漓江流域2000—2020年土地利用和覆被变化时空分异特征

[目的]分析2000—2020年漓江流域土地利用和覆被变化时空分异规律,为协同人类活动及生态安全提供空间治理依据。[方法]基于遥感信息识别和GIS空间分析平台,应用扩张强度、转移矩阵及时空统计、空间自组织分析等方法,从多维时空尺度研究流域土地利用及景观结构变化规律。[结果](1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,合占景观面积的比例超过90%,2000—2020年其面积变率小于0.37%,扩张强度小于年均3.59%,表明流域具有高质量的景观生态资源和建成国际旅游中心的生态资本,景观结构稳定,水生态良好;(2)建设用地增长最快,扩张显著,2000—2020年其面积增长了163.41%,其中临桂新区年均扩张37.79%,城镇化是流域景观类型及结构变化的主要驱动;(3)流域景观类型多样性丰富、分布均衡,多样性和均匀度指数在城镇及旅游中心形成高值中心,山地区则为低值连片;连通性或延展性较好,山区为高值中心,城镇为低值中心,人类活动对草地形态及城镇周边(中值区)的扰动较显著。[结论]流域景观指数结构受相似的发生环境和分异因素影响而具有空间集聚性分布特征,城镇扩张及旅游活动是漓江流域景观格局分异的主要...     

湟水河流域景观格局与生态风险时空特征及驱动因子探测

[目的] 分析景观格局变化特征及景观生态风险时空演变规律与影响驱动因子,为流域综合治理,生态系统管理和可持续发展提供理论依据。[方法] 基于湟水河流域2000,2010,2020年3期土地利用数据,采用景观指数法构建流域景观生态风险评价模型,耦合ArcGIS 10.6,Fragstats 4.2,GeoDa 1.20讨论景观格局与生态风险的时空动态特征,利用地理探测器识别驱动景观生态风险空间分异的主导因子。[结果] ①草地和耕地是湟水河流域的优势地类,土地转移主要发生在耕地、草地和建设用地之间,城市扩张是近20 a土地利用变化的主要特征。②2000—2020年景观生态风险先增后减小,生态服务价值与景观生态风险表现出负相关性。③景观生态风险空间分布主要呈现“高—高”和“低—低”集聚,高程是导致景观生态风险空间格局分异的主导因子,因子交互作用对景观生态风险空间分异有增强效应。④景观生态风险空间格局具有明显的海拔梯度效应。可根据海拔梯度将湟水河流域划分为重点管控区、严格管控区和一般管控区。[结论] 生态治理和生态修复是湟水河流域景观生态风险指数下降的主要原因,不同生态风险空间管控区应采取差异化调控措施,土地利用优化管理与用途管制在生态风险调控中需高度关注。     

2000—2020年漓江流域生态服务价值时空分异

[目的] 研究2000—2020年漓江流域生态服务价值(ESV)时空分异格局及变化规律,为优化土地利用结构和实现“双碳”目标提供空间治理方法。[方法] 基于遥感信息挖掘和地理信息分析平台,用价值核算及其动态度、敏感性分析方法评估生态服务价值,用空间自相关方法研究ESV时空格局,用地理探测方法诊断ESV分异的主导因素及驱动机制。[结果] ①漓江流域土地利用/覆盖空间异质性显著;林地、耕地面积最大,但变化平稳,建设用地增长迅速。②漓江流域生态服务价值约合3.75×10⁷元,其中林地、草地的ESV值最高,占总价值的52.44%。其变化呈先迅速增加、后缓慢减少的趋势,其中原材料生产、水土保持价值增强显著,而食物供给、水源涵养价值降低明显。③ESV总体上呈中游低值与上、下游高值的分异格局,表现为正向的空间集聚特征。[结论] 城镇扩张是漓江流域ESV时空分异及其动态变化的核心驱动,人类活动对ESV的扰动趋向增强。     

漓江流域土地利用变化分析及预测

以1993年、1999年、2006年和2010年四期Landsat遥感数据为基础,应用混合分类法对研究区主要景观类型进行分类,并通过土地利用转移矩阵及四种常用景观指数分析了漓江流域近20 a来的土地利用变化特征。针对研究区近20 a的土地利用变化情况,应用CLUE-S预测模型对漓江流域2020年的土地利用变化情况进行预测。结果表明:漓江流域土地利用在近20 a间发生了较大变化,具有重要生态功能的林地面积退化明显,建设用地与耕地所占比重不断增加。通过对四期TM数据进行景观分析,发现研究区内景观优势度减小,破碎度增加,由此认为研究区内生态环境正在逐步退化,这主要与漓江流域水源林地遭到不断砍伐以及人类经济活动有关。基于历史土地利用数据用CLUE-S模型对漓江流域2020年土地利用格局进行模拟,发现林地面积继续减少,建设用地面积持续增加。该模拟结果可为漓江流域经济发展、土地规划及生态保护提供参考依据。     

汾河流域景观格局脆弱性时空分异特征

为了流域的生态保护修复和可持续发展,其景观格局脆弱性的研究变得尤为重要。以黄土丘陵沟壑区汾河流域为研究对象,通过构建景观格局脆弱度指数,利用质心及标准差椭圆、探索性空间数据分析(ESDA)的方法,对近25年来流域景观格局脆弱度时空演变及空间关联性进行了分析。结果表明:(1) 1990—2015年汾河流域景观格局脆弱度总体上呈现先上升后下降的趋势,脆弱度高的区域空间分布由相对集中变得较为分散;(2) 1990—2015年景观格局脆弱度质心不断向北移动,标准差椭圆呈"东北—西南"的空间分布格局,脆弱度空间分布越发分散;(3)研究区各时期景观格局脆弱度全局Moran′s I表现为一定程度的正相关,且相关程度先上升后下降;(4)研究区景观格局脆弱度局部空间自相关在3个时期发生了明显的变化,高低值区域呈现空间集聚,且分布范围由相对集中转变为较为分散。地形、河流等自然因素影响汾河流域景观格局脆弱性的空间分布;政策导向、社会经济活动等人为因素加速了景观格局脆弱性的变化。     

“三生空间”视角下宜昌市景观生态安全评价及其耦合特征分析

为了探究典型生态脆弱区的景观生态安全格局变化规律,以湖北省宜昌市为研究对象,基于2000—2015年4期土地利用遥感监测数据和社会经济数据,从三生空间视角构建“三生空间”(生产空间、生活空间和生态空间)土地利用分类模型,对宜昌市近15年间景观生态安全时空演变特征及耦合协调度进行了系统分析。结果表明:(1)2000—2015年,宜昌市以林地为主的生态空间面积占比最大,且各时期占比均在71%以上;(2)2000—2015年,宜昌市景观生态安全整体呈现西北—西南高、东部低的空间分布特征,安全区集中分布在土家族自治县、夷陵区,不安全区主要分布在当阳市等低海拔地区;(3)2000—2015年宜昌市景观生态风险冷点、次冷点数量增加,次热点和热点均呈现先增加后减少态势。(4)宜昌市“三生空间”景观生态安全的耦合协调度水平不高,整体上呈现“东高西低”的空间分布特征,西北、西南山区景观生态安全耦合协调度明显优于东部地区。研究结果表明区域土地利用格局和人类社会经济活动影响以及制约区域景观生态安全及其耦合协调性,故需优化区域生态空间格局、提升土地资源集约利用效率,促进宜昌市生态环境可持续发展。     

基于景观结构的眉县土地利用生态风险空间特征

在GIS与RS技术支持下,以眉县为研究区域,根据对遥感影像的解译获取2005年、2010年及2015年土地利用类型数据,划分1 km×1 km网格作为研究单元,根据景观扰动指数与景观脆弱指数构建生态系统模型,借助地统计学与GIS软件进行了空间分析,对眉县土地利用变化影响下的生态风险空间分异特征进行了定量评价。结果表明:眉县土地利用类型中建设用地与林地面积逐年增加,耕地与未利用地面积总体减少,土地利用程度提高。空间自相关分析结果显示高值-高值（H-H）聚集区集中分布于北部首善镇、常兴镇附近,低值-低值（L-L）聚集区主要分布于研究区边界。眉县土地利用生态风险等级整体上呈现逐渐提高的趋势,高风险区主要集中在北部首善镇、常兴镇附近,此区域风险等级提高最为显著,南部生态风险普遍较低,形成北高南低的局面,高风险区、较高风险区面积逐渐扩大。研究结果可为区域生态安全格局构建、土地利用的优化布局提供借鉴。     

南京仙林新市区景观生态质量变化研究

城市化对生态环境的影响日益显著,探讨城市景观格局变化对生态质量产生的影响成为重要的基础性问题之一。选取南京仙林新市区为研究案例,在理解与认识研究区域景观结构和格局特征的基础上,综合考虑景观干扰和稳定性,构建景观生态质量评价模型,利用RS和GIS技术构建各指标空间分异图来揭示城市化影响下景观生态质量时空变化特征。结果表明:（1）2003—2009年间,研究区景观干扰程度日益加大,干扰程度处于4级和5级的面积增加89.34%,景观空间异质性分异明显;（2）受城市化影响,景观稳定程度降低,稳定程度处于4级和5级的面积减少83.11%;（3）研究区景观生态质量总体呈降低趋势,景观生态质量处于4级和5级的面积减少82.25%,并且随着城市化影响强度加大,其景观生态质量降低程度更加明显。     

土地利用与景观格局变化的空间分异特征研究--以天津市蓟县地区为例

景观格局变化反映了区域生态功能与过程的变化,而景观格局变化的空间分异显示了景观过程及其驱动力的空间差异,有利于从空间上把握该区景观格局动态变化过程与特征。本文以天津市蓟县地区为例,在遥感和GIS技术支持下结合多年统计资料,分析研究区土地利用景观的时空动态变化过程与景观格局变化的空间分异特征。结果表明:景观格局变化主要表现为景观呈破碎化趋势,形状更加复杂,多样性指数呈增加趋势,生态系统正朝着多样性、均匀化的方向发展;发生变化的土地利用类型以耕地转为林草地和建设用地为主。将研究区划分成3km网格,计算各网格内景观格局指数变化。景观格局动态变化的区域差异分析结果显示,中南部平原区破碎化程度加剧,而北部山区和自然保护区内人类活动干扰强度减弱。研究表明,地形、交通和人口空间分布是景观格局变化的主要原因,人口增加与经济发展是该区土地利用及景观变化的主要驱动力。     

景观格局变化下陕西汉江流域生态价值与风险的相关性研究

陕西汉江流域是"南水北调"中线工程的主要水源地,属于国家重点生态功能区。研究流域内景观格局的时空变化特征、生态系统服务价值和景观生态风险的相关性,对保持流域内生态系统稳定性、保障流域生态安全具有指导意义。基于2000年、2005年、2010年、2015年、2020年陕西汉江流域5期土地利用数据,采用景观格局指数计算、生态系统服务价值评估、景观生态风险评估等方法,研究景观格局变化下生态系统服务价值、景观生态风险的时空演变机制及空间相关关系。结果表明:(1)2000—2020年,流域内景观格局斑块破碎程度降低、异质性和连通性减弱、多样性增加,各地类景观向复杂化方向发展;(2)研究时域内,研究区ESV总体增加5.23亿元,气候调节价值最高,占比41.70%,以较低和中等价值等级为主,占比约61.62%;(3)研究时域内,研究区ESR整体呈小幅减少趋势,降幅1.40%,以较低和中等生态风险等级为主,占比约61.55%;(4)陕西汉江流域生态系统服务价值与生态风险之间存在显著负向空间相关性。景观格局变化使陕西汉江流域生态系统服务功能升高,生态风险降低,两者空间自相关性减弱。     

西藏尼洋河流域土地景观格局演变的生态风险分析

针对青藏高原流域生态景观格局的演变所引起的生态风险问题,选取青藏高原生态脆弱区的尼洋河流域为研究区域,以1980年、1995年、2010年、2020年4期土地利用数据为基础,根据景观生态学理论将尼洋河流域划分为814个生态风险评价单元,构建景观生态风险评价模型,对尼洋河流域景观生态风险的时空动态演变特征进行了评价和分析。结果表明：(1)尼洋河流域近40年来的6种土地利用类型面积皆发生了改变,其中水域和建设用地变化幅度最明显;(2) 1980—2020年流域内高生态风险区与中生态风险区面积增加,流域内总体景观生态风险呈增加的趋势,生态恶化的区域主要发生在尼洋河干流河谷区和高海拔区;尼洋河流域各期景观生态风险等级以尼洋河干流为轴线呈现对称式分布,跟随海拔高程的上升生态风险等级增加;(3)尼洋河流域景观生态风险空间分布呈逐年上升的正相关性,在空间上表现为集聚效应。综上,1980—2020年尼洋河流域生态风险总体呈上升的趋势,人类活动和气候变化是驱动生态恶化的重要因素。     

基于土地利用变化的黄河流域景观格局及生态风险评估

黄河流域生态环境脆弱,水土流失严重,诊断其景观格局及生态风险对促进流域高质量发展具有重要意义。该研究采用黄河流域2000、2010和2018年的土地利用数据,计算景观格局指数并构建生态风险评价模型,从网格尺度和县域尺度揭示生态风险的时空演化特征和空间关联性。结果表明:1)草地和耕地面积之和占黄河流域总面积的70%以上,2000—2018年,耕地面积减少14 243 km2,未利用地面积减少9 410.3 km2,建设用地面积增加12 179.8 km2。2)2000—2018年,黄河流域斑块数、斑块密度、最大斑块指数、景观形状指数、香农多样性指数值上升,蔓延度指数值下降,黄河流域景观格局趋于复杂化、破碎化和分散化。3)2000—2018年,黄河流域的生态风险值呈上升趋势,较高风险区和高风险区的面积增加,低风险区和较低风险区的面积大幅度减少,生态风险等级大多由低等级向高等级转移。4)2000—2018年,黄河流域生态风险呈现空间正相关,但空间聚集程度和空间分异性减弱。网格尺度的Moran’s I指数大于县域尺度,表明网格尺度的空间正相关性更强。基于上述结果,该研究将黄河流域划分为生态风险重点管控区、严格管控区和一般管控区,并提出差别化的管控建议,以期为流域管理及风险防控提供定量参考和决策依据。     

涪江流域景观生态风险空间异质性特征分析

对涪江流域景观生态风险进行评估可以为该区域制定生态风险防控措施、提高生态系统服务功能提供科学参考。从“自然—社会—景观格局”3个维度选择海拔、土壤类型、地表覆被类型等10个景观生态风险胁迫因子构建评价指标体系,利用空间主成分分析(SPCA)、空间自相关分析等方法对涪江流域景观生态风险的空间异质性特征展开了研究。结果表明:(1)整体上涪江流域的景观生态风险等级呈西北部高于东南部地区,并呈集聚分布模式,其中在松潘、平武、北川、安岳、潼南等区县形成了“热点”区域,梓潼、游仙、盐亭、中江等区县形成“冷点”区域,主要受自然和景观格局维度因子影响较为明显;(2)研究区处于中度及以上风险等级区的面积为25 596.51 km²,占流域总面积的65.36%,主要分布于上游的松潘、平武、北川等县(区);(3)景观类型与生态风险等级空间分布有密切的联系,低度、较低生态风险区的分布与涪江干流走向契合。涪江流域景观生态风险的空间异质性特征明显,且面临的生态风险问题较大。     

黄土丘陵沟壑区土地利用景观格局变化分析——以延河流域为例

为了给黄土丘陵沟壑区土地资源的合理利用和生态环境的改善提供依据,以延河流域为研究对象,应用GIS技术和景观格局指数分析方法,对研究区1978—2010年的土地利用景观结构特征、斑块特征和空间格局的变化规律进行了系统分析。结果表明:（1）延河流域各景观类型的变化幅度表现为:耕地 > 林地 > 草地 > 建设用地 > 水域,研究区1978—1990年变化速率最快的景观类型是草地,1990—2000年是林地,2000—2010年是建设用地,由以耕地为主导的景观结构转变为林地—草地复合的景观结构;（2）研究区破碎度较高的景观类型是耕地和草地,斑块形状也较复杂,主要是受地形地貌因素的影响。林地、建设用地和水域受人类活动的干扰强烈,斑块分布趋于集中化,破碎度较小,形状较为简单;（3）32年来,延河流域土地利用景观格局经历了“耕地主导—相对平衡—林草主导”的变化过程,向着集中化和简单化的方向发展,抗干扰能力降低,不利于景观的稳定性,但有利于生态环境的改善。     

新疆玛纳斯河流域景观格局变化的生态安全分析

景观是资源要素、环境因子和生态过程的空间异质形态,其格局变化综合反映了各种生态关系及其稳定状态。在Erdas 9.0和ArcGIS 10.0技术平台上,采用3期同时期Landsat TM影像数据,运用景观格局指数和空间分析方法构建生态安全指数,借助破碎度、干扰度、分离度景观格局指数以及景观类型的脆弱度等生态安全指标定量评价近10年新疆玛纳斯河流域景观格局生态安全的变化。结果表明:（1）近10年流域景观格局生态安全度由0.362下降到0.354后又略微上升到0.359,呈现先恶化再好转的“V”字型变化,说明2000年以来的西部大开发造成了新的生态安全问题,而2005年实施的节水灌溉及退耕还草等工程产生了明显的生态治理成效;（2）草地受干扰的程度由0.234降为0.239,未利用地由0.344降为0.300,建设用地由1.316降为0.877,其生态安全度有所上升;林地受干扰的程度由0.483升为0.682,水域由0.413升为0.450,耕地由0.242升为0.258,其生态安全度明显下降;（3）研究区50%以上的面积处于重警区,并且重警区的面积在不断增加;较安全区的面积占研究区面积的20%左右,虽然面积较小但却不断增加;预警区占研究区的面积由24.96%降到10.10%,减少趋势明显,说明近10年玛纳斯河流域的生态环境呈缓慢恶化状态。     

时空动态视角下快速城市化地区景观生态风险评价与分区

景观生态风险是区域景观受多种风险源长期干扰的累积结果。立足风险发生的“历史-现期-未来”动态视角探讨景观生态风险分区管控策略可为优化区域生态风险管理提供思路借鉴。为科学认知景观生态风险的空间分异格局，继而制定空间分区管控策略，研究基于快速城市化地区的风险动态管控需求，构建了“历史-现期-未来”时空动态视角下的景观生态风险评价与管控分区框架，并以江阴市为例，探讨其风险变化的时空过程、演变特征、未来趋势及差异化管控策略。结果表明：1）2005—2020年，伴随城市化演进，江阴市耕地减少12.76%，建设用地增加13.53%，景观类型转化剧烈、景观破碎度持续增加。其中，耕地和生态用地转化为建设用地的程度较严重，而建设用地集聚分布态势显著。2）江阴市生态风险呈现“北低南高”的空间分布格局。低风险区集中分布在北部水域及乡镇建设用地核心区，高风险区分布在南部水域、沿江地带及乡镇建设用地扩张边缘区。3）基于风险的动态变化过程，江阴市景观生态风险演变类型可划分为维持型、升级型、缓和型和波动型。继而，依据风险现状和未来趋势进一步分析不同区域的风险控制需求与风险走向，细化具体的防范区，不同区域在风险防范紧迫性、管控重点等方面存在显著差异。总体上，集成景观变化“历史-现期-未来”视角的风险评价和管控框架有益于从时空动态全过程理解城市化地区景观与外界干扰之间的复杂相互作用，研究结果可为城市生态风险管理及促进区域国土空间布局优化提供决策支持。     

喀斯特流域水源涵养功能时空分异及其对景观格局的响应

针对喀斯特地区景观格局驱动水源涵养功能演变机制的相关研究较少,而水源涵养功能是岩溶石漠化治理等生态修复工程生态效益的关键指标之一,具有重要的研究意义。以地处西南喀斯特中心的野纪河流域为研究对象,基于InVEST模型、偏最小二乘模型(PLSR)、景观生态学理论等,探究野纪河流域2005—2020年水源涵养功能的时空分异特征及其与景观格局的耦合关系。结果表明：(1)野纪河流域景观类型以旱地、草地和灌木林等为主,各类型之间相互转化较为频繁,总体特征表现为旱地、灌木林和草地之间的转化以及建设用地对其余地类的挤占。(2)研究期间,旱地景观趋于破碎化,建设用地呈集聚性的扩张趋势,其他景观类型相对稳定。总体上,景观格局呈破碎化发展趋势,景观连通性呈小幅上升趋势。(3)研究区水源涵养量年际变化呈现持续增长趋势,在空间分布上呈现中部低、南北两侧高的态势。水源涵养深度由高到低排序为灌木林>有林地>疏林地>草地>旱地>建设用地>水田>湖泊>水库坑塘。(4)景观破碎化的增加及斑块质量的提高,可提升喀斯特流域水源涵养功能,但过高的景观破碎化程度可能导致水源涵养功能...