基于GIS的石漠化山区县域土地利用空间变化的生态风险测度

为深入探寻石漠化山区土地利用动态变化的空间规律和土地生态环境的演变方向,利用晴隆县1988年、2000年、2016年3期遥感影像数据,在RS与GIS技术支持下运用土地利用动态变化空间分析模型、空间变化率指数、土地生态风险指数、土地利用变化综合生态风险度来测度土地利用变化对土地生态环境造成的风险。结果表明:(1)耕地、草地、未利用地三种用地类型间的剧烈转化,使研究区土地生态环境逐渐恶化;(2)人口上涨、城镇化进程加快、城乡工矿及居民用地极速扩张等对研究区的土地生态安全造成威胁;(3)近30年间土地生态风险程度呈先增大后减小趋势,但后16年间土地利用程度综合指数的增大、植被覆盖指数和多样性指数的减小,说明研究区存在石漠化程度加深、景观类型单一、生态稳定性差、土地生态风险概率加大等问题,晴隆县土地生态状况仍有恶化的趋势。土地利用变化的综合生态风险度与土地生态风险指数的测算结果相互印证,说明将上述方法用于评价石漠化山区县域土地利用变化的生态风险是可行的。     

基于RS与GIS的岩溶区石漠化时空变化特征——以湖南省慈利县为例

以湖南省慈利县为研究区域,运用遥感与地理信息系统技术,通过1990年和2003年两期遥感影像数据的对比分析,研究了岩溶区土地石漠化时空变化特征。结果表明：慈利县岩溶区石漠化治理与破坏同时存在,但破坏强度大于治理效果,石漠化呈加剧趋势;轻度石漠化与中度石漠化区域的治理转化率较高,极重度石漠化区域的治理转化率最低;由石漠化改善为未石漠化的土地只占由未石漠化转化为石漠化土地的52.2%;石漠化发生区主要分布于边远乡镇区。岩溶区生态环境的建设重在预防,潜在的石漠化区域的保护应该予以重视,宜林荒山应成为今后治理的重点,边远山区生态环境改善的重点应该是改变农业产业结构和传统的耕作方式。     

基于Google Earth Engine的典型峰丛洼地石漠化时空演变与驱动因子分析——以西畴县为例

石漠化是岩溶地区阻碍经济可持续发展、影响生态环境的重大问题,随着近几十年石漠化治理的开展,石漠化扩张的趋势已经得到了极大遏制。以我国典型峰丛洼地地貌的云南省文山州西畴县为研究区,基于遥感云计算平台Google Earth Engine(GEE)以1990年、2000年、2010年、2020年四期Landsat遥感影像为数据源,利用转移矩阵分析西畴县近30年石漠化动态变化,并采用地理探测器分析了西畴县石漠化形成的驱动因子。主要结论如下:(1)30年间西畴县石漠化演变总体呈现先小幅减少,再扩张,然后大幅减少的趋势,从时间上来看1990—2000年,石漠化类型转变主要是轻度和潜在石漠化向无石漠化转移,2000—2010年石漠化类型转变主要是无石漠化向潜在和轻度石漠化转移,2010—2020年石漠化类型转变主要是潜在、轻度和中度石漠化向无石漠化转移; 从空间上来看,西畴县石漠化分布北重南轻,在石漠化治理成效上,整体都呈现好转,石漠化改善面积为850.183 km²,在莲花塘乡西北部、新马街乡的东北部、鸡街乡和西洒镇的交界处也存在零星恶化,恶化面积为51.715 km²。(2)1990—2020年30年间,西畴县石漠化治理取得了巨大成效,到2020年西畴县无石漠化土地面积已经达到940.854 km²,共有648.476 km²的石漠化土地转化成无石漠化土地;(3)地理探测器分析结果表明西畴县石漠化形成的主要驱动因子为坡度和GDP交互作用(q=0.645),人口密度和GDP交互作用(q=0.639)这两对组合。(4)通过编程在遥感计算云平台Google Earth Engine(GEE)上在线获取和处理遥感数据,可以较大限度地提高工作效率。利用云计算实现石漠化表征因子的提取,解决相关地学问题,可为后续相关研究提供强有力的技术支撑。     

利用Landsat热红外遥感调查广西平果县石漠化现状和变化特征

喀斯特石漠化是我国西南地区严重的生态问题,通过对喀斯特地区岩石热特性的探究,提出基于热红外遥感的石漠化监测方法.以平果县为研究区,利用2006年Landsat 5和2014年Landsat 8热红外遥感影像计算亮温,参考高分影像建立典型样本区并分析样本区亮温,确定不同石漠化等级的亮温阈值,最后对全县石漠化进行等级划分,并分析平果县石漠化变化.平果县2014年石漠化分级结果显示:非石漠化占18.47％;潜在石漠化32.9％;轻度石漠化占24.8％;中度石漠化占18.94％;重度石漠化占4.89％.平果县2014年石漠化整体情况较2006年有所好转,局部区域石漠化有恶化的趋势.本研究通过确定适当的夏冬季亮温差阈值可以有效地对石漠化程度进行分级划分,该方法与已有方法相比,具有物理意义明确、方法简单有效、结果客观等优点,具有推广应用价值.     

云南红河州石漠化演变特征及影响因素分析

红河州是云南省石漠化较严重的州市之一,全州岩溶面积分布广泛,石漠化和生态环境问题突出。调查统计和遥感数据显示,红河州8个试点县市2005、2011、2016年土地石漠化面积分别为3 267.49、2 438.69、2 345.06 km~2,石漠化总体呈逆向演变趋势,岩溶生态环境持续好转,其中:2005—2011年石漠化面积显著减小,石漠化逆向演变特别明显;2011—2016年石漠化面积减少不明显,其中强度和极强度石漠化土地显著减少,轻度和中度石漠化土地却有所增加。特殊的生态环境地质背景和人类活动是影响石漠化发生和演变的主要因素,石漠化主要分布于泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系碳酸盐岩类地层出露区,岩性以灰岩、白云岩和灰岩与白云岩组合为主。自2008年开始,红河州主要石漠化分布的县市先后实施了国家第一期和第二期岩溶地区石漠化综合治理工程,工程治理是全区石漠化得以遏制和生态环境改善的重要原因。因此,在云南红河州继续推进国家第二期岩溶地区石漠化综合治理工程对于改善生态环境、加快生态文明建设、提高居民生活水平和促进当地社会经济可持续发展具有重要意义。     

贵州省“十一五”期间石漠化综合治理成效初探

石漠化是喀斯特石山地区土地退化的最终结果,贵州省是世界上岩溶地貌发育最典型的地区之一,本文利用遥感影像,在3S平台上获取了研究区喀斯特石漠图,分析了贵州省"十一五"期间石漠化变化情况。结果表明,项目区石漠化总面积31 301km2,占土地总面积的25.33%。空间分布上,石漠化严重的土地主要集中在西、南部,而东、北部地区面积相对较小,呈零星分布。通过实施石漠化综合治理工程,项目区石漠化扩张的趋势得到了初步遏制,石漠化面积减少,强度有朝着轻度石漠化转移的趋势,石漠化等级程度降低与区域生态环境治理有一定的相关性,标志着石漠化不断恶化的状况得到了改善。     

基于遥感和GIS的红水河流域水土流失动态监测

以Landsat-5 TM影像为主要数据源,结合高精度的土地利用数据和DEM高程,基于遥感和GIS技术,通过选取关键影响因子,对红水河干流区1990、2000和2010年的水土流失状况进行了时空动态监测分析。结果表明:红水河干流区水土流失主要以微度、轻度和中度水土流失为主,1990—2010年近30 a水土流失总体呈现好转趋势;在不同强度水土流失变化中,以中度水土流失转为轻度面积最大,1990—2000年和2000—2010年转化面积分别为3 497.65 km2和1 967.09 km2,1990—2000年水土流失向轻度、微度转化的地区主要集中在红水河干流区中段区域,但2000—2010年水土流失的变化区域与之明显不同,主要发生在红水河干流区的东段。总体看来,红水河干流区水土流失综合治理效果显著,生态环境逐渐转好。     

基于RSEI模型的砒砂岩区生态环境质量演变研究

[目的]探究砒砂岩区生态环境质量状况，为当地生态环境治理工作提供科学依据。[方法]基于GIS和RS技术，利用遥感生态指数RSEI模型，分析砒砂岩区2001—2020年生态环境质量时空演变。[结果](1)基于砒砂岩区4期影像数据提取的遥感生态指数RSEI呈现先下降后上升的趋势，表明生态环境质量在缓慢改善；(2)绿度生态指标与湿度生态指标对砒砂岩区生态环境质量起正向作用，干度生态指标与热度生态指标会起到负面作用，并且绿度生态指标对生态环境质量改善的贡献率更高；(3)在2001—2020年间，生态环境质量改善区域占到研究区总面积的36.79%;生态环境质量恶化区域占15.68%,多为轻度退化。[结论]砒砂岩区2001—2020年间生态环境质量总体呈现出上升趋势，且生态环境质量对人为活动高度敏感，因此在改善生态环境的同时还需融入生态保护理念，做到人与自然和谐共生。     

基于RS和GIS的水土流失敏感性评价及动态监测

以Landsat-5TM影像为主要数据源,结合高精度的土地利用数据和DEM高程,基于遥感和GIS技术,通过选取关键影响因子,对红水河干流区1990年,2000年和2010年的水土流失敏感性进行了评价及其时空动态监测分析。结果表明:红水河干流区水土流失敏感性主要以轻度敏感和中度敏感为主,1990—2010年近30a来水土流失敏感性总体呈现好转趋势;在水土流失不同敏感性等级变化中,以水土流失中度敏感转为轻度敏感面积最大,1990—2000年和2000—2010年转化面积分别为2 736.24km2和2 462.09km2,1990—2000年水土流失敏感性向轻度敏感、不敏感转化的地区主要集中在红水河干流区中段区域,但2000—2010年水土流失敏感性等级的变化区域与之明显不同,主要发生在红水河干流区的东段。总体看来,在响应国家水土流失治理措施下,红水河干流区水土流失防治效果显著,生态环境逐渐转好。     

基于遥感生态指数的新疆干旱区博乐市生态变化分析

[目的]结合遥感方法分析新疆维吾尔自治区博乐市生态变化,为该区生态保护提供理论依据。[方法]以博乐市1997年、2007年和2016年3期Landsat系列影像为数据源,提取绿度、湿度、干度和热度4个指数,通过主成分分析耦合出遥感生态指数(RSEI),对博乐市生态环境质量进行了监测和评价。[结果]研究区属于MODS(山地—绿洲—荒漠)系统,总体RSEI指数较低,由差和较差主导;1997—2016年博乐市的生态环境质量呈明显改善趋势,遥感生态指数RSEI从0.250提高到0.422,等级为优和良的比例从11.24%上升到26.20%;改善的区域面积明显大于变差的面积,改善的区域主要分布在北部山地、中部绿洲和南部天山西部北麓荒漠区域。生态环境恶化的区域主要集中在中部绿洲的耕地和城镇建设用地区域。[结论]荒漠生态建设和扩大绿洲面积对生态环境的改善有积极影响,同时也要合理配置资源和土地利用。     

基于MODIS NDVI的广西喀斯特石漠化演变特征

为了研究广西喀斯特石漠化演变特征,选择2000,2004,2008,2012年MODIS NDVI数据,结合研究区的土地利用数据和土壤数据,采用基于归一化植被指数(NDVI)的像元二分模型估算了研究区的植被覆盖度,根据石漠化与植被覆盖度的对应关系,反演了研究区不同时相的石漠化信息,分析了石漠化总体演变特征、演变轨迹,并探讨了石漠化演变与环境背景因素、气候因素、社会经济因素、石漠化治理政策因素的关系。结果表明:1)2000—2012年研究区石漠化面积总体呈先迅速减少后又略有回升的趋势,石漠化改善与恶化并存,石漠化演变动态度最快的为轻度石漠化,动态度为3.73%;2)13a间,石漠化演变轨迹为改善型的面积占喀斯特总面积的11.60%,反复型的占9.54%,恶化型的占3.69%,4个研究时段均为石漠化的面积仅占1.59%,改善面积大于恶化面积;3)石漠化演变过程受环境背景因素、气候因素、社会经济因素、石漠化治理政策因素的共同影响。     

广东省“三生空间”用地转型的时空演变及其生态环境效应

以广东省21个地级市为研究单元,运用GIS空间分析技术并结合广东省1990—2015年六期遥感数据,探究广东省"三生空间"用地转型的时空演变格局与生态环境效应。结果表明:(1) 1990—2015年期间,广东省"三生空间"用地结构发生明显变化,主要表现为生产用地减少,生态用地略有下降,生活用地大幅度增加;(2)省内不同经济区域"三生空间"用地转型特征不同,但普遍存在农业生产用地减少、城镇生活用地与工业生产用地大幅增加;(3)整体上看,1990—2015年广东省生态环境质量略有恶化,由0.645下降到0.639,年均下降0.191%;生态环境高质量区主要分布在粤西北,珠三角地区大部分处于生态环境低质量区,生态环境亟待提升。基于"三生空间"功能视角研究土地利用转型及其生态环境效应,可为广东省"三生空间"用地合理功能分区、生态文明建设提供依据。     

基于改进遥感生态指数的岩溶山区生态质量评价——以澄碧河流域为例

[目的] 研究澄碧河流域1988—2019年生态环境的时空演变特征及其变化原因,旨在快速、科学地评价岩溶区生态环境质量变化,为岩溶区生态环境的保护、治理以及发展规划提供科学依据。[方法] 基于Landsat遥感影像,引入归一化山地植被指数（NDMVI）,改进综合生态评价指数（CEEI）模型,对西南典型岩溶区澄碧河流域1988—2019年生态环境质量进行动态监测,利用空间自相关方法定量分析流域生态环境质量的空间分布特征。[结果] ①CEEI具有一定的科学性,并能较好反映研究区生态环境质量情况及时空分异特征;②1988—2019年研究区生态环境质量处于中上水平,整体呈上升趋势,低值区主要分布在流域北部岩溶峰林区与库区周边;③研究区生态环境质量具有一定的空间正相关关系,但聚集性逐渐减弱。[结论] 改进的CEEI模型能够较好地反映澄碧河流域生态环境质量。澄碧河流域CEEI均值总体呈上升趋势,生态环境质量得到改善。     

浙江省海岸带景观生态风险格局演变研究

海岸带景观生态风险格局演变分析,对建立生态风险预警机制、降低生态风险概率,促进海岸带地区景观格局优化具有重要意义。以1990年、2000年、2010年3个时期的TM遥感影像为景观格局分析主要数据源,构建景观生态风险格局演变模型,分析浙江省海岸带景观生态风险格局时空变化特征。结果表明:(1)1990—2010年,研究区内景观结构发生了较大的变化,耕地、海域、林地以及水域面积均呈现出下降趋势,建设用地、未利用地以及养殖用地呈现出不断增加的趋势;(2)1990年,浙江省海岸带景观以低和较低等级生态风险区为主,分别占全区总面积的50.30%和35.94%,2000年低、较低等级生态风险区面积均有不同程度减少,而中等生态风险区面积则有显著增加。至2010年,低生态风险区面积进一步减少,而高与较高生态风险区面积增加明显;(3)从风险格局演变来看,1990—2010年海岸带景观低和较低等级生态风险区的分布范围不断向陆侧后退,面积呈现下降趋势,中等、较高和高生态风险区在沿海地区不断扩展,侵占生态风险等级相对较低区域,以沿海平原的淤泥质海岸尤为典型;(4)2000—2010年生态风险等级上升的速率明显低于前10a,表明人类在加速海岸带景观开发利用的同时,已开始关注生态环境的保护,正在逐步追求经济与生态环境的协调发展。     

黄河三角洲滨海湿地退化过程的时空变化及预测分析

以1991、1995、1999、2004、2009年和2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像作为数据源,从景观和土地利用角度分析黄河三角洲大尺度范围的滨海湿地退化状况,并利用马尔科夫过程模型模拟2021年研究区滨海湿地的演变趋势。结果表明:1999—2004年和2004—2009年是黄河三角洲湿地退化较严重的两个时段,退化湿地占自然湿地总面积近40%,2009年以后,研究区退化得到一定的缓解。预计至2021年,湿地占区域陆地面积的比例将下降至60%。与2013年相比,自然湿地和人工湿地面积占比将分别下降4.52个百分点和3.08个百分点,草本沼泽、灌丛湿地、森林湿地和盐沼面积将分别减少32.21、15.76、19.33 km~2和74.86 km~2。由此可见,未来黄河三角洲滨海湿地的生态保护与修复工作仍十分艰巨。     

徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应

[目的]研究徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应,为土地的合理规划以及区域经济与生态环境的平衡提供理论支持和参考依据。[方法]以土地利用转移矩阵和叠加分析为工具,分析徐州市中心城区的土地利用类型的动态变化特征和空间格局演变规律,并通过NDVI和区域生态环境质量指数分析土地利用变化的生态环境效应。[结果]基于多源遥感数据的分类回归树(CART)分类结果,其Kappa系数均大于0.90;整个研究区耕地面积大幅减少,建筑用地迅速增加。郊区较多土地类型转变为建筑用地,在2004—2016年期间,研究区NDVI低值区域逐步扩大,但生态环境质量先由0.323增加为0.360,后下降至0.320。[结论]2004—2016年徐州城市扩张导致耕地大面积较少,景观破碎化加剧,但城市建设过程中绿地面积增加,整体生态环境质量稍有提升。建议进一步加强徐州城区景观格局的合理规划,降低城市化进程给生态环境带来的负面影响。     

2000—2020年喀斯特地区煤矿资源城市生态敏感性的时空演变

[目的] 以喀斯特地区典型煤矿资源城市贵州省六盘水市为例,分析研究区2000—2020年生态敏感性时空演变特征,为喀斯特地区煤矿资源城市的生态保护工作提供科学依据。[方法] 根据研究区实际,选择遥感生态指数、水土流失敏感性指数、石漠化敏感性指数、景观开发强度指数、碳排放量构建综合生态敏感性指数,并借助空间自相关分析方法分析六盘水市生态敏感性时空演变特征。[结果] ①2000—2020年,六盘水市极敏感、高度、轻度、中度敏感区域呈波动下降趋势,不敏感区持续上升,生态环境明显改善; ②2000—2020年六盘水市极敏感、高敏感区空间演变趋势为零散分布在全市,同时向东南部转移,并向西北部扩散,范围持续缩减,除钟山区南部有轻微扩散外,其余区域均呈现持续或波动缩减趋势,环境趋向于改善; ③2000—2020年六盘水市综合生态敏感性Global Moran’s I分别为0.525,0.570和0.476,说明六盘水市生态敏感性在空间上呈正相关关系,且相关性随时间变化而逐渐减弱。LISA图显示高高、低低聚集区减少,生态敏感性聚集程度有所降低。[结论] 六盘水市生态敏感性以轻度敏感为主,主要分布在生态禀赋较好的西北部地区;极敏感性区域比例较小,集中于自然条件较脆弱的东南部。随着时间推移,六盘水市的营造林等工程措施在一定程度上缓解了人类过度干预所带来的环境恶化,使区域内极敏感、高敏感区范围不断缩减,生态环境得到显著改善。     

1990—2020年阿拉尔垦区生态环境质量动态监测与评价

[目的]借助遥感生态指数(RSEI)对阿拉尔垦区生态环境质量进行动态监测与评价,分析1990—2020年研究区生态环境变化及驱动因素,为阿拉尔垦区发展和生态保护提供科学参考。[方法]选取1990,2000,2011和2020年4期Landsat TM/ETM~+/OLI影像数据,耦合绿度指标(NDVI)、湿度指标(WET)、干度指标(NDSI)、热度指标(LST)构建RSEI,结合研究区气候、人口、经济等驱动因素探究阿拉尔垦区生态环境质量动态变化。[结果] 1990—2020年阿拉尔垦区RSEI均值从0.344上升至0.468,生态环境质量总体好转;1990—2020年阿拉尔垦区生态环境质量变好区域主要位于垦区北部和南部地区,改善面积达1 756.36 km~2,占总面积45.92%;生态环境质量受自然因素和社会经济因素影响,社会经济因素对阿拉尔垦区生态环境质量变化起主导作用。[结论]近30 a来阿拉尔垦区生态环境得到有效改善。遥感生态指数(RSEI)在一定程度上可以快速、有效地反映1990—2020年阿拉尔垦区生态环境质量变化。     

基于遥感的艾比湖流域近20年生态服务价值对土地利用变化的响应

新疆艾比湖为我国西部的国门湖泊,是准噶尔盆地西南部边缘最低洼地及水盐汇集中心,探究艾比湖流域的土地利用变化及其生态系统服务价值的时空变化特征对于我国西北部地区环境策略的合理制定有重要的意义。以艾比湖流域为研究区,以1990—2011年的五期Landsat-TM系列多光谱遥感影像为基础数据源,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地等的中国陆地生态系统服务单位面积价值,并结合敏感度分析,探讨了艾比湖流域1990—2011年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。结果表明:1990—2011年间,艾比湖流域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈现增大的趋势;研究期内生态系统服务价值总体呈上升趋势,从161.69亿元增加到163.99亿元,增加了2.3亿元;林地、草地、水域的生态系统服务价值是生态系统服务的主体部分,占整个系统的84.19%以上;艾比湖流域总体生态环境质量则呈现出恶化的趋势;虽然流域各类具有高生态价值的土地利用类型面积的扩大有利于整个流域生态质量的改善,但其整体生态环境仍然比较脆弱,还有待提高。     

基于GIS的广西西江流域石漠化动态分析

为及时掌握各项综合治理措施开展过程中广西西江流域石漠化动态变化情况,基于2001、2006、2011和2016年4期MODIS NDVI影像数据,综合运用RS与GIS技术,提取西江流域石漠化空间信息,分析西江流域石漠化动态特征。结果表明:2001—2016年间西江流域石漠化面积由18.06%下降至7.34%,且石漠化面积降幅逐年增大。石漠化集中分布于西江流域中部及西部地区,该区石漠化面积占全流域石漠化总面积的87.72%。桂贺江与左江流域石漠化缩减速率呈现出先增加后减少的趋势,其余各子流域石漠化缩减速率均在2011—2016年间达到最大值。石漠化演化的实质是不同等级石漠化相互转移的过程,其中低等级石漠化易向相邻等级石漠化转移。流域石漠化演变呈现高等级石漠化逐步向低等级石漠化转变的特征,表明针对广西西江流域石漠化的治理已取得一定成效,但石漠化好转的同时,部分地区仍存在石漠化恶化的问题,因此需要进一步加强流域石漠化监测力度,因地制宜调整与优化石漠化综合治理措施。