黑土耕作层土壤pH空间变异及自相关分析

以东北黑土耕作区土壤表层(0~20 cm)土壤pH为研究对象,以经典统计学和地统计学为基础,结合"3S"技术及Moran指数进行空间自相关分析,剖析黑土区土壤pH的空间自相关类型及其分布格局。研究结果表明:小流域土壤pH均值为6.72,变异系数为9.91%,其变程为1 000 m,具有较强空间自相关性,空间变异受地形、成土等结构性要素影响较大,在东–西(E–W)方向的空间变异相对剧烈;土壤pH与高程等地形因子显著性相关,地理加权克里格插值显示土壤pH高值出现在研究区中部旱地,低值出现在东部与西部区域,呈现带状分布,与土地利用类型的东西向交替相近。全局自相关分析表明研究区土壤pH存在较强的正自相关特征,且不同方向存在差异;随着距离的增大,土壤pH呈现负自相关特征,分布存在空间孤立。局部空间自相关类型主要为H–H型(高–高关联)和L–L型(低–低关联),空间集聚特征明显,其中H–H型主要分布于研究区中部旱地区域,形成高pH且高度空间自相关的格局,L–L型分布于东部林地区域,形成低pH集聚的格局。     

基于因子空间分异的巴彦县土地利用格局变化研究

[目的]探究黑龙江省巴彦县土地利用格局变化特征,为优化土地利用格局奠定基础。[方法]运用AutoLogistic回归模型和空间统计分析方法。[结果](1)引入空间自相关因子,构建AutoLogistic回归模型,在分析区域土地利用格局变化特征时比传统Logistic模型更为适用和可靠。(2)研究区黑龙江省巴彦县土地利用格局变化是基于特定的自然因素和人文因素共同作用而发生的,高程、地貌类型、pH值、土壤有机质、距城镇中心距离、距水域距离、距道路距离、区位指数、集中化程度、土地利用多样性和土地利用强度是土地利用格局变化的主要影响因子。(3)不同土地利用类型的分布受影响因子的限制性存在明显的空间分异特征,水田、水域和草地主要分布在高程1级区域;旱地、水田、园地、建设用地主要分布在土壤有机质2,3级区域;旱地、园地、建设用地主要分布在距城镇中心距离1级区域和土地利用强度4,5级区域。[结论]研究区土地利用格局在各影响因子的共同作用下,呈现出明显的空间分异特征。     

砒砂岩区典型小流域表土有机质含量空间自相关格局及影响因素

以砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用地统计学和灰色关联度相结合的方法,研究砒砂岩区小流域表土有机质的空间自相关特征及影响因素。结果表明:(1)砒砂岩区小流域表土有机质空间变异的半方差函数拟合模型为指数模型,块金效应值为60.66%,属中等程度的空间相关性,流域表土有机质整体呈沟底坡面山脊的规律。(2)全局空间自相关分析显示,表土有机质具有明显的空间自相关性(Z值为2.80),各向异性的空间自相关性与径流流向关系密切,局部空间自相关特征以高值聚集和低值聚集类型为主,存在少量的高低值聚集异常区。(3)高值聚集现象主要出现在流域中部的沟谷和乔木林地区域。低值聚集区集中分布在流域下部的裸露坡面区,异常区在流域的上部和下部均有分布,集中坡面草地。(4)土壤有机质空间自相关性与环境因子的灰色关联分析的结果显示,高值聚集区地形湿度指数的关联系数最高(0.498),低值聚集区坡位关联程度最高(0.489),高/低值异常区域土地利用方式关联程度最高(0.329)。地形因素是促使砒砂岩区小流域表土有机质高值聚集区形成的主导因素,土地利用能够干扰表土有机质高/低值聚集区的形成。     

南水北调中线水源区土地利用/覆被空间格局特征分析

南水北调中线水源区土地利用/覆被空间格局在水平和垂直方向上都具有明显的区域特征。利用DEM数据对研究区土地利用空间格局地形梯度规律进行了讨论分析,研究结果表明:（1）研究区土地利用类型以林地、耕地、草地为主。其中林地面积占水源区土地总面积的76%左右,在水源区中占有绝对优势;（2）2010年水源区整体土地利用程度综合指数为221.19,土地利用程度比较低,人类活动对其的影响总体上较小;（3）各土地利用类型的空间分布随高程和坡度的变化具有显著的特点:受人类活动干扰影响较大的各类耕地、水域和建筑用地主要分布在高程相对较低和坡度相对较小的区域;而受人类活动干扰影响较小的各类林地、草地和未利用地则比较均匀地分布在高程相对较高和坡度较大的区域。     

基于ESDA的费县土地利用时空演变研究

以费县土地利用规划修编过程中的现状数据（2005年、2009年）和规划数据（2020年）为数据源,根据土地利用总体规划规范标准和土地利用程度分级指数,利用ArcGIS、GeoDa空间统计分析软件,分别计算了费县乡级和村级两种尺度下的土地利用程度Moran’s I指数。结果表明,土地利用变化呈现出明显的集聚分布特征,空间自相关指数会随着研究区域尺度的变大而变小,同时也揭示了费县各地区土地利用程度分布不均,未来费县土地开发利用将主要围绕费城街道和探沂镇两个中心,由点及面地呈现出双中心发展的格局,本研究对于调整优化土地利用结构和布局具有重要参考意义。     

基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究

地形在一定程度上影响着土地利用变化, 对土地利用空间格局的形成具有重要影响。利用GIS空间分析功能, 结合地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数, 系统分析了1990-2008年间河北省太行山区土地利用变化的地形梯度特征, 探讨地形因素对土地利用方式选择及空间格局的影响, 并定量分析了地形梯度上的土地利用程度状况。结果表明: 各种土地利用类型空间分布及其变化明显受到地形因子的影响和制约, 总的分布特征为: 随着地形位的升高, 耕地的分布指数呈现降低趋势, 草地、建设用地、水域和未利用地先升后降, 而林地则升高; 研究期间林地的优势地形位的上限增加了2个地形位, 草地已失去高地形位上的分布优势, 在中地形位上的优势分布区间增加了3个地形位, 水体的优势地形位在低地形位上有所扩展, 未利用地的优势地形位明显收缩, 而耕地、建设用地优势地形位基本保持稳定; 土地利用程度综合指数随着地形位的增加而不断下降。根据地形梯度上土地利用程度的定量表达, 将研究区地形位划分为3个区段: 耕地、水域、建设用地和未利用地的优势地形位区域、草地和林地的优势分布区、林地的优势地形位区域, 其面积分别占研究区总面积的45.79%、41.30%和12.91%。在此基础上对河北省太行山区土地资源的合理利用和生态环境恢复提出了相应建议和措施。     

基于地形梯度的高原山地区土地利用格局时空特征——以贵州省盘县为例

地形因子在一定程度上制约着土地利用空间格局的形成及变化,高原山地区更为明显。该文选取贵州省盘县作为研究区,运用地学信息图谱理论、地形分布优势指数、地形位指数和土地利用综合程度指数分析了2000—2010年研究区土地利用在地形梯度上的空间分布和内在演变特征。结果表明:研究期间,盘县耕地大幅度减少,林地、草地、建设用地和水域大幅度增加,未利用地不甚明显.不同土地利用时空分布及其变化受地形因子的影响呈现一定的垂直分布特征。低级别区耕地优势位增强,水体优势位出现显著萎缩,中级别区林地和草地优势位基本保持稳定。高级别区林地和草地优势分布范围拉宽,建设用地和水体优势位出现退缩。土地利用图谱以稳定型和前期变化型为主,不同图谱变化类型均是不同级别区耕地向林地、草地及建设用地转化为主要特征。土地利用综合程度指数随地形级别区的增加呈现先下降后趋缓特征。高原山地区土地利用结构调整应充分统筹区域地形结构及土地利用格局垂直梯度特征,对不同土地利用类型优化布局进行因地制宜的安排与协调,实现区域土地资源在空间结构上的合理配置与可持续利用。     

基于空间统计和多元统计的耕地影响因素及回归模型研究——以重庆市石柱县为例

[目的]通过空间自相关和多元回归分析,揭示耕地空间分布规律,为土地开发复垦及整理提供快速的评价方法。[方法]以耕地面积占比为空间变量,运用空间自相关及马塞克图分析耕地分布整体特征,通过距离、地形、NDWI和人口密度共9个因素对耕地空间分布进行多元回归分析,模拟耕地分布适宜性并进行了检验。[结果]空间自相关分析结果表明,距离和地形因素对耕地空间分布具有显著影响,空间自相关分析Moran’s I值为0.701 5,研究区耕地分布主要为不显著、LL(低空间自相关)和HH(高空间自相关)类型,其中不显著类型占研究区总面积的65%以上;基于多远回归分析结果表明:回归模型具有较高拟合优度和可靠性(R~2=0.846),模拟得到的耕地分布适宜性图与现有耕地分布基本吻合。[结论]研究区耕地空间分布总体上呈现较强的正相关关系,且受距离、地形因素影响明显;回归模型能够较好地揭示研究区耕地空间分布规律;研究区具有一定耕地补充潜力;将回归模型应用于土地开发复垦以及整理工作中,有利于提高补充耕地质量,减弱水土流失以及优化区域土地结构。     

基于地形因子的县域耕地土壤侵蚀的空间自相关

探究地形变化对耕地土壤侵蚀空间分布聚集性的影响,为耕地合理利用及水土保持工作提供参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对耕地土壤侵蚀量进行空间估算,并以行政村为单元对耕地的土壤侵蚀强度指数进行空间自相关分析,揭示土壤侵蚀强度的局部聚集特征;选取高程、高程变异系数、坡度、坡度变率4种地形因子,对耕地土壤侵蚀强度指数在0.05显著性水平下的局部聚集区域的地形特征进行分析。结果表明:耕地土壤侵蚀强度指数在行政村之间存在较强的空间自相关性;空间分布特征为,显著高值聚集区(HH聚集区)主要分布在青龙满族自治县的中南、东北和西部,显著低值聚集区(LL聚集区)分布在该县的中北部地区,聚集区的形成均与地形的分布关系密切;HH聚集区在高程、高程变异系数、坡度这3项指标的面积分布上均比LL聚集区高出一个分级梯度。研究结果对耕地合理利用及水土保持措施的制定具有重要意义。     

拉西瓦水电站建设对区域景观格局与生境质量的影响

评价水电站建设对景观格局与生境质量的影响对改善当地生态环境质量、减少水土流失具有重要意义。以拉西瓦水电站周边区域为研究区,基于2000年、2005年、2010年、2015年土地利用和DEM等数据,利用移动窗口法分析水电站建设各时期景观格局指数的时空演变规律,结合InVEST模型研究生境质量的时空分布特征,探究水电站建设对周边区域景观格局与生境质量造成的影响。在此基础上,采用空间自相关方法分析生境质量的时空聚集模式,探讨高原地区水电站建设对周边区域生境质量时空聚集造成的影响。结果表明:(1)在2005—2010年水电站建设中期,景观格局指数空间分布发生明显变化,2000—2005年水电站建设前期与2010—2015年水电站建设后期几乎不变。(2)研究区的生境质量数值为0.3～0.7,在2005—2010年水电站建设中期,"中等"生境质量的面积占比由35.15%变成45.26%,"良好"生境质量的面积占比由48.23%变成40.28%。(3)2000年、2005年、2010年、2015年4期生境质量的Moran’s I均为正值,在空间上呈现非随机性,"高—高"空间聚集主要为河流与裸土地地区,"低—低"空间聚集为稀疏草地与建设用地地区,2005—2010年在水电站位置的西北区域,"不显著"空间聚集转为"低—低"空间聚集。     

海河流域作物水分敏感系数空间分布

作物水分敏感系数是指导有效灌溉和优化配水的关键参数,研究其空间分布格局对流域水资源优化配置具有重要作用。该文通过空间统计建模,利用探索性空间数据分析技术,分别基于Moran′I统计量、Moran散点图以及空间关联局域指标(local indicators of spatial association,LISA)对作物水分敏感系数(Ky)进行全局、局部空间自相关分析,探索Ky在流域内的空间分布格局。结果表明,Ky在流域空间上呈现出东部平原地区较大,西部及北部山地较小的趋势,其值在0.749～1.668变化。Ky总体上存在显著的空间正相关关系(Moran′I为0.6009～0.6077,且p<0.0001),而且呈现明显的空间集聚特征;高-高集聚区位于北京、天津等东部平原地区,低-低集聚区位于承德、秦皇岛和大同等北部和西部山地,高-高和低-低集聚类型区占据整个流域的80%,其中约有一半表现显著(p<0.05),而低-高和高-低集聚区仅有少数;Ky空间自相关程度随距离的增加而减弱,在距离为240～280km时自相关系数接近于0。总之,Ky形成以东部平原地区为"高敏感核心区",逐渐向西部及北部山地发散并降低的核心-边缘空间分布格局。研究结果可为该地区节水灌溉和水资源优化配置提供指导。     

多尺度下的南方山地丘陵区耕地质量空间自相关分析——以江西省黎川县为例

分析不同尺度下的耕地质量空间分布格局,是提高耕地质量与加强耕地保护建设的基础。选取耕地质量等别监测试点县江西省黎川县为研究区,运用加权平均法、变异系数法和空间自相关分析法,以国家级耕地质量指数为空间变量,分别从县级、乡镇级和村级尺度上探讨了耕地质量的空间关联程度及其分异规律。研究结果表明:1)研究区耕地质量呈现出"南北高,东西低"的空间分布规律,耕地质量指数Mora’s I值表现为国家利用等指数国家经济等指数国家自然等指数,县级、乡镇级和村级耕地质量指数的Moran’s I值依次降低,三者均呈显著的空间正自相关集聚态势。2)随着空间尺度的不同,耕地质量指数具有不同的空间关联度,自然等指数受空间尺度影响较大,经济等指数其次,利用等指数最小。3)正相关高-高型和低-低型耕地以组团形式聚集分布,负相关高-低型和低-高型耕地无明显的集中区域,多以零星状分布。研究结果显示耕地质量空间差异对空间尺度的变化较为敏感,可为区域高标准基本农田建设、土地综合整治、耕地质量监测和耕地保护与管理分区提供借鉴参考。     

基于空间集聚格局和边界修正的基本农田保护区划定方法

划定优质高产、连片闭合、空间连续、边界清晰的基本农田保护区,使土地利用总体规划中的基本农田保护区由"地块空间组合"回归其"分区"的科学本质,形成具有空间调控与引导作用的闭合区域,对促进耕地保护具有重要意义。该文以北京市平谷区为例,在从自然质量、区位条件、发展稳定性和生态安全性4个方面评价基本农田综合质量的基础上,采用局部Moran's I指数确定优质基本农田空间集聚格局,进而利用缓冲区分析提取线状地物确定基本农田保护区边界,划定具有空间调控与引导功能的基本农田保护区。研究结果表明：1）平谷区基本农田综合质量指数平均为53.66,综合质量整体较优。2）基本农田高高集聚区（H-H）和低高集聚区（L-H）形成基本农田保护重点区域11 568.93 hm2;3）经边界修正后,平谷区共划定基本农田保护区44个,面积共13 395.99 hm2,涵盖基本农田比例约80%;相比原方案,新划定基本农田保护区在空间连片度、边界规整度及用途均质度等方面均得到优化。未来应加强保护区内基本农田质量建设,加快区内非农地类退出,进行基本农田保护区边界建设,实施基本农田园区式管理。基于空间集聚格局与边界修正的基本农田保护区划定方法可为基本农田集中连片保护提供有益参考。     

浙江省耕地质量多尺度空间自相关分析

掌握耕地质量在不同尺度下的空间特征,是有针对性地进行耕地质量建设与制定合理的管理措施对策的基础。该文运用基于Moran’s I指数的空间自相关分析方法,以浙江省为例,分别进行省、市和县级尺度下空间自相关核算。结果表明:1)浙江省耕地质量3类指数在不同尺度下均呈现出显著的空间正相关性,具体表现省、市和县耕地质量指数的Moran’s I值依次降低,耕地自然等指数的空间集聚性受尺度影响最大,利用等次之,经济等最小,县级尺度的耕地质量3类指数Moran’s I值波动大于市级和省级水平;2)浙江省耕地质量3类指数Moran’s I值均表现为自然等指数利用等指数经济等指数,耕地质量的自然等指数Moran’s I值的变化幅度最大,利用等次之,经济等最小。研究结果显示耕地质量空间差异对空间尺度敏感,可为耕地分区利用管理以及土地整治工程设计提供科学依据。     

基于ESDA的武汉城市圈耕地利用集约度空间差异分析

通过对武汉城市圈35个县（区、市）耕地利用集约度全局空间自相关和局部空间自相关分析,剖析了武汉城市圈过去10 a耕地利用集约度差异的时空分异特征,结果表明:（1）武汉城市圈耕地利用集约度总体上处于不断上升的趋势;（2）耕地利用集约化水平受地形条件影响较大,研究期间局部耕地集约度差异显著,形成了“东西平原高、南北山区低”的空间格局;（3）武汉城市圈耕地利用集约度江汉平原高值区逐渐形成,但其对整个武汉城市圈耕地利用集约度的极化效应明显大于其扩散效应。武汉城市圈县域耕地集约化水平全面协调发展的道路还需要进一步努力。     

基于土地利用变化的珠江三角洲生态风险评价

为了探讨经济快速发展地区土地利用变化对土地生态系统造成的风险,该文以珠江三角洲为研究对象,分析了其1990－2006年土地利用变化特征,构建了区域生态风险指数,并以5 km×5 km的单元网格进行系统采样,借助空间自相关和半方差分析方法,探讨了珠江三角洲的生态风险空间分布及变化特征,结果表明：1990－2006年,珠江三角洲土地利用发生变化的面积高达12 105.05 km2,占土地总面积的29.35%,建设用地快速扩张,基塘持续增加,耕地、林地迅速减少;整个珠江三角洲的生态风险指数由1990年的0.2713增至2006年的0.3318,风险程度增加了22.31%,在空间分布上具有明显的正相关性,空间集聚逐渐增强,深圳、东莞、广州市区、花都、南海、顺德、佛山市区及中山等是生态风险指数高值聚集区,指数变化更为明显,风险程度明显提高;高、较高生态风险区面积快速增加,由1990年的4874.52 km2增加到2006年的12 494.93 km2,占土地总面积的比例由11.82%增至30.30%;生态风险程度呈现明显的圈层结构,以佛山市区－广州市区－深圳为轴向外风险程度逐渐降低。研究结果为区域土地可持续利用提供新的思路和方法,从而促进土地利用与生态环境的协调发展。该研究为生态风险管理政策的制定提供科学依据。     

江西省县域尺度耕地变化的地域格局分析

以县域为基本空间单元,借助GIS技术,利用探索式空间数据分析(ESDA)相关理论,对江西省耕地数量变化的区域差异格局、特征与驱动机制进行了研究。结果表明,经全局空间自相关指数Moran′s I值计算,研究期内区域耕地数量变化的差异呈现出一定的空间集聚特征,且有进一步集聚的趋势;各县域Local Moran′s I反映了耕地变化在局域空间上具有一定的均质性,"北部平原—周边山区—内部岗丘"的区域化分异特征;局域空间自相关(LISA)的4种集聚类型中,正相关的"高—高"和"低—低"类型占主体部分,约占60%。其中,"高—高"关联的主要有北部平原区、周边部分山区县,而赣东南西三面群山向内部平原过渡的岗地、丘陵地区等则表现出一定的"低—低"关联特征。不同类型区,影响耕地数量变化的主导因素有所不同。     

基于地理探测器的江西省万安县生态脆弱性时空演变及驱动力分析

[目的]对江西省万安县生态脆弱性近30a的脆弱性进行定量研究,为县级土地脆弱性定量评价提供借鉴方法,以此促进县级社会—经济—生态可持续发展。[方法]运用1987,1995和2015年3期遥感影像数据,在分析生态脆弱性概念与评价方法的基础上,依循"压力—状态—响应"评估框架,选取景观分维数、破碎度、优势度、景观适应度4个景观格局指数,以及人类活动干扰指数、植被覆盖度指数、地形指数、景观类型指数,从生态压力度、敏感度、恢复力3个方面出发运用熵权灰色关联法构建生态脆弱性评价模型,基于格网尺度对万安县生态脆弱性进行动态评价和分析。[结果]1987—2015年万安县生态脆弱性不断加剧,其中存在68.72%的样本区生态脆弱度指数增大。通过万安县生态脆弱性分布图和趋势图可知,全县生态脆弱度高值区域集中在中北部地区而低值区集中于南部和西北部。采用空间自相关分析法分析万安县土地生态脆弱性指数空间上的集聚特征和显著性,1987—2015年万安县土地生态脆弱性存在较高的空间自相关性,空间自相关性呈现上升趋势。运用地理探测器方法,表明万安县生态脆弱性主要驱动因素是乡镇人均纯收入、单位耕地面积化肥施用量和非农业人口比重。[结论]研究区生态环境严峻,亟需针对万安县资源、气候、地形、土壤等条件,合理规划用地,科学系统划分生态功能区。