县域耕地占补时空变化及其规划管控效果——以江苏省南通市通州区为例

[目的]分析2001—2010年江苏省南通市通州区耕地占补的时空特征,初步探讨县级土地利用总体规划对耕地占补的管控效果,为进一步改进土地利用总体规划的编制与实施提供科学依据。[方法]以通州区2001和2010年2个时期的土地利用动态数据为基础,采用GIS空间分析方法,分析该区2001—2010年耕地时空变化。[结果](1)2001—2010年通州区耕地总面积由92 503.47hm2减少到72 466.52hm2,补充速度慢于占用速度,占用和补充的水田比例都较高。(2)耕地占用的主要去向是建设占用,96.80%是农村居民点占用,耕地补充的主要来源是建设用地,水域及其他农用地,其中农村居民点整理补充耕地的比例为71.67%。(3)耕地占用主要集中在通州区西北部和中部地区,耕地补充主要集中于研究区中部以及北部地区。(4)从空间规模与空间结构控制效果来看,通州区土地利用总体规划在2001—2010年对耕地占补的管控效果较差,对具体地类而言,对新增城镇工矿占用耕地的管控效果要优于农村居民点用地。[结论]2001—2010年通州区耕地总面积减少,其占用的主要去向和补充的主要来源均是建设用地,且呈现一定的空间分布规律,土地利用总体规划对耕地占补的管控效果较差。     

基于地学信息图谱的江汉平原土地利用时空变化分析

为分析江汉平原土地利用时空变化特征,探索土地利用变化原因、过程并预测未来变化趋势,基于江汉平原1990年、2000年和2010年土地利用空间数据,运用地学信息图谱方法,构建两个时序的土地利用变化图谱、涨落势图谱和变化模式图谱,分析了江汉平原1990—2010年土地利用的时空变化规律和发展过程。结果表明:(1) 1990—2010年耕地和水域是主要土地利用类型,耕地持续减少,水域和建设用地持续增加;(2)变化图谱以耕地与水域、建设用地间的互相转换为主。耕地与水域间的互相转化集中于低湖平原区;耕地转化为建设用地贯穿整个研究时段,主要是经济相对发达的城区周边区域;而建设用地转化为耕地发生在后期,集中在石首市和松滋市等地;(3)落势图谱中萎缩耕地面积最大,占68.63%;增势图谱中新增水域面积最大,占46.39%。各县市存在明显差异;(4)变化模式图谱中全期稳定型占据主要地位,其次是后期变化型。研究表明江汉平原土地利用变化呈现土地利用类型"典型化"、土地动态变化"差异化"和土地变化模式"稳定化"的特征。     

基于CA-Markov的哈尔滨市土地利用变化及预测

为探讨哈尔滨城市化进程中土地利用时空演变规律以及驱动机制。该文以1989年、2001年和2007年LandsatTM影像为数据源,借助于地学信息谱图理论,运用RS和GIS技术分析研究区域18a土地利用格局变化,以2007年土地利用格局为基础,利用CA-Markov模型和并引入终极状态概率,预测2025年土地利用情况和平衡状态下土地利用空间分布格局。研究结果表明:区域土地利用格局以耕地为主,其面积比例均超过60%,其次是林地和居民工矿用地;稳定型图谱空间分布广泛,占研究区域总面积比例最大,"耕地→耕地→耕地"是其面积最大的变化图谱,"林地→林地→林地"次之,持续变化型所占比例最小,"未利用地→林地→耕地"是其面积最大的变化图谱;CA-Markov模型预测结果表明从2025年到土地利用终极状态期间,耕地面积持续减少,居民工矿用地持续增加,耕地→居民工矿用地是其主要转化轨迹,其他地类变化量相对较小,基本上处于动态平衡状态中,该文为土地利用合理规划、生态恢复和区域经济发展提供依据。     

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。     

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。     

基于RS与GIS的沈阳市土地利用及景观格局变化

近年来城市化过程中问题凸显,城市景观格局变化成为研究热点。以2000年、2005年、2010年三期TM遥感影像为基础数据,借助RS与GIS技术对沈阳市2000—2010年土地利用及景观格局时空变化进行分析。研究结果表明:沈阳市土地利用类型以耕地、建设用地、林地为主,研究期间建设用地、林地、园地、草地、水域、未利用地面积均呈增加趋势,其中建设用地面积增加最大,增加了54 527.34hm2,耕地面积显著降低,减少了95 924.15hm2。研究区景观的斑块密度、形状指数、香农多样性指数和均匀度指数分别从2000年的0.413,41.480,1.170,0.563上升到2010年的0.501,49.376,1.302,0.626,优势度指数从0.910下降到0.778。且后期比前期的变化速率快,表明景观破碎化速度加快,异质性增加。城镇化进程中人类活动是景观格局变化的主要驱动因子。     

生态脆弱区土地利用变化及驱动力——以河北省张北县为例

[目的]研究河北省张北县的土地利用变化及其驱动因素,为该区域土地管理决策和土地资源可持续利用供科学依据。[方法]以1989,1995,2000,2010年TM遥感影像为数据源,运用遥感、地理信息系统、数理统计分析等技术与方法,系统分析了张北县土地利用变化的时空特征,剖析了土地利用变化的驱动因素。[结果]张北县主要地类为耕地、林地和草地,1989—2010年土地利用数量变化主要表现为耕地和草地面积的减少,林地和建设用地面积的增加,其中2000—2010年土地利用变化更为剧烈;地类转换主要表现为耕地、草地向林地转变以及耕地、草地向建设用地的转变;空间变化主要表现为东部坝头地区林地增加明显,中部平原地区建设用地扩张明显。[结论]近20年来张北县土地利用变化明显,主要受自然及社会经济因素综合影响。此外政策因素也是该区域土地利用变化的主要驱动因素。     

云南省昭通市土地利用时空变化特征及其驱动力

[目的]对云南省昭通市土地利用时空变化特征及其驱动力进行分析,为揭示不同尺度区域土地利用变化规律提供科学依据。[方法]基于昭通市2009—2015年土地利用变更及调查数据,结合人口和社会经济数据,采用信息熵公式计算了昭通市各类用地结构信息熵及其均衡度,采用灰色关联分析方法计算了昭通市各类用地总面积与人口数量和经济社会发展要素之间的关联度。[结果](1)2009—2015年,昭通市农用地总面积呈减少趋势变化,建设用地总面积和其他用地总面积呈上升趋势变化;(2)昭通市耕地面积减少速率最快,土地综合变化度相较其他地区变化较小;(3)昭通市及各县/区各类用地结构也逐步向均衡和稳定方向发展,鲁甸县和巧家县的各类用地结构均衡度最高;(4)第一产业值、第三产业值、人口和城镇化率为建设用地变化主要驱动力,第二产业值为各区县农用地变化驱动力,国内生产总值均影响昭通市各个区县的农用地、建设用地和其他用地变化。[结论]云南省昭通市土地利用变化受人口、社会和经济等不同因素影响,各类土地逐步向均衡和稳定方向发展。     

新疆玛纳斯河流域土地利用变化特征及影响因素研究

以2000、2005、2010和2015年四期遥感影像解译为基础,从土地利用变化幅度、变化速率、转移方向及利用程度等方面,分析了玛纳斯河流域2000~2015年的土地利用变化特征、影响因素及保护对策。结果表明:(1)2000~2015年,玛纳斯河流域以未利用地、草地和耕地为主。耕地面积扩张较为明显,但增加速度在2010~2015年有所下降;未利用地和草地面积以减少为主,其中草地的减少速率不断提升,未利用地在2010~2015年单一土地利用动态度(0.17%)为正值,有增加趋势;建设用地面积有一定程度的增加,单一土地利用动态度先下降再上升;(2)耕地呈内外双向扩张,新增面积主要来自草地和未利用地;建设用地的增加主要来自耕地和草地;草地和未利用地以转出为主,草地的主要转出方向是耕地,未利用地向耕地和草地转移。随着未利用地的开发利用,玛纳斯河流域的土地利用综合指数逐渐增加,土地利用程度处于稳步发展阶段;(3)在人口、经济和政策等因素的影响下,耕地和建设用地等生产、生活用地面积增加,草地、未利用地等生态用地面积减少,因此对流域内"三生用地"的保护应着重加强生态用地的恢复和管控,合理划定生态用地红线,保护耕地和基本农田,集约利用已开发的存量建设用地。     

基于InVEST模型重庆市建设用地扩张的碳储量变化分析

建设用地的扩张是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素。以重庆市为研究区域,基于重庆市土地利用数据、土壤数据、植被数据,从建设用地扩张的视角,采用InVEST模型,结合收集的碳密度数据,对重庆市2000年、2005年及2010年碳储量的变化进行了分析。结果表明:2000-2010年重庆市土地利用变化显著,建设用地是主要的转入者,共增长1 505.58 km²,其中90%以上的区域来自耕地以及阔叶林,造成碳净损失1.796 Mt。2005-2010年重庆市建设用地变化更加剧烈,这期间建设用地共扩张998.19 km²。建设用地主要是由西部中心逐渐向四周扩张,且增长速率加快。建设用地由2000年的598.88 km²增加到2005年的1 097.27 km²,扩张导致总碳储量减少了1 169 982.18 t,其中阔叶林的碳损失达到72%;2010年建设用地增加至2 095.46 km²,占用耕地以及阔叶林是主要的扩张形式,扩张导致总碳储量减少了1 169 982.18 t。可见,建设用地扩张过程中,碳损失的主要来源为耕地及阔叶林,其次是针叶林、草原、草地等。选择固碳能力较弱的裸地与草甸作为建设用地的扩张目标,有利于重庆市碳储量的保护与增长。     

近30年中国主要耕地后备资源的时空变化

为了增强对中国耕地后备资源变化的理解,以便更好的利用和管理中国有限的土地资源,提高生态保育水平,确保区域生态安全,文中采用LandsatTM、CBERS、HJ1、"北京一号"等遥感影像数据(包括1980s末、1995年、2000年、2005年、2008年和2010年共6期)分析未利用土地的时空演变,运用土地利用动态度模型、分布密度模型、未利用土地变化强度指数模型、重心模型和转移矩阵等数学方法分析未利用土地的时空演变格局。基于这些数学模型的计算结果,揭示出中国未利用土地近30a来的演变特征:1)中国未利用土地总量持续减少,共净减少了11545.14km2,且在除了1995-2000年的其余4个监测时段均为净减少,但减少量趋缓。2)中国未利用土地的动态度总体表现为先增大后减小,在2005-2008年达到峰值0.06%后逐渐减小。3)中国未利用土地变化也表现出明显的空间异质性,净减少最多的省份是黑龙江省,共净减少了4469.08km2,其次为新疆维吾尔自治区净减少了3725.93km2;净增加最多的是内蒙古地区,共净增加了2942.44km2。同时未利用土地变化强度指数也呈差异性分布,黑龙江省和山东省总体处于高度减少区,甘肃、宁夏和吉林省总体处于中度减少区,内蒙古地区总体处于中度增加区。4)未利用土地与耕地、草地、水域间的相互转化较为剧烈。未利用土地减少去向主要以草地生态恢复、耕地开垦、水域面积扩展等占用为主,同时伴随着因草地退化、耕地撂荒退化和水域干枯水面缩减后成为未利用土地的状况。5)作为中国主要的耕地后备资源,从20世纪80年代末至2010年,未利用土地开垦为耕地的重心已经由东北的黑龙江省向西北的新疆维吾尔自治区、甘肃省和山东省的黄河三角洲地区转移。近30a来中国的未利用土地格局发生了如此剧烈的变化,有的变化有助于改善区域生态环境,而有的变化确加剧了当地脆弱的生态环境,因此对于未利用土地的开发和利用,应该因地制宜,实行先评价再利用和保护的策略。     

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。     

青海省海西州土地利用变化强度分析与稳定性研究

基于青海省海西蒙古族藏族自治州1995年、2000年、2010年和2018年4期土地利用数据,采用土地利用变化强度分析方法,从间隔层次、类别层次和转移层次3个方面对海西州1995—2018年土地利用变化强度及稳定性予以研究,深入分析了海西州不同层次土地利用强度变化过程与模式。结果表明:(1)间隔层次,海西州1995—2010年土地利用变化强度表现为慢速变化,2010—2018年土地利用变化强度呈快速变化。(2)地类层次,1995—2018年间,耕地和城乡、居民和建设用地(城居建设用地)变化活跃。1995—2000年水域变化处于相对稳定状态;2000—2010年水域、林地和草地变化相对活跃;2010—2018年间,水域和林地变化活跃,未利用地变化表现为稳定状态。(3)转移层次,1995—2018年增加的草地主要来源于未利用地、水域以及林地;耕地和城居建设用地向草地的转变过程均呈现出一种稳定的避免性系统转换模式;减少的耕地主要转变为城居建设用地,耕地向城居建设用地转移表现出稳定的倾向性系统模式。     

2000—2020年基于土地利用变化的生境质量时空动态演变——以武汉城市圈为例

土地利用变化直接扰动生境质量,导致国土空间生态结构-过程不稳定及其累积效应下的服务功能退化。为分析武汉城市圈生境质量的时空演变特征,探究其土地利用变化对生境质量的影响情况,运用InVEST模型的生境质量模块,以2000年、2010年、2020年3期土地利用数据为基础,探究了武汉城市圈土地利用变化所引起的生境质量时空演变特征。结果表明:(1)武汉城市圈土地利用变化主要表现为耕地减少和建设用地扩张,其中耕地净转出面积为1 470.92 km²,建设用地净转入面积为1 340.61 km²。(2)2000—2020年,武汉城市圈的生境质量变化幅度较小,87%的区域生境质量等级不变,主要处于“一般”和“优”2个级别,6%的区域生境质量等级升高,7%的区域生境质量等级下降,整体生境质量良好;(3)低等生境(差、一般)主要分布在城市的经济发展核心区域及周边地区,高等生境(良好、优)一般分布在武汉城市圈的东北部和东南部海拔较高的地区。(4)2000—2020年,耕地、未利用地转化为水域,建设用地转为耕地以及草地转为林地的转化率具有最大的积极影响,CI值分别为2.271 9,0.509 1,0.421 4,0.226 2。耕地转为水域以及林地转化为耕地和建设用地对生境质量的消极影响最大,CI值分别为-3.350 6,-1.490 9,-1.409 9。综上,建设用地快速扩张和人口增长使得生境质量加速退化。未来应通过土地利用布局优化促进生境局地环境系统保护与修复措施,提升系统应对变化环境的弹性适应能力。     

中国土地整治新增耕地时空变化及其分析

土地整治是生态文明建设的重要手段,研究中国土地整治时空变化及未来发展方向,对发挥土地整治在生态建设中的作用具有重要意义。通过对中国土地整理、开发、复垦新增耕地面积的时空变化进行分析,表明,2001-2008年土地整理、开发、复垦新增耕地分别占土地整治新增耕地的21.8%、63.2%和15.0%;土地整理新增耕地主要分布在东部区域,土地开发新增耕地以西部和东部地区为主,土地复垦新增耕地在区域与年际方面变异性较大,没有明显的规律性;2001-2011年土地整理新增耕地面积加权重心逐渐向中国西部移动,2010-2011年与2001-2006和2007-2009年相比,向西移动的距离为769.59和603.44 km;土地开发新增耕地面积加权重心在2001-2006年位于中国地理重心的北部和西部,且有从西部往北部移动的趋势,2007-2011年呈从东部往西部移动的趋势;土地复垦新增耕地面积加权重心移动的方向存在不确定性。基于以上分析,认为:在中国进行生态建设和耕地面积基本稳定的背景下,应通过土地整治规划,减少土地开发项目,并在区域间合理布局土地开发项目,防止土地开发新增耕地面积加权重心向西部移动;土地整治应以土地整理提高耕地质量、建设优质农田为主;充分发挥土地复垦对局地的生态修复及建设作用。     

关中-天水经济区土地利用/覆被变化与景观格局

以1980年和2005年的TM影像为数据源,应用ArcGIS,Erdas软件对影像解译,把关中-天水经济区(简称“关天经济区”)的土地利用景观分为6大类景观类型.基于ArcGIS分析模块,分析了关天经济区土地利用/覆被变化过程,并使用景观软件Fragstats分别从景观级别和景观类型级别上计算了相应的景观指数,得出以下结论:(1) 25 a间耕地和未利用地面积减少,林地、草地、水体和建筑用地面积增加,大量的耕地转变为林地、草地、建筑用地.同时较多草地开垦为耕地,但小于耕地向其转化的量.而建设用地属于转入型用地,转出量几乎为0.(2)关天经济区土地利用景观的蔓延度、优势度指数减少,香农多样性指数、香农均匀度指数增加.(3)耕地是关天经济区的优势景观类型,建设用地景观斑块正在向规模化扩张.研究结果为合理制定该区域可持续发展的土地利用政策及规划提供科学的参考及依据.     

兰州市近10年的土地利用动态变化研究

以兰州市为研究对象,采用2000年、2005年和2010年的土地成果资料,系统分析了全市近10 a的土地利用动态变化。选取土地动态度、土地利用程度、土地利用结构多样性、优势度和均匀度5个指标,定量评价兰州市土地变化的方向和速度及土地利用空间格局的演变。结果表明:2000—2010年兰州市土地利用结构发生了显著的变化,农用地减少,建设用地和未利用地增加;从土地利用速度及土地利用程度来看,全市土地利用仍处于调整期;土地景观格局模型表明兰州市土地多样性指数和均匀度减少,土地优势度指数呈逐渐增加趋势,土地空间格局的变化与经济发展、种植结构密切相关,人类活动是导致其变化的根本原因。     

1980-2018年中越边境带广西段土地利用变化及驱动力

[目的]探究中越边境带广西段土地利用变化特征及其驱动力,为优化该地区土地利用结构提供依据。[方法]采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵和莫兰指数分析中越边境带广西段1980-2018年土地利用变化时空特征,并构建多元线性回归模型探究其驱动力。[结果]①1980-2000年和2000-2018年两个时段中越边境带广西段的综合土地利用动态度分别为0.43%,4.50%。2000年以前土地利用变化速度较为平缓,之后土地利用变化速度加快。②各土地利用类型之间均发生相互转移行为。1980-2000年、2000-2018年参与土地转移面积分别为4775.92,46730.06 hm²;建设用地和水域面积增加,耕地、林地、草地和未利用地面积减少,其中建设用地新增面积9134.47 hm²,90%来源于耕地、林地、草地和未利用地减少的面积。③中越边境带广西段各土地利用类型存在显著正向空间自相关关系,表现出较强的空间集聚效应,但局部空间集聚效应发生变化和迁移。④边境贸易是加速该地区土地利用变化的主要因素之一,与人口、经济和政策等因素共同影响中越边境带广西段土地利用变化。[结论]中越边境带广西段土地利用变化存在明显的空间分异特征,随着边境开放开发速度加快,土地利用格局演变加速。     

基于Logistic回归的耕地数量演变及其空间要素边际效应分析

厘清耕地演变的驱动机制对中国耕地资源可持续利用具有重要现实意义。该研究以鄂南地区为例,利用2000—2005、2005—2010和2010—2015年3期Landsat遥感影像解译成果、15类POI(PointofInterest)空间数据等,采用主成分分析、多元Logistic回归模型、边际效应分析等方法,系统分析了研究区近15a以来耕地动态变化及其时空演变规律,并着重探讨了空间要素在驱动机制方面的双向边际效应。结果表明:1)耕地演变类型在空间上表现出相同类型的集聚性,转换类型受周边同类用地空间溢出效应影响明显。在时间上表现出不同转换类型的差异性,转换类型受土地利用政策宏观调控影响向建设用地单一转化趋势明显。2000—2015年间,耕地向建设用地的转换比例自28%过渡至44%后,迅速上升至96%,主要集中在城镇周边、主要道路沿线等区域。2)空间要素对不同时期耕地不同转化类型存在不同的边际效应,2000—2015年间耕地不同转化类型的边际效应变化幅度逐渐减小、不同转化类型边际效应曲线同类交点呈同向移动趋势。自然区位因素对耕地向建设用地转换和耕地向水域转换在POI空间要素不同取值时边际效应的变化较明显。3)空间要素边际效应曲线特征揭示其影响存在临界性,在临界值范围内,边际效应随着空间要素取值不同变化明显,但在临界值范围外,边际效应趋于稳定。耕地演变空间要素边际效应的定性定量分析对耕地布局优化与区域协调发展策略制定具有良好参考作用。     

重庆山地城市区1985-2010年土地利用变化特征研究

利用遥感与GIS研究区域土地利用变化,揭示其空间变化规律,能够有效监测土地利用变化。本文以重庆山地城市区为研究范围,利用1985—2010年8期Landsat TM遥感数据,对土地利用动态度、土地利用程度的变化特征进行系统分析。结果表明:1985—2010年重庆山地城市总体上呈现耕地、草地、未利用地面积减少,林地、建设用地、水域面积增加的趋势,且各地类变化的程度和过程有所不同;不同土地利用类型的动态度变化呈现出差异性,未利用地和建设用地的动态变化度一直较大,耕地和林地的很小;近26 a来,土地利用程度总体呈增大的趋势,表现出明显的时间阶段性。研究结果对区域土地管理及土地的合理利用具有一定的参考价值。