基于分维模型的台兰河流域土地利用变化研究

以新疆台兰河流域1990年、2000年和2005年土地利用数据为例,将分形理论应用于土地利用空间分布及其变化的研究中,定量分析干旱内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及各土地利用类型随时间的变化趋势,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:各种土地利用类型都具有空间分形特征,分维数是面积、斑块数量和平均斑块面积等单项指标有机结合的综合表现,是综合表征土地利用变化空间格局的定量指标。1990年、2000年和2005年不同土地利用分维数的排序分别为:水域工矿居民用地耕地草地未利用地林地;水域工矿居民用地草地耕地林地未利用地;水域工矿居民用地草地林地耕地未利用地。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体土地利用分形维值分别为1.5993,1.5986,1.6079,流域土地利用的分维数呈现先减后增的趋势,土地利用空间结构趋于复杂化,土地利用类型有扩张的趋势。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体空间结构稳定性指数分别为0.1720,0.1563,0.1435,说明整个流域土地利用类型的空间结构稳定性逐渐下降。     

晋江西溪流域土地利用结构变化的分形研究

基于晋江西溪流域1985与2001年两期土地利用遥感解译数据,运用周长—面积分形方法计算获得了西溪流域两期主要地类的分形维数和稳定性指数,并对土地利用空间格局的变化进行了分析。研究结果表明,西溪流域土地利用的整体分形维数从1985年的1.255减少到2001年的1.169,整体空间结构向着简单、规则的方向发展;林地和水域的分形维数有所增加,其余用地类型均表现为减小。西溪流域土地利用的整体稳定性指数从1985年的0.245增加到2001年的0.331,用地的整体空间结构更加稳定。土地利用空间结构最稳定的地类在1985与2001年分别为林地和草地,两期最不稳定的地类均为耕地。1985—2001年,人类活动对占西溪流域面积近50%的林地的利用趋于无序,空间结构趋于不稳定,今后应重点加强对林地有序利用的规划管理。     

基于分维数和稳定性指数的苏州市土地利用类型变化分析

在苏州市1985年、2000年土地利用空间数据库基础上,利用分形模型,计算出耕地、林地、草地、水域、居住与工矿用地、未利用土地6种不同地类的分维数、稳定性指数以及平均分维数和平均稳定性指数,并对15年间土地利用类型的分维变化进行了分析.结果表明:苏州市各土地利用类型的分布具有分形结构.从1985年至2000年,林地、草地以及居住与工矿用地趋于规则、稳定;耕地、水域用地趋于复杂、不稳定;未利用土地没有变化;苏州市土地利用结构不够稳定,土地利用形态趋于复杂化.     

宁镇扬丘陵区土地利用空间结构的分形研究——以镇江市为例

基于镇江市的土地利用数据,利用分形理论和GIS空间分析方法,探讨了镇江市土地利用空间结构特征。结果表明:镇江市的土地利用空间结构总体上呈分形特征,各土地利用类型分维数D介于1.075~1.234;分维数D从大到小的顺序依次为:水域>林地>建设用地>其他农用地>园地>耕地,而稳定性指数S_sk介于0.2~0.4之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的40%左右,土地利用空间结构的稳定性总体不高;地形地貌对土地利用有着重要影响,各土地利用类型在相同地貌特征下的分维数和稳定性指数存在差异,同时同一土地利用类型的分维数和稳定性指数在不同地貌区也存在着显著的分异规律;耕地和林地在镇西丘陵区和镇东平原区呈现出相异的分形特征,建设用地、水域在镇东平原区的空间结构稳定性较低、复杂性较高。     

泥石流频发区土地利用分形特征及稳定性研究

应用GIS技术及分形理论,以云南省小江流域为研究区,将土地利用类型划分为6类：耕地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地及未利用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：小江流域土地利用方式在区域分布上相对集中,土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占全流域面积的52.78%,28.07%和15.77%,土地利用结构相对单一;土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值为1.197 2～1.498 4,平均分维值1.327 9;根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉未利用地〉城乡工矿居民用地〉耕地〉草地〉水域;稳定性指数介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的42.66%,总体稳定性较差。说明在人为和自然因素影响下,小江流域土地利用总的发展趋势不稳定,人为扰动因素的实施欠合理。分维值较好地反映了各土地利用类型的复杂程度及稳定性。     

基于分形理论的土地利用景观格局变化研究——以镇赉县镇赉镇为例

为增进对土地利用空间行为变化的理解,以分形理论和景观生态学为指导,以吉林省镇赉县镇赉镇的土地利用空间数据为基础,应用GIS对土地利用类型的分形及稳定性进行了研究。将土地利用类型划分为8类:耕地、园地、林地、草地、水域及水利设施用地、道路、居民点及工矿用地和未利用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明:土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维数（D）介于1.056 5～1.960 4。根据分维数对各土地利用类型进行稳定性排序:水域及水利设施 > 园地 > 耕地 > 居民点及工矿用地 > 草地 > 林地 > 未利用地 > 道路。且土地利用的形状指数、破碎化指数以及分离度指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰。研究结果可为研究区域土地资源的合理利用提供若干参考。     

珠江三角洲土地利用分形特征及其影响机制

该文以遥感影像解译数据为基础,在分析1990、2000和2006年3个时期珠江三角洲土地利用数量变化的基础上,应用分形维数模型计算出珠江三角洲各土地利用类型的分形维数和稳定性指数,对其土地利用空间结构及其区域差异进行了深入研究,应用灰色关联分析法探讨了分形特征的影响机制。研究表明,珠江三角洲建设用地面积快速扩张,耕地、林地面积迅速减少,土地利用空间结构由复杂趋向简单,稳定性不断增强,水域空间结构最复杂,未利用土地最简单,水田、城镇用地、未利用土地的空间结构趋向复杂,其余地类的空间结构趋向简单。各市（区、县）分形特征差异明显,分形变化各不相同。分形特征主要受图斑自身几何性质的影响,人口因素影响在减弱,三大产业中以第一产业影响较大。     

基于GIS和分形理论的山区土地利用空间结构研究

土地系统是自然环境与人文交叉最为密切的系统,成为全球环境变化研究热点之一。定量研究土地结构有利于理解土地系统的利用与变化。基于ArcGIS软件,以2009年贵州省铜仁市江口、印江和松桃县全国第二次土地利用调查1∶10 000比例尺数据为研究基础数据,在二调分类基础上,将地类划分为建设用地、耕地、林地、草地、水域和未利用,选用景观格局指数、分形维数和稳定性指数为测量指标,对由江口县、印江县和松桃县三县组成的环梵净山旅游经济区的土地利用空间结构进行分析。研究结果表明该区域土地利用类型从景观生态尺度上是以林地为基质,耕地、建设用地、草地、未利用地为斑块镶嵌结构,并且以水体和道路为线状廊道的景观结构模式。林地景观类型在所有景观类型中占有一定的支配地位,相对于林地,其他地类斑块较破碎,且在空间上呈分散分布,景观多样性不高。土地利用空间结构的稳定性总体水平不高,生态系统具有脆弱性。     

烟台市海岸带土地利用空间结构分形特征

为深入刻画烟台市海岸带土地利用空间结构特征,以烟台市农村土地利用详查成果数据为基础,利用分形理论和GIS空间分析方法,选取边界维数、计盒维数、信息维数和半径维数4个特征参数,对海岸带各土地利用类型的斑块复杂性、空间占比、空间分布的均衡性和向海聚集性进行了分析。研究结果表明:受人为干扰强的建设用地、耕地、园地和其他土地边缘相对比较规则且简单,而自然性较强的草地、林地、水域及水利设施和滩涂在人类活动干扰下正处于运动变化的随机状态,斑块边缘相对复杂;海岸带土地利用是以建设用地和耕地为主,其他用地类型为斑块镶嵌体的景观结构模式;土地利用空间分布的均衡性与空间占据能力表现出一定的正相关性;各用地类型斑块密度在海陆梯度上均呈现衰减的趋势,向海聚集程度的强弱,使得土地利用形态在海陆梯度上呈现似圈层状空间分异规律。分形理论的引入,为定量分析海岸带土地利用的合理性和科学性提供了新的研究方法。     

土地利用类型分维数及稳定性研究——以陕西省蒲城县为例

以陕西省蒲城县土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论对土地利用类型的分形及稳定性进行了分析研究。将土地利用类型划分为6类:耕地、园地、林地、草地、工矿居民地和其他用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明,土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维数(D)介于1.344～1.522。根据分维数对各土地利用类型稳定性排序:林地>工矿居民地>其他用地>耕地>草地>园地。复杂的地貌类型对土地利用类型分维数有重要影响,分维数能较好地反映各土地利用类型复杂程度及稳定性,表明分维数成为土地利用类型结构相关研究的有用指标。     

松嫩高平原黑土区耕地动态变化特征分析--以黑龙江省巴彦县为例

耕地动态变化特征的研究对耕地保护、整理和开发利用具有极其重要的意义。以巴彦县1991,2006和2009年3期遥感影像为数据源,利用GIS空间分析功能,提取3个时点耕地动态变化数据,分析了该区耕地变化幅度与速度特征、耕地转入转出特征、耕地变化空间分布特征及耕地景观格局分布特征。结果表明,巴彦县3个时点耕地面积持续增加,但年均净增速度却呈现下降趋势。未利用地、林地和建设用地始终是向耕地转变的主要土地利用类型;耕地主要向林地、未利用地、草地和建设用地转变。巴彦县耕地变化空间差异显著,新增耕地主要来自于研究区南部松花江沿岸河漫滩开垦、东北部低山丘陵地区毁林开荒及西北部建设用地转变。耕地斑块数量和斑块密度呈上升趋势,人类干扰程度加大,破碎化程度不断加剧;耕地景观形状指数和分形维数呈下降趋势,耕地景观的斑块形状更趋简单并越来越有规律;较高的耕地景观连通性,表明耕地景观在空间分布上具有较高的聚集度。     

土地利用/土地覆被镶嵌体的分形结构模型研究

运用分形理论对四川省汶川县土地利用/土地覆被镶嵌体景观类型的分维值进行计算,并讨论了各种景观类型的分维性质。结果表明:土地利用/土地覆被镶嵌体具有统计意义上的自相似性,是一种随机分形结构;景观类型的分维值越大,其形态越复杂,反之越简单。SI(稳定性指数)>0,表示景观在其形态复杂状态下的一种稳定性,SI越大,该景观形态越稳定;反之亦然。SI<0,表示景观在其形态简单状态下的一种稳定性,SI越小,该景观形态越稳定;反之亦然。景观类型的分维值随时间变化而增大,该景观的形态变得复杂,反之,该景观形态变得规则。土地利用/土地覆被镶嵌体的分维值是研究土地利用/土地覆被镶嵌体景观格局的一种综合性的定量指标。     

玛纳斯河流域近14年多尺度粒度变化对土地利用景观格局的影响

以2000年、2014年玛纳斯河流域30 m空间分辨率的遥感影像为基础数据源,借助GIS和ENVI软件,制作玛纳斯河流域土地利用覆被图,选取景观指数,在类型和整体景观的水平上,探讨了玛纳斯河流域景观格局指数随粒度变化的基本规律,并分析了各景观格局指数间的相关性。结果表明:100~3 000 m粒度范围内,流域景观格局指数的“临界粒度”“粗粒化”现象明显,总体而言,在400~800 m,2 000~3 000 m分辨率下玛纳斯河流域的景观格局指数的“临界粒度”为400 m和2 000 m,适宜计算的粒度范围为400~2 000 m,所以在利用遥感影像对玛纳斯河流域景观进行分析研究时,需进行一定的粒度转换及注意粒度的影响。玛纳斯河流域景观形态具有分形特征,各类景观斑块的分维数对粒度变化的响应不同,分维数随粒度的增大呈逐渐下降趋势,表明景观类型边界趋于简单化。相关性分析定量反映了所选景观指数受粒度变化影响的相关性程度,可为玛河流域景观格局变化研究提供参考。2000年、2014年间玛河流域景观多样性由复杂逐渐变为简单,多样性指数逐步减小。     

漓江流域土地利用变化分析及预测

以1993年、1999年、2006年和2010年四期Landsat遥感数据为基础,应用混合分类法对研究区主要景观类型进行分类,并通过土地利用转移矩阵及四种常用景观指数分析了漓江流域近20 a来的土地利用变化特征。针对研究区近20 a的土地利用变化情况,应用CLUE-S预测模型对漓江流域2020年的土地利用变化情况进行预测。结果表明:漓江流域土地利用在近20 a间发生了较大变化,具有重要生态功能的林地面积退化明显,建设用地与耕地所占比重不断增加。通过对四期TM数据进行景观分析,发现研究区内景观优势度减小,破碎度增加,由此认为研究区内生态环境正在逐步退化,这主要与漓江流域水源林地遭到不断砍伐以及人类经济活动有关。基于历史土地利用数据用CLUE-S模型对漓江流域2020年土地利用格局进行模拟,发现林地面积继续减少,建设用地面积持续增加。该模拟结果可为漓江流域经济发展、土地规划及生态保护提供参考依据。     

黄土丘陵沟壑区土地利用景观格局变化分析——以延河流域为例

为了给黄土丘陵沟壑区土地资源的合理利用和生态环境的改善提供依据,以延河流域为研究对象,应用GIS技术和景观格局指数分析方法,对研究区1978—2010年的土地利用景观结构特征、斑块特征和空间格局的变化规律进行了系统分析。结果表明:（1）延河流域各景观类型的变化幅度表现为:耕地 > 林地 > 草地 > 建设用地 > 水域,研究区1978—1990年变化速率最快的景观类型是草地,1990—2000年是林地,2000—2010年是建设用地,由以耕地为主导的景观结构转变为林地—草地复合的景观结构;（2）研究区破碎度较高的景观类型是耕地和草地,斑块形状也较复杂,主要是受地形地貌因素的影响。林地、建设用地和水域受人类活动的干扰强烈,斑块分布趋于集中化,破碎度较小,形状较为简单;（3）32年来,延河流域土地利用景观格局经历了“耕地主导—相对平衡—林草主导”的变化过程,向着集中化和简单化的方向发展,抗干扰能力降低,不利于景观的稳定性,但有利于生态环境的改善。     

黄河中游清涧河流域土地利用空间结构和分形模型

为了揭示黄河中游土地利用的空间差异和迁移情况,该文以清涧河流域为例,基于遥感和GIS技术,通过土地利用重心迁移和分形理论对土地类型的空间演变情况进行分析,并构建各地类空间分布形态的分形结构模型。结果表明,1990年至2009年清涧河流域土地利用重心有明显的迁移;农业用地和水域的重心向西南方向迁移,在该方向水域重心迁移比较大,达到7205.85m;林地、建设用地和未利用土地重心向东南方向迁移,在该方向建设用地重心迁移距离最大,达到7421.89m;草地重心向西北方向迁移3546.38m。1990年至2009年,除水域外,其他土地类型分维数有所下降,表明该区域土地类型景观的复杂性降低,稳定性提高。自然因素对该区域土地利用空间变化起到一定的推动作用,人类活动干扰则是主要驱动因素。该文将为生态恢复区合理地土地利用规划和集约化利用土地资源提供科学依据。