渭北旱塬小流域土地利用空间分布与地形因子的关系——以陕西省淳化县秦庄沟流域为例

以渭北旱塬秦庄沟流域为例,以土地利用现状为基础数据,结合ArcGIS技术,对地形因子数据和土地利用数据进行了叠加并提取,采用地形分布指数(LDI)分析了土地利用空间分布与地形因子的关系。研究结果表明,不同地类空间分布与地形因子坡度、高程、沟壑密度存在密切关系,并呈现一定的规律性。耕地优势分布主要在海拔900~1 100m,坡度为5°~25°,沟壑密度为0~4km/km2的区域;在海拔800~1 200m,坡度为0°~15°,沟壑密度为0~2km/km2和4~6km/km2的区域是园地优势分布区;林地优势区主要在海拔1 100~1 250m,坡度为15°~25°和25°,沟壑密度为2~6km/km2的区域;裸地的优势区在海拔800~1 000m和1 100~1 200m,坡度为25°,沟壑密度为4~8km/km2的区域;居民点用地优势区在海拔900~1 000m,坡度为0°~5°,沟壑密度为0~2km/km2的区域。     

基于RS和GIS三江并流区土地利用/覆被现状格局研究

通过对2000TM影像进行解译,采用GIS技术,将DEM生成坡度与坡向图,对三江源并流区土地利用/覆被分布现状格局进行了研究。结果表明:本区草地占主导地位,其次是林地,耕地与建设用地面积只占很少比例;耕地主要分布在海拔2 900~3 400 m的平地;林地主要分布在海拔3 400~4 200 m、大于25°的阴坡,草地主要在海拔3 800~4 500 m范围内均匀分布;建设用地主要分布在海拔3 400~4 200 m的平地;未利用地主要分布在海拔3 400 m以上、大于25°的区域。     

地形因子对三江平原土地利用/覆被变化的影响研究

在遥感和地理信息系统技术支持下,分析了1954—2005年海拔高度和坡度因素对三江平原土地利用/覆被变化过程的影响。结果表明,过去近50 a,三江平原土地利用/覆被变化剧烈,其中耕地增加了2.25倍。与耕地面积急剧增加相对应的是湿地、林地和草地的大幅度减少。各土地利用类型的动态变化在不同海拔高度的地表区域有不同的表现,其中耕地的增加主要发生在海拔200 m以下的地貌部位,尤其是海拔100 m以下的地貌部位;湿地面积的减少也主要发生在海拔200 m以下的地貌部位,其中大部分发生在海拔100 m以下的地表单元。林地与草地在各个海拔高度区间的变化趋势呈波动状态。城乡工矿用地在各个海拔高度区间都有一定的变化,其中海拔200 m以下变化尤为明显。三江平原耕地面积在各个坡度级别上均呈增长趋势,在坡度小于1°的地貌部位增加最多。坡度大于10°时,耕地面积的增长比例非常小。林地、草地和湿地的变化均主要发生在坡度小于1°的地貌部位。水域、城乡工矿用地的变化主要发生在坡度较小的地貌部位。     

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。     

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。     

丹江流域陕西片土地利用空间分异性特征研究

应用遥感与地理信息系统技术,通过矢量数据和栅格数据的转换和数据叠加方法,研究了丹江流域陕西片不同高程、坡度、坡向及起伏度4种地形因子下的土地利用/覆盖特征及其多样化指数。结果表明,丹江流域土地利用类型以草地为主;除水域外各种土地利用类型随高程分布特征均呈现明显的峰值特征,其中耕地、林地以及草地在海拔800～1 200m内面积比重较大;15°～25°坡度上各土地利用面积比重最大;坡向对土地利用类型分布的影响较小;海拔200～300m是林地和草地2种地类共同的起伏度临界区间。研究结果反映了土地利用变化过程及其自然驱动力影响特征,为进一步研究丹江流域土地利用结构调整和水土保持措施规划提供了科学依据与理论支持。     

基于RS与GIS的内蒙古武川县退耕还林生态成效监测

为监测半干旱地区退耕还林工程实施的效果,基于MODIS NDVI时间序列数据及土地利用数据,该文对内蒙古武川县的土地利用变化及植被覆盖变化进行了研究。结果表明:1)2000-2013年,武川县植被覆盖呈增加趋势发展的面积占33.55%,呈减少趋势发展的面积占30.15%,无显著变化的占36.30%,植被覆盖变化的空间差异明显,植被退化的区域重点集中于武川县的西北部。2)1999-2010年间,研究区耕地面积净减少18 809.29 hm2,耕地转为草地13 873.48hm2,转为林地5 429.81 hm2,草地转为林地13 554.25 hm2;结合地形特征,退耕地重点分布于2°~15°坡度与1 500~2 000 m海拔范围,并随着坡度与海拔的增加,退耕的幅度越来越大。3)退耕区中,植被覆盖下降的面积占20.98%,植被覆盖增加的面积占43.89%;在非退耕区,植被覆盖下降的区域面积占29.40%,植被覆盖增加的占34.14%。整体来看,退耕区植被的改善程度要高于非退耕区。4)进一步分析发现,退耕区中,耕地-草地的植被呈退化趋势发展,退化区域集中于2°~15°坡度与1 500~2 000 m海拔范围;在耕地-林地与草地-林地区域,其整体植被覆盖均显著提高,其中,耕地-林地的植被改善区域集中于2°~6°坡度与1 500~1 750 m海拔范围,草地-林地的植被改善区域重点分布于6°~15°、2°~6°及15°~25°坡度范围与1 500~2 000 m海拔范围。在非退耕区,耕地保持区、林地保持区与林地-草地区域的植被覆盖整体增加,而草地保持区、草地-耕地与草地-沙地区域的植被覆盖整体下降。     

地形因子对三江平原土地利用／覆被变化的影响研究

在遥感和地理信息系统技术支持下,分析了1954-2005年海拔高度和坡度因素对三江平原土地利用／覆被变化过程的影响。结果表明,过去近50a,三江平原土地利用／覆被变化剧烈,其中耕地增加了2．25倍。与耕地面积急剧增加相对应的是湿地、林地和草地的大幅度减少。各土地利用类型的动态变化在不同海拔高度的地表区域有不同的表现,其中耕地的增加主要发生在海拔200m以下的地貌部位,尤其是海拔100m以下的地貌部位;湿地面积的减少也主要发生在海拔200m以下的地貌部位,其中大部分发生在海拔100m以下的地表单元。林地与草地在各个海拔高度区间的变化趋势呈波动状态。城乡工矿用地在各个海拔高度区间都有一定的变化,其中海拔200m以下变化尤为明显。三江平原耕地面积在各个坡度级别上均呈增长趋势,在坡度小于1°的地貌部位增加最多。坡度大于10°时,耕地面积的增长比例非常小。林地、草地和湿地的变化均主要发生在坡度小于1°的地貌部位。水域、城乡工矿用地的变化主要发生在坡度较小的地貌部位。     

桐柏大别山区土地利用时空变化图谱分析

运用地学信息图谱理论方法,基于地理信息系统时空分析模型,以桐柏大别山区20 a土地利用3期(1987、1997、2007)空间数据为基础,通过建立桐柏大别山区土地利用变化图谱和涨落势图谱,分析该区域土地利用变化的时空特征,预测未来土地利用变化的趋势。结果表明:1)1987—2007年,研究区土地利用发生了很大变化,耕地面积持续性减少,林地和建设用地面积持续性增加,草地和未利用地面积先增加后减少,水域面积先减少后增加;2)空间格局上,耕地与林地相互转化遍布整个研究区域,耕地和林地转为建设用地主要分布在各县市周边地区,水域转为耕地和林地主要位于水域与其他用地交接地带;3)涨落势图谱中,林地涨势最明显,增加了5 904.06 km2,占新增图谱单元61.31%,主要来源于耕地和水域转出,耕地落势最明显,减少了6 394.71 km2,占萎缩图谱单元66.41%,主要转为林地和建设用地;4)未来10年,桐柏大别山区土地利用类型仍将以耕地、林地为主。     

基于GIS的县级土地利用现状分析--以陕西省洋县为例

以陕西省汉中市洋县为研究对象,结合GIS技术,分析了该地区土地利用的类型、面积、空间分布及其与地形因子之间的关系.结果表明:(1)该区土地利用结构不很合理,未利用土地面积过多;(2)从坡度和海拔与不同土地利用类型之间的关系可以看出,耕地、园地、建筑用地均集中在坡度小于8°、海拔小于800 m的区域,随着坡度和海拔的增大,土地利用类型逐渐以林地和牧草地为主.     

青海高原东部农业区耕地流失及其评价

为探究中国西部耕地流失规律,该文利用1999年、2009年遥感数据提取青海高原东部农业区耕地变化信息,分析耕地流失量和空间分布,并结合地形数据、经济社会发展基础数据等用 Logistic 方法定量分析耕地流失的主要影响因素。结果表明：1999年至2009年间,青海高原东部农业区耕地面积净减少1393.25 km2,耕地流失1811.78 km2,其中转化为建设用地157.05 km2,退耕还林/草1654.73 km2。坡度＞25°的耕地中78.82%已进行了退耕还林/草,说明青海高原东部农业区退耕还林/草成效显著。耕地流失去向评价结果表明,海拔对建设用地扩张的贡献率为-66.46%,坡度对退耕还林/草的贡献率高达91.25%,说明青海高原东部农业区建设占用和生态退耕的合理性。该研究为区域社会经济的可持续发展提供依据。     

三江平原过去50年耕地动态变化及其驱动力分析

在遥感和地理信息系统技术支持下,本文对三江平原建国以来耕地变化方式及与其它土地利用类型的转化进行了定量研究。结果表明,在过去50多年里,三江平原耕地面积发生了显著变化。在建国初期的1954年,耕地面积为17133.81 km2,所占比重仅为15.91%;2005年耕地为55688.45 km2,面积比为51.17%,耕地面积净增加了38554.64 km2,年均耕地增加面积为755.97 km2。通过耕地与其它土地利用类型的转化分析表明,湿地开垦对耕地的增加贡献最大,其次为林地与草地。通过垦殖指数及其变化模型分析表明,三江平原不同历史时期耕地面积的变化速率存在很大的时空差异;区域本身人口急剧增加、国家有计划的农垦移民、农业机械化水平提高是导致本区耕地面积不断增加的主要原因;三江平原区域自然条件,尤其是地势、地貌与土壤条件同样影响着三江平原耕地面积的变化。     

基于NDVI遥感反演的半干旱沙区耕地地表温度异质性研究

土地荒漠化是半干旱沙区突出的生态环境问题,土地利用是导致该区域土地荒漠化的主要原因,在荒漠化呈整体逆转、局部扩张的背景下,基于地块尺度研究半干旱沙区耕地利用特征,对进一步防治荒漠化、实现生态恢复具有重要意义。本文利用遥感反演的地表温度,分析耕地地块的地表温度特征,并分析形成该特征的原因。结果表明,耕地地表温度总体分布范围较大;在耕地地块温差方面,地块温差较大,遥感影像的行编号条带号为030/120部分的耕地地块温差在0～10 K之间,行编号条带号为030/119部分的耕地地块温差在0～11 K之间,且地块温差大的耕地面积所占比例大;耕地地块边缘的地表平均温度高于地块平均温度。科左后旗自然降水量的空间分异使得耕地地表温度范围较大。坨甸微地形导致自然降水重新分配和耕地地块存在一定高差造成耕地地块温差较大。微地形条件、土壤质量及农业管理措施共同导致了耕地地块边缘的地表温度较高。基于以上研究结果,认为在半干旱沙区进行耕地质量评价时,评价单元的确定宜采用网格法;建议对耕地地块边缘的耕地进行退耕,以进一步防治土地荒漠化和恢复生态。     

1983－2009年黄土高塬沟壑区耕地结构特征演变分析

为明确退耕还林前后黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构演变规律,以长武县为例,基于土地利用结构内涵,采用GIS技术和定量指标,对1983年、1993年和2009年黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构进行定量分析。结果表明:长武县3个时期的耕地数量分别为292.1、181.3和159.2km2,耕地减少主要位于0～2°,>15～25°和>25°坡度耕地,相对于1983年、1993年分别下降了29.6%、48.9%、60.1%和15.6%、15.7%、48.8%,耕地与其他地类的相互转化频繁。该区0～6°缓坡耕地主要转化为园地和居工地,>15°的陡坡耕地主要转化为林地和未利用地(荒草地)。结构分析表明耕地数量的坡度分布趋于合理,缓坡耕地空间结构上向均匀性、核心板块的团簇式发展,陡坡耕地主要以核心斑块的分散分布为主。耕地在过去30a是一个优化的过程,其结构演变有利于资源优化配置利用和农业集约化发展。1983-1993年期间的退耕为种植业效益驱动下农户自发性质的退耕或者弃荒,1993-2009年期间则是科学宏观退耕并对前期自发退耕地和弃荒地的整理利用。该文为区域土地利用管理和政策制订提供了借鉴和参考。     

青海高原东部农业区土地利用遥感分类制图

为有效地监测复杂区域生态环境治理成效,该文以青藏高原与黄土高原过渡地带的青海高原东部农业区为例,研究大范围复杂地区土地利用遥感自动、快速提取方法。首先构建适于研究区土地利用变化分析的分类系统;其次,采用地理分区综合遥感分类法对青海高原东部农业区进行土地利用遥感分类制图。研究结果表明,上述方法适宜大范围复杂地区土地利用信息的有效提取,Kappa系数0.71,较未分区的分类结果高0.12。分类制图结果表明,研究区土地利用结构以农用地为主,其中>6°～25°的坡耕地占耕地总量的63.33%,应加大这部分坡耕地水土流失的防治。该研究为大范围复杂地区土地利用遥感信息提取提供了有效的方法,为青海高原东部农业区土地资源的科学管理与规划提供了参考。     

基于重心模型的丘陵山地区耕地利用转换时空特征研究

地形起伏是决定山地丘陵区土地利用类型时空格局的关键因素,是耕地利用的耕地利用时空转换的控制因子之一。为分析丘陵区耕地利用转换时空特征,选取位于山地丘陵区的赣州市为典型区。基于均值变点法对赣州的起伏度进行定量分析,将赣州市划分为平坦(12.4%)、微起伏(11.3%)、小起伏(43.6%)和中起伏(32.7%)4个等级。利用重心模型计算得到,1990、1995、2000、2004、2009和2014年5个时期耕地重心的移动角度分别为63.4°、330.5°、201.4°、203.4°和106.4°,与森林、灌草、裸地、水体和人造表面重心移动角度的Pearson相关系数分别为0.44、0.94、0.02、0.36和0.85。灌草、人造地表两种类型是与耕地重心的移动角度Pearson相关性最高,耕地与人造地表最为密切,但其形态变化并不具有一致性。1990-2014年平坦、微起伏、小起伏和中起伏区域承载耕地面积比例平均为34%:19%:35%:12%,区域承载的耕地利用强度与耕地发生转换的强度大小随着起伏度等级增加而减小。从数量来说森林与耕地变化最密切。从空间位置上,耕地与草地变化最密切。     

基于BP-MC网络的张家港市耕地安全定量化分析

近年来城市用地大量侵占农业用地,不断威胁到城市的粮食安全问题,利用遥感快速准确地监测土地利用覆盖变化和城市扩张对保护耕地意义重大。运用BP人工神经网络,结合广义蒙特卡罗思想,利用多年的张家港市TM遥感影像、土地利用图和年鉴,对耕地、道路、城市扩张、GDP及产业经济结构之间的关系进行了深入的分析。研究结果表明：张家港市10 a来耕地面积以每年约2.5%的幅度减少,但在2002年后农业总产值有小幅回升,这与该市落实土地优化政策、农业结构和产业结构调整息息相关。城市扩张主要方式为多核心蔓延式扩展,距主要道路和已建城区2 km内的农业用地最有可能在4 a内转变为城镇用地,并且道路和城区附近500 m内是转化高峰,而且间隔年限越长,道路和已建城区对其缓冲区的影响范围越广、辐射强度越大。经济的快速发展使得耕地大量被占用,导致了农转非概率升高,但随着城市用地与耕地数量逐渐达到平衡,农转非概率降低,使得GDP与非农转化率呈现倒“U”曲线;BP-MC网络通过在图像中采集大量像素点进行训练,有效地避免了人工神经网络陷入局部极小点,是一种定量研究城市扩张驱动力的有效途径。     

基于净初级生产力的关中--天水经济区耕地利用分区研究

耕地净初级生产力(NPP)值越大说明耕地有机生物量越高,其对粮食作物的最终产量起关键作用,因此,研究NPP的变化可为解决粮食安全问题提供重要依据。功能分区是保证土地可持续利用的常用手段,将不同耕地利用模式布局在不同行政区域,可作为地区政府通过管理手段提高产能利用率的有效参照。利用2001—2009年遥感数据,使用遥感估算NPP作为耕地作物生物量代替传统粮食统计数据,通过神经网络算法对关中天水经济区(关天经济区)耕地利用模式进行分区并利用小波神经网络模型对各区的NPP进行预测,得出:(1)关天经济区耕地NPP估算量除2001年外,总量保持在1 600万t,这与粮食统计数据之间的波动规律差异较大,分区中使用NPP数据分区比使用统计数据普适性更强。(2)关天经济区中部和渭河谷地的区县应作为关天经济区农业重点发展地区,率先对其进行精细农业与产业化经营试点的布局。(3)小波神经网络预测显示后6年(2010—2015年)中单位面积NPP上升为主要趋势。该结果证实了在农业作物生物总量短期内难以大幅提高的情况下,在管理上提升农作物能量利用效率是当下缓解耕地安全问题的最有效途径。     

基于多尺度分形特征的ETM+影像耕地提取

耕地是重要的农业资源,如何利用经济可行的遥感技术快速准确地提取耕地已成为研究的热点和难点。以北京密云县为研究区,建立了基于多尺度分形特征的ETM+遥感影像提取耕地的方法：将计算表面分形维的双层地毯法用于计算每一个像元的上分形信号和下分形信号,并对上分形信号和下分形信号进行耕地特征分析;选用下分形信号的第3尺度和第4尺度做差值处理进一步增强耕地信息,利用简单的图像分割提取出密云县耕地信息的空间分布;基于ArcGIS的空间分析利用密云县同期的土地利用现状图进行耕地信息提取精度评价。结果表明,全县耕地总面积精度达到91.0%,全县耕地点位匹配精度达71.8%;耕地中的旱地提取精度较差,而耕地中的水浇地和菜地提取精度较高,点位匹配精度可以达到86.6%。该方法可快速有效地提取出耕地信息,也可供以后耕地信息的相关研究参考。