1990-2018年东江流域土地利用变化及其驱动力

[目的] 分析东江流域1990-2018年土地利用时空变化特征及驱动机制，为该流域土地利用优化提供科学参考。[方法] 利用流域土地利用数据及统计年鉴数据，结合土地利用评价指标、主成分分析法及灰色关联分析法分析流域土地利用变化特征及其驱动机制。[结果] ①东江流域1990-2018年土地利用以耕地和林地为主，流域建设用地面积持续增加，其余地类面积均呈减少趋势，耕地和林地是建设用地面积的主要来源；②流域土地利用综合指数逐年增加，变化率为0.038，土地利用处于上升发展阶段；③流域土地利用变化驱动力主要为经济增长、人口增长、社会富裕程度和农业发展；各类驱动因子对各土地利用类型的驱动作用不同。[结论] 1990-2018年，东江流域土地利用结构不断优化，土地利用集聚程度增加，随着粤港澳大湾区的建设开发，未来流域内土地开发利用活动将更加频繁。     

秦淮河流域1980-2010年土地利用变化及驱动机制

[目的]研究近30a来秦淮河流域不同时期土地利用/覆被变化特征及驱动力,为秦淮河流域的生态经济系统可持续发展和流域管理提供科学依据。[方法]利用GIS功能对秦淮河地区1980,1995,2000,2005,2008,2010年土地利用现状图进行叠加转换,建立土地利用变化转移矩阵,在此基础上分析秦淮河地区近30a来的土地利用变化特征,并结合相应的社会统计资料分析土地利用变化的驱动力。[结果]流域内耕地面积逐年减少,建设用地面积逐年增加,林草覆盖面积略有减少;土地利用程度变化存在明显的时间差异性,2005—2008期间变化最大;建设用地的增加主要源于耕地的转入,其次是林地、水域;经济发展、人口增长和人民生活水平的提高是该区土地利用/覆被变化的主要驱动力。[结论]城市化发展要素是推动该区建设用地增加、耕地面积减少这一现象的主要驱动力。     

生态脆弱区土地利用变化及驱动力——以河北省张北县为例

[目的]研究河北省张北县的土地利用变化及其驱动因素,为该区域土地管理决策和土地资源可持续利用供科学依据。[方法]以1989,1995,2000,2010年TM遥感影像为数据源,运用遥感、地理信息系统、数理统计分析等技术与方法,系统分析了张北县土地利用变化的时空特征,剖析了土地利用变化的驱动因素。[结果]张北县主要地类为耕地、林地和草地,1989—2010年土地利用数量变化主要表现为耕地和草地面积的减少,林地和建设用地面积的增加,其中2000—2010年土地利用变化更为剧烈;地类转换主要表现为耕地、草地向林地转变以及耕地、草地向建设用地的转变;空间变化主要表现为东部坝头地区林地增加明显,中部平原地区建设用地扩张明显。[结论]近20年来张北县土地利用变化明显,主要受自然及社会经济因素综合影响。此外政策因素也是该区域土地利用变化的主要驱动因素。     

东江流域2001-2013年土地利用/覆被类型变化的时空特征及成因

[目的]区分人类活动和自然环境变化对东江流域土地利用/覆被类型变化的贡献率,为优化流域土地利用方式、保护流域生态环境和支持粤港澳大湾区建设提供有益的信息和科技支撑。[方法]基于时间序列的遥感影像土地利用/覆被类型栅格数据,结合区域经济发展、土地利用评价指标体系和灰色关联分析,量化东江流域2001-2013年间土地利用/覆被类型变化的时空特征和成因。[结果]①随着时间推移,东江流域土地利用/覆被类型格局由常绿阔叶林、草地和耕地共同主导型转变为常绿阔叶林主导型;②研究期内不同土地利用/覆被类型变化差异明显,灌丛、混合林、常绿阔叶林和草地变化剧烈且相互之间转化频繁,水域、耕地和城镇用地面积变化相对平缓;③非城镇用地转化空间差异显著,耕地的转化程度表现为：下游 > 上游 > 中游;④人口增加、城市建设、技术革新和经济增长是推动东江流域土地利用/覆被类型发生变化的主要原因。[结论]总体来说,最近10 a多东江流域的土地利用/覆被类型变化有利于流域生态环境和水资源的保护,进而有助于粤港澳大湾区的建设。     

基于Logistic-Markov方法的土地利用结构变化多因素驱动预测模型研究与应用

[目的]探索土地利用结构变化的驱动规律及其预测方法,为在社会经济快速发展背景下抑制建设用地扩张、优化城乡土地利用等提供决策参考。[方法]利用主成分分析,Logistic,Markov等方法研究土地利用结构变化的驱动力,分析土地利用结构状态转移矩阵与驱动因素的数量关系,构建基于多因素驱动的土地利用结构变化预测模型。[结果]以地处"长三角"经济区的江苏省泰兴市为例,测算了城镇发展、经济发展和管理政策等土地利用结构变化驱动力,其中城镇工矿用地扩张的驱动力增加了25.85%,耕地减少的驱动力则降低了22.21%,并预测分析了2010—2020年的土地利用结构变化特征,预测精度相对提高了0.52%。[结论]多因素驱动的土地利用结构变化预测方法,能够科学地诠释土地利用结构变化及其驱动力的作用机理,可以提高预测精度,为分析区域土地利用变化规律提供一种新方法。     

东南沿海土地利用转型的生态服务价值研究——以甬江流域为例

[目的]通过分析流域的土地利用变化对流域内各个自然过程生态服务价值的影响,为流域土地资源的合理利用和流域生态安全保护提供科学依据。[方法]基于土地利用转型变化,分析1980—2015年人类活动影响下的甬江流域土地利用变化及其生态服务价值变化。[结果]①甬江流域土地利用变化以耕地的减少与建设用地的增加为主要特点,且土地利用程度不断上升。土地利用类型之间发生复杂的相互转化,转移面积最大的是耕地转向建设用地。②35 a间,甬江流域土地综合利用动态度为0.42%。建设用地土地利用单一动态度最大,耕地面积减小幅度最大。③甬江流域生态服务在时间层面上,总价值先增大后减小,在1995年之前不断增加,但在之后不断减少。④在空间层面上总体呈现出由西南向东北逐渐变低的趋势。[结论]甬江流域土地利用转型剧烈,土地利用的快速变化加剧了生态系统功能退化。     

抚仙湖流域生态用地时空演变及其驱动因素

[目的] 研究生态用地时空演变规律及形成机制，为维持区域生态平衡和保障生态文明建设提供科学参考。[方法] 运用土地利用变化幅度、洛伦兹曲线、基尼系数、回归分析及GIS技术等方法，分析2010-2018年抚仙湖流域生态用地时空演变特征及其形成机理。[结果] ①抚仙湖流域生态用地以耕地、林地和水域及水利设施用地为主。8 a来，耕地面积减少5.15 km²，林地面积减少1.94 km²，草地面积减少0.81 km²，园地面积减少0.19 km²，其他土地面积减少1.40 km²，水域及水利设施用地面积增加0.03 km²。②流域各种生态用地空间分布差异较大，耕地、林地空间分布较均匀，洛伦兹曲线比较靠近绝对均匀线，基尼系数居0~0.25之间。草地、园地、水域及水利设施用地和其他土地分布相对集中，洛伦兹曲线下凹程度较大，基尼系数多处于0.5之上。生态用地空间分布不均的趋势有所加强。③从驱动机制来看，导致流域生态用地时空变化的主要驱动因素为人口密度、城镇化水平、政策、到主要公路距离、到水域距离、到城镇建成区距离。[结论] 研究时段内，抚仙湖流域生态用地时空变化较显著，其变化是自然条件、社会经济条件及空间区位条件多种因素协同作用的结果。     

不同土地利用变化情景下的洪汝河流域水文响应

[目的]研究洪汝河流域土地利用变化对水文过程的影响,为当地水资源的合理规划和利用提供依据和参考。[方法]本研究以土壤水体评价模型(soil and water assessment tool,SWAT)为基础,通过设计多种土地利用情景模式模拟洪汝河流域水文情景,首先利用数字高程模型(digital elevation model,DEM),土地利用数据、土壤数据以及日气象数据建立模型;其次选用2006—2008年的水文观测数据进行模型率定,并进行敏感性和不确定性分析;最后,设置4种土地利用情景模式进行水文模拟。[结果]退耕还林情景下径流减少4.23%;而在耕地增加,城镇用地增加和以城镇用地、林地草地增加为主的复杂土地利用变化这3种情景下,径流分别增加3.01%,4.91%和1.50%。[结论]退耕还林增加了可涵养水源的森林,使得径流减少,而增加耕地开垦或城市建设用地则会增加地表径流。     

1980—2020年内蒙古自治区通辽市土地利用变化及其驱动力

[目的] 分析内蒙古通辽市土地利用变化及其驱动力,为该地区经济建设、土地可持续发展提供科学依据。[方法] 基于通辽市1980—2020年8期土地利用数据及统计年鉴数据,采用土地利用动态度、土地利用程度、土地利用转移矩阵和主成分分析方法对通辽市土地利用变化特征及其驱动力进行研究分析。[结果] 通辽市1980—2020年土地利用以耕地和草地为主,耕地总面积增加了3 037 km²,整体增幅为20.48%,草地总面积减少了2 922 km²,整体减幅为10.40%。建设用地面积在40 a间持续增加,其单一土地利用动态度最大。土地利用程度综合指数处在中低等水平,由于研究期间综合指数变化率为正值,整体上处于上升发展期。研究期间内草地主要转化为耕地、林地、建设用地及未利用土地。通辽市土地利用变化的社会经济驱动力以经济发展水平、农业发展水平、社会富裕程度和产业结构为主,人口的影响次之。气候驱动因素方面主要是年平均气温和年降水量的影响较为显著。[结论] 1980—2020年通辽市土地利用空间上存在明显异质性,土地利用变化速度趋于稳定,土地利用水平不断提高,土地利用转换愈加频繁,社会经济和气候因素对土地利用变化有正向显著作用,整体上不断促进该地区经济建设和土地可持续发展。     

2000-2015年四川省南充市土地利用/覆被变化及其驱动因素

[目的]对四川省南充市15 a间土地利用/覆被的时空变化特征及其驱动因素进行分析,为南充市的生态环境建设与可持续发展提供科学依据。[方法]基于南充市2000,2010,2015年3期Landsat影像和QuickBird高精度遥感数据,计算2000—2015年土地利用/覆被转移矩阵和土地利用/覆被状况指数。[结果]①近15 a来,南充市的土地利用/覆被类型以耕地和林地为主,约占研究区面积的80%,但各土地利用/覆被类型间都有不同程度的相互转换。②研究期内,林地面积增加1006.2 km~2,主要由耕地和草地转化而来;建设用地面积增加965.4 km~2,多由水体和耕地转化而来,而耕地、草地和水体面积分别减少了1 549.8,307.9,90.4 km~2。③近15 a来,南充市土地利用/覆被状况指数变化表明,林地和建设用地呈转好趋势(土地利用/覆被状况变化率为正值),耕地呈转差趋势(土地利用/覆被状况变化率为负值)。[结论] 2000—2015年南充市土地利用/覆被变化明显,其中,地形、人口、城市化水平和退耕还林工程等是造成南充市土地利用/覆被变化的主要驱动因素。     

基于GEE数据平台的北洛河流域1970-2019年土地利用结构变化特征

[目的] 探究北洛河流域土地利用时空变化及其驱动力,为该区土地资源优化、环境质量改善和水沙生态要素变化分析等提供科学依据。[方法] 基于GEE平台整理和处理北洛河流域1970—2019年间6期遥感影像数据,从时间变化、动态度、转移方向和空间分布等角度分析流域土地利用变化特征,并对其驱动因素进行探讨。[结果] 研究时段内,北洛河流域土地利用类型以耕地、林地和草地为主,数量结构从2000年前的1：1.1：0.6变化到2000年后的1：2.7：0.7。1970—2019年研究区耕地、草地和水域的减少率分别为16.6%,6.7%和0.1%,林地和建设用地的面积增加率为19.9%和1.3%。流域耕地和草地斑块趋于分散且简单化,林地斑块趋于聚集和复杂化。土地利用转移主要以耕地转林地、耕地转建设用地和草地转林地为主。流域土地利用综合动态度先增后减,2000—2010年间达最大。流域中,上游丘陵沟壑区土地利用结构变化最为显著,其次为中游的甘泉、宜君、华池、合水等县。[结论] 国家政策的演变、社会经济发展和人口增长决定了土地利用变化的方向和程度,自然因素为长期辅助影响因素。     

基于灰色系统理论的挠力河流域净耕地面积预测

[目的] 研究如何精准提取净耕地利用信息,为农田管理与耕地科学利用提供理论支持。[方法] 基于灰色系统理论提出净耕地预测思路,以典型粮食产区挠力河流域为研究区,在土地利用变更调查数据支持下,运用净耕地系数、突变检测模型、灰色动态模型（GM）等数理模型,提取并验证净耕地（包括旱地和水田）利用信息。[结果] 挠力河流域土地利用斑块面积变化表现出显著的“灰色”特征,对20 hm²等额面积区间的非旱地和非水田斑块面积累加处理,可增强数据列的规律性特征;GM （1,1）灰色系统模型和多项式预测方法均可较为准确地提取非旱地和非水田面积信息。2018年,挠力河流域旱地和水田的净面积分别是1.06×10⁶ hm²和3.87×10⁵ hm²,对应的净系数为97.65%和98.07%。[结论] 耕地斑块面积变化具有灰色特征,可采用灰色系统理论进行净耕地面积预测。     

修河中上游流域土地利用变化对径流的影响

[目的]土地利用的变化对流域水文过程产生了重要的影响,研究土地利用变化下的水文响应已成为水文学科研究的一个热点。[方法]以修河中上游流域作为主要研究区域,分析了35年来修河中上游流域各种土地利用类型的变化特征,并利用1987—2000年水文气象数据资料,构建了SWAT模型,通过设置1980年、1990年、2005年和2015年4种土地利用情景,定量分析了修河中上游流域土地利用变化对径流的影响。[结果]SWAT模型在研究区具有较好的适用性。1980—2015年,修河中上游流域主要用地类型为林地、耕地和草地,三者面积之和占流域的98%。其中高利用城市用地和耕地对径流的影响系数是正值,说明高利用城市用地和耕地对径流起促进作用;林地、草地对径流的影响系数均表现为负值,说明林地和草地对径流有抑制作用,且草地的抑制作用更加显著。此外,林地和草地在丰水季会减少径流,在枯水季却会增加径流,有类似海绵的作用。[结论]模拟研究土地利用变化对修河中上游流域径流的影响在合理规划水土资源、改善生态环境方面具有十分重要的现实意义。     

云南高原盆地城市水源地土地利用空间结构

[目的]探究云南高原盆地城市水源地土地利用空间结构,为该区城市水源地土地利用结构调整提供依据。[方法]以洛伦兹曲线和分形方法相结合,对云南省9个典型高原盆地城市水源地土地利用空间结构进行了分析。[结果]9个典型高原盆地城市水源地土地利用类型中建设用地、草地和未利用地当前分布欠缺合理性,很不均衡,而未利用地和水域的空间结构镶嵌程度复杂,稳定性差。[结论]各个水源地现存的土地利用空间结构缺乏从水源保护角度出发的统一规划,土地利用问题突出。     

中部粮食主产区土地利用变化及其驱动机制研究——以湖北省鄂州市为例

区域土地利用变化过程、格局与驱动力研究是揭示全球与区域尺度土地利用/覆盖变化规律的有效方法。基于鄂州市1991年、2004年和2009年3个时期土地利用空间数据和社会经济统计数据,采用土地利用转移矩阵、主成分分析法等模型方法,分析土地利用变化总体特征、各地类转化方向以及土地利用变化驱动因素。结果表明:（1）18 a期间,鄂州市土地利用变化显著,耕地面积减少最大,减幅达到28.39%,主要转移方向为建设用地、养殖和林地。（2）养殖水面和建设用地大量增加,增幅分别为200.62%,84.83%,主要增加来源为耕地和水体。（3）土地利用变化主要驱动因素为经济增长、人民生活水平提高和人口增加,政策和城市规划也是重要的驱动因素。     

基于LMDI模型的黄河中游城市群水土资源利用影响因素分析

[目的]水土资源是城市发展的重要生产要素,是探索黄河中游城市群水土资源利用过程中的关键因素,对科学促进黄河中游城市群经济快速发展具有重要意义。[方法]以黄河中游三大城市群为例,通过运用LMDI加法模型对2010—2019年黄河中游三大城市群分别构建影响水资源消耗量变化及城市建设用地数量变化的因素分解模型,计算并比较不同驱动因素的效应值。[结果](1)水资源利用效率提高和产业结构的优化能够抑制水资源消耗量的增加,而经济规模和人口规模扩大则促进其增加。(2)产业规模、经济规模及人口规模扩大对建设用地扩张存在推动作用,而城市建设用地消耗强度对建设用地扩张具有抑制作用。(3)对于水资源利用量变化,黄河中游不同城市之间产业结构优化水平存在较大差距;对于城市建设用地变化,三大城市群总效应值比较结果为关中平原城市群>中原城市群>晋中城市群。[结论]基于区域差异和时间差异角度探讨黄河中游城市群水土资源利用的影响因素,有助于丰富水土资源可持续利用的相关研究,为黄河中游城市群的可持续发展提供理论指导。     

2018-2019年河南省兰考县土地利用变化对耕地风蚀的影响

[目的]探索淮河流域黄泛平原风沙预防区耕地风蚀现状、年度动态及其变化原因,为区域风蚀研究与治理提供科学依据。[方法]选取河南省兰考县为研究对象,通过高分辨率遥感影像解译2018,2019年土地利用信息,采用耕地风蚀模型计算风蚀模数,分析土地利用年度变化对耕地风蚀的影响。[结果]①2018-2019年,兰考县土地利用以水浇地为主,出现土地利用变化的区域面积为21.40 km²,水浇地动态度为-1.54%,主要变化类型为水浇地转为其他林地,面积7.19 km²。②兰考县耕地风蚀主要为微度,其次为轻度。2018-2019年,轻度侵蚀面积减少17.04 km²,动态度为-12.13%。③2018-2019年,兰考县耕地风蚀变化的主要原因是水浇地面积、空间位置的变化,因水浇地转出导致侵蚀减少的面积为3.36 km²,主要位于仪封乡、城关镇等区域;因水浇地转入造成侵蚀增加的面积为0.98 km²,主要位于仪封乡、葡萄架乡等区域。[结论]淮河流域黄泛平原风沙预防区土地利用结构、耕地风蚀特点鲜明,水浇地变化直接影响耕地风蚀。因此,区域应多关注耕地风蚀治理及耕地合理利用。     

黄河西岸陕西各县市耕地质量时空变化特征及其分异规律

为推动黄河流域高质量发展,以黄河流域为地理单元,从县域层面系统分析黄河西岸陕西各县市耕地数量和质量时空变化特征及其分异规律。基于陕西省2005-2018年耕地质量等别评价成果,采用动态度模型法、面积加权平均法、耕地质量区位指数法、重心迁移模型法研究黄河西岸陕西各县市耕地质量变化。结果表明:(1)时间上,2005-2018年黄河西岸陕西各县市耕地资源数量上表现下降趋势,质量上平均利用等别不高且变化不大。数量方面:年平均下降率为5.86%,在2005-2010年、2010-2015年、2015-2018年为先下降、后上升、再下降的变化态势,平均年变化率分别为17.46%,3.58%,1.60%,耕地数量变化更加平稳;质量方面:2005年、2010年、2015年、2018年平均利用等别不高且变化不大,分别为12.46,12.60,12.50,12.50。相比全国平均耕地利用等9.96,黄河西岸陕西各县市耕地利用等处于较低水平,相比陕西省平均利用等11.34,耕地利用等约低于省内一个等。(2)空间上,2005-2018年黄河西岸陕西各县市耕地质量大致呈现自南向北逐渐降低的分异格局。区位指数角度:位于关中平原的潼关县和大荔县耕地利用等较高,为高等地的聚集区,但开展城市建设占用优质耕地,补充一般耕地,造成耕地质量有所下降。陕北地区耕地质量较差,中、低等地的区位指数较高,由于积极开展土地整治工程耕地利用等别均有提升。重心迁移角度:高等地重心在2005-2018年期间处于大荔县,中等地重心由合阳县向黄龙县迁移,低等地重心由佳县迁向米脂县,再迁回佳县。且中等地重心坐标迁移量>低等地重心坐标迁移量>高等地重心坐标迁移量。黄河西岸陕西各县市耕地数量、质量变化均愈加平稳,耕地质量大致呈现自南向北逐渐降低的格局,应保证潼关县和大荔县耕地质量不降低的同时保持黄河西岸陕北县市耕地质量增长趋势。本研究成果为黄河流域生态保护提供耕地管护支持,为基本农田划定、国土空间规划编制和耕地质量管理提供了基础支撑。