基于遥感与GIS的土地用途转移分析——以洞庭湖区为例

采用遥感、GIS一体化技术，以1989～1990、1999～2000年获取的陆地资源卫星Landsat TM或ETM图像为主信息源，对洞庭湖区近10年土地用途的转移变化进行了检测，对驱动变化的主要因素进行了分析。结果表明，1990年以来的10年间，耕地减少0.9万hm²，占总面积的比重减少了0.32%；各类建设用地总计增加了0.75万hm²，比重增加0.26%；水域增加0.16万hm²，比重增加了0.06%。林地略有减少，草地、未利用地略有增加。流失的耕地中，绝大部分被退田还渔还湖，或被建设用地所占用。建设用地的扩张占地中，耕地被占74.08%，林地被占20.86%。土地利用、土地价格及税收等方面的政策、城市化与工业化、农业结构的调整、以及科技的进步对土地用途的转移有决定性的影响。     

东北地区土地利用转换及其生态效应分析

基于1990、1995、2000年3期Landsat TM影像数据，在遥感与GIS支持下分析了东北地区1990～2000年土地利用转换特征与格局，以及耕地内部水田与旱地转换态势和成因。研究表明：农业土地利用内部及其非农化转换趋势明显。耕地、草地年均减少4.99×10⁴和1.40×10⁴ hm²，水域、林地、建设用地年均增加2.39×10⁴、1.93×10⁴和1.44×10⁴ hm²；不同时期的土地利用类型转换差异较大，以1990～1995年间变化为主，耕地、林地和建设用地变化量分别占总变化量的93.5%、85.8%和75.8%。耕地内部水田和旱地的转换频繁，主要是政策调控和市场调节综合作用下实施农田改造工程的结果。退耕还林草与林草地开垦的逆向发展，以及水田与旱地频繁的转换过程，已带来土地退化、水资源浪费和环境恶化等严重负面效应。     

陕西黄土台塬区植被-土壤系统碳收支估算

[目的]为土地利用的低碳战略提供决策依据。[方法]基于GIS和RS分析与处理NDVI数据和Landsat遥感影像数据源,采用CASA光能利用模型对陕西黄土台塬区植被—土壤系统的碳收支进行估算。[结果]1990—2010年陕西黄土台塬区植被—土壤系统碳源效应明显。其中,咸阳台塬区、宝鸡台塬区和西安台塬区有所减弱,但渭南台塬区和铜川台塬区有所增强。研究时段内,陕西黄土台塬区的高碳源区的面积由38.22%缩减为21.13%,中碳源区由57.40%扩大为67.71%,低碳塬区由3.43%扩大为7.76%;碳汇区由0.96%扩大为3.40%。[结论]1990—2010年该区建设用地占用耕地、林地、草地,土地利用结构变化不利于碳固定,提高复种指数有利于降低植被—土壤系统的碳排放。     

河南省南太行地区土地利用及生态服务价值变化

[目的] 研究典型区域内土地利用变化及其对区域生态系统的影响，旨在为区域国土空间布局优化和山水林田湖草系统治理提供理论依据。[方法] 基于多时间节点遥感数据，综合“3S”技术等方法模型，对南太行地区1990—2016年土地利用及生态服务价值变化规律进行研究。[结果] 研究区2000—2010年土地利用格局较其他两时间段发生了剧烈变化，其中，旱地减少211.77 km²，建设用地增加319.78 km²，各地类动态变化度达到最大值。1990—2016年，南太行土地利用转移类型方面以旱地转为建设用地为主，建设用地复垦为旱地在研究后期逐渐成为耕地补充的重要途径，大量的未利用地得到开发利用，可供开发利用的后备资源越来越少。研究区生态服务价值总量从1990年的2.12×10¹⁰元减少到2016年的1.78×10¹⁰元，减少了3.33×10⁹元，建设用地、耕地、林地、草地和水域对生态服务价值总量变化的贡献率分别为-90.19%，-25.75%，-17.51%，-10.93%和44.46%，水温调节与废物处理等生态功能在研究期间受到较大破坏。[结论] 河南省南太行地区土地利用及生态系统特征变化明显，进一步平衡建设用地与耕地保护之间的关系，调整土地利用结构，维护生态系统服务功能是研究区国土空间布局优化和生态修复过程中应当重点关注的地方。     

1990—2020年淮河生态经济带耕地资源分布变化特征与驱动机制

探索淮河生态经济带耕地资源分布变化特征，可为保护耕地、保障国家粮食安全提供规划和决策依据。基于1990—2020年遥感影像数据，利用空间探索、统计分析等方法，揭示该区域耕地资源在过去30年的时空分布变化及其驱动机制，并进一步对2030年土地利用进行情景预测。结果表明：1）淮河生态经济带土地利用结构以耕地为主，平均占比为68.70%；近30年来研究区耕地面积剧烈缩减8.63×10⁵ hm²，年均减少2.88×10⁴ hm²，其中旱地减少占耕地总减少量的82%；耕地的流失主要在于建设用地的侵占。2）耕地资源具有明显的集聚特征，以淮河为分界线集聚分布，呈现“东南水田、西北旱地”的典型分布特征。3）耕地资源分布变化的主导驱动因子包括农业机械化水平、粮食产量、人口等社会驱动力；生态驱动力各要素对耕地资源变化的驱动力则相对较为稳定。4）自然发展情景下，2030年耕地面积持续减少1.10×10⁵ hm²，在积极的耕地保护情景下，耕地面积将显著增加5.29×10⁵ hm²；采取耕地保护情景，鲁中南低山丘陵区以及桐柏—伏牛山通过开垦部分疏林地和低覆盖草地将其整治为耕地，东部沿海可将沿海水域合理建设为建设用地，中部区域可通过减少建设用地的碎片化，较大程度上使耕地资源的连片化，从而在一定程度上提高耕地的利用效率。研究对于优化淮河生态经济带耕地资源结构以及空间优化配置具有重要意义。     

基于地形梯度的高山峡谷区土地利用时空格局及功能分区

[目的] 分析高山峡谷区土地利用情况及其地形梯度分布格局，并进行功能分区，为类似区域土地资源的可持续利用提供参考。[方法] 以云南省泸水市为例，采用地形位指数和分布指数系统分析高山峡谷区土地利用在地形梯度上的分布变化特征。[结果] ①泸水市土地利用具有显著的优势分布特征，2000-2018年，林地作为主导地类，其比例从77.50%增长至84.49%。建设用地也快速增长，由2 804.49 hm²增加到4 785.65 hm²。未利用地、耕地、草地逐渐向林地转变，面积分别减少了14 368.38，5 171.68和4 049.54 hm²，水域面积稳定在900 hm²左右。②泸水市土地利用格局在地形梯度上的层级差异十分显著，林地在整个地形梯度上具有统治地位，水域、建设用地、耕地广泛分布于中、低地形位，草地的优势区间位于坡度高但高程较低的中地形位，未利用地则在高地形位占据主导优势。③基于地形分异规律，泸水市可分为4大功能区：河谷集约发展区、陡坡综合治理区、中高山生态提升区、山顶生态封禁区。[结论] 高山峡谷区在地形梯度上形成了多层级独特的土地利用分布格局，具有分区发展的潜力，不同分区对应着不同的土地利用发展策略。     

基于空间决策模型的耕-果错位空间分析与协调布局优化

当前农业生产“空间错位、功能错乱”问题严重,优化耕地果园布局,实现耕地下山果树上山,对改善耕地质量、优化耕地空间布局具有重要意义。该研究以林果业为主导农业的江西省赣州市寻乌县为例,在耕-果空间错位矛盾下,以耕地质量评价为基础,耦合地形空间与地理学定义划定“山上山下”以识别耕-果错位空间,在矛盾优化原则下应用GIS技术构建空间决策模型协调优化果园与耕地的空间布局。研究表明：1）寻乌县耕地细碎,质量评价结果为Ⅰ级的耕地面积为2227.02 hm²,占总耕地面积的24.17%;Ⅴ级面积为671.70 hm²,占7.29%;地形空间划分的“山下”空间占24.06%,“山上”空间占48.19%。 2）以“山上山下”为分区标准,在耕地适宜性评价结果下初划耕地空间为保护区与拟调区,初划林果空间为宜耕区、宜果区与保留区,拟调区与宜耕区为耕-果发生错位的空间,耕地错位面积1221.77 hm²,果园错位面积5169.39 hm²。3）按矛盾协调原则在空间决策模型下优化耕-果错位空间,最终结果为1247.25 hm²的“山下”果园调为耕地,1221.77 hm²的“山上”耕地调整为果园。研究结果优化了耕-果空间布局,提高了耕地质量,可为当前“山上”换“山下”优化耕地布局工作提供参考与理论依据。     

基于GIS的定西地区黄土高原土地利用变化研究

运用GIS空间分析方法，以1980年、1995年和2000年Landsat TM影像的土地利用空间数据(1∶100 000)为基础，分析了1980～2000年定西地区黄土高原各土地利用类型变化的幅度、空间分布特征、方向以及耕地的主要流向，并应用空间马尔柯夫概率模型对定西地区2015年土地利用格局进行了预测。结果表明：1995～2000年土地利用的年变化率是1980～1995年的2.57倍；1995～2000年土地各类型之间的相互转化在空间分布特征呈现明显的差异，耕地、草地、林地和农村居住用地是定西地区土地利用变化的核心类型，耕地与其他类型土地间的相互转化分布最广泛；优质耕地主要被农村居住用地扩展占用。1995～2000年耕地转向农村居住用地的面积比1980～1995年增长了66.18%(1759 hm²)；1995～2000年毁林草开荒的面积仍高达17294 hm²。到2015年，耕地、城镇用地、农村用地面积和比例将增加，草地、林地、水域和未利用地面积和比例将下降。     

生态脆弱区宜耕未利用土地开发适宜性评价——以山西省大同市为例

大同市地处我国西北部, 土地生态环境较为脆弱, 同时又是我国主要的煤炭生产基地, 人类活动对生态环境影响较大。为了合理确定大同市未利用土地开发为耕地的适宜性, 进而确定开发的空间和时序, 本文首先采用模糊综合评价法对大同市进行生态脆弱性分区, 分区结果为大同市南郊区、阳高县、左云县、天镇县属于生态环境重度脆弱区, 浑源县属于中度脆弱区, 广灵县属于轻度脆弱区, 新荣区、大同县和灵丘县属于微度脆弱区。在生态脆弱性分区基础上, 结合大同市生态环境现状以及农用地分等规程, 对宜耕未利用土地进行开发适宜性评价。结果表明: 大同市宜耕未利用土地总面积468 692.59 hm², 占未利用土地总面积的84.09%; 其中有205 165.81 hm²位于生态微度脆弱区内, 占宜耕后备土地资源的43.77%; 52 392.84 hm²位于轻度脆弱区内, 占宜耕后备土地资源的11.18%; 中度和重度脆弱区内宜耕后备土地资源面积为69 427.45 hm²和 141 706.49 hm², 分别占宜耕后备土地资源总量的14.81%和30.23%。微度脆弱区内的非常适宜级别的用地可以作为未利用土地开发为耕地的首选区域; 微度脆弱区内的较适宜级别的土地可以作为开发的备选用地; 对于中度和重度脆弱区内的非常适宜耕作的未利用土地, 在可能情况下尽量不作为第一开发时序用地。     

陕西黄土台塬区土地生态风险时空差异性评价

基于RS和GIS支持,采用土地转移流和土地生态风险强度指数,对陕西黄土台塬区的土地利用变化动态及其结构性风险进行了评价。结果表明:（1）1990—2010年陕西各台塬区的建设用地均有所增长、耕地除宝鸡台塬区和西安台塬区增长外,其他台塬区均减少,生态用地则刚性减少。（2）研究时段内土地利用的生态风险指数表现出“高—低—高”的发展过程,1995年是一个拐点。（3）市域尺度上,宝鸡台塬区和西安台塬区土地利用的结构性风险自1995年以来有较大幅度的攀升,2005年后临近“高等”生态风险。（4）县域尺度上,除了白水县和永寿县的生态风险降低外,其他区县均有所增大,各区县生态风险的差异性也进一步扩大。1990年、2000年、2010年土地结构风险的变异系数分别为10.43%,10.57%,10.79%。     

黄土丘陵小流域景观空间格局动态分析——以固原市上黄试区为例

 为黄土高原土地资源合理利用及区域可持续发展提供参考,以上黄试区为例,在地理信息系统支持下获得计算景观多样性的有关参数,选取斑块大小及数量、分维数、斑块伸长指数、多样性、优势度、均匀度和破碎度等指标,对黄土丘陵小流域10年来景观多样性动态变化进行分析。结果显示:1995—2004年,该试区总斑块数增加了6个,斑块变化明显的主要表现为:坡耕地及天然草地斑块分别减少19个和12个,人工草地斑块及梯田分别增加15个和9个;平均斑块面积及平均斑块周长分别下降了0.14hm2和185.36m2;梯田、天然草地、疏林地、园地及居民点用地分维数,都有不同程度的下降,而坡耕地、人工草地、灌木林地及未利用地景观的分维数有所上升,水浇地、川台地、乔木林地、水域景观分维数保持不变;上黄试区景观异质性特征表现为:均匀度指数下降5.86,景观破碎度指数上升0.002,人为干扰度增加1.95,景观类型多样性指数下降0.25,优势度指数上升0.25。目前,试区从耕地及草地为主的景观生态系统,转变为以林地和草地景观为主的高度异质化的景观生态系统,人类活动的干预,是驱动该试区景观空间格局变化的主要驱动因素。     

水土保持措施驱动村域土地利用景观格局变化——以米脂县高西沟村为例

以陕北地区典型乡村——榆林市米脂县高西沟村为例,探究其在水土保持措施下土地利用景观格局变化及驱动因素,对黄土丘陵区水土保持、景观格局优化、美丽乡村建设和生态可持续发展具有指导意义。基于高西沟1986年、2004年、2022年遥感影像,借助ArcGIS、ERDAS和FRAGSTATS等软件,运用动态度、转移矩阵、景观格局指数对土地利用变化进行分析,并对其驱动因素展开探讨。结果表明:(1)林地和草地是高西沟的主导地类,约占区域总面积的80%,耕地、未利用地呈减少趋势,水域和建设用地无较大变化;土地利用综合动态度逐渐降低,土地利用变化趋于平稳。(2)研究区林地转入面积最为显著,主要由耕地转入,林地整体增加112 hm²;而耕地主要由草地转入,未利用地则向草地转出。(3)林地为高西沟土地利用景观格局中的最大优势斑块,且破碎程度最高,研究区各景观类型斑块形成较为稳定的连接,景观连通性较好;整体景观格局演变分散,各景观类型的面积差距越来越大,优势景观明显,整体破碎程度高。(4)高西沟土地利用变化受水土保持、产业结构和相关政策影响。水土保持是高西沟耕地减少、未利用地开发和林草大面积增加的主要驱动因素,产业结构调整和国家政策与财力资助是高西沟土地利用景观格局优化的辅助影响因素。     

基于土地利用/覆盖的干旱绿洲区植被覆盖度变化--以新疆生产建设兵团第八师为例

为了探讨西北干旱绿洲区土地利用/覆盖类型景观格局特征,以及不同土地利用/覆盖类型植被覆盖度变化,本文以干旱典型绿洲区新疆生产建设兵团第八师为研究区,选取2000年、2005年的Landsat TM和2010年环境一号星CCD遥感影像数据,采用室内解译与野外核查相结合,运用RS和GIS技术分析了该区域的土地利用/覆盖和景观格局变化特征,并基于土地利用/覆盖类型选取3年的MODIS数据进行了植被覆盖度变化分析。结果表明:1)该研究区主要以耕地、草地和灌丛为主,占总面积的88.9%。在自然因素和人为因素的综合作用下,干旱绿洲区土地利用/覆盖类型发生明显变化,草地和灌丛呈减少趋势,面积分别由2000年的2 603.2 km2和1 166.2 km2减少至2010年的1 677.3 km2和933.8 km2;耕地和城镇逐步增加,面积分别由2000年的2 892.8 km2和209.2 km2增加至2010年的4 038.3 km2和259.1 km2;耕地主要由草地和灌丛转化而来,城镇主要由耕地转化而来,土地利用变化整体处于不平衡发展趋势。2)研究区景观特征趋于简单,土地利用变化改变了该区域景观格局,景观多样性、均匀度减少,优势度明显增大,破碎化程度降低,生物多样性也呈向单一方向转变的趋势。3)受气候等主要因素的影响,2000—2010年植被覆盖度呈先降低后逐步升高的趋势,不同土地利用/覆盖类型植被覆盖度表现为林地耕地草地灌丛荒漠,林地、灌丛、草地和耕地植被覆盖度分别增加6.7%、38.2%、15.6%和12.3%;较高和高等级植被覆盖面积增加,中、较低和低等级植被覆盖度面积减少。4)温度一定的条件下,降雨量是影响干旱绿洲区植被覆盖变化的关键因素。该研究结果可为新疆生产建设兵团生态环境保护管理以及合理规划生产模式提供科学的参考依据。     

不同地貌类型下黄土高原典型县域新增耕地利用变化

土地整治是中国增加耕地数量、确保粮食安全的重要措施。在中国农村人口不断减少、居民膳食结构改变的背景下,土地整治作为推进乡村振兴的重要抓手,其新增耕地利用方向该如何科学确定是亟需研究的问题。该研究以位于黄土高原的延川县为例,利用土地利用、耕地质量等数据,研究了新增耕地在黄土高原典型地貌塬（梁）、坡面、沟道的利用变化,并分析了不同变化类型新增耕地的质量在不同地貌类型的分布,结果表明,延川县新增耕地转变为非耕地的比例为20.69%,林地、草地是新增耕地转变的主要去向,果园种植收益远大于粮食作物种植收益,且果园种植为劳动密集型农业生产活动,需要的劳动时间多,加之农户劳动力数量有限未有更多时间将新增耕地用于粮食生产,使得新增耕地撂荒并转变为了林地、草地。沟道是新增耕地转变为林地的主要分布区域,沟道和塬面（梁）是新增耕地转变为草地的主要分布区域,塬面（梁）是新增耕地转变为果园的主要分布区域,不同地貌类型的水分条件是新增耕地在不同地貌转变为其他土地利用类型时存在差异的主要原因。也反映出,在果园种植收益高的条件下,即使位于沟道的水资源条件较好、质量较高的新增耕地,由于劳动力的限制,也不会被利用以进行粮食作物种植,而是被撂荒并转变为林地,相反塬面（梁）的新增耕地也会被利用为收益更高的果园。未来土地整治新增耕地应根据不同区域地形地貌、水资源等自然条件因地制宜地确定利用方向。     

半岛丘陵区城市周边永久基本农田划定研究——以山东省海阳市为例

基本农田红线是土地利用总体规划"三线"划定的重中之重,城市周边永久基本农田的划定是基本农田红线划定工作中的难点。本研究以半岛丘陵区山东省海阳市为例,以"三线"协同划定的思想为切入点,采用生态优先、建设用地严格举证、优质耕地尽量划入永久基本农田和市场配置资源的思路,将生态安全网络构建、建设用地适宜性评价、耕地质量综合评价等多种方法有机结合,并对土地评价和立地分析(LESA)方法进行改进,通过Arcgis空间分析功能,综合划定海阳市城市周边永久基本农田。结果表明:1)生态安全网络中耕地面积为12.11 hm~2,优先建设区与重点建设区中已举证的耕地面积为154.99 hm~2,此部分耕地均不适宜划入永久基本农田。2)根据耕地综合质量分值将耕地划分为4个等级,其中,优先划入型和适宜划入型耕地,自然质量和立地条件均比较优越,可划定为永久基本农田,重点调控型和后备资源型耕地则不宜划入;其中优先划入型耕地面积为458.05 hm~2,将其中427.82 hm~2划入永久基本农田,适宜划入型耕地面积为771.83 hm~2,将其中500.67 hm~2划入永久基本农田。3)划定后城市周边永久基本农田面积1 305.22 hm~2,新划入永久基本农田的耕地面积为928.49 hm~2,占城市周边耕地总面积的60.26%,永久基本农田保护率提高了42.66%,永久基本农田中耕地的国家利用等平均值(9.04)高于全市耕地平均利用等别(9.56),且坡度均低于15°。4)城市周边生态安全用地、永久基本农田、建设用地空间布局更加优化,有利于城市的有序发展和土地的可持续利用。本研究采用基于改进的LESA评价方法,并综合考虑生态安全用地、永久基本农田和建设用地的空间布局,丰富了永久基本农田划定方法,达到了海阳市城市周边永久基本农田划定目标;同时研究结果具有较强的实用性,为海阳市永久基本农田的保护和土地利用总体规划"三线"划定工作提供了科学依据。     

基于生态位理论的东北黑土区耕地整治适宜性评价——以公主岭市为例

耕地整治是保护耕地的重要举措,耕地整治适宜性评价则是开展耕地整治的重要前提和基础。本研究以生态位理论为基础,以吉林省公主岭市为例,从自然条件、基础设施条件、生态可持续性和空间稳定性4个维度选取14个指标,采用Delphi与AHP相结合的方法确定指标权重,在评判影响耕地整治的各项指标实际值(现实生态位)与耕地整治在理想条件下各项指标能够达到的最佳状态(最适生态位)的贴近程度的基础上,确定了3种类型指标的评价模型,并通过加权求和模型计算各评价单元耕地整治生态位适宜度,最终通过Ward聚类法将公主岭市耕地整治适宜性划分为4个等级,同时引入障碍性因素模型,定量确定不同等级区域耕地整治的障碍性因素,并提出整治的方向和对策。研究结果表明,研究区可分为4个整治区,Ⅰ级高度适宜区生态位适宜度大于0.75,耕地面积13 799.89 hm2,占总耕地面积的4.16%,主要障碍性因素为农田防护林覆盖率、道路通达度和田块规整度;Ⅱ级中度适宜区生态位适宜度在0.70到0.75之间,耕地面积77 754.36 hm2,占总耕地面积的23.41%,主要障碍性因素为灌溉条件、道路通达度和农田防护林覆盖率;Ⅲ级轻度适宜区生态位适宜度在0.61到0.70之间,耕地面积177 192.38 hm2,占总耕地面积的53.36%,主要障碍性因素为土壤有机质含量、距主交通干线距离和土壤pH;Ⅳ级不适宜区生态位适宜度小于0.61,耕地面积63 325.61 hm2,占总耕地面积的19.07%,主要障碍性因素为土壤质地、灌溉条件和耕层厚度。研究基于生态位适宜度模型对耕地整治适宜性进行评价,丰富了耕地整治适宜性评价方法,同时评价结果为耕地整治分区建设以及整治方向提供了科学依据。     

生态退化与恢复对三江源区土壤保持功能的影响

[目的]探讨生态退化与恢复对土壤保持功能的影响及其作用机理,为三江源区生态保护与建设决策提供一定依据。[方法]通过构建土地覆被状况等来表征三江源区宏观生态系统变化,定量分析生态系统变化对土壤保持功能的影响,并探讨其主要机制。[结果]三江源地区从2000—2010年的生态系统经历了显著的退化和恢复过程。不同覆被类型下土壤保持能力依次为:林地耕地高覆盖度草地中覆盖度草地低覆盖度草地湿地未利用地。在研究区生态退化及恢复的过程中,2000—2010年的单位面积潜在流失量从1.25×10~4 t/hm~2增加到1.50×10~4 t/hm~2,单位面积实际流失量从2000年的3 200t/hm~2增加到2005年的3 500t/hm~2,至2010年持续增加到3 800t/hm~2。在生态恢复过程中,三江源区高覆盖度草地及湿地面积增加,从一定程度上减轻生态系统退化的趋势,三江源区单位面积土壤保持量从2000年的9 300t/hm~2,增加到2005年的1.03×10~4 t/hm~2,直至2010年三江源区单位面积土壤保持量为1.11×10~4 t/hm~2。[结论]土地覆被类型及植被覆盖程度对土壤保持功能有重要影响,三江源的生态退化与恢复过程与源区土壤保持功能变化联系紧密。