整体特征和空间异质性。结果表明:从1990~2013年耕地面积不断增加且幅度最大,增加134354.07hm~2,其他地类的面积有所减少;各地类景观斑块数持续增加,斑块形状趋于不规则化,整体景观趋于破碎化;景观香农多样性指数在2011年出现最高值1.5173,景观丰富度在这一年最明显。该研究对艾比湖流域土地利用动态及环境演变等研究有着非常重要的意义。     

讨赖河流域近30年土地利用与景观格局动态

以讨赖河流域1976年Landsat MSS、1989年、2000年和2010年的Landsat TM 4期遥感影像为数据源,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1976-2010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34年,研究区耕地和城乡建设用地所占比例持续上升,分别由4％和0．04％增加到7．4％和0．26％;冰川和永久性积雪、草地面积则分别减少897．98 km2和383．69 km2。各土地利用类型中以城乡建设用地的动态度最高,达16．13％,耕地次之。土地利用类型间主要转移方向为：冰川和永久性积雪转化为裸岩石砾地,戈壁转化为耕地,林地与草地间相互转化。整个景观的斑块密度先增大后降低,最大斑块指数先减小后增大,景观趋于更加破碎,景观的多样性先减小,后增加。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,同时也受气候因素的影响。     

塔里木河上游景观破碎化的时空动态变化分析

本文以遥感影像资料为基础信息源,以GIS及Fragstats景观格局分析软件为数据处理和破碎化指数计算的工具,在分析了塔里木河上游2000年和2005年景观格局变化的总体特征的基础上,选择景观斑块密度指数、景观斑块数量破碎化指数、景观斑块形状破碎化指数、景观分离度指数等指标,对塔里木河上游2000年和2005年景观破碎化程度进行了不同角度的分析。结果表明:就整个景观而言,斑块数量减少而平均斑块面积扩大,景观分布趋于连片,景观破碎化指数趋于稳定和减小;同时由于绿洲内部城镇化,农田水利设施的发展及绿洲外围的不断扩张,局部地区景观破碎化现象亦存在。     

渭河下游洪泛区土地景观格局变化及驱动力研究

应用GIS/RS技术与景观格局分析软件FRAGSTATS,研究了1989-2000年渭河下游洪泛区土地景观格局变化及其驱动力.结果表明:①建设用地、草地、盐碱地、裸地、林地和园地的面积在增加,而耕地和水域的面积在减少;土地盐碱化形势依旧严峻,累计有2.08 km2的耕地和0.94 km2的草地出现了盐碱化,而且由于径流量减少使得3.47 km2的水域暴露并演化为盐碱地.②景观系统中优势斑块类型的连接性逐步降低,景观破碎化程度和景观异质性均呈现出增高趋势,其不定性的信息含量增大;耕地和林地的异质性及破碎度均有所降低,而建设用地则相反;草地、盐碱地和水域的各项指数波动性较大,景观变化较为剧烈.③人口增长、农业生产、区域产业结构调整以及水利工程等因素所引发的河道变迁、洪涝灾害频发等环境问题是促使景观类型转变的重要驱动力.④保护为主、合理开发洪泛区资源,适当退耕、重建河岸植被带等措施应该是洪泛区土地管理的唯一途径.     

综合治理前后民勤绿洲景观格局时空演变特征

根据1999年、2006年和2013年的Landsat/TM影像数据,利用GIS技术和Fragstats,分别从景观和类型2个水平上对比研究了综合治理前后民勤绿洲的景观格局及其时空格局演变,结果表明:石羊河流域综合治理前(1999—2006年),绿洲内以牺牲林地、草地为代价的盲目开垦现象与绿洲沙漠化趋势同时并存,民勤绿洲景观的复杂程度和连通性不断提高,而其景观异质性在降低,绿洲呈破碎化发展趋势;综合治理后(2006—2013年),民勤绿洲景观斑块形状复杂程度在提高,破碎化程度和斑块连通程度均在下降,而其景观异质性在增加。绿洲景观破碎化程度的下降主要是受湖区绿洲景观破碎化程度变化的影响,该时期,退耕后的生态恢复已初见成效,但泉山区土地沙化和湖区土地盐碱化现象依然严峻。景观指数变化在绿洲尺度和各景观分区尺度上表现出明显差异,说明景观指数存在明显的尺度效应。石羊河流域综合治理措施的实施,改变了民勤绿洲土地利用景观时空格局特征,从而对绿洲生态系统的结构和功能产生影响。     

关中-天水经济区景观格局分析的尺度效应

以2010年TM影像为数据源,应用ArcGIS、Erdas软件对影像解译,把关中-天水经济区的土地利用景观分为6大景观类型。运用景观格局分析软件Fragstats 3.3,选择景观类型所占景观面积的比例、斑块个数、最大斑块指数、形状指数、平均分维数、连接度指数,从景观类型级别上探讨了景观格局指数的粒度效应,并对部分景观指数随粒度变化曲线进行了拟合。结果表明：在粒度为30～600 m,各景观类型的不同景观格局指数呈现出4种变化趋势: ① 指数值基本不变;② 指数值呈现有规律的上升或下降,有明显拐点;③ 指数值呈现有规律的上升或下降,但是拐点不明显;④ 指数无规律变化;部分景观指数随粒度变化曲线,可分别用三次函数和线性函数进行拟合;关中-天水经济区各景观类型景观指数计算的适宜粒度范围是耕地为120 m、林地为120～160 m、草地为90～130 m、水域为90～110 m、建设用地为90～130 m、未利用地为110～160 m。     

新疆艾比湖流域景观格局尺度效应

通过了解流域景观格局指数的尺度效应,能客观反映土地利用景观格局及其动态变化。以MODIS和OLI为数据源,针对地区社会经济活动频繁、人为干扰强烈和生态脆弱等特性,以土地利用/土地覆盖(LUCC)类型为斑块类型划分依据,将流域内的LUCC类型划分为7种景观类型,选取类型水平和景观水平来计算景观特征指数,分析不同景观格局尺度效应的响应情况。结果表明:(1)在类型水平上,随着空间分辨率的不断降低,MODIS和OLI影像所计算的斑块密度都随着粒度的增大而减小;斑块面积的变化趋势相似,除个别地类变化剧烈外,其余各地类的变化幅度较小。MODIS影像中各地类的周长面积分维度的总体趋势是减小的;OLI影像所计算的周长面积分维度的总体趋势成基本持平状态。凝聚度指数、边缘密度、斑块面积百分比、斑块类型面积和有效网格大小的散点图分布较为集中,有个别尺度下的某一土地利用类型出现异常的现象。(2)在景观水平上,不同遥感影像中各景观指数的变化趋势表现出不同形式,且不同景观指数间的变化趋势也存在差异。随着空间尺度的增大,斑块密度、景观形状指数和斑块数量均呈现单调下降的趋势;最大斑块指数的变化趋势不确定;香农多样性和香农均匀性指数的整体变化趋势相对稳定。     

塔里木河干流典型区草地资源动态变化及其景观生态意义

以Landsat TM遥感解译出的塔里木河干流1990年和2000年的土地利用数据为基础,分析近10年来草地资源的时空及景观格局变化及其原因,从而探讨由此引起的生态效应及对策措施.结果表明:研究区的土地利用结构以未利用土地和草地为主.各草地类型与其他土地利用类型之间的转换表现为入不敷出,各类型草地面积共计减少7.3×104 hm2.虽然高覆盖度草地面积增加2.76×104 hm2,但草地质量的提高和下降的面积比为3∶10,草地质量呈下降趋势.研究区内草地景观多样性和均匀度都有所增加,草地内部优势景观不明显.各类型草地景观破碎化程度增加,人类活动干扰则是主要因素.基于塔里木河干流土地利用变化及草地资源动态变化的分析,其主要的环境问题是荒漠化,牧业受到影响.     

半干旱区农业景观空间格局变化研究——以和林格尔县舍必崖乡为例

本文选取景观空间格局分析指标 ,研究了和林格尔县舍必崖乡的农业景观空间格局从 1 987年到 1 997年十年间的变化。结果表明 :随着时间的推移 ,各景观类型的斑块数目明显增多 ,平均斑块面积减小 :旱地和草地在景观中的作用有所下降 ,水浇地和林地有所提高 ;景观的多样性指数均匀性指数增大 ,景观向多优势度的方向发展     

鄂温克族自治旗土地利用景观格局变化研究

在RS和GIS技术的支持下,以1992年和2002年TM遥感数据为数据源,利用斑块面积、形状、优势度、景观破碎度、土地利用的变化以及各种景观类型之间转换等景观特征指标,从多个层面对鄂温克族自治旗景观特征及其动态变化进行了研究。结果表明:在10a时间内,研究区域景观特征发生了很大变化,农业用地和建设用地迅速增加,与此同时,伴随着经济的迅猛发展和城镇化进程的加快,林地、草地和湿地等景观类型都出现了不同程度的退化,其中以高覆盖度草地、中覆盖度草地和河滩地最为明显。     

塔里木河下游典型区景观生态质量评价

近20年来,由于人类对水资源利用的不合理,塔里木河下游生态环境持续恶化,大西海子水库以下河段自1974年以来至2000年全部断流。本文选取卡拉～台特马湖段呈东南向分布的狭长地带为典型区,以2000年的TM影像为数据源,在RS和GIS技术的支持下提取了土地利用程度及植被类型因子,结合地下水位对塔里木河下游典型区进行了景观生态质量综合评价。研究将典型区按景观生态质量高低分为好、一般、较差、差和极差五个等级,结果表明:质量优的景观多是河道附近呈斑块状分布的人工绿洲,质量差的景观是塔里木河下游典型区的主体,景观质量较差的景观面积占典型区的98.91％,主要分布在距离河道比较远的地区和英苏以下地段。以上研究结果可为生态治理规划提供科学依据。     

黄土高原1990-2000年间的景观格局演变及生态系统服务功能分析

景观格局演变和生态系统服务功能的研究有助于区域的规划和管理.文中以1990和2000年的土地利用覆被数据为基础,以ArcGIS和Fragstats软件为平台,分析了黄士高原生态系统服务功能的变迁,并选取了多样性、均匀度、连通性和破碎度等指标,研究了黄土高原1990-2000的景观格局演变.结果表明:1)研究区域内以林地...     

塔里木河流域的景观生态系统与特征

塔里木河流域景观生态元素对比度高 ,结构简单 ,其模式是沙漠 (基 )—绿洲 (斑 )—河流、水渠 (廊道 )。景观生态系统具敏感性、不稳定性特征 ,水是景观元素转换的起博器。在生态环境建设时通过“共生”控制人类—环境系统 ,整合社会—经济—自然生态系统 ,加大保护湿地、绿洲的力度。景观生态结构精细解剖的技术支撑是现代高新技术 ,结构重建的理论的基础是景观生态学的基本理论。塔里木盆地周边绿洲处于不同构造地貌单元的交接过渡带 ,景观生态建设需要将其纳入盆—山耦合系统中进行研究。     

新疆车尔臣河绿色走廊河湖湿地变化及原因分析

沙漠中的湖泊湿地是环境变化的敏感区域。利用2000-2010年北京一号小卫星、环境星、中巴资源卫星和Landsat TM数据,车尔臣河绿色走廊河湖湿地进行了连续的动态监测。结果表明：从2000年以来,车尔臣河绿色走廊河湖湿地面积呈现出先增加后减少再增加的特点,其中2005年和2010年为峰值年份,河湖湿地面积分别为141 km²和393 km²;空间上呈现出不规则的区域变化特点。结合气象、水文和经济统计等数据,定性和定量分析了影响河湖湿地变化的主要原因,其中气温、降水量是导致河湖湿地增加的最主要的原因,而耕地扩张、经济的发展等人类活动起到消极的作用,但从整体趋势看影响较小。     

基于退耕还草背景的科尔沁沙地土地利用景观格局分析

以2000、2005年的土地利用矢量数据为基础数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,从区域和旗县2个尺度,定量分析了科尔沁沙地实施退耕还草工程5年间土地利用景观格局的变化态势,并揭示了土地利用景观格局变化对区域生态环境的影响。结果表明:⑴退耕还草5年间,科尔沁沙地的水田、旱地、有林地、灌木林地、疏林地和高覆盖度草地景观的面积及空间分布的连续性趋于增大,而沙地、盐碱地、水域及沼泽湿地景观的面积及空间分布的连续性趋于减小;各旗县景观斑块类型的变化趋势不尽相同。⑵退耕还草5年间,科尔沁沙地的景观多样性降低0.97%,景观优势度增大3.08%,景观破碎化程度降低2.00%,整体景观组成趋于简单;各旗县景观结构的变化趋势不尽相同。⑶退耕还草5年间,科尔沁沙地旱地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著负相关(P=0.008,r=0.674,n=14),而高覆盖度草地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著正相关(P<0.001,r=0.876,n=14),表明科尔沁沙地实施退耕还草工程期间,风蚀严重的旱地的退耕和高质量草地的建植是提高区域生态环境质量的关键。     

于田绿洲土地景观格局动态变化与预测

以多期遥感图像为信息源,用GIS、RS手段和马尔珂夫链模型对新疆于田绿洲土地景观格局的动态变化进行了探讨和预测。研究结果表明:20多年来,研究区以荒漠为基质、以克里雅河为廊道、以农田和草地为主体斑块的宏观分布格局基本未变。总体上,生态保护,封沙育草取得了较大的成绩。草地面积的扩大和荒漠面积的缩小意味着绿洲稳定性增强。水体、湿地始终受到较大程度的人为干扰。人类在生产活动中,不断地以消耗和利用河流水资源得以生存和发展。趋势预测今后农田、水体、湿地、高草和中草持续增加,而低草、盐碱地和荒漠进一步减少。整个区域呈现荒漠、草地和农田三足鼎立之势。     

定西关川河流域退耕还林还草对景观格局演变的影响

以甘肃定西关川河流域为研究对象,利用遥感影像和实地调查相结合的方法,获取退耕还林还草前后（1995年、2000年、2005年和2010年）的土地利用数据进行景观格局演变分析。结果表明：从1995-2010年,农地面积由56.86%减少到28.50%,而林地由9.01%增加到20.01%,草地由31.92%增加到48.30%;建筑用地持续增加,水域面积减少较快。流域景观破碎化程度略有上升,斑块形状指数有所降低。景观优势度指数、多样性指数、均匀性指数和连接度指数变化不大。1999年实施的退耕还林还草工程,是林草地面积增加的直接驱动因素。15 a间,有50.95%的农地转变为草地,有46.24%的林地和草地又转变为农地,说明流域人口和城市的扩张,林草地面积扩大的压力仍然很大。此外,关川河流域水域面积的快速减少,说明流域水资源环境呈恶化的趋势。     

内蒙古牧区灌溉草场建设规模与格局评价

以内蒙古鄂尔多斯荒漠化草原鄂托克旗都思图河流域面积468km2为研究对象,对2006年和2007年流域内人工灌溉草场建设项目启动前后进行对比分析,研究流域内显性植被、隐性植被、玉米灌溉草场和苜蓿灌溉草场等资源斑块的景观特征,利用协调度进行牧区水利建设对整个流域生产力的影响进行评价。研究结果表明:牧区水利建设前后的景观格局由原来的随机型向集群型发展,景观的多样性、异质性、关联性、易达度、连通性下降,而景观斑块的分散度、干扰度、隔离度和破碎度等指数上升;景观资源斑块数量的消长与排列格局改变,直接导致流域内水资源亏缺近364.421mm,生物量下降53807.3 kg/a.hm2;景观在人工草场建设前后的协调度表明,在人工草场水利建设前其协调度评价值为63,而建设后其评价值仅为43。由此建议:以集群格局进行草原牧区水利建设不利于草原生态系统的稳定;草原水利建设应考虑草原本底-流域廊道-草库仑斑块在水流作用下能流、物流耦合的生态过程前提下,实现草原流域景观要素的水资源利用与分配;草原生产力提高的瓶颈是保证地表环境如何把天然降水转化为草原生产力层生态水,以维系正常的草原生产力。