黄土高原丘陵区景观特征与景观指数粒度效应研究

选取黄土丘陵沟壑区高家沟流域为研究区,基于遥感图像绘制流域土地利用景观图,利用GIS相关软件以及景观格局分析软件Fragstats,计算高家沟流域的景观格局指数,并在景观水平上对指数的粒度效应进行了研究.结果表明:草地为高家沟流域土地利用类型的主体,园地稀少,各土地利用类型布局分散,斑块形状较复杂,土地利用结构不够合理;粒度变化对景观指数的计算具有重要影响,各景观指数均具有明显的粒度效应,不同的景观指数随粒度增加表现出不同的变化趋势:(1)景观指数随粒度的增加有明显的下降趋势;(2)景观指数随粒度的增加变化趋势不明显,或上升或下降,并呈现出一定的波动性.高家沟流域景观分析的适宜粒度范围为75～120m.     

空间粒度变化及土地利用分类对景观指数的影响——以山西省闻喜县为例

以山西省闻喜县为例,利用该县1:10000土地利用现状图作为数据源,应用GIS技术以及景观格局软件Fragstats,研究了土地利用类型数不同时景观格局指数的空间粒度效应和不同粒度下土地利用类型数对景观指数的影响。结果表明:随粒度增加,斑块密度、景观形状指数、景观聚集度呈逐渐下降趋势,且下降幅度逐渐减小,周长面积比分维数总体呈上升趋势,最大斑块指数和Shannon多样性指数无明显变化。随土地利用类型数目的增多,斑块密度、景观形状指数、Shannon多样性指数呈阶梯式上升趋势,最大斑块指数呈阶梯式下降趋势,周长面积比分维数无明显变化,景观聚集度的变化曲线比较复杂。     

复垦矿区景观格局指数的粒度效应研究

以徐州市九里矿区复垦前（2000年）后（2013年）1:1万的矿区土地利用数据为数据源,采用基于GIS的景观格局分析方法,研究了九里矿区复垦前后17个景观格局指数在10~300 m范围内的粒度效应,并对复垦前后景观格局指数的变化规律、拟合函数、变异系数和最佳景观粒度范围进行了分析。结果表明:17个景观指数随着景观粒度的增加呈现出:逐渐降低型、逐步增加型、局部尺度效应型和随机变化型共4种变化类型,其中,10个景观指数随景观粒度的变化趋势可以用不同的函数模型进行拟合（R² > 0.94）。从复垦前后景观格局指数的变化来看,复垦前后景观格局指数的变化趋势基本趋于一致,但拟合函数和变异系数均有一定的变化,如拟合函数不一致,变异系数降低等;适宜徐州九里矿区1:1万土地利用数据进行景观指数分析的最佳景观粒度范围为20~40 m。     

生态移民安置区景观格局的尺度效应分析——以红寺堡区为例

景观尺度效应是景观生态学的研究重点,通过尺度推绎可以研究不同尺度下景观格局的变化。以景观生态学为理论基础,在ArcGIS,Fragstats 3.4和GS+等软件的支持下,以红寺堡区2015年30 m的Landsat/TM数据为数据源,选用景观多样性指数和斑块密度指数,利用半变异函数分析和克里金插值等方法,研究了景观格局指数对幅度变化的响应。得出以下结论:(1)不同幅度下,景观多样性指数和斑块密度指数的空间异质性和空间格局发生了变化。(2)景观多样性指数和斑块密度指数空间变异具有尺度依赖性。随着幅度的增加,空间自相关部分贡献率上升。(3)指数大小的空间分布不均,与人类的活动有关,土地开发强度大的地方,指数也比较大。(4)随着幅度的增加,空间格局的局部规律逐渐被掩盖,宏观规律凸显。(5)综合考虑,认为3km幅度是研究红寺堡区一个比较合适的幅度。     

广州地区土地利用景观格局变化研究

以广州地区为研究区，在遥感与GIS技术的支持下，通过分析斑块和景观两个层次的格局指数变化，研究了20世纪90年代广州地区土地利用格局变化特征，结合马尔科夫过程与元胞自动机模型对广州地区2010年土地利用空间格局进行预测分析。20世纪90年代广州地区土地利用格局变化趋势是建设用地增加，耕地、林地和未利用地减少，水域和果园基本保持稳定；土地利用斑块数目增加，斑块形状指数和分维数下降；景观破碎度和多样性指数上升。21世纪头10年，研究区土地利用格局基本保持20世纪90年代的变化趋势。研究结果表明广州地区在快速城市化的过程中，土地利用格局呈破碎化趋势，斑块形状趋于简单，耕地减少没有明显减缓迹象。因此，迫切需要发挥土地利用规划的控制作用，加强耕地保护措施。     

聚落景观粒度空间转换响应及机理分析

聚落景观作为人类生产生活的聚集场所,体现人类空间活动强度,揭示人类活动与景观形成与演化的机制。借助ArcGIS平台和Fragstats软件,设定空间粒度30,100,250,500,1 000 m,以RMA（面积最大值法）和RCC（中心属性值法）为原则进行转换,研究聚落景观分布格局空间粒度转换以及机理。结果显示:（1）RMA法生成数据各景观类型的面积相对误差较大,特别是当粒度为1 000 m时交通用地消失,RCC法在空间粒度转换中的面积相对误差较小,并且是随机的。（2）斑块面积结构和空间邻接的景观类型决定空间粒度转换中的聚落景观格局。（3）聚落景观方面,斑块数量、斑块密度以及聚集度指数下降,面积加权平均斑块分维数上升,最大斑块指数先上升后下降,表现出随着粒度增加,小斑块逐渐被聚落景观较大斑块融入,斑块破碎化降低、斑块面积扩大并趋于成片成团等特征,使得聚落景观的斑块连片程度以及优势度提升。（4）聚落景观格局变化表明RMA法突出整体分布规律,RCC法突出聚落景观的空间分布特性。     

黄土高原小流域尺度土地利用景观格局指数的粒度效应

以黄土高原上黄小流域1982-2008年的6期土地利用矢量图为基础,运用GIS和Fragstats软件计算并研究了黄土高原小流域尺度下景观格局指数随粒度增加的变化特征。结果表明,上黄小流域土地利用的大部分景观格局指数存在粒度效应。根据景观格局指数随粒度增加所表现的变化趋势可分为5大类型;就1:1万比例尺下的土地利用类型/景观图而言,其景观格局指数的适宜粒度范围为5~15m,其粒度效应主要受制图比例尺控制而与土地利用变化关系不大。     

三峡库区30 a间土地利用景观特征的粒度效应

该研究是为了测度景观指数在时空上随粒度变化的特征;总结相同景观在不同粒度下的景观特征差异。利用不同的粒度大小,将景观类型图进行了栅格化,并选取景观指数,在类型与整体景观的水平上,进行了景观指数的粒度效应测度。并采用相关性分析的方法,分析了各景观指数与粒度相关性的差异。研究表明：粒度效应能有力地论证三峡库区近30 a景观格局变化的特征;不同的景观指数随粒度也表现出不同的敏感程度,较敏感的是斑块密度、有效网格大小、正归化形状指数、聚合指数。同一类型景观在不同的景观指数测度上表现不同的变化规律,随粒度变化较为敏感的是耕地（坡度＜25°）、林地、草地和城镇建设用地;多数指数呈现出随粒度变化的拐点,尤其在尺度400 m;整体水平上,斑块密度和景观形状指数受粒度变化的影响较大;同一指标与粒度的相关性在类型水平和时间跨度上大多呈现出较高的一致性。此次研究很好反映了景观格局指数在不同空间分辨率（粒度）上的变化规律。     

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。     

矿区土地复垦景观格局变化和生态效应

为了揭示矿区土地复垦对项目区景观格局的影响及生态效应,应用GIS和景观生态学方法,以徐州市九里矿区土地复垦项目为例,分析了该区土地利用结构和景观格局变化。结合景观格局优化目标建立了相应的评价指标体系并利用层次分析法对各评价因子赋以权重,对矿区复垦的生态效应进行评价。结果表明,矿区土地复垦项目的实施对区域生态环境起到一定的改善作用,但部分评价因子呈现出正效应或负效应,如:平均斑块面积增加、生态服务价值增加、生态廊道的密度和面积增大使生物多样性提高等为正效应,但由于生态廊道的建设,宽度的增加和密度的增加,对景观斑块进行切割,降低了最大斑块面积,使斑块破碎度提高而对矿区生态系统造成负面影响。因此在土地复垦过程中应采取生物、工程、技术措施来进行生态补偿。     

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。     

基于景观格局原理的土地规模化整理潜力评价方法

土地整理目的主要包括增加土地数量、提高土地质量和生产效率等,土地规模经营是提高土地生产效率的主要方法之一,也是现代规模农业发展的要求。该文探讨利用地形指标,景观丰度指数、斑块方度指数、景观集中度指数等景观格局指标定量评价土地规模化整理潜力的方法,为区域土地整理规划提供科学依据。并以喀斯特山区耕地整理为例,应用GIS（geographic information system）技术定量分析了广西喀斯特山区耕地规模化整理潜力的差异。结果表明,广西都安县大部分位于石山区乡镇的耕地规模化整理潜力指数均很低,而南部河谷区乡镇的耕地规模化整理潜力指数较高,河谷平坦区的耕地规模化整理潜力指数为0.85,喀斯特峰丛峰林山区为0.17,前者为后者的5倍。表明土地规模化整理潜力受到土地资源空间格局和地形格局的共同制约,不同地形和土地资源格局条件下,区域土地规模化整理潜力之间差异显著。     

基于景观格局的土地整理风险与固碳功能评价

通过生态风险指数构建和碳储量服务模拟,评价土地整理对生态风险和固碳功能的影响,由于生态系统服务在生态风险研究中的缺乏,利用土地整理前后生态风险变化和碳储量服务变化之间的相关关系分析,探讨利用生态系统服务变化评价生态风险的可能。以吉林省西部重大土地整理区为研究对象,基于景观格局变化构建生态风险指数,利用InVEST模型分析碳储量服务变化,结果表明:土地整理使整理区的景观结构发生较大变化,优势景观类型由盐碱地和草地转变为耕地,耕地破碎度和分离度降低,盐碱地和草地的分离度和破碎度增加。土地整理后,耕地、建设用地和其他用地的景观损失度指数降低,其他景观类型的景观损失度指数增加。土地整理前后整理区生态风险等级以较低风险区和中等风险区为主,整理后低和较低风险区面积变化明显,其他等级风险区的面积变化不大。InVEST模拟结果表明,土地整理前后整理区总碳储量分别为990.82、1 145.22万t,总碳储量增加154.40万t,土地整理导致固碳功能的增加。相关分析结果表明整理区碳储量服务变化与生态风险变化呈显著负相关关系,表明生态系统服务变化在生态风险评价中应用的可能。     

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。     

基于景观格局的农用地整理道路规划布局方法

探索基于景观格局理论的农用地整理道路规划布局方法,使农用地整理中道路规划布局与景观格局相结合。该文运用景观格局廊道特征指数建立农用地整理中道路规划布局标准,以arcGIS软件作为工具进行农用地整理道路规划布局。研究发现,运用景观格局廊道特征指数建立农用地整理中道路规划布局标准明确了改善项目区景观格局方面的目标,指导农用地整理从景观格局角度规划布局道路,可完善项目区景观功能及结构,提高项目区土地生态系统稳定性。     

基于熵权可拓物元模型的农村土地整理项目绩效评价

在剖析农村土地整理项目绩效内涵的基础上,从决策绩效、实施绩效、运营绩效三个方面构建了评价指标体系,建立了农村土地整理项目绩效评价的熵权可拓物元模型,并以苏州市农村土地整理项目为例进行了实证研究。研究结果表明:(1)苏州市农村土地整理项目绩效水平参差不齐,项目之间的差异较大:两个项目绩效处于"良好"水平,三个项目绩效接近"良好"水平,一个项目绩效接近"较差"水平;(2)植被覆盖提高率、粮食产能提高量、农地年收入增加量、土地利用提高率、灌溉面积增加率、防护林网密度、机耕面积增加率等指标是农村土地整理项目绩效水平提升的关键制约因素。(3)应进一步加强农村土地整理项目管理建设,建立景观生态型农村土地整理模式,健全农村土地整理后期管护机制,合理实施农地规模经营,优化种植结构等,进而促进农村土地整理项目绩效水平不断提升。     

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。     

山东半岛流域面积对果园分布格局的影响

以烟台市1996年土地利用现状图图斑分类和地面调查为斑块属性引导,在3S技术的支持下,对2002年9月9日的ETM影像进行解译分析,选取果园总面积、斑块数、形状指数和斑块凝聚度等景观指标,对烟台市14个典型流域的果园分布格局进行了分析,揭示了各流域的果园景观的总体特征。结果表明:果园总面积（CA）、斑块数量（NP）和景观形状指数（LSI）与流域面积和流域形状指数的关联程度极为显著（在0.01水平上）,关联系数分别为0.960和0.694。果园景观斑块凝聚度（COHESION）与流域面积的关联程度较显著（在0.05水平上）,关联系数为0.608;果园斑块数量（NP）与流域形状指数的关联程度较显著（在0.05水平上）,关联系数为0.549。各因子与流域面积及流域形状均呈正相关的线性回归关系。