沽源县未利用地生态重要性空间识别及其地形梯度特征分析

未利用地作为重要的后备土地资源与生态系统的一部分,不仅在缓解土地供需矛盾中发挥着重要作用,同时还为生态系统稳定提供着强有力的支撑。本文以地处农牧交错带的河北省沽源县为例,根据其生态状况,从灾害防护、生境与水资源防护、人类干扰3方面选取指标,构建了沽源县未利用地生态重要性空间识别指标体系,结合GIS空间分析功能,对沽源县未利用地的生态重要性进行空间识别,将其划分为4个级别:极重要、重要、较重要、一般重要。并根据沽源县地形特点进行地形梯度的划分,划分出4级高程梯度带和4级坡度梯度带,以分析沽源县未利用地的地形梯度分布特征。结果表明,沽源县生态重要性为极重要、重要、较重要、一般重要的未利用地面积分别为11 082.78 hm2、11 209.05 hm2、11 450.25 hm2和4 803.12 hm2,分别占研究区未利用地总面积的28.75%、29.08%、29.71%和12.46%,生态重要性等级为一般重要的未利用地较少。从地形梯度角度分析,沽源县未利用地主要分布在1 400~1 600 m高程梯度带以及0°~5°和5°~15°两个坡度梯度带;生态极重要未利用地主要分布在1 400~1 600 m和1 600~1 800 m两个高程梯度带以及5°~15°坡度梯度带;随着高程与坡度的增加,各地形梯度带生态重要性等级为极重要的未利用地的比重变大,由最初的11.31%和13.86%提升到97.95%和93.64%。研究结果可以为沽源县未利用地开发利用与生态保护提供数据支撑和科学依据。     

基于地形梯度的冀西北间山盆地生态系统服务价值评估——以河北省怀来县为例

为从地形梯度上对怀来县生态系统服务价值进行评估,利用2003年、2013年土地动态度和DEM数据,定量分析了怀来县生态系统服务价值的空间分布及变化特征,并对怀来县敏感性指数进行了分析。结果表明:怀来县生态系统服务总价值在2003—2013年共增加了0.38亿元,其中园地和林地的生态系统服务价值分别增加了7 077.63万元、4 331.36万元,水域和耕地的生态系统服务价值分别减少4 190.84万元、3 292.74万元;生态系统服务价值在高程上呈南北高、中部低的分布趋势,生态系统服务价值在高程梯度上主要集中于600~900 m范围内,在坡度梯度上主要集中在15°~25°范围内;在单项生态系统服务价值中,水源涵养、废物处理和食物生产生态系统服务价值由于水域和耕地面积的减少而明显减少,共减少2 451.3万元;通过对怀来县各地类敏感性指数进行计算,得出的敏感性指数均小于1,说明怀来县生态系统服务价值(ESV)对于生态价值系数(VC)是缺乏弹性的,文章采用区域生态价值系数核算结果是可信的。     

基于地形梯度的冀西北山地丘陵区土地利用格局变化分析——以河北省怀来县为例

为研究山地丘陵地区土地利用格局在地形差异上的演变规律,明确自然和人文因素在土地利用变化中的作用,基于RS和ArcGIS空间分析技术,利用地形位指数和分布指数,研究了河北省怀来县1993—2013年土地利用变化在地形差异上的时空分异特征。结果表明:六种土地利用类型空间分布及其变化均受到地形因子的影响和制约。水域的优势位主要分布在高程为300~500m、坡度0°~6°以及地形位级别为二级的区域;建设用地和耕地多分布于高程为500~700m、坡度0°~6°以及地形位级别为一级的区域;园地的地形适应性强于耕地,其分布的区域相对于耕地更加广泛,林地和未利用地则主要分布于高程900 m以上、坡度6°以上的区域,林地在地形位较高的级别更有优势。该文为今后怀来县土地资源的合理利用和科学规划提供依据与指导。     

巴中市丘陵山区土地利用在地形梯度上的分布特征

以巴中市2007年TM影像和1∶25万等高线为数据源,利用GIS空间分析功能,建立了巴中市土地利用数据库并生成了高程、坡度和地形位指数图。然后将高程梯度、坡度梯度和地形位梯度分别与土地利用景观数据进行分级叠加分析,并引入无量纲分布指数,探讨不同地形梯度下不同土地利用景观类型的分布特征。结果表明,林地主要分布在较高等级海拔,坡度较大,地形位较高的地形条件下;耕地和城乡居民用地受气候条件和水域分布的影响,多分布在低海拔,坡度平缓,地形位较低的地形条件下;未利用地中水域占绝大多数比例,其分布指数随着地形位指数、坡度等级、高程等级的增加逐渐趋近于0。草地对地形条件的选择性较强,主要分布在中等级高程、坡度和地形位的地形环境中。通过比较分析,可以看出综合了高程和坡度双重属性的地形位指数能更真实地反映不同土地利用景观类型空间特征及分布趋势。     

巫山县农村居民点分布与地形因子关系

以重庆市巫山县农村居民点为研究对象,基于分布指数和信息熵,探讨了不同高程、坡度、坡向、地形起伏度、坡度变率和高程变异系数6个地形因子各地形位梯度上农村居民点的分布特征;利用变维分形理论方法定量研究了地形因子对农村居民点分布及其发展的影响。结果表明:各地形条件上研究区农村居民点分布占主导地位的地形位分别为高程250~1 000m,坡度0°~25°,东南、南、西南和西北坡向,地形起伏度0~30m,坡度变率0°~9°,高程变异系数0~0.02;农村居民点的有序度与分布格局体现出高度关联性,在优势地形位上有序度较高;农村居民点与高程、地形起伏度、坡度变率和地形高程变异系数均呈现二阶累积和变维分形分布特征,与坡度、坡向分别呈一阶和三阶累积和分形分布。不同地形因子对研究区农村居民点的影响程度从大到小依次为坡度高程坡度变率地形起伏度高程变异系数坡向。     

基于地形梯度的皖南地区土地利用分布特征

以安徽省皖南地区为例,利用GIS空间分析技术,通过计算高程、坡度和地形位指数等地形梯度上的土地利用分布指数,分析了3种地形梯度上不同土地利用类型的分布特征,探讨了该区土地利用分布特点与地形间的关系。结果表明:(1)研究区在高程0~600 m、坡度0~21°和地形位指数0~1.575 0区域内的面积占皖南地区总面积的93.10%、83.11%和93.89%,影响着该区的土地利用类型分布;(2)土地利用类型分布分层明显,耕地、水域和建设用地主要分布在海拔较低、坡度平缓和地形位指数较小的区域,相应的土地利用分布指数随地形梯度的增大而减少直至趋于0;林地、草地分布则与之相反;(3)依据土地利用和地形的关系,皖南地区土地利用格局趋于合理,但不合理的土地利用方式仍然存在,需要加强其土地利用的规划管理。     

赤峰市小流域地形因子对土壤有机碳密度的影响

为研究地形因子对土壤有机碳密度的影响,选择内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学和ArcGIS空间分析工具相结合的方法,根据流域DEM数据提取流域高程、坡度、坡向信息,并将其划分等级与克里格插值得到的流域土壤有机碳密度分布图进行叠加,建立地形因子的碳密度数据库,从而分析不同高程、坡度、坡向下土壤有机碳密度的变化情况。结果表明,地形因子对土壤有机碳密度的影响由高到低为高程>坡度>坡向。高程与坡度对土壤有机碳密度的影响较大,对土壤有机碳密度的影响均呈现抛物线走势,随高程与坡度的增加土壤有机碳密度表现为先升高后下降,并分别在600⁶50 m高程范围和5°650 m高程范围和5°¹0°坡度范围内达到最大值;坡向对土壤有机碳密度的影响由低到高为阳坡<阴坡<半阴坡<半阳坡。     

生态脆弱区景观生态风险时空分异及其地形梯度分析——以陕西省米脂县为例

目前,生态脆弱区已成为景观生态风险评价研究的热点区域之一。以黄土丘陵沟壑区陕西省米脂县为研究区,以2009年、2015年土地利用数据为基础数据,将研究区划分为耕地、林地、草地、果园、水域、城镇工矿用地和荒地7类土地利用类型,基于干扰度与脆弱度构建生态风险模型,并结合地形分布指数进一步分析了生态风险随高程和坡度梯度的动态变化规律,得出如下结论:(1)米脂县土地利用格局变化明显,耕地面积减少3 168.45 hm~2,林地与荒地面积分别增加1 102.95,1 609.47 hm~2;(2)米脂县2009年、2015年景观生态风险指数分别为0.221 7,0.228 9,且呈现西高东低,中间高南北低的空间分布格局。Ⅰ级风险主要转化为Ⅱ级风险,面积比例由28.17%降为13.59%;Ⅲ风险达到研究区面积的1/3,主要由Ⅱ风险区转化而来;Ⅳ与Ⅴ风险区面积变化不大,面积比例整体上升3.9%;(3)生态风险等级时空分布随高程和坡度梯度变化显著。Ⅰ级风险向低海拔、低坡度转移的趋势明显;Ⅱ与Ⅲ级风险均向高海拔转移;Ⅳ与V级风险在地形梯度上无明显的风险转移。     

重点生态功能区水土流失敏感性评价与分布研究—以贵州省雷山县为例

为了定量分析重点生态功能区雷山县水土流失敏感性现状,揭示其空间分布特征,识别出水土流失敏感性关键地域,也为县域水土流失综合防治和生态环境治理提供理论依据,研究选取2010年10月覆盖雷山县全域的ALOS遥感影像和1∶50 000地形图等为数据源,通过地理空间信息技术(RS和GIS技术)结合使用,运用3D Analyst栅格计算功能,提取雷山县DEM、坡度、坡向和土地利用等主要因子,运用ENVI软件,结合归一化植被指数模型,获取植被覆盖度,运用ArcMap空间叠加分析方法,划分出水土流失敏感性等级,得到研究区水土流失敏感性空间分布情况。结果表明,雷山县轻度及以上水土流失敏感性区域面积812.29km2,占总面积的67.45%,水土流失敏感性以轻度为主;强烈以上等级占总面积5.96%,所占面积小;同时研究区不同高程、坡向、坡度和植被覆盖度等级与水土流失敏感性之间存在显著关系,即轻度以上的水土流失敏感性区域面积出现先增大后减小的单峰分布;水土流失敏感性区域主要出现在高程为800~1 400m范围内,坡向为东南和西北,坡度为15°~35°,植被覆盖度在30%~45%的区域。     

快速城镇化地区土地利用变化的地形梯度特征分析——以榆次区为例

为探讨快速城镇化地区——山西省晋中市榆次区不同地形梯度上的土地利用变化特征,本研究以2000年、2008年和2016年3期影像和ASTERGDEM为数据源,分析2000—2016年间土地利用变化的时空特征,选用坡向、坡度变率、地形起伏度、地形位指数和土地利用类型分布指数对土地利用的地形梯度分布特征和变化过程进行分析。结果表明:1)2000—2016年,榆次区建设用地主要向西北方向扩张,主要分布在地形起伏度30m、坡度变率2°、阳坡和半阳坡及地形位为1～3级的地区。土地利用以建设用地、耕地和未利用地为主,其中耕地所占面积最大,2000年、2008年和2016年的平均比例为46.91%。2000—2008年建设用地面积增加43.07 km2,未利用地面积减少37.33 km2; 2008—2016年未利用地面积减少221.00 km2,而耕地面积和建设用地面积分别增加170.61 km2和37.36 km2。2)在坡度变率、地形起伏度和地形位梯度上,建设用地、耕地和水域主要分布于低梯度带,而林地和未利用地分布于中高梯度带;建设用地和耕地在平地、阳坡和半阳坡呈分布优势,林地在阴坡和半阴坡具有分布优势,而未利用地的优势分布区为阳坡和半阳坡;2000—2016年耕地的主要分布区向地形起伏度30 m、坡度变率为2°～15°、地形位为4～11级的区域扩张。榆次区土地利用变化地形梯度差异明显,地形因素、人类活动、政策因素、交通和区位为其主导因素。该研究结果为区域城镇化过程中的土地合理规划利用提供科学依据,为生态环境治理提供决策支持。     

涞源县土壤侵蚀与地形分布特征研究

在地理信息系统(Arcgis10.0)的支持下,运用修正水土流失通用方程(RUSLE),分析评估河北省矿业大县——涞源县土壤侵蚀现状及土壤侵蚀等级分布状况。在此基础上,叠加土壤侵蚀强度分布图和地形图,分析了土壤侵蚀强度对于坡度、高程、坡向等地形因子的分布特征。研究表明:涞源县土壤侵蚀现状主要为微度侵蚀,面积约为98570 hm~2,占县域总面积的41%;不同坡度和高程下的土壤侵蚀强度均先增大后减小,呈单峰分布趋势,最大值分别出现在坡度15~25°、高程900 m~1100 m处,坡向的土壤侵蚀强度最大值出现在东南坡向上;不同侵蚀强度在各坡度范围内所占面积比峰值随着侵蚀强度等级的增加呈规律性的出现在坡度级别较高的地方,侵蚀强度等级越高,土壤侵蚀面积比峰值出现处的坡度级别也越高。     

三峡库区景观生态安全格局优化研究——以重庆市开州区为例

[目的]探究重庆市开州区景观生态安全格局变化规律,根据不同功能区划进行分区优化,以提高景观生态格局稳定性及完善生态功能分区,为该区生态建设及城市可持续发展提供科学参考。[方法]采用地形位指数分析开州区各类用地在地形梯度上的分布特征,结合景观生态学原理,利用土地利用、高程及地形坡度等因子,选取生态"源"地,构建最小累积阻力模型(MCR),对开州区景观生态安全格局进行分区。[结果](1)开州区的地形位指数范围是0.046~1.069,其中林地和草地的地形位指数较大,耕地的地形位指数值较小。(2)根据最小累积阻力值及突变点分区原理,将研究区域划分为核心保护区,生态缓冲区、生态敏感区、生产生活区等4个敏感区,1990—2010年核心保护区面积较少,生态缓冲区与生态敏感区面积变化不大,生活生产区面积增加。[结论]在分析低海拔、高程与坡度组合复杂的区域景观空间分布特点时,地形位指数更具优势。     

河北省阜平县农村居民点地形分异特征研究

为探究太行山深山区农村居民点的地形分异特征,以河北省阜平县为例,选取了高程、坡度、坡向、地形起伏度、平面变率、剖面变率6个地形因子,通过区位熵指数反映农村居民点空间分布的优势地形位,运用洛伦兹曲线和基尼系数反映各地形因素不同分级梯度上居民点空间分布的集中程度,采用信息熵进一步分析农村居民点在各地形因素上的有序程度。结果表明:海拔高度在100～300 m以及300～500 m,坡度为0°~2°、2°~6°和6°~15°,坡向在平面、东北、东、东南和南向,地形起伏度在0～30 m,平面变率在20°以上,剖面变率在0°~5°内的区域为农村居民点在各地形因子上的优势地形位;平面变率各分级梯度上农村居民点的空间布局属于绝对均匀型,坡向、地形起伏度和剖面变率属于比较均匀型,而在坡度和高程上则属于分布悬殊型;农村居民点在地形起伏度、高程和坡度上的分布较为有序;优劣势地形位越明显的地形因素上,农村居民点的空间分布越集中,有序度也越高。从区位特征及内在结构进行定性和定量分析,可为山区农村居民点的布局优化提供科学决策。     

近20年来北洛河流域植被覆盖度随地形因子变化特征探究

基于1987年、1995年、2007年3期Landsat TM影像数据,以像元二分法估算了北洛河流域不同时期的植被覆盖度,结合DEM地形高程数据提取的地形因子,分析了植被覆盖度地形分异及动态变化特征,以期对流域生态建设和效益评价提供基础信息。结果表明:流域中9/10的面积为地形破碎的丘陵沟壑区和高塬沟壑区,2/3面积为8°~25°的斜坡地和陡坡地,各坡向面积相差不大。流域平均植被覆盖度从1987年的41.1%,1995年45.4%,增至2007年的63.4%。在各高程带、各坡度段和各坡向上,与1987年比,1995年虽有轻微增加,但其分布格局基本一致。2007年植被覆盖度在不同地形指标上均有显著增加,尤其在900~1 300m高程带、35°坡度段、阳向坡上植被改善程度显著。     

典型流域土壤侵蚀演变的高程、坡度空间差异比较

三峡库区腹地作为生态环境脆弱和土壤侵蚀敏感地区,其土壤侵蚀研究对库区生态建设具有重要意义。选取大宁河和梅溪河流域,借助GIS和RS技术,以1988,2000,2010,2015年遥感影像为数据源,结合实地调查,提取土壤侵蚀数据,通过土壤侵蚀强度综合指数、景观格局指数等研究方法,分析其不同高程、坡度带土壤侵蚀演变空间差异,探究土壤侵蚀防控的措施。结果表明:(1)从土壤侵蚀严重程度来看,2个流域最严重土壤侵蚀带及其演变趋势均具有较大的差异性。大宁河流域1 000~1 200m范围内的25°~35°坡度带最为严重,梅溪河流域则以800~1 000m范围内的25°~35°坡度带最为严重;(2)从土壤侵蚀演变程度来看,两流域土壤侵蚀演变程度快慢存在一定的差异性。大宁河流域以2 000 m高程带和35°坡度带演变最明显,200m和5°坡度带最不明显;梅溪河流域则以1 000~1 200m高程带和25°~35°坡度带演变速度最快,200m和5°坡度带最不明显;(3)从土壤侵蚀景观格局演变特征来看,在800~1 200m高程带和25°~35°坡度带,大宁河流域土壤侵蚀剧烈程度可能性大于梅溪河流域。以上研究结果,为后续对两流域800~1 200m高程带不同坡度、25°~35°坡度带不同高程的土壤侵蚀空间分布规律以及主控自然因子与土壤侵蚀的相互关系等科学问题的研究奠定了基础。     

不同地形因子下的长汀县土地利用时空变化特征

利用长汀县2000年和2016年Landsat TM影像的土地利用类型解译结果,用马尔可夫的转移矩阵法分析长汀县的土地利用结构时空变化,并重点分析耕地、林地和园地在不同高程、坡度上的分布状况和动态变化。结果表明,2000~2016年,林地面积增加,耕地面积减少,未利用地大量减少,园地面积增加。未利用地主要转变为林地、园地和建设用地,耕地主要转变为林地和园地。未利用地和耕地转变速率最快。随着海拔升高,林地面积先增加后减少,在800~1 000m高程带变化较大;耕地和园地面积随着海拔的升高而减少,主要分布在小于600m的区域。林地在6~15°内面积增加最多;耕地在15~25°坡度范围内变化最大;园地在高海拔和高坡度地区出现面积增加趋势,需加强对山地开发的监督。     

近10年来神木县土地利用变化和生态效应的地形特征分异研究

以神木县为研究区,利用2000年和2010年2期遥感影像解译获得的土地利用/覆被数据和DEM数据,对近10年神木县土地利用/覆被变化（LUCC）及其生态效应的地形分异特征进行研究。结果表明:（1）神木县各用地类型变化在不同地形因子等级下分异性特征明显。耕地在所有高程和坡度上均减少,尤其在950～1 250 m的较缓坡和缓坡上减少最为明显;草地、林地、建设用地和未利用地的变化主要集中在1 050～1 250 m的平地、微坡和缓坡上;工矿用地的变化主要集中在950～1 250 m坡度小于5°的缓坡和平地;水域在海拔 < 950 m和1 150～1 250 m的区域略有增加,而在其他高程级上明显减少,在不同坡度上的变化显示,水域在所有坡度均减少且在平地和微坡上减少最明显;（2）生态系统服务价值在高度 > 1 250 m的高海拔地区和坡度 < 5°的平地和微坡减少,而在其他高程和坡度级均增加。LUCC的生态效应模数大致随高程等级增加而增加,而在各坡度等级上呈明显的“V”形特征。因而高海拔的平地和陡坡对研究区生态环境产生的影响最为显著。     

晋西黄土区基于地形因子的土壤水分分异规律研究

以山西省吉县蔡家川小流域典型梁峁坡面为研究对象,在研究区共布设313个土壤水分监测点,用TDR测定土壤(0~30cm,30~60cm)水分,经克立格(kriging)插值得到了研究区土壤水分分布图,并与基于数字高程模型(DEM)提取的研究区域坡向、坡度、高程3个地形因子分布图叠加,生成土壤水分与地形因子相对应的数据库,用以分析坡面尺度地形因子对土壤水分的影响情况及基于地形因子的土壤水分分异规律。通过主成分分析得出:地形因子对土壤水分影响的次序依次为坡向>高程>坡度。通过对坡向和坡度聚类分析得出:影响土壤水分分异的坡向可分为两类,即292.5°~360°(0°)~112.5°(阴坡),112.5°~292.5°(阳坡);影响土壤水分分异的坡度分为:5°~20°,20°~35°两类。依据坡度和坡向的分类结果,分别拟合土壤水分和地形因子的函数关系,求出不同坡度、坡向土壤水分的关系系数:若假定坡度为5°~20°、坡向为阴坡时,土壤水分关系系数为1,则坡度为5°~20°、坡向为时阳坡时土壤水分关系系数为0.99,坡度20°~35°、坡向为阴坡时土壤水分关系系数是0.82,坡度20°~35°、坡向为阳坡时土壤水分关系系数为0.8。     

长江上游定量遥感监测模型地形因子应用研究

以长江上游商南县为研究区,利用GIS软件平台建立研究区数字高程模型(DEM),选用水土流失定量监测模型(QRSM),用水土流失地形像元SL因子算法专用软件计算像元坡度与坡长因子值,对数字高程模型(DEM)进行了差错与精度评价,并对地形因子计算过程中水体边界坡度、坡度因子、坡长、坡长因子和凹点、回流问题等关键技术进行了处理。结果表明,15°~25°坡度面积为530.51km2,占总面积的22.93%,25°~45°坡度面积为1 083.32km2,占总面积的46.82%。15°~45°坡度面积合计接近70%,是造成商南县严重水土流失的主要区域,监测结果符合研究区实际现状。该研究将监测模型推广应用到长江流域上游地区,对逐步实现长江流域水土流失的监测预报具有前瞻性,并对其他小流域也有一定的理论和实践价值。     

重庆山地都市区土地利用地形特征分异研究

在我国快速城市化的背景下,随着城市建设用地的不断扩张,地形因子对土地利用的制约性更加凸显。以地形特征明显的重庆都市区为例,以DEM数据和TM数据为基础数据源,提取2010年区域土地利用现状数据和坡度数据,研究区域的土地利用在不同高程等级、坡度等级以及地形位等级中的分布指数,分析重庆都市区2010年的土地利用在地形上的分布特征。结果表明:重庆都市区各土地利用类型在不同地形因子等级下分布指数的分异特征明显;在各地形因子等级区域中,优势土地利用类型分布差异突出;随着城市用地扩张,各种类型的土地利用在高程为500~1 200 m的平地、400~600 m的低缓坡以及500 m以下的高缓坡区域,呈现出明显的竞争趋势,是人地关系协调的重点区域;伴随城市扩展,建设用地侵占耕地和陡坡耕地大量存在的现象需要进一步关注。