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。     

基于地貌分区的河北省近10年耕地时空变化分析

地貌可以制约地表水分和热量的分配，对耕地质量具有决定性的意义。该研究基于土地利用现状、地貌区划和降水等数据，利用空间分析、单一地类流向分析等方法，分三个时段从地貌分区的角度研究了河北省2009－2018年耕地时空变化情况。结果表明：1）近10年耕地面积基本保持稳定。耕地共减少2.91万hm2，平均每年减少0.32万hm2；平原和盆地耕地减少，丘陵、山地和高原耕地增加。2）耕地重心向北移动，耕地"上山"现象明显。2009－2012、2012－2015、2015－2018这3个时段内流入耕地较流出耕地平均海拔分别升高了321.89、120.25、102.78 m；流入耕地重心较流出耕地重心向分别向西北、东北、北方向移动了78.19、38.05、18.06 km。3）耕地向降水少、气温低的区域转移。流入耕地平均降水和气温低于流出耕地。降水量小于400 mm的区域耕地面积增加1.57万hm2，降水量大于400 mm的区域耕地面积减少4.48万hm2；平均气温大于8 ℃的区域耕地面积减少5.06万hm2，平均气温低于8 ℃的区域耕地面积增加2.15万hm2。4）流入耕地的主要来源为未利用地，流出耕地的主要去向为建设用地，村庄建设占用是最主要的去向。研究结果可为完善耕地占补平衡政策和耕地后期监管提供决策支撑。     

赣州市生境质量和景观格局间时空非平稳性关联

在城市化的高速推进造成景观破碎、威胁生境质量的大背景下,赣州市较好地实现了经济发展与生态保护并行。为探明赣州市景观格局对生境质量的驱动机理,回答“怎样的景观格局有利于生态保护”这一问题,该研究以赣州市为研究区,对其2000—2020年的生境质量进行空间测度并分析其时空跃迁动态特征;分析其景观格局演变特征,并基于时空地理加权回归模型（geographically and temporally weighted regression,GTWR）探明二者关联机制。结果表明：赣州市生境质量呈现“四周高,中部低”的空间分布特征,2000—2020年整体均处于较高水平,呈现积极协同进步的空间动态特征;赣州市景观格局维持在较稳定状态,人造地表扩张优先占用非林非水地类,且与水域增量存在空间伴随;生境质量与景观格局间关联呈现显著的时空非平稳性特征;散布与并列指数（interspersion juxtaposition index ,IJI）显示人造地表、林地和水域交错分布可能降低人造地表对生境质量的负向影响。该研究以提升生境质量为目标,探明了10 km×10 km格网尺度下赣州市各景观格局指数的最优驱动阈值区间,人造地表总面积占比全域应控制在0.68%之内,最大斑块占林地总面积比不宜低于9.8%,且林地总面积占比全域应控制在7.8%之内,斑块IJI指数应大于20%,草地和水域斑块IJI指数应控制在60%内以及超出13%。研究结果可为对国土空间规划和其他区域的生态管理决策提供参考。     

水田化进程下挠力河流域耕地时空变化特征

以三江平原腹地挠力河流域为研究区,基于1990年、2002年、2013年3期遥感数据分析了该地区水田化进程中耕地时空变化特征,为耕地资源的利用与开发提供依据。结果表明:20多年间流域耕地呈现不稳定增长态势,旱地和水田的变化趋势与耕地综合变化趋势不完全一致;1990—2002年旱地变化幅度小,水田变化幅度大,2002—2013年旱地面积比例由44.57%下降至42.24%,水田继续保持增长趋势,但增长速度明显放缓;耕地转入上,流域耕地子类型的内部转换发生明显。旱地主要转入用地类型为未利用地、水田和林地,水田主要转入用地类型为旱地。耕地转出上,1990—2002年流域的旱地水田流出以耕地内部转换为主,2002—2013年旱地和水田的转出与1990—2002年转换趋势基本保持一致。     

黄龙山区不同类型小流域的产流过程及其特征

 在黄龙山区选择自然条件基本相似的森林小流域、森林采伐小流域和荒坡草灌小流域,利用量水堰,于1999—2003年对流域的产流及其过程进行了系统的研究。结果表明:不同类型小流域径流的年际和年内变化不同。森林小流域全年产流,产流量主要与降水量有关;荒坡草灌小流域则仅在暴雨季节产流,产流量主要与雨强有关。除发生特大暴雨年份外,森林小流域的产流量均超过荒坡草灌小流域,5年内平均前者比后者多3倍。不同类型小流域对降水的调节作用不同,5年平均森林小流域比荒坡草灌小流域减少洪水径流94.9%,达5.2mm,增加枯水期径流0.5mm,占年径流量的8.7%,从而使流域径流保持相对均匀和稳定。采伐森林可以改变小流域的径流分布,常年径流被暴雨径流所代替,但其量比荒坡草灌小流域少。不同类型小流域产流过程不同,森林小流域产流过程平缓,洪水起伏程度小;而荒坡草灌小流域产流曲线陡峭,洪峰形成迅速,回落也较快。     

黄土高原丘陵区人工灌草生态系统水土保持功能评估

人工灌草复合植被是黄土高原植被恢复与重建的主要植被类型,在该区域水土保持中发挥着重要的作用。以定西市安定区为例,基于InVEST模型对该区人工灌草生态系统的水土保持功能进行定量化评估,以期为黄土高原丘陵区生态恢复与水土资源的可持续利用提供决策支撑。评估结果为:(1)人工灌草地单位面积的水源涵养量为369.25 m~3/hm~2,是草地的90.5%、林地的134%和耕地的110%;该区的水源涵养总量为3 970.99×10~4 m~3,人工灌草地水源涵养量占该区总水源涵养量的29.9%。(2)人工灌草地单位面积的N保持量为2.4 kg/hm~2,净化率为72.21%,P保持量为0.12 kg/hm~2,净化率为71.07%。(3)人工灌草地单位面积的土壤保持量为308.76 t/hm~2,比草地、林地和耕地分别高1.88,1.44,6.01倍,该区的土壤保持总量为3 310.21×10~4 t,人工灌草地土壤保持量占总土壤保持量的54.82%。结果表明,人工灌草地的水源涵养能力仅次于草地,高于其他土地利用类型,但土壤保持能力是6种土地类型中最强的,具有较好的水土保持功能,是黄土高原丘陵区适宜的植被类型和土地利用方式。     

基于人粮关系的陕西省耕地资源承载指数时空变化与预测

[目的]分析陕西省2010—2019年耕地承载指数的时空变化特征,并对2020—2025年的耕地承载指数与人粮关系进行预测,为该区国土空间规划和耕地保护政策制定提供理论参考。[方法]基于统计年鉴面板数据,运用重心迁移模型、地理探测器、GM(1,1)模型等方法开展研究。[结果](1)2010—2019年陕西省总体粮食产量、人口、耕地承载力都有所上升,耕地资源承载指数(LCCI)小幅度波动下降,人粮关系稍微缓和;各地级行政区耕地资源承载指数波动较大,变化剧烈的时间段为2010—2011年、2014—2015年、2017—2018年。(2)2010—2019年陕西省耕地承载指数区域差异明显,呈现出南高北低的空间格局,西安市、杨凌示范区为高值中心,榆林市为低值中心;从分区角度,耕地资源承载指数排序为：陕南地区>关中地区>陕北地区。10 a间陕西省的耕地资源承载指数重心位于咸阳市境内,总体迁移方向为从东北向西南,指向西安市与杨凌示范区。2013—2015年、2017—2018年两个时间段的路径存在明显的突变,与各地级行政区耕地承载指数的消长有关。(3)陕西省耕地资源承载指数时空变化最...     

1990－2013年东北地区耕地时空变化遥感分析

为揭示1990－2013年东北地区耕地变化规律,以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为数据源,采用面向对象与目视解译相结合的分类方法,提取东北地区1990年、2000年和2013年耕地信息,辅以气候、地形、社会经济等数据,分析耕地时空变化特征及其驱动因素。结果表明：面向对象分类与目视解译相结合的方法能够快速、准确地完成耕地空间分布信息提取,总体分类精度达93%以上;2013年东北地区现有耕地4.17×105 km2,占东北地区土地总面积的33.51%,其中旱田比例为86.24%;1990－2013年耕地总量增加,2000－2013年比1990－2000年耕地增加速度减小,空间上,耕地呈现南减北增的趋势,新增耕地重心逐渐北移,建设用地侵占耕地速度加快,以省会城市为中心,向东北部蔓延;对湿地、林地、草地开垦减弱,对裸地和海面的农业开发增强,退耕还湿、还草、还林效果明显,耕地变化活跃区处于年降水量在500～700 mm、年均气温在2～4℃、坡度小于3°、高程小于200 m的地理环境中;旱田改为水田规模扩大,旱田质心变化不显著,水田质心向东北移207.41 km。23 a间,虽然气候变化对东北地区耕地变化有一定影响,但政策调控、经济发展、科技进步、人口增长、城市扩张等人文因素仍然是耕地变化和时空分异特征的主要驱动因素。农业发展转型、提高单位面积产量和劳动生产效率,将是未来东北地区耕地发展的必由之路。     

广西柳州市柳江县耕地利用的时空变化研究

本文采用耕地利用动态模型、变化区域差异模型、空间变化等模型,并结合统计资料、图件资料和土地利用变更调查资料,以广西柳州市柳江县各乡镇作为研究单元,对其1990 ~ 2000年10年内耕地利用的时空变化进行了分析。研究显示:全县2000年比1990年耕地有所增加,但各研究单元耕地增减不一;耕地变化速度最快的是穿山镇,达到133.83 hm2/年,但受研究初期耕地面积的影响,变化速率最大的不是穿山镇,而是拉堡镇,为-2.06 %;全县耕地分布重心10年内移动不大,向东南方向直线迁移距离为0.7264 km;耕地空间转移包括转入和转出两部分,即部分耕地转变为园地、林地等非耕地,同时其他非耕地也在不断地转变为耕地,这主要是由于经济发展、城镇化、农业结构调整造成的。     

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。     

区域土地开发整理新增耕地潜力及其贡献分析

为了指引重庆市土地开发整理项目的时空配置,保障区域“耕地数量和质量占补平衡”,从单位可整理面积新增耕地潜力出发,应用等级折算系数法,分别测算了耕地整理、农村居民点整理、未利用地开发和土地复垦新增耕地潜力,并借助分层聚类法划分出单位新增耕地潜力区,阐明了不同土地开发整理类型对区域新增耕地总潜力的贡献率。结果表明：重庆市不同土地开发整理类型按等折算单位可整理面积新增耕地潜力存在显著区域差异。耕地整理单位潜力Ⅰ、Ⅱ级区主要分布在渝东北中山区和渝东南低、中山区;农村居民点整理单位潜力Ⅰ、Ⅱ级区主要分布在渝西方山丘     

山地流域土地利用时空演变的地形梯度特征——以乌江北源为例

地形因子是丘陵山区土地利用空间分布格局的重要影响因素之一,对土地的利用方式和空间格局有着直接作用。以乌江北源2000年、2005年和2010年Landsat TM/ETM遥感影像为数据源,采用高程、坡度、地形位指数3个指标,分析了山地流域土地利用时空演变的地形梯度特征。结果表明:（1）2000—2010年,林地、建设用地和水域用地面积增加,耕地和草地面积减少。土地利用类型以林地和耕地为主,反映了山地流域土地利用结构特点;（2）研究区土地利用类型的地形梯度特征明显。耕地、建设用地、水域用地在低地形梯度上有明显分布优势。林地、未利用地分布优势在高地形梯度上;（3）耕地、建设用地优势分布主要受坡度梯度的影响,高程梯度决定了水域用地的分布,这与其他平原、丘陵地区有所不同。地形因素是山地流域土地利用结构演变的决定性因素,其他社会、经济、人文因素都对该区域土地利用格局的转变起到推动作用。在对山地流域土地开发利用过程中,应兼顾生态效益和社会经济效益,保障河流源区生态经济的持续发展。     

转移流视角下甘州区土地利用动态变化及空间集聚特征

以甘州区为案例探讨了转移流视角下的土地利用动态变化及空间集聚特征,以为甘州区土地利用空间布局,湿地保护与建设提供参考。研究结果表明:1甘州区自然保留地占绝对优势,耕地、林地、牧草地和水域比例较低,说明后备土地资源较为充足,具有一定发展潜力;2耕地与建设用地、牧草地之间的地类变化是该地区的主要土地利用转移地类,耕地、牧草地和自然保留地是各地类中主要的转移流;3建设用地的活跃度不断增大,2006—2011年达到3.16%,主要原因是城市用地面积扩张,来满足中心城区扩张的增长需求;4地类转移波动度变化主要表现为林地和水域之间的相互转换,波动度均达到最大值2.000 0;5各类土地利用变化的空间分布构成了以中心城区为中心,以不断增长的建设用地为内圈,以牧草地转为耕地这种转移地类为外圈的环形结构;6空间集聚表现出热点区域逐年增加,有向南扩张,沿水系展布的特征。     

江西省县域尺度耕地变化的地域格局分析

以县域为基本空间单元,借助GIS技术,利用探索式空间数据分析(ESDA)相关理论,对江西省耕地数量变化的区域差异格局、特征与驱动机制进行了研究。结果表明,经全局空间自相关指数Moran′s I值计算,研究期内区域耕地数量变化的差异呈现出一定的空间集聚特征,且有进一步集聚的趋势;各县域Local Moran′s I反映了耕地变化在局域空间上具有一定的均质性,"北部平原—周边山区—内部岗丘"的区域化分异特征;局域空间自相关(LISA)的4种集聚类型中,正相关的"高—高"和"低—低"类型占主体部分,约占60%。其中,"高—高"关联的主要有北部平原区、周边部分山区县,而赣东南西三面群山向内部平原过渡的岗地、丘陵地区等则表现出一定的"低—低"关联特征。不同类型区,影响耕地数量变化的主导因素有所不同。     

1983－2009年黄土高塬沟壑区耕地结构特征演变分析

为明确退耕还林前后黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构演变规律,以长武县为例,基于土地利用结构内涵,采用GIS技术和定量指标,对1983年、1993年和2009年黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构进行定量分析。结果表明:长武县3个时期的耕地数量分别为292.1、181.3和159.2km2,耕地减少主要位于0～2°,>15～25°和>25°坡度耕地,相对于1983年、1993年分别下降了29.6%、48.9%、60.1%和15.6%、15.7%、48.8%,耕地与其他地类的相互转化频繁。该区0～6°缓坡耕地主要转化为园地和居工地,>15°的陡坡耕地主要转化为林地和未利用地(荒草地)。结构分析表明耕地数量的坡度分布趋于合理,缓坡耕地空间结构上向均匀性、核心板块的团簇式发展,陡坡耕地主要以核心斑块的分散分布为主。耕地在过去30a是一个优化的过程,其结构演变有利于资源优化配置利用和农业集约化发展。1983-1993年期间的退耕为种植业效益驱动下农户自发性质的退耕或者弃荒,1993-2009年期间则是科学宏观退耕并对前期自发退耕地和弃荒地的整理利用。该文为区域土地利用管理和政策制订提供了借鉴和参考。     

乌江流域土地利用变化的自然因子

自然因素是引起典型山地流域土地利用变化的主要原因,乌江流域作为典型山地流域,明确各自然因子在乌江流域土地利用类型转变中的贡献率,找到关键性驱动因子,从而为合理调整土地利用布局提供借鉴作用。以乌江流域为研究对象,基于时空性和整体性,采用2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,综合各自然要素,利用增强回归树模型来分析土地利用变化的自然因子。结果表明:(1)2000—2020年乌江流域土地利用类型变化表现在,林地、灌木地、水体和人造地表面积比重明显增加,耕地、湿地面积显著减少,草地面积变化呈稳定趋势。(2)2000年和2020年对比发现乌江流域中部水体面积扩大,北部林地面积有所增加,东部耕地面积大幅度缩减。草地和灌木地空间变化不明显,呈嵌入式分布。人造地表以东南、西南、东北和西北部增加最为明显。(3)从贡献率方面考虑,降水对草地变化的贡献率最大,坡度对耕地的影响最大,植被类型对林地影响最大,影响湿地最大的自然驱动因子是坡度,气温是制约灌木地发展的最大自然因子,土壤类型对水体变化的贡献率最大,坡度是人造地表变化最大的自然驱动因子。草地变化的特征因子主要是降水、植被类型和气温; 耕地变化特征因子分别是坡度、高程和气温; 林地变化的特征因子是植被类型、高程和气温; 湿地变化的特征因子是坡度; 灌木地变化的特征因子是气温、土壤类型和植被类型; 水体变化的特征因子是土壤类型和植被类型; 人造地表变化的特征因子是坡度和植被类型。     

内蒙古赤峰市松山区耕地演变模拟

[目的]揭示赤峰松山区耕地演变规律,为该区土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定提供科学依据。[方法]基于1990,2000,2010年TM遥感影像解译数据,分析研究区耕地动态变化特征,采用GIS中多标准评价(MCE)方法,结合元胞自动机—马尔可夫(CA-Markov)模型,对2020年耕地空间格局变化进行模拟。[结果]耕地的演变空间差异性显著:(1)城郊区由于城镇化速度的加快,大量耕地转化为建设用地。(2)松山区西部石质山区,该地区海拔较高,坡耕地较多,水土流失严重,土壤贫瘠,导致撂荒弃耕严重,同时由于退耕还林政策的实施,耕地在不断减少。(3)松山区东部黄土丘陵台地区,海拔相对较低,地势平坦,适宜于耕地开发,增加的耕地主要源于未利用地和草地。(4)2020年研究区土地利用格局模拟图显示耕地的破碎化程度将有所缓减,开始向规模化发展,同时松山区耕地空间格局稳定性逐渐增强。[结论]该模型模拟结果的精度较高,依据耕地演变趋势,科学合理的利用耕地,制定相应的政策,同时研究结果可为土地资源优化配置奠定基础。     

基于GlobeLand30数据的中国耕地与粮食生产的时空变化分析

21世纪初期,中国耕地与粮食产量变化区域差异明显,为了解21世纪初期中国耕地与粮食生产的时空变化及粮食生产对耕地面积变化的响应,该文利用2000年和2010年两期30 m分辨率的全球地表覆盖数据(Globe Land30),借助统计分析手段对2000-2010年中国耕地和粮食生产的时空变化和粮食生产对耕地面积的依赖程度进行分析。结果表明:1)中国耕地主要分布在东部地区,研究时段内,耕地与林地、草地和人工表面之间的转换最多,耕地变化的特点是"西增东减,总量减少",面积净减少了104.03万hm2,年均减少10.4万hm2。2)中国的粮食生产主要集中在东北、华北和南方地区。粮食产量变化的特点是"北增南减,总量增加"。3)中国耕地分布的集中程度会影响粮食生产的集中程度,且粮食生产分布的集中程度普遍高于耕地。中国耕地分布重心和粮食生产分布重心的移动方向相反,耕地面积的分布表现出了"南退西移"的趋势,粮食生产的重心则是"北上东移",中国的粮食生产格局已转变为"北粮南调"。4)全国有32.24%县(市)的粮食生产都表现出了对耕地数量的依赖,主要分布在东北、华北、西部、长城沿线、西南和东南沿海地区。中国耕地保护政策的制定和粮食生产的可持续发展应该遵循因地制宜的原则,在粮食生产对耕地变化敏感性高的地区,应该加强对耕地数量、质量的保护和农户种粮积极性的提高,更要重视不敏感地区耕地地力的保护和单产水平的提高,以保障中国的粮食安全。     

南方山丘区水源地土地利用结构对河库水质的影响——以珊溪水库流域为例

[目的]探明珊溪水库流域土地利用结构与河库水质的相关性,为南方山丘区土地开发利用和水源地保护提供依据。[方法]在库区以及河流入库点设置23个监测断面,于2017年7月及2018年1月进行实地取样监测,利用2016年TM影像数据对研究区用地类型进行划分,并通过ArcGIS水文、空间分析功能将整个流域分为8个子流域,分析每个子流域土地利用结构。选取高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)4个水质指标分析其时空变化特征,探讨子流域不同坡度下土地利用结构对河库水质的影响。[结果]珊溪水库流域土地以林草地、耕地为主,两者面积比例总和达到80%以上。枯水期河库水质整体优于丰水期。各水质指标与林草地比例呈现负相关,而与耕地、建设用地呈正相关,丰水期土地利用结构与水质相关性相比枯水期更为明显。河库水质与不同坡度土地利用类型的相关性有差异,低坡度带(15°)COD_(Mn)与耕地比例呈显著正相关;中坡度带(15°～25°)TN,TP与林草地比例呈显著负相关,TN与耕地比例呈显著正相关。[结论]库区水体质量良好。在流域尺度上林草地和耕地是影响水体污染物浓度的主要土地利用类型。丰水期耕地是氮磷元素的主要输出源,林草地在一定程度上削减了氮磷元素的入河量,具有一定的正效应。