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。     

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RS和GIS的县域土地利用变化特征分析

基于RS和GIS技术,结合土地利用变化指数模型定量分析了江西省新建县1991—2000年(分两个时段)的土地利用变化时空特征。结果表明,研究期间耕地面积减少2199.181hm2,林地面积增加1655.375hm2,建设用地面积增加1880.467hm2,未利用地减少1290.016hm2,草地和水域面积变化不大。6种土地利用类型中建设用地变化动态度最大,其次为未利用地,再次为林地和耕地,且研究区1991—2000年区域综合土地利用动态度为0.165%。土地利用程度综合指数1991年、1996年、2000年分别为243.687、244.084、244.868,呈上升趋势。土地利用空间动态度仍以建设用地为最大,其次为未利用地和草地,耕地最小。同时,研究得出了各土地利用类型在研究时段的“涨势”或“落势”状态。新建县1996—2000年区域土地利用变化空间动态度比1991—1996年有所下降,且土地利用变化逐渐由双向转移向单向不平衡转移转化。     

1990-2005年武汉市土地利用时空变化及其政策驱动因素分析

基于湖北省武汉市1990,1995,2000,2005年四个时相的土地利用数据,利用ArcGIS的空间分析方法和技术,获取土地利用转移矩阵、土地利用面积变化图及土地利用分布中心研究武汉市土地利用的时空变化特征,并从政策层面分析1990—2005年政策因素对武汉市土地利用变化的驱动影响。结果表明在1990—2005年:1）武汉市土地利用变化以耕地、城市建设用地、水域的变化及它们之间的相互转换为主,其中耕地面积持续下降,建设用地面积持续扩张,水域面积缓慢增加;2）武汉市林地、耕地和水域的空间分布中心均有向北迁移的趋势,建设用地中心有向西南迁移的趋势,而草地中心则有向东迁移的趋势;3）耕地保护、退耕还林和中部崛起等相关政策对武汉市土地利用时空变化存在着影响。     

榆神府矿区土地利用变化及合理性分析

土地利用/覆被变化(LUCC)是全球变化的重要组成部分和驱动因素,也是土地资源合理利用和区域可持续发展的关键问题。在对3期土地利用信息提取的基础上,结合地形数据,运用土地利用变化动态度、合理度、土地利用程度对榆神府矿区土地利用时空演变特征及其合理程度进行了分析。结果表明:1990—2006年榆神府矿区土地利用变化速率加快,土地利用程度明显减弱,且减少最快的为耕地,增加最快的为建设用地和工矿用地;总体上研究区土地利用变化合理度较低,属低度合理,与1990—2000年相比,2000—2006年的土地利用变化合理度降低了2.85%,其中耕地和林地变化的合理性明显降低,而草地、水域、建设用地和未利用土地变化的合理性都有不同程度的提高,工矿用地变化不大。生态退耕政策的实施对土地利用变化过程产生了明显的影响,土地利用发生了由发展期到衰退期的转变。在未来的土地利用规划和政策实施上,既要控制退耕的合理规模,更要加大对林草植被的保护力度以及采取措施使退耕的坡耕地及时恢复林草植被。     

喀斯特山地土地利用变化的垂直分布特征

喀斯特山区土地利用变化受复杂地形影响,以往大尺度研究皆是对整个研究区地形特征进行统计,局部土地利用变化空间特征和差异研究较少。本文以黔桂喀斯特山地为例,构建土地利用动态垂直梯度指数,刻画和揭示研究区土地利用变化的垂直分布特征。结果表明:1990—2010年,喀斯特山地土地利用的净变化面积较小,但各土地利用类型的相互转化剧烈。耕地被建设用地挤占,林地和草地又被开垦为耕地;生态恢复工程使得林地、草地和水域等明显增加。增加和减少的耕地在垂直分布上明显错位,减少耕地主要分布于低海拔(0~200m)和缓坡度(0?~5?)区域,而增加耕地主要位于高海拔(600~1 400 m)和陡坡(8?~25?)区域;增加和减少的林地和草地在分布上相互对应,分别在800~1 400 m和8?~25?出现峰值;水域和建设用地的增加多位于低海拔(0~800m)和缓坡度(0?~5?)区域。应用土地利用动态垂直梯度指数发现,尽管2000—2010年研究区新增建设用地集中在最低海拔和最缓坡度等级,但局部范围内新增建设用地趋近于相对更高海拔和陡坡区域分布。有限土地资源使得喀斯特山区有向高海拔、陡坡区域进行土地利用开发的趋势。土地利用动态垂直梯度指数,既可进一步支撑采用全局统计分析方法结论,也可分析和挖掘土地利用变化垂直分布特征的局部相对差异。     

三峡库区土地利用变化特征研究

土地利用是人类最基本的经济活动,在可持续发展的思想下对土地利用变化特征进行研究是我国近年来土地利用的重要发展趋势。以三峡库区2000年、2004年、2007年、2010年、2013年五期的TM影像数据为数据源,利用GIS技术,提取各期土地利用现状图,分析三峡库区各期土地利用类型的数量、空间分布及变化趋势,对土地利用动态度、土地利用程度的变化特征进行分析研究。分析表明:2010—2013年三峡库区总体上呈现耕地、草地、林地和未利用地面积减少,建设用地、水域面积增加的趋势;各土地利用动态度变化表现出差异性,建设用地和水域土地利用动态度较大,草地、耕地和林地动态度较小;研究期内三峡库区土地利用程度呈现增大的趋势。研究方法和结果有助于了解三峡库区近13 a来土地利用的变化特征,从而为三峡库区土地利用和土地规划的可持续发展提供参考价值。     

基于地形因子的鄱阳湖地区土地利用格局变化分析

为研究土地利用空间格局变化地形特征,采用1990年、2000年、2010年、2013年4期鄱阳湖地区Landsat TM解译数据及DEM数据,借助地形位、分布指数、地学信息图谱方法,深入探讨了1990—2013年鄱阳湖地区不同地形下土地利用格局的变化特征。结果表明:(1)1990—2013年,鄱阳湖地区土地利用类型以耕地、林地、水域为主,三种类型面积占比均在90%以上,建设用地快速增长,由1990年的1 387.42km~2增加到2013年的2 413.98km~2,增加了1 026.56km~2,耕地、未利用土地、林地面积分别减少513.39km~2,399.04km2,123.75km~2;(2)1990—2013年,土地利用格局变化具有地形效应,低地形范围优势分布耕地、建设用地、水域,高地形范围林地优势分布,未利用土地、草地零散分布对地形变化适宜性较强;(3)1990—2013年,研究区土地利图谱以稳定型和中期型为主,面积分别为48 457.44km~2,2 014.56km~2,稳定型图谱的优势区域位于高、低地形范围,耕地、林地、建设用地变化稳定;低、中高地形范围是中期变换型的优势分布区,主要表现为未利用土地—未利用土地—水域—水域、耕地—耕地—建设用地—建设用地。     

三峡库区万州区土地利用时空变化特征研究

以RS和GIS技术为手段,利用TM遥感数据分别提取研究区2000年、2004年、2007年、2012年四期土地利用现状数据,通过土地利用变化相关模型对区内土地利用现状数据进行系统分析与研究。结果表明:近12a来,研究区土地利用结构保持稳定,耕地、林地为区域内主要土地利用类型;土地利用综合程度处于中等水平,且呈上升趋势;土地利用流向特征明显,主要表现为耕地和林地转向水域和建设用地;耕地、林地、水域及草地单一动态度变化不大,建设用地土地利用动态度呈正向变化,未利用地呈负向变化。文章旨为三峡库区万州区资源环境和社会经济的可持续发展提供参考。     

2000—2020年南昌市土地利用时空变化及其生态环境效应

[目的] 分析南昌市因土地利用变化引起的区域生态环境效应,定量研究该区域国土资源开发与生态环境的关系,为区域生态环境保护、生态文明建设和绿色发展提供科学支持。[方法] 运用土地利用转移矩阵和核密度分析模型演算土地利用变化时空变动轨迹,用生态环境质量指数和生态贡献率推理出土地利用变化对生态系统的影响。[结果] ①2000—2020年,南昌市土地利用变化主要以草地、耕地转为建设用地,林地、水域转为耕地,耕地转为水域为主; ②2000—2020年,南昌市土地利用变化空间集聚演变主要集中在西北方向,其中耕地转水域是研究区生态环境改善的主要原因,水域转耕地和耕地转建设用地是区域生态环境退化的主要原因。[结论] 南昌市2000,2010,2020年的生态环境质量指数为0.354,0.351和0.352,生态环境质量相对稳定,但区内质量指数呈现下降趋势,有必要及时严格控制城镇开发边界和落实生态红线保护政策。     

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。     

北京郊区土地利用变化及其生态效应研究

以京郊3个具有不同功能的区（县）为例,利用从1996年、2005年TM影像中获取的土地利用数据,在分析研究区近10年的土地利用变化的基础上,通过构建生态价值指数（EVI）和土地利用变化的生态价值转移率（TREV）,从土地利用变化所引起的各类型间生态价值转移的方向、幅度等方面对北京郊区土地利用变化的生态效应进行定量研究。结果表明:1996—2005年研究区的林地、草地、建设用地增加,而耕地、水域和未利用地减少,各土地利用类型的变化速度依次为建设用地 > 水域 > 耕地 > 草地 > 林地 > 未利用地;从区域看,土地利用相对变化速率从快到慢依次是城市功能拓展区（朝阳区）、城市发展新区（顺义区）、生态涵养发展区（密云县）;从类型变化看,以耕地、水域的转出和建设用地的转入为主。研究时段内研究区的生态价值指数总体呈下降的趋势,各区县的区域生态价值指数差异较大,且相对差异还在扩大,其指数下降速度从快到慢依次是朝阳区、顺义区、密云县;同时从分布变化看,EVI中值波动区减少,EVI较低区和EVI低值区增加,导致了研究区总生态价值指数有所下降。     

河南省土地覆盖变化的时空特征分析

以遥感与GIS为技术支撑,对河南省20世纪80年代至2005年的土地覆盖进行了动态监测,并分析了土地覆盖变化的时空特征及其驱动因子.监测结果表明,河南省土地覆盖变化的时空特征为:(1)变化数量.城镇建设用地显著增加,内陆水体面积增加明显,农村聚落和落叶阔叶林有所增加,常绿阔叶林略有增加;灌丛草地、水浇地、旱地和河湖滩地面积减少明显.(2)变化速度.城镇建设用地面积增速迅猛,内陆水体增速明显;沙地面积减速最快,裸地、沼泽和草甸草地减速较快,河湖滩地和灌丛草地减速明显,旱地和水浇地面积减速较小.(3)空间转换.以农田和聚落之间的转换为主,另外城镇建设用地的增加包括其扩展融人的农村聚落等;内陆水体增加主要由河湖滩地转变的;灌丛草地减少主要转变为旱地.驱动力分析表明,区域自然因素相对稳定,对土地覆盖变化的影响较小,而人口增长、经济发展、农业结构调整、政策和交通等社会经济因素是河南省土地覆盖变化的主要驱动力.河南省土地覆盖变化的总体特征与区域经济发展、产业布局及其工业化、城市化演变的特征十分吻合.     

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。     

武汉城市圈耕地集约利用时空分异特征

为加强对武汉城市圈耕地集约利用时空变化规律的认识,该文从投入强度、利用程度和产出效益3个方面构建了包含10项指标的耕地集约利用评价指标体系;以县级单元作为基本分析尺度,运用全局主成分分析方法,对划分的35个评价单元2002－2009年间的耕地集约利用水平进行综合评价,分析武汉城市圈耕地集约利用的时空分异特征。结果表明：2002－2009年,随着资本投入和科技投入的波动性增长,武汉城市圈耕地集约水平呈现出"稳定上升-平稳发展-阶段下降-迅速上升"的变化过程,平均分值由58.40提高至61.62,整体保持了增长态势;受区域地貌特征、耕作条件的影响,武汉城市圈各地区耕地集约利用水平差异显著,集约度较高的区域主要分布于东西沿江平原一线,南北丘陵山区耕地集约度较低,总体呈现"中间高、两翼低"的空间分异格局;但随着城市圈整体集约度的提高,各地区间耕地利用集约度的差异正在逐步缩小并趋于稳定;研究期内,各地区耕地集约度变化呈现明显的空间分异特征,多数地区耕地集约度变化呈现波动上升趋势,但城市圈中心武汉市区及其周边部分地区,由于耕地产值的大幅下降,耕地集约度有所下降。该文为武汉城市圈耕地集约利用水平的提高提供了科学依据。     

近25年延河流域土地利用/覆盖变化的时空特征

基于1980年和2005年两期土地利用矢量数据,选取土地利用转移矩阵、土地利用动态度和重心转移3种方法对延河流域土地利用/覆盖时空变化特征进行了定量研究。结果表明:(1)在近25a,延河流域森林和农田面积在数量上发生了大幅度的变化,以农田流向森林为主,然而草地和农田始终是流域主要的土地利用类型,二者所占比重之和在两个时期均在87%以上,加上森林三者所占比重达99%以上;(2)25a内,延河流域仅有3.89%的土地资源发生了利用方式的变化,但聚落用地面积增加迅速,年均增加速率为4.10%,主要靠占用农田和草地来实现;(3)区域之间以及区域和整个流域之间的土地利用变化方向和变化速度不一致,其中安塞地区的各土地利用类型变化速度均大于全流域,这与安塞地区的社会经济活动比较活跃,土地利用变化总体较为剧烈息息相关;(4)25a内,各种土地利用类型在空间上分布比较均匀,其中森林在空间上不断向上游、高海拔方向转移,而流域内水体的重心向流域下游迁移。     

快速经济发展下环泉州湾地区城市建设用地扩张研究——以福建省泉州市中心城区为例

为定量化探索环泉州湾地区不同时期城市化格局演变,以LandsatTM/ETM遥感影像为数据源,从建设用地扩展速度、扩展强度、时空分布特征、建设用地转移、扩展驱动力等5个方面分析了泉州市中心城区1995-2010年建设用地的变化情况,并结合自然环境和社会经济数据分析其建设用地变化的自然和人文驱动力。研究结果表明:(1)泉州市中心城区建设用地主要集中分布于原泉州城区、惠安县和晋江市,并呈现出以泉州湾为中心,沿着晋江、洛阳江为发展轴线,环湾、向湾扩展的空间动态格局(2)1995-2010年期间泉州市中心城区建设用地呈现逐年增长的趋势,其扩展速度主要分为1995-2005年的较高速发展阶段和2005-2010年的较低速发展阶段(3)1995-2010年间新增建设用地的最大来源为耕地,次要来源为园地和林地(4)自然因素和社会因素共同驱动着泉州市中心城区建设用地的扩展,地形、人口和经济增长、政策是其主要的驱动力因素。     

基于土地利用的武汉城市圈生态系统服务权衡/协同分析

为探究生态系统服务间的权衡/协同关系,以对区域可持续发展提供决策参考。在分析和模拟土地利用变化的基础上,对武汉城市圈39个区县的食物供给服务、碳储量服务和生境质量服务进行了评估,探究其时空演变特征和权衡/协同关系。结果表明:(1)武汉城市圈2005—2018年建设用地和水域面积不断增加,而耕地、林地、草地和未利用地持续减少。2035年综合发展情景下耕地减少趋势得到缓解,林地面积有所增加,建设用地实现有序扩张。(2)武汉城市圈食物供给服务持续提高,碳储量服务不断下降,生境质量总体上也呈下降趋势。多重服务重要区识别表明,各年份中度重要区域面积最大,而极其重要区域面积最小。(3)相关系数法和双变量空间自相关法均表明多尺度下不同情景的生态系统服务间权衡/协同关系是一致的,但程度有所区别。由此可得,区域3种生态系统服务间以权衡关系为主,且不同情景下权衡/协同关系的程度不同。     

基于LUCC的生态型城市土地生态敏感性评价

土地生态敏感性评价是分析区域生态安全的重要方法之一,基于Landsat影像解译结果,应用土地利用与覆被变化相关研究方法,对商洛市土地利用程度进行分析,通过水土保持、灾害防治、生境保护3大指标对研究区土地生态敏感性进行分级,并通过灰色模型和变异系数改进分级模式,对比各敏感性等级中土地利用程度变化,分析研究区生态恢复模式。结果表明:1990—2009年商洛市土地利用程度呈衰退趋势,退耕还林面积较大,生态环境逐渐改善;基于指标等级进行敏感性分区,中敏感区面积较大;基于不确定性根据变异系数分区,分区比例较为合理;由于高敏感区土地利用退化量最少,研究区生态建设布局模式仍值得讨论。