基于遥感的银川市城区热环境及其影响因素的时空演变特征

为掌握银川市城区热环境及其影响因素的时空变化特征,以4期Landsat遥感数据为基础,反演地表温度,采用热岛比例指数、贡献度指数和像元二分模型分析28 a间区域热环境、土地利用和植被的空间分布及其时空演变特征,探讨了地表温度变化及其影响因素的响应关系。研究表明:(1) 28 a间,城市热岛比例指数(URI)整体呈上升趋势,热环境呈现出西部地表温度整体高于东部的特征,热岛区域逐渐集中分布于城市建成区。(2)研究区明显升温面积占比为7.38%,而明显降温区域比例仅为1.47%,总体上热环境呈升温趋势。(3) 4个年份的未利用土地和草地面积逐年减少,而城乡工矿居民用地面积逐年增加且保持较高增长速度,耕地、水域、城乡工矿居民用地和未利用土地对城区热环境贡献较大。(4)植被覆盖度表现出东部相对较高、西部较低的特点,28年间研究区植被覆盖度较高且整体呈现减小趋势,4个年份的地表温度与植被覆盖度呈负相关关系。银川市城区热环境变化与土地利用类型和植被覆盖度关系密切,各土地利用类型对热环境贡献度表现出差异性,植被覆盖度与其呈负相关。     

基于RS和GIS的滨州城区土地利用变化研究

[目的]研究山东省滨州城区在城市化过程中的土地利用变化规律,为城区土地合理规划和利用提供参考。[方法]以Landsat影像为主要数据源,获取滨州城区1996—2014年5期土地利用分类信息,引入土地利用动态度、转移矩阵和土地利用空间重心,定量分析城区土地利用时空变化规律。[结果]1996—2014年,耕地以平均3.63%/a的速率减少,林地、水体和建设用地表现出增加的趋势,变化率分别为5.43%/a,0.79%/a和5.70%/a。林地和水体以转出为主变为转入量大于转出量,2005—2009年时段林地转入量出现峰值,2001—2005年时段水体转入量达到峰值。耕地和建设用地重心分别位于市政广场的西南侧和东侧,耕地重心往西南方向远离市政广场,建设用地重心往西迁移逐渐靠近市政广场。[结论]城区土地利用变化表现为耕地面积不断减少,林地和水体面积先减后增,建设用地面积不断增加的总体趋势,土地利用转移主要发生在耕地和建设用地之间,林地和水体转移受城区水利工程和绿化工程实施的影响较大,建设用地重心迁移与西城区的开发建设密切相关。     

1996-2017年张家口市区景观格局与地表热环境的时空变化

[目的] 对河北省张家口市景观格局及城市热环境的时空变化及关系进行分析,为缓解城市热环境极端化给人居环境、工业生产带来的严重威胁提供策略。[方法] 基于Landsat遥感影像,通过地表温度反演和移动窗口法分析张家口市区1996—2017年城市热环境和景观格局的时空变化关系。[结果] ①1996—2017年,研究区景观格局主要变化为不透水面景观的增加（81.26 km²）以及植被景观的减少（61.78 km²）; ②研究区平均地表温度（LST）在1996—2017年增长了约3℃;不透水面和植被景观的平均LST为27.29℃和23.77℃,分别为城市热环境中的“热源”和“冷源”; ③植被、水域景观面积比例每下降10%,对应的LST分别下降2.71℃和5.77℃;不透水面面积比例增长10%,LST则上升0.25℃;景观聚合度、景观形状指数、耕地面积比例均与LST保持非线性相关。[结论] 1996—2017年张家口市热环境的进一步加剧,主要与城市化扩张以及植被的减少有关。     

徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应

[目的]研究徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应,为土地的合理规划以及区域经济与生态环境的平衡提供理论支持和参考依据。[方法]以土地利用转移矩阵和叠加分析为工具,分析徐州市中心城区的土地利用类型的动态变化特征和空间格局演变规律,并通过NDVI和区域生态环境质量指数分析土地利用变化的生态环境效应。[结果]基于多源遥感数据的分类回归树(CART)分类结果,其Kappa系数均大于0.90;整个研究区耕地面积大幅减少,建筑用地迅速增加。郊区较多土地类型转变为建筑用地,在2004—2016年期间,研究区NDVI低值区域逐步扩大,但生态环境质量先由0.323增加为0.360,后下降至0.320。[结论]2004—2016年徐州城市扩张导致耕地大面积较少,景观破碎化加剧,但城市建设过程中绿地面积增加,整体生态环境质量稍有提升。建议进一步加强徐州城区景观格局的合理规划,降低城市化进程给生态环境带来的负面影响。     

1990-2010年青岛地区热环境与土地利用变化的时空关系

[目的]揭示青岛地区热环境与土地利用变化的时空关系,为青岛市环境规划与管理提供依据。[方法]利用Landsat TM/ETM+数据反演青岛地区的地表温度,解译出土地利用类型,比较不同土地利用类型的温度均值及标准差,计算热环境影响指数,分析GIS重心轨迹。[结果]1990—2010年,城乡、工矿、居民用地和未利用土地的地表温度最高,水域最低;耕地的热效应贡献度最大;未利用土地和城乡、工矿、居民用地温度超过平均温度的地块较多;耕地类型中高于平均温度的地块占区域总面积的比重较大;城乡、工矿、居民用地中高于平均温度的地块占区域总面积的比重随时间明显增大;1990—2010年热岛重心一直向东北方向迁移,其中2000—2010年热岛重心迁移方向与城市重心迁移方向一致。[结论]青岛地区热环境与土地利用变化具有密切的关系,城市扩展逐渐成为热岛效应形成的主要原因。     

2000—2020年湖北省土地利用变化对植被覆盖度的影响

[目的] 土地利用及其对陆地生态系统的影响是当前全球变化研究的重要内容。科学分析土地利用变化对植被覆盖度的影响,促进社会经济与生态环境质量的协调发展及地区经济的平衡发展,为政府部门对区域生态保护和恢复管理提供借鉴和参考。[方法] 以湖北省为研究对象,利用2000,2020年2期Landsat遥感影像、土地利用遥感数据,利用遥感数据的空间处理、像元二分模型、土地利用转移矩阵等方法,分析研究湖北省植被覆盖的时空变化、土地利用类型变化特征及其对植被覆盖度的影响。[结果] ①2000-2020年,湖北省耕地、草地和未利用地面积减少,水域以及建设用地面积增加,林地面积基本保持不变,其面积大小顺序为:林地>耕地>水域>建设用地>草地>未利用地。②湖北省植被覆盖度平均值上升了6.50 %。林地、耕地、草地和未利用地的平均植被覆盖度均有所增加,建设用地的平均植被覆盖度有所降低。③湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势。植被覆盖度增大的区域主要集中在湖北省的西部和东南部地区,局部地区也存在植被退化的区域,主要集中在湖北省中南部及襄阳北方部分区域。④不同土地利用类型FVC转移过程中,耕地较高植被覆盖与高植被覆盖之间的转移过程最为剧烈,林地不同等级植被覆盖的转移量占转移总量的47.87 %,草地不同水平植被覆盖度的转移量占转移总量比例较小,仅为3.40 %。[结论] 2000-2020年湖北省土地利用变化较大,不同土地利用类型的植被覆盖度相互转移,尤其是林地、耕地及草地的平均植被覆盖度均有所增加,使得湖北省近20 a来整体植被覆盖度呈现出上升趋势。     

基于IE-GC-VAR方法的河流城市土地利用变化及其驱动因素分析——以江西省德兴市为例

[目的]对快速城市化的河流城市——江西省德兴市的土地利用结构变化及其影响因素进行研究,为河流城市土地利用结构的调整和我国正在经历快速城市化的河流城市发展提供科学依据。[方法]基于德兴市2000—2014年遥感影像的土地利用数据,应用信息熵模型和灰色关联方法分析其土地利用结构信息熵变化与各相关因素之间的关联度,并以此为基础进一步运用向量自回归模型,以脉冲响应函数和方差分解解释了德兴市土地利用结构信息熵变化与主要因素的动态相关性。[结果](1)2000—2014年德兴市耕地、林地、草地、水域、其他用地类型面积下降,建设用地面积上升;土地利用结构朝无序方向发展,土地利用类型的均衡性增强,但单一类型的优势度降低。(2)基于VAR模型的脉冲响应函数和方差分解分析还表明,长期人口总数、城市化和粮食总产量对德兴市土地利用结构信息熵变化基本呈现正向效应,且随着时间滞后期数的递增,冲击效应逐步减弱,最终趋向稳定状态;其中人口总数和城市化水平对德兴市土地利用结构信息熵变化有促进作用,但粮食总产量对其方差贡献度却随时间推移作用减弱。[结论]2000—2014年德兴市土地利用程度不高,土地利用结构朝无序方向发展;人口总数、粮食总产量和城市化水平是影响其土地利用结构信息熵的主要因素。     

鹞落坪自然保护区土地利用动态格局研究

[目的]分析1994—2017年鹞落坪自然保护区土地利用格局变化特征,揭示退耕还林、生态旅游等对保护区土地格局变化的影响,为保护区林地保护与利用提供依据。[方法]以1994,2002,2012和2017年4期LandsatTM/ETM~+/OLI遥感影像为数据源,采用监督分类提取研究区土地利用信息,并建立转移矩阵,分析保护区20 a间土地利用格局动态变化及其转移特点。[结果] 1994—2017年保护区内土地利用结构发生了较为明显的变化,林地、居民地和园地面积都有不同程度的增加,而耕地显著减少。土地利用类型主要转移方向为耕地转化为园地、林地和居民地,小部分林地转化为居民地。1994—2002年区内林地面积大幅度增加,耕地面积大量减少;2002—2012年居民地呈现出扩张的趋势,园地面积大幅度增加,耕地面积则有所减少;2012—2017年区内土地利用转化量相对较小,居民地、林地以及园地面积小幅度增加,耕地面积相对减少。[结论]保护区土地利用格局变化是退耕还林、茶业发展和旅游开发共同作用的结果。退耕还林导致耕地面积减少,林地和园地面积增加;旅游开发导致居民用地面积增加。     

城市土地集约利用与用地扩展研究

城市扩展与城市土地集约利用存在内在联系。以干旱区绿洲城市乌鲁木齐的城市扩展特征为出发点,研究城市扩展与城市用地集约化间的动态相关性,评价城市对土地利用压力的响应能力。结果表明在1990—2014年,乌鲁木齐城市用地扩展呈现从缓慢扩展到快速扩展,再到中速扩展的特点;各时期城市用地紧凑度小,分形维数大,建设用地分布分散,城市用地的增加主要依靠于城区用地向内部的填充;对应时期内的城市土地集约利用水平呈现波动上升的特点,在近10年来城市用地集约化显著;经相关分析得出:城市用地的集约化与城市建成区面积的扩展速度关系不大,但受城市扩展的空间形态影响较大,建成区分散度、破碎度越大,则城市用地越趋于集约化发展。城市扩展与城市用地集约化二者的耦合关系可反映出一段时间内城市土地利用的效率或对用地压力的响应程度:当城市扩展强度土地集约利用率,说明在城市化进程中存在土地浪费现象;当城市扩展强度土地集约利用率,说明城市土地利用高效,应以经济—社会—生态三者协调发展为原则开展合理的城市土地集约利用。     

河南省植被覆盖度及其景观格局时空变化

[目的]对河南省近10a来植被覆盖度及其景观格局的时空变化及其驱动因素进行分析,为区域经济—社会—环境持续协调发展提供决策参考。[方法]基于2000,2003,2006,2009年MOD13Q1数据集,借助ArcGIS 9.3和Fragstats 3.3软件平台进行定量分析。[结果]10a尺度上,河南省植被覆盖以高覆盖度为主,总体覆盖度呈现先下降后上升的特点,2003年最低,为72.64%;2009年最高,为76.48%;极高植被覆盖度区域主要分布在豫西的林区,最低区域主要分布在城市建成区、大型水库和沿黄河生态涵养带;城市与建成区植被覆盖度呈现波动中下降趋势且其植被覆盖度等级景观格局向恶性方向发展,农田区和自然植被区则与城市建成区变化趋势相反。[结论]降水和气温的变化、快速城镇化以及河南省城镇化、新型工业化、新型农业现代化协调发展战略的实施是导致上述河南省植被覆盖度及其景观格局变化的主要原因。     

喀什市城市化发展与建设用地结构变化之间的关联性

[目的]分析城市化与建设用地结构变化之间的关联性,为城市长期可持续发展提供一定的科学依据。[方法]用2009—2013年统计数据,先用相关统计法分析喀什市城市化与建设用地结构变化的一般特点和变化趋势,在此基础上,用灰色关联法分析其相互关联性。[结果]研究时段内3种建设用地类型发生了较明显的变化,其中城镇村及工矿用地所占比重始终占最大优势;城市化与建设用地结构变化之间有显著的关联性,非农业人口比重、人均GDP、建成区面积和人均日生活用水量等指标与建设用地之间的关联度都在0.65~0.85之间,属于强关联,人均公园绿地面积的关联度在0.35~0.65之间,属于中度关联;城市化指标与建设用地指标之间有较强的相互关联性,平均关联系数都大于0.65。[结论]喀什市城市化与建设用地结构变化之间存在着较强的关联性。合理调整人口结构和规模,统筹兼顾人口、经济、空间、社会、环境城市化发展,有效并合理利用有限资源并优化配置土地资源等是喀什市可持续发展的有效措施。     

基于Landsat TM的重庆都市区地表热环境时空变化研究

随着城市化进程的加快、经济的高速发展,城市结构相应发生了一系列的改变,对城市的生态环境也产生了巨大的影响,城市热岛效应问题尤为突出。文章选取重庆都市区为研究对象,以Landsat-TM1988,2000和2011年三期夏季遥感影像为数据源,基于RS和GIS,采用单窗口算法对地表温度进行反演,并对城市地表温度的时空变化、热中心以及城市建设用地重心迁移进行分析,探讨城市地表热环境与城市扩张及下垫面的响应关系。研究结果表明:1988—2011年,研究区地表温度在空间上的分布存在明显差异性,区域温度整体有所上升,热环境问题日益严重;热中心与建设用地重心两者地迁移具有高度一致性;热环境效应强度与建设用地的分布情况大致呈正相关,与植被或水域的分布情况呈负相关。研究结果可为采取合理措施改善城市地表热环境效应、优化城市生态环境提供参考。     

基于多时相遥感影像分析的城市土地利用/覆盖变化与热环境演变--以徐州市为例

以1987,1994,2000和2005年共4期的Landsat TM遥感影像为数据源,利用先进的决策树分类法获取徐州市土地利用/覆盖信息,通过单通道算法反演地表亮温获取城市热场分布与热环境变化信息,采用土壤调节植被指数SAVI定量描述研究区植被覆盖变化,并综合采用这些信息对城市热环境演变与城市扩展、植被覆盖变化的关系进行了综合分析.结果表明,利用Landsat TM数据结合决策树分类方法,是获取土地覆盖/利用的有效方法.通过计算地表辐射亮温来研究城市热环境变化是合适的,SAVI等因子与城市热环境显著相关,能够有效地定量描述城市扩展及其生态环境响应.研究结果可服务于城市环境保护与人居环境改善.     

秦岭北麓城市新兴开发区生态系统服务价值变化

[目的]选取秦岭北麓典型城市区域陕西省西安市浐灞生态区为研究对象,从景观格局变化、生态服务价值两方面分析城市新区建设及可持续性,以期为城市生态建设提供决策参考。[方法]以遥感数据为基础,对研究区土地利用类型和景观格局进行定量分析,研究城市新区尺度下的景观生态系统和生态服务价值变化特征。[结果](1)2004—2014年,浐灞生态区城乡转换特征明显,农业景观比重显著降低,建设用地景观增幅达88.2%,生态景观增幅高达201.5%以上,区域"生态含量"明显提高。(2)生态服务价值以农田、绿地和水体景观变化较为明显,其中农田生态服务价值损失近65%,到2014年全区85%以上的生态服务价值来自于绿地和水体景观。[结论]浐灞生态区10a间生态用地动态变化强烈且持续,城市生态服务价值增加明显,反映该区在保障城市化建设的同时,有效且显著提高了环境质量,其生态建设政策有利于区域生态系统的建设和发展。     

2005-2017年焉耆盆地平原区地下水时空演变规律及其与土地利用的关系

[目的]分析2005-2017年焉耆盆地平原区土地利用变化与地下水总溶解固体物TDS之间的关系,为地下水可持续利用和生态环境发展提供依据。[方法]利用GIS软件对焉耆盆地平原区2005,2014,2017年的Landsat-TM/ETM和Landsat 8的CNLUCC数据进行重分类,将土地分为耕地、林地、草地、水域、城镇建设用地和未利用土地6大类;通过对232组地下水水样的采集和分析,借助地统计和叠加分析模块研究焉耆盆地的TDS时空分区特征。[结果]焉耆盆地平原区以耕地、水域和未利用土地为主,占总面积的60%以上;2014年耕地TDS均值的含量最高为708.6 mg/L,林地TDS均值的含量最低为680.4 mg/L;2017年城镇建设用地TDS均值的含量最高为521.6 mg/L,未利用土地TDS均值的含量最低为477.4 mg/L。[结论]2017年各土地利用类型的TDS均值含量都低于2014年,是源于水域面积增加导致地下水补给量增加、耕地扩张的速度减缓及地下水径流积极循环带的淡化作用。     

贵州省城乡人口变化与建设用地扩张的脱钩关系

[目的]研究贵州省人口与建设用地变化的关系,以促进土地资源优化配置。[方法]利用贵州省2000—2017年城乡人口及建设用地数据,采用脱钩模型和GIS空间分析方法,研究城乡人地关系演化过程。[结果]贵州省城镇人口持续增加,乡村人口逐年减少;城乡建设用地面积不断扩大,城镇和乡村建设用地同向增长。2000—2008年,贵州省城乡人口变化与建设用地扩张关系为强负脱勾类型,乡村人口与乡村建设用地变化为强负脱钩类型,城镇人口与城镇建设用地变化为扩张负脱钩类型。农村人口减少伴随着建设用地增加,农村人地关系处于较不合理状态;城镇人口和建设用地二者均增长,但建设用地增幅快于人口增幅。[结论]贵州省应积极推动农村宅基地流转,提高城乡建设用地集约利用水平,促进城乡融合。     

河北坝上地区2000-2019年植被绿度动态及其土地利用/覆被变化归因分析

[目的] 分析河北坝上地区植被绿度变化及土地利用/覆被变化,旨在为区域生态建设和京津冀生态环境支撑区的建设提供科学参考,为土地合理利用及生态环境保护提供决策支持。[方法] 以MODIS MOD13Q1 NDVI遥感数据为数据源,结合Landsat土地利用数据,使用线性倾向估计分析了2000—2019年坝上地区植被绿度的年际变化趋势,并定量分析了土地利用/覆被变化对其的影响。[结果] ①河北坝上地区主要生长季（4—10月）多年平均植被绿度整体上呈现坝东高,坝西低的空间格局,且林地>草地>耕地; ②研究时段坝上地区生长季NDVI最大值和平均值均呈现明显的增加趋势,速率分别为0.063/10 a和0.044/10 a,植被绿度显著提升区域比例为60%～83%; ③结合土地利用变化定量解析植被绿度年际变化发现,研究时段,坝上地区植被绿度变化量中,耕地的贡献率为50.51%～57.22%,其次,林地和草地的贡献率分别为21.73%～28.62%和14.41%～15.07%,水域、建设用地和未利用地的总贡献率在6%左右。[结论] 2000—2019年,坝上地区植被绿度增加趋势中耕地的贡献最大,但贡献率呈下降趋势,林地和草地的贡献逐渐增加。     

基于矢量属性的宁夏中部干旱带土地利用变化信息挖掘

[目的]增加对土地利用变化矢量属性的认知,进一步挖掘潜藏于土地利用变化中的特征和规律,丰富土地利用变化研究方法,为区域土地资源调控提供参考依据。[方法]基于土地转移流视角,提出土地转移率和土地转移链概念,采用Landsat MSS/TM/ETM遥感影像数据,对宁夏中部干旱带同心县的土地变化过程进行研究。[结果]1978—2015年同心县耕地和草地比例增大,未利用地减少。区县尺度上土地转移率渐次降低;类型尺度上,耕地转移率先升后降,草地转移率先降后升,未利用地转移率呈"降—升—降"特征。1978—1987年的土地转移流以草地转未利用地为主,1987—1996年则呈现多元特征,1996年表现为退耕还林还草和对未利用地的改造利用。1978—2015年土地利用转移围绕着耕地的流失与保护进行,土地转移单向链以31型(草地转耕地)和61型(未利用地转耕地)为主,往复链以Ⅱa型为主,主要是161型(耕地—未利用地—耕地)和131型(耕地—草地—耕地)。[结论]同心县土地利用变化存在较大份额的"往复链"。在土地资源开发与管理中要重视往复链所揭示的内涵并采取针对性措施。