山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化及其对气温、降水的响应

[目的]了解山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化及其对气温、降水的响应关系,对该流域生态保护、修复和高质量发展具有重要的意义。[方法]基于1998—2018年NDVI数据,利用NDVI变化趋势、变异系数、空间自相关等方法,对山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化特征及其与气温、降水的关系进行分析。[结果]不同土地利用类型NDVI变化趋势均呈向好态势,草地和林地覆盖状况优于整体水平。NDVI在空间上整体呈南北纵列、高低相间的分布格局,吕梁山和太岳山—中条山高,西部高原丘陵区和汾河谷地低。NDVI变化趋势的空间异质性显著,植被以显著改善为主。林地改善趋势的稳定性最好。NDVI表现出明显的空间集聚性特征,其中耕地NDVI变化趋势聚集特征最明显。不同土地利用类型NDVI对降水的敏感性强于气温。[结论]山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化差异显著,并对气温和降水存在响应关系,此研究将为该流域生态保护和建设提供更精准的植被恢复数据及其和气温、降水关系的基础资料。     

土地利用变化信息挖掘方法及其应用

以基本分辨率硬分类条件下的土地利用转换矩阵为基础，构建了土地利用净变化量、交换变化量、总变化量计算方法，通过土地利用类型间实际转换量与其理论频数的对比，构建了土地利用转换规则的挖掘方法；以多分辨率软分类方法为基础建立了土地利用交换变化距离的分析方法。应用上述方法对北京市海淀区土地利用变化进行了分析，应用表明上述方法可以有效挖掘各土地利用类型变化信息、土地利用类型间转换规则和土地利用交换变化的空间距离信息，可以为土地利用空间分析和建模提供有用信息。     

基于IPAT-S脚本语言的土地利用情景分析及其应用

建立一种土地利用情景分析方法，该方法以土地利用转换系统最小变动为原则，对不同土地利用的情景设置，利用线性目标优化的Markov链方法生成逐年土地利用面积转换矩阵和各土地利用类型面积。IPAT-S脚本语言实现了上述方法，并提供了上述方法与土地利用空间格局模拟进行耦合的接口。应用上述方法对海淀区2002～2015年土地利用变化进行了多情景分析，结果表明不同的土地利用情景设置对土地利用结构具有明显影响，城镇和工矿用地的集约度对耕地和园地面积的缩减速度具有决定性的作用。     

基于分维模型的台兰河流域土地利用变化研究

以新疆台兰河流域1990年、2000年和2005年土地利用数据为例,将分形理论应用于土地利用空间分布及其变化的研究中,定量分析干旱内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及各土地利用类型随时间的变化趋势,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:各种土地利用类型都具有空间分形特征,分维数是面积、斑块数量和平均斑块面积等单项指标有机结合的综合表现,是综合表征土地利用变化空间格局的定量指标。1990年、2000年和2005年不同土地利用分维数的排序分别为:水域工矿居民用地耕地草地未利用地林地;水域工矿居民用地草地耕地林地未利用地;水域工矿居民用地草地林地耕地未利用地。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体土地利用分形维值分别为1.5993,1.5986,1.6079,流域土地利用的分维数呈现先减后增的趋势,土地利用空间结构趋于复杂化,土地利用类型有扩张的趋势。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体空间结构稳定性指数分别为0.1720,0.1563,0.1435,说明整个流域土地利用类型的空间结构稳定性逐渐下降。     

鄂西南地区土地利用格局时空变化及轨迹特征分析

准确识别土地利用格局时空演变规律和轨迹特征,对科学推进该地区生态保护和社会经济高质量发展具有重要意义。采用1990年、2005年和2018年3期土地利用数据构建鄂西南地区土地利用变化轨迹序列,利用土地利用变化各项指数、弦图可视化、标准差椭圆方法,从地类总量变化特征、数量变化轨迹特征和空间变化轨迹特征3个方面开展,揭示近30年来鄂西南地区土地利用格局时空演变特征与变化趋势。结果表明:(1)土地利用总量变化稳定性特征明显。林地和耕地始终是研究区主要土地利用类型,耕地持续减少,建设用地持续增加,土地利用变化活跃但整体态势平缓。(2)土地利用格局数量变化轨迹主导性特征鲜明。1990—2005年以耕地和林地之间相互转换及林地的流出为主,2005—2018年以耕地、林地和草地之间的相互转换、建设用地的进一步扩张为主,整体上地类的变化表现为空间位置上的转移。2005—2018年比1990—2005年土地利用变化类型更多样,土地利用变化行为更活跃。(3)空间变化轨迹集聚性和分异性特征显著。2005—2018年综合土地利用动态变化强度更大。近30年来研究区土地利用格局变化重心、面积、方向和扩散趋势存在空间变化。研究成果为鄂西南地区土地利用研究和国土空间规划提供了参考依据。     

基于遥感的上海市土地利用时空结构演变研究

从上海市1996年至2003年的遥感影像提取其土地利用职能类型数据,运用系统论中的信息熵思想,测算了上海市及其区县以及三个地域层次的土地利用信息熵和均衡度。在时序和空间上分析其土地利用结构的变化趋势和空间格局,探索上海市土地利用结构时空演变的特征和规律。     

南水北调中线水源区土地利用时空变化分析

在RS和GIS技术支持下,利用马尔科夫转移矩阵和土地利用动态度指数对南水北调中线水源区1990—2010年土地利用空间格局特征及其时空变化进行了分析。结果表明:1)南水北调中线水源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76.00%左右,占有绝对优势。2)1990—2010年水源区土地利用变化主要发生在林地、耕地、草地三者之间,耕地、草地、水域和未利用地均呈现波动变化趋势,林地则呈现先大幅增长后趋稳定,建设用地不断增长,且增长速度不断加快。而这些发生变化的土地利用类型在空间上多分布于人类活动较多的低海拔、低坡度的河谷地区。3)水源区土地利用变化综合动态度为1.20%左右,整体上水源区土地利用变化速度不大,水源区土地利用稳定性整体上较好。     

基于生态敏感性分析的江川区土地利用空间格局优化配置

为优化江川区土地利用空间格局,促进土地可持续发展,该文以云南省玉溪市江川区为研究区,将CLUE-S（conversion of land use and its effects at small region extent）模型和生态敏感性分析应用于江川区土地利用空间格局优化配置。以高度敏感区为CLUE-S模型中区域约束文件,突出研究区生态保护重点区域,并以综合生态敏感性分区为影响研究区土地利用变化的驱动力因子,提出一种将生态敏感性融入土地利用空间格局优化配置的过程和结果中的土地利用情景模拟方法,并借助2006年和2016年土地利用数据对江川区自然发展情景和土地生态优化情景2种模式下2025年的土地利用空间格局进行优化配置,并基于生态敏感性分区对优化配置模拟结果进行对比分析。结果表明：2种情景下2025年江川区土地利用格局既有共同特征也存在差异。在2种情景下均有效的保护了原有林地、耕地、未利用地和建设用地格局,但新增林地、草地等空间分布格局不同。根据2025年2种情景与2016年土地利用现状在不同敏感性区内主要土地利用类型分布情况表明,情景二土地利用空间格局优于自然发展情景和2016年土地利用现状。研究结果认为土地生态优化情景更为合理,该结果可为江川区生态保护和城镇发展提供参考。     

广州地区土地利用景观格局变化研究

以广州地区为研究区，在遥感与GIS技术的支持下，通过分析斑块和景观两个层次的格局指数变化，研究了20世纪90年代广州地区土地利用格局变化特征，结合马尔科夫过程与元胞自动机模型对广州地区2010年土地利用空间格局进行预测分析。20世纪90年代广州地区土地利用格局变化趋势是建设用地增加，耕地、林地和未利用地减少，水域和果园基本保持稳定；土地利用斑块数目增加，斑块形状指数和分维数下降；景观破碎度和多样性指数上升。21世纪头10年，研究区土地利用格局基本保持20世纪90年代的变化趋势。研究结果表明广州地区在快速城市化的过程中，土地利用格局呈破碎化趋势，斑块形状趋于简单，耕地减少没有明显减缓迹象。因此，迫切需要发挥土地利用规划的控制作用，加强耕地保护措施。     

基于CA-Markov的河西走廊土地利用变化研究

基于河西走廊1990年、2000年土地利用矢量数据，通过空间叠加和构建土地利用分布与变化的1 km-Grid数据集以研究20世纪90年代土地利用分布与变化的数量特征和空间格局特征，并运用马尔可夫模型和元胞自动机技术对2010年土地利用分布情景进行预测。研究表明：河西走廊以未利用土地和草地为主；20世纪90年代，耕地、城乡工矿居民用地增加，而林地、草地、水域和未利用土地减少；多种土地利用类型的开垦在区域土地利用变化中处于主导地位，其中“草地→耕地”和“未利用→耕地”2个变化类型的规模最显著。主要交通线与大的河流附近人类活动强烈，因而土地利用类型及变化类型比较多样，空间格局复杂。CA-Markov模型模拟结果表明2000～2010年间6个土地利用类型将保持原有的变化趋势和变化速率，因此，迫切需要加强对林地、草地和水域的保护，控制和阻止盲目开垦耕地的行为，推进退耕还林还草工程，促进区域生态环境质量的保护和改善。     

基于GIS和分形理论的山西屯留县土地利用空间格局变化

该文以分形理论为基础，在地理信息系统技术支持下，对山西省屯留县土地利用空间格局变化进行了研究。通过对山西省屯留县土地利用数据库中空间数据的提取，运用面积－周长分形模型，分别计算出了1990年和2001年各种土地利用类型的分维数和稳定性指数。该文还引入了景观生态学中的相关指数—斑块密度指数，景观斑块数破碎化指数，斑块形状破碎化指数及景观多样性指数，并进行了定量分析，进一步揭示了屯留县土地利用空间格局变化，以期为开展区域土地整理、促进土地合理利用以及保持区域景观格局的持续发展提供参考。     

典型农牧交错区土地利用变化驱动力分析

农牧交错带土地利用/覆被变化的驱动力研究是生态环境演化内在规律的重要组成部分,可以科学指导该地区的可持续发展。该文以农牧交错带的典型区域——内蒙古翁牛特旗为例,从土地利用变化过程的空间角度,基于GIS以及相关数理统计软件,使用Logistic模型分析了土地利用/覆被变化的内部和外部驱动力。结果表明模型中耕地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和农业气候区;草地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离、土壤表层有机质含量和到乡镇中心的距离;林地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和海拔;空间异质性和土地利用变化过程的时间变量共同影响使用logistic回归模型来进行推断的能力;通过对草地logistic回归模型拟合度的检验,验证了不同土地利用类型变化的主要驱动力可以用空间统计模型来解释。     

基于生态规划理念的土地利用结构分析

土地利用结构分析是土地利用规划工作内容之一。为了把生态规划理念更好地应用于土地利用规划之中,本文归纳总结了多个适于分析土地利用现状结构的生态学指标,并以北京市10个远郊区县进行实证分析。研究结果发现这些指标间呈现有规律的相关关系,同时都能很好地反映出各区县土地利用现状实际特点。文章结论认为在土地利用规划中应该强化生态理念,可以采用生态学方法对土地利用结构进行分析,为土地利用规划后续工作提供生态理念导向。     

长江经济带产业结构与土地利用效率协调度的时空格局分析

在推进高质量发展的关键时期，产业结构与土地利用效率的耦合协调发展对科学化城市管理和城市发展具有重要意义。该研究以长江经济带沿线108个地级及以上城市为研究对象，在测算2006-2018年产业结构合理化（Industrial Structure Rationalization, ISR）、产业结构高级化水平（Industrial Structure Advanced level, ISA）以及城市土地利用效率（Land Use Efficiency, LUE）的基础上，采用耦合协调度模型及空间自相关模型分析城市产业结构与土地利用效率耦合协调性的时空格局及空间关联特征。结果表明：1）产业结构合理化与土地利用效率的耦合协调度（DRE）整体处于勉强协调阶段且随时间协调度呈现上升态势；产业结构高级化水平与土地利用效率协调性（DAE）处于勉强协调向初级协调转变阶段。2）DRE和DAE整体上都呈现"下游、中游、上游"的空间分布格局，区域之间的协调度差异随时间推移有所减小。3）全局自相关结果表明：DRE 和DAE存在着显著的空间自相关性，其中DRE的空间自相关性随时间逐渐减弱，而DAE则变化不明显。局部空间自相关结果表明：DRE的HH类型区主要在苏浙皖交界区域小范围集聚，L-L集聚区主要分布在长江上游四川东部、贵州西部及云南西南部的部分城市，L-H聚集区零星分布长江中下游各区域的交界地区，H-L聚集区几乎不出现；DAE的H-H集聚区主要分布在江苏和浙江境内，L-L集聚区零星分布在上游地区、安徽北部及期与江西交界地区，L-H聚集区分布在江苏淮安、浙江舟山和安徽宣城市，H-L聚集区个别年份出现个别城市。研究认为，要针对产业结构与土地利用效率中低耦合协调度匹配类型，从解决"低水平陷阱"入手，实施差异化的土地与产业调控政策；除此之外，也要充分考虑产业结构合理化、产业结构高级化与土地利用效率联动发展的空间关联性，因地制宜的实施发展策略。     

典型农牧交错区土地利用变化驱动力分析

农牧交错带土地利用/覆被变化的驱动力研究是生态环境演化内在规律的重要组成部分,可以科学指导该地区的可持续发展。该文以农牧交错带的典型区域——内蒙古翁牛特旗为例,从土地利用变化过程的空间角度,基于GIS以及相关数理统计软件,使用Logistic模型分析了土地利用/覆被变化的内部和外部驱动力。结果表明模型中耕地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和农业气候区;草地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离、土壤表层有机质含量和到乡镇中心的距离;林地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和海拔;空间异质性和土地利用变化过程的时间变量共同影响使用logistic回归模型来进行推断的能力;通过对草地logistic回归模型拟合度的检验,验证了不同土地利用类型变化的主要驱动力可以用空间统计模型来解释。     

基于多智能体遗传算法的土地利用优化配置

土地利用优化配置是促进土地资源可持续利用的必要手段,然而现有模型在解决土地利用优化配置问题时存在一定缺陷。该文将多智能体系统的建模框架与遗传算法的计算框架有机结合,设计了土地利用规划多智能体决策框架,将多智能体在空间决策行为与遗传进化算子相结合,构建基于多智能体遗传算法的土地利用优化配置模型,促进土地利用数量结构与空间布局向可持续方向发展。该文选取武汉市蔡甸区开展了实例应用研究,试验结果表明:模型能够合理地对区域土地利用数量结构与空间布局进行配置,协调不同土地利用决策主体的需求,明显提高了区域土地利用经济、社会和生态效益,促进区域土地资源可持续利用。     

黄土丘陵沟壑区土地利用景观格局变化分析——以延河流域为例

为了给黄土丘陵沟壑区土地资源的合理利用和生态环境的改善提供依据,以延河流域为研究对象,应用GIS技术和景观格局指数分析方法,对研究区1978—2010年的土地利用景观结构特征、斑块特征和空间格局的变化规律进行了系统分析。结果表明:（1）延河流域各景观类型的变化幅度表现为:耕地 > 林地 > 草地 > 建设用地 > 水域,研究区1978—1990年变化速率最快的景观类型是草地,1990—2000年是林地,2000—2010年是建设用地,由以耕地为主导的景观结构转变为林地—草地复合的景观结构;（2）研究区破碎度较高的景观类型是耕地和草地,斑块形状也较复杂,主要是受地形地貌因素的影响。林地、建设用地和水域受人类活动的干扰强烈,斑块分布趋于集中化,破碎度较小,形状较为简单;（3）32年来,延河流域土地利用景观格局经历了“耕地主导—相对平衡—林草主导”的变化过程,向着集中化和简单化的方向发展,抗干扰能力降低,不利于景观的稳定性,但有利于生态环境的改善。     

不同空间约束条件下的城镇土地利用变化多预案模拟

为研究不同预案下辛庄镇未来几十年的土地利用变化情况,基于高分辨率遥感影像获取辛庄镇四期土地利用历史数据,结合GIS空间分析技术,从城镇土地利用发展趋势、耕地保护和生态安全角度设计了目前趋势发展、城镇规划和基本农田保护、生态环境保护3种预案,对研究区土地利用变化进行相应约束,利用CLUE-S模型模拟不同预案下辛庄镇未来20 a土地利用变化过程,并从时空特征、空间格局和生态风险等方面对不同预案下的土地利用预测结果进行比较分析。结果表明,在设计的3种预案下,未来的村镇建设用地均将持续增加,其中目前趋势发展预案尤为显著,并以消耗大量的耕地资源为代价。不同预案下的土地利用变化特征、景观格局和生态安全存在明显的分异特征,综合比较结果表明城镇规划和基本农田保护预案是辛庄镇未来土地利用变化的推荐预案。CLUE-S模型模拟结果能较好地反映不同约束条件下的未来土地利用变化以及潜在生态风险,基于该模型的预案设计和空间模拟方法可很好地辅助土地利用规划决策。     

基于生态服务价值评价的局地土地利用格局厘定

量化土地利用生态效益有利于土地利用效益间的直接比较,更重要的是基于此厘定土地利用格局为局地土地可持续利用创造了条件。该研究以重庆市沙坪坝区为研究区,采用土地利用现状数据库,运用生态服务价值系数,分析其生态服务价值的时空变化及其分布,厘定土地利用格局。结果表明,在1996～2006年间生态服务价值从＄1.50×107降 低到＄1.40×107,净损失＄1.00×106,平均每公顷土地净损失生态服务价值＄25.54;采用Costanza等人赋予耕地、林地和园地的生物量生态服务价值系数总和接近于区域真实值,但水域相差甚远,调整30%达5667＄/hm2·a更接近于真实值;研究区基于生态效益变化的土地利用表现为4种类型：稳定区,主要集中于井口镇与回龙坝镇两镇;先降后升区,主要集中于覃家岗镇和虎溪镇;敏感区,主要集中于陈家桥镇、曾家镇和土主镇;持续增长区,主要集中于歌乐山镇和中梁镇。     

基于土地利用变化的民勤县土地生态风险研究

利用1987、2000、2008年民勤县TM遥感影像数据,基于GIS技术和统计分析方法,分析民勤县土地利用/覆被生态风险的时空特点和结构演变,并选取土地利用综合指数和景观格局指数研究土地利用变化对土地生态系统造成的风险进行评价。结果表明:民勤县土地利用/覆被存在的生态风险主要集中在草地和未利用地,两者的面积占研究区总面积的75%以上。耕地、草地、未利用地三种土地类型间的相互转化是民勤县22年间最主要的土地利用变化。在人类活动对土地的扰动作用日益加强和区域经济社会发展目标趋同性的双重影响下,土地利用的广度和深度上不断增大,研究区斑块数量明显增多,景观破碎化程度加重,景观多样性指数和分形维数指数上升,土地生态风险程度增大。