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。     

贵州岩溶峡谷地表覆盖变化的地形分异特征

岩溶峡谷是典型的喀斯特生态脆弱区,研究其地表覆盖变化对山区生态保护和国土资源空间优化具有重要意义。以贵州境内岩溶峡谷为研究区,选取2000—2020年地表覆盖数据,提取海拔、坡度、坡向三种地形因子,探究其地表覆盖变化及地形分异特征。得出以下结论:（1）2000—2020年研究区各类地表覆盖面积变化差异明显,林地、草地、水域、建设用地面积增加,耕地面积减少;（2）研究时段内随着海拔上升,研究区耕地面积呈现上升－下降－上升－下降的变化趋势;林地面积总体呈现先上升后下降趋势,峰值大致在1800 ~ 2200 m;草地和建设用地面积均存在两个相对高值区,分别出现在1200 ~ 1400 m和2200 ~ 2400 m、1200 ~ 1400 m和1800 ~ 2000 m;水域面积在小于800 m、2000 ~ 2200 m相对较高;（3）随着坡度上升,研究区耕地、林地和草地面积呈现先上升后下降趋势,分别在10° ~ 15°、15° ~ 20°、10° ~ 15°出现最高值;建设用地面积随坡度增加总体呈现下降趋势;（4）在随着坡向变化中,研究区耕地、林地、草地、建设用地面积在无坡向地区分布较少;2020年建设用地面积在西南坡分布相对较多。     

本溪县水土流失重点治理区土壤侵蚀评价

以本溪县水土流失重点治理工程万利项目区为例,采用2009—2019年土地利用数据、土壤类型数据、DEM数据、水文站月降雨量等数据率定CSLE方程的相关参数,运用ArcGIS技术计算万利项目区土壤侵蚀强度,进一步分析土壤侵蚀与坡度、土地利用变化间的关系。结果表明:土壤侵蚀强度在不同坡度带上存在较大差异,土壤侵蚀敏感区以15°～25°坡耕地为主;草地、耕地和林地为项目区主要土地类型,具有草地与林地面积逐渐增大、耕地面积不断减少的变化特征;小流域退耕还林措施的实施,可在一定程度上降低土壤侵蚀强度和面积;土壤侵蚀强度与土地利用变化之间的关系密切,草地和林地土壤侵蚀强度较弱、耕地土壤侵蚀相对较强。耕地的减少、林地和草地面积的增大能够明显减弱侵蚀;坡度和土地利用方式为制约土壤侵蚀空间分布的主要因素,15°～25°坡耕地为今后水土保持的重点治理区。     

基于转移矩阵的准格尔旗土地利用变化分析

[目的]土地利用是影响水土流失变化的重要因子,通过分析准格尔旗土地利用类型动态变化情况,掌握该区各土地利用类型变化去向,为分析该区水土流失状况提供依据。[方法]采用土地利用转移矩阵方法研究准格尔旗土地利用变化特征。[结果]2014—2016年,准格尔旗各土地利用类型变化不显著,表现为林地、草地、水域及水利设施用地占地面积分别减少16.02,12.66和2.48km^2,居民点及工矿交通用地、其他土地、耕地的占地面积分别增加18.63,10.53和1.72km^2;该区水土流失面积增加70.8km^2。[结论]准格尔旗减少的林地和草地主要转变为居民点及工矿交通用地和其他土地。结合水土流失数据分析表明,该区域水土流失面积的增加与林地和草地面积减少,以及林地和草地植被覆盖度的变化有关。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

基于CA-Markov模型的黄土塬区黑河流域土地利用变化

研究黄土高原的土地利用变化,可为其生态建设提供重要的决策依据。基于CA-Markov模型,分析了黄土高塬沟壑区黑河流域1985－2000年土地利用变化的趋势、速度、类型及其与地形的关系,并模拟了2015年土地利用情景。结果表明,黑河流域以耕地和中覆盖草地为主;1985－2000年林地和农地减少,草地和建设用地增加,其他类型变化很小;林地和草地相互转化与耕地转出是两大变化类型;土地利用变化主要发生在沟壑区。CA-Markov模型模拟的2000－2015年土地利用将保持1985－2000年的变化趋势,因此,需加强耕地保护措施,推进退耕还林草工程,促进区域可持续发展。     

1975—2016年济南市南部山区土地利用及其地形控制特征

基于Landsat遥感数据,解译分析了济南市南部山区1975—2016年5个时期的土地利用特征,并结合数字高程模型数据和空间分析方法,研究了地形因素对土地利用结构的控制特征。结果表明:①41年间南部山区土地利用/覆被类型以林地和草地为主,两者面积之和占比长期在70%以上;耕地和建设用地次之,且耕地整体呈下降趋势,建设用地逐年增加;水域面积占比小且稳定;未利用地占比最小且呈减少趋势。②地形条件对土地利用的空间格局具有明显控制作用。随着高程的上升,土地利用结构由耕地和建设用地为主转变为林地和草地占主导;在坡度小于2°的平坦区域以耕地和建设用地为主,在缓坡地土地利用结构由以草地为主、耕地为辅转变为耕地、建设用地和草地相对均衡的状态,陡坡地则以林草地为主;阴坡林地占主导,阳坡草地占主导,耕地和建设用地在阳坡的面积显著高于阴坡。③南部山区土地利用变化特征是在地形因素控制与社会经济因素的驱动下形成的。     

基于GlobeLand 30的哈密市2000-2020年土地利用格局变化研究

[目的]研究新疆维吾尔自治区哈密市近20 a的土地利用变化,为该地区土地利用规划及生态环境保护提供有力支撑。[方法]基于2000,2010,2020年的GlobeLand 30数据集,通过利用转移矩阵、坡度分布指数、标准差椭圆以及土地利用重心迁移,分析哈密市2000-2020年土地利用的时空变化特征。[结果]①哈密市2000-2020年土地利用变化比较明显。2020年各土地利用类型面积比例为:未利用地>草地>耕地>林地>建设用地>水域。哈密市虽然面积大但能利用的绿洲面积较小。2020年草地面积为10226.39 km²,水域面积为295.17 km²。2000-2020年土地利用类型变化量中,草地的减少量最大,流失面积为671.48 km²,主要转换成未利用地、林地和少量耕地;建设用地增量最大,面积高达405.60 km²。2000-2020年其他土地利用类型中林地和耕地面积呈增长趋势;未利用地和水域呈减少趋势,其中水域面积的减少量很小,基本保持稳定。②2000-2020年草地在5个坡度梯度上分布比较均匀;而耕地和建设用地基本分布在Ⅰ级和Ⅱ级坡度梯度,耕地在Ⅰ级坡度梯度上显优势分布;林地在Ⅰ级坡度梯度上面积最大;未利用地分布面积随着坡度梯度的增加而减少。③2010-2020年土地利用变化与2000-2010时段的变化相比方向性较明显,范围更广,重心向西北方向迁移。[结论]2000-2020年哈密市的土地利用变化有着明显的时空特征,坡度对各地类分布的影响较为明显。     

陕北地区土地利用变化对生态服务功能价值的影响

以陕北地区榆林、延安2市作为研究区域,利用土地利用变化数据,对陕北地区用地类型的变化进行分析,并使用合适的生物量因子,修正生态服务功能价值当量表,使当量表更符合陕北地区的实际情况,结合已有研究得到的二级用地类型当量因子比例关系,细化生态系统服务功能当量因子表,以便更准确的估算陕北地区生态系统服务功能价值.结果表明:1985-2013年间,主要用地类型变化为耕地、林地和草地,耕地面积减少2 811 km2,减少率达到9.98％,林地和草地面积分别增加1 392和2417 km2,增幅分别达到12.85％和7.10％;其中,2000-2013年面积急剧变化,林地和草地面积的增加量分别是1985-2000年的7倍和2倍,退耕还林(草)效果明显;生态系统服务功能价值大量增加,林地和草地的生态系统服务功能价值增量分别为25.2亿和13.9亿元,2000-2013年的增量是1985-2000年增量的3倍.生态服务功能价值的变化与全面推行退耕还林(草)的时间相对应,表明退耕还林(草)政策,对陕北地区生态系统服务功能价值有积极的影响.     

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。     

重庆山地都市区1985-2010年土地利用重心迁移研究

土地是人类不可或缺的重要资源,研究土地利用重心,能揭示人类利用或改造土地在空间上的轨迹,有助于全面分析土地利用变化的内在机理。以重庆山地都市区为例,对25 a来各类土地利用垂直重心、坡度重心、平面空间重心及其迁移速率进行了系统分析,并全面阐述了土地利用重心的迁移过程。研究结果表明:重庆都市区25 a间各地类重心分布空间分异特征明显,各地类垂直重心分布具有明显的垂直分异特征,不同地类的坡度重心范围有明显的差异,各地类平面重心分布和迁移有明显的地域特征;各地类重心空间迁移方向和速度差异明显,水域总体相对较稳定,其重心迁移方向与速度都不大;建设用地与耕地各重心迁移趋势较为明显;草地、林地、未利用地重心迁移波动性较大。研究结果可为合理利用土地和改善生态环境提供参考。     

重庆市北碚区土地利用转型及生态环境效应

以重庆市北碚区为例,利用2009年、2013年、2017年3期土地利用现状数据,基于土地利用主导功能视角,建立了“生态—生活—生产”（三生）分类体系,运用ArcGIS和社会网络分析软件Ucinet,通过土地利用转移矩阵、土地利用重心模型及土地利用转型生态环境响应模型,对该区土地利用转型及其生态环境质量进行了研究。结果表明:（1）2009—2017年,北碚区土地利用功能结构转型明显,生产用地面积减少,而生态、生活用地面积增加。（2）2009—2017年,除服务以及其他生产用地、工矿生产用地的重心向南偏移外,其余各功能用地重心均向北偏移。农业生产用地分布较为均衡,生活用地空间分布的不均衡性有所缓和,而生态用地分布的不均衡性进一步加剧,工矿生产用地、服务以及其他生产用地分布的不均衡性先加剧后有所缓和。（3）2009—2017年,北碚区土地利用生态环境质量维持稳定,生态恶化趋势略大于生态改善趋势,农业生产用地被占用是该区生态环境质量恶化的主要原因。     

中国省域土地整理复垦开发补充耕地的空间效应

采用空间计量经济学、空间回归模型方法,对中国省域土地整理复垦开发补充耕地的空间特征,以及土地出让纯收益对土地整理复垦开发补充耕地的空间相关性程度进行了分析。结果表明：1999年和2003年中国土地整理复垦开发补充耕地呈离散布局,空间分布规律不明显,2007年从东到西主要在江苏-河南-陕西-甘肃一线呈现阶梯状递减。通过空间回归分析表明土地出让纯收益对土地整理复垦开发补充耕地在空间上具有一定的相关性,但相关度并不是特别高。土地整理复垦开发补充耕地除了受土地出让纯收益影响外,还受土地后备资源禀赋、政策等因素影响。     

武汉城市圈城乡建设用地增减挂钩潜力空间自相关分析

城市化发展进程不断加速的新时期,城乡建设用地增减挂钩政策的提出和实施对统筹城乡发展,满足城市用地需求和保护耕地具有现实意义。以空间自相关分析方法为主要研究方法,引入Moran’s I指数以及Moran’s I散点图对武汉城市圈各市增减挂钩潜力进行空间自相关分析;以2000—2008年的人口及土地利用结构数据,和2008年为基期的土地利用现状数据,预测武汉城市圈各市农村人口及城镇人口数量,测算目标年2015年和2020的建设用地增减挂钩潜力系数。研究结果表明武汉城市圈各市增减挂钩潜力在空间位置上存在一定的聚集效应。可为武汉城市圈大部分城市增减挂钩潜力较大,区域之间存在相关性,有利于指标的转换和联动。     

基于GIS的福建省德化县土地流转分析

利用ArcGIS软件制作福建省德化县土地流转密度图和统计图,分析其分布规律。研究表明：已流转农用地和可供流转农用地都具有显著的空间集聚性,呈多核心结构,并发生了明显的扩散、迁移;已流转农用地分布大致与可供流转农用地分布相交,即已流转农用地两核心一线与可供流转农用地三核心一线相交;德化县东北部地区、东部和西南部地区土地流...     

贵州省耕地质量时空格局及变化趋势分析

为深化对贵州省耕地质量空间格局及变化趋势的认识,合理制定省级耕地质量保护制度及决策提供依据,基于1989年、1995年、2000年3期贵州省土地利用规划条件下的耕地数据,定量分析了耕地质量时空变化规律及发展趋势,组合耕地模糊优选模型与理想点法构建评价模型评价了各年的耕地质量,并运用CA-Markov模型和GIS空间分析技术模拟了贵州省2020年耕地空间分布状况。结果表明:（1）贵州省6类土地利用类型间均有相互转移,耕地转移为其他的土地利用类型中63.6%仍然为农业用地,如林地、草地,土地利用性质变化不大;（2）其他土地利用类型均有向耕地转移的趋势,转移的面积以耕地为主,且转移面积大于耕地转移出去的面积,耕地面积保有量在逐渐上升;（3）贵州省耕地所处环境在不断的优化中,优质耕地资源得到了有效保护和利用,优等地的面积有逐渐扩大的趋势;（4）预测得到的2020年贵州省耕地优等地、高等地、中等地、低等地的面积占总耕地面积的比例分别为46.9%,42.2%,10.8%,0.1%,其中优等地主要集中于水系较为发达和农业资源丰富的地区。     

基于GIS和分形理论的沱江流域土地利用结构动态分析

以沱江流域2000年、2020年土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论,定量分析研究区土地利用空间结构复杂性、稳定性以及空间分布规律。结果表明：(1)各种土地利用类型都具有分形特征,分形维数可以表征土地利用空间格局的变化。(2)20年间,沱江流域的土地利用类型以耕地和林地为主,占研究区总面积的90%以上,受人为活动影响,流域内不同土地利用类型之间存在相互转化的过程,主要的转化特点是耕地和林地大面积减少,而城乡建设用地迅速扩张。(3)流域2期土地利用的总分形维数分别为1.351、1.503,上升趋近于临界值1.5;土地利用整体空间结构稳定性指数从0.149下降到0.003,说明总体上流域土地空间镶嵌结构趋于复杂化,稳定性变差。(4)流域各地类的分形维数和稳定性指数变化存在一定差异,除未利用地外,其他土地利用类型的分形维数均呈变大趋势,空间镶嵌结构趋于复杂化;耕地、林地、草地、城乡建设用地稳定性指数均减小,减小的幅度分别达80.137%、52.439%、55.556%、26.957%,空间结构变得不稳定;水域稳定性指数变大,空间结构变得稳定。     

城乡结合部土地资源城镇化的空间驱动模式分析

城乡结合部是城市化最为敏感、迅速的特殊地域实体,区域内土地快速城镇化导致耕地资源大量流失,尖锐的土地利用矛盾引发生态环境质量大幅下降,已成为社会各届关注的热点。该文以南京市郊江宁区为例,基于1999年、2010年的2期影像及其他数据,利用Logistic回归模型和地理加权逻辑回归（GWLR,geographically weighted logistic regression）模型,将邻近变量、邻域变量和政策变量3类因素在空间上予以整合,从全局、局域2个尺度探索城乡结合部土地资源城镇化的驱动模式。结果表明：Logistic模型与GWLR模型分别可解释研究区历史时期51%、64%的土地城镇化过程,后者在局部参数估计方面存在优势,各项评价参数都较优,更能够适用于研究区土地城镇化的模拟预测与机理探究;邻近变量中的距开发区、城市中心、次要干道的远近,邻域变量中城镇用地密度以及政策变量中土地交易样点密度是研究区城市扩展的重要解释变量,充分表征了城乡结合部的开发区建设热潮、已城市化地区的集聚效应与边缘式扩展模式,以及土地市场、内部交通网络对城市增长的引导与促进作用;借助GIS工具,GWLR模型能够可视化各驱动因素的空间非平稳性特征,可用来更直观、深刻地探究各变量对研究区土地城镇化的空间驱动模式,这也为耕地资源的保护提供新的视角。总体而言,以土地出让行为及开发区建设为代表的政府主导力量,是研究区土地城镇化的核心动力,这一定程度反应了中国城市郊区化的普遍特征,可为类似城乡结合部的土地管理工作提供有益借鉴。     

晋江西溪流域土地利用结构变化的分形研究

基于晋江西溪流域1985与2001年两期土地利用遥感解译数据,运用周长—面积分形方法计算获得了西溪流域两期主要地类的分形维数和稳定性指数,并对土地利用空间格局的变化进行了分析。研究结果表明,西溪流域土地利用的整体分形维数从1985年的1.255减少到2001年的1.169,整体空间结构向着简单、规则的方向发展;林地和水域的分形维数有所增加,其余用地类型均表现为减小。西溪流域土地利用的整体稳定性指数从1985年的0.245增加到2001年的0.331,用地的整体空间结构更加稳定。土地利用空间结构最稳定的地类在1985与2001年分别为林地和草地,两期最不稳定的地类均为耕地。1985—2001年,人类活动对占西溪流域面积近50%的林地的利用趋于无序,空间结构趋于不稳定,今后应重点加强对林地有序利用的规划管理。     

基于DEM的县域土地利用空间自相关格局分析

为了研究地形变化对土地利用空间自相关格局的影响,该文首先以谷城县行政村土地利用变量为基础,运用全局Moran’sI系数、Moran散点图和Anselin局部Moran’sI系数分析了县域尺度土地利用空间自相关格局,揭示土地利用空间局部聚集和局部异常特征;后基于DEM地形分析提取海拔、坡度、坡向、地形起伏度及地表粗糙度5种地形因子,并对各种用地0.05显著性水平下局部聚集和异常区域的地形特征做了统计分析。结果表明,典型山地、丘陵和平原地形对土地利用自相关分布结构影响明显,其容易导致土地利用在局部空间显著性聚集特征的形成;而土地利用局部显著性异常区域的出现主要源于特殊地形或人为干扰。该研究可为区域土地利用结构调整和格局优化实践提供参考依据。