基于分维模型的台兰河流域土地利用变化研究

以新疆台兰河流域1990年、2000年和2005年土地利用数据为例,将分形理论应用于土地利用空间分布及其变化的研究中,定量分析干旱内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及各土地利用类型随时间的变化趋势,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:各种土地利用类型都具有空间分形特征,分维数是面积、斑块数量和平均斑块面积等单项指标有机结合的综合表现,是综合表征土地利用变化空间格局的定量指标。1990年、2000年和2005年不同土地利用分维数的排序分别为:水域工矿居民用地耕地草地未利用地林地;水域工矿居民用地草地耕地林地未利用地;水域工矿居民用地草地林地耕地未利用地。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体土地利用分形维值分别为1.5993,1.5986,1.6079,流域土地利用的分维数呈现先减后增的趋势,土地利用空间结构趋于复杂化,土地利用类型有扩张的趋势。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体空间结构稳定性指数分别为0.1720,0.1563,0.1435,说明整个流域土地利用类型的空间结构稳定性逐渐下降。     

基于GIS和分形理论的沱江流域土地利用结构动态分析

以沱江流域2000年、2020年土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论,定量分析研究区土地利用空间结构复杂性、稳定性以及空间分布规律。结果表明：(1)各种土地利用类型都具有分形特征,分形维数可以表征土地利用空间格局的变化。(2)20年间,沱江流域的土地利用类型以耕地和林地为主,占研究区总面积的90%以上,受人为活动影响,流域内不同土地利用类型之间存在相互转化的过程,主要的转化特点是耕地和林地大面积减少,而城乡建设用地迅速扩张。(3)流域2期土地利用的总分形维数分别为1.351、1.503,上升趋近于临界值1.5;土地利用整体空间结构稳定性指数从0.149下降到0.003,说明总体上流域土地空间镶嵌结构趋于复杂化,稳定性变差。(4)流域各地类的分形维数和稳定性指数变化存在一定差异,除未利用地外,其他土地利用类型的分形维数均呈变大趋势,空间镶嵌结构趋于复杂化;耕地、林地、草地、城乡建设用地稳定性指数均减小,减小的幅度分别达80.137%、52.439%、55.556%、26.957%,空间结构变得不稳定;水域稳定性指数变大,空间结构变得稳定。     

宁镇扬丘陵区土地利用空间结构的分形研究——以镇江市为例

基于镇江市的土地利用数据,利用分形理论和GIS空间分析方法,探讨了镇江市土地利用空间结构特征。结果表明:镇江市的土地利用空间结构总体上呈分形特征,各土地利用类型分维数D介于1.075~1.234;分维数D从大到小的顺序依次为:水域>林地>建设用地>其他农用地>园地>耕地,而稳定性指数S_sk介于0.2~0.4之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的40%左右,土地利用空间结构的稳定性总体不高;地形地貌对土地利用有着重要影响,各土地利用类型在相同地貌特征下的分维数和稳定性指数存在差异,同时同一土地利用类型的分维数和稳定性指数在不同地貌区也存在着显著的分异规律;耕地和林地在镇西丘陵区和镇东平原区呈现出相异的分形特征,建设用地、水域在镇东平原区的空间结构稳定性较低、复杂性较高。     

晋江西溪流域土地利用结构变化的分形研究

基于晋江西溪流域1985与2001年两期土地利用遥感解译数据,运用周长—面积分形方法计算获得了西溪流域两期主要地类的分形维数和稳定性指数,并对土地利用空间格局的变化进行了分析。研究结果表明,西溪流域土地利用的整体分形维数从1985年的1.255减少到2001年的1.169,整体空间结构向着简单、规则的方向发展;林地和水域的分形维数有所增加,其余用地类型均表现为减小。西溪流域土地利用的整体稳定性指数从1985年的0.245增加到2001年的0.331,用地的整体空间结构更加稳定。土地利用空间结构最稳定的地类在1985与2001年分别为林地和草地,两期最不稳定的地类均为耕地。1985—2001年,人类活动对占西溪流域面积近50%的林地的利用趋于无序,空间结构趋于不稳定,今后应重点加强对林地有序利用的规划管理。     

基于分维数和稳定性指数的苏州市土地利用类型变化分析

在苏州市1985年、2000年土地利用空间数据库基础上,利用分形模型,计算出耕地、林地、草地、水域、居住与工矿用地、未利用土地6种不同地类的分维数、稳定性指数以及平均分维数和平均稳定性指数,并对15年间土地利用类型的分维变化进行了分析.结果表明:苏州市各土地利用类型的分布具有分形结构.从1985年至2000年,林地、草地以及居住与工矿用地趋于规则、稳定;耕地、水域用地趋于复杂、不稳定;未利用土地没有变化;苏州市土地利用结构不够稳定,土地利用形态趋于复杂化.     

泥石流频发区土地利用分形特征及稳定性研究

应用GIS技术及分形理论,以云南省小江流域为研究区,将土地利用类型划分为6类：耕地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地及未利用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：小江流域土地利用方式在区域分布上相对集中,土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占全流域面积的52.78%,28.07%和15.77%,土地利用结构相对单一;土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值为1.197 2～1.498 4,平均分维值1.327 9;根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉未利用地〉城乡工矿居民用地〉耕地〉草地〉水域;稳定性指数介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的42.66%,总体稳定性较差。说明在人为和自然因素影响下,小江流域土地利用总的发展趋势不稳定,人为扰动因素的实施欠合理。分维值较好地反映了各土地利用类型的复杂程度及稳定性。     

基于分形理论的土地利用景观格局变化研究——以镇赉县镇赉镇为例

为增进对土地利用空间行为变化的理解,以分形理论和景观生态学为指导,以吉林省镇赉县镇赉镇的土地利用空间数据为基础,应用GIS对土地利用类型的分形及稳定性进行了研究。将土地利用类型划分为8类:耕地、园地、林地、草地、水域及水利设施用地、道路、居民点及工矿用地和未利用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明:土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维数（D）介于1.056 5～1.960 4。根据分维数对各土地利用类型进行稳定性排序:水域及水利设施 > 园地 > 耕地 > 居民点及工矿用地 > 草地 > 林地 > 未利用地 > 道路。且土地利用的形状指数、破碎化指数以及分离度指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰。研究结果可为研究区域土地资源的合理利用提供若干参考。     

烟台市海岸带土地利用空间结构分形特征

为深入刻画烟台市海岸带土地利用空间结构特征,以烟台市农村土地利用详查成果数据为基础,利用分形理论和GIS空间分析方法,选取边界维数、计盒维数、信息维数和半径维数4个特征参数,对海岸带各土地利用类型的斑块复杂性、空间占比、空间分布的均衡性和向海聚集性进行了分析。研究结果表明:受人为干扰强的建设用地、耕地、园地和其他土地边缘相对比较规则且简单,而自然性较强的草地、林地、水域及水利设施和滩涂在人类活动干扰下正处于运动变化的随机状态,斑块边缘相对复杂;海岸带土地利用是以建设用地和耕地为主,其他用地类型为斑块镶嵌体的景观结构模式;土地利用空间分布的均衡性与空间占据能力表现出一定的正相关性;各用地类型斑块密度在海陆梯度上均呈现衰减的趋势,向海聚集程度的强弱,使得土地利用形态在海陆梯度上呈现似圈层状空间分异规律。分形理论的引入,为定量分析海岸带土地利用的合理性和科学性提供了新的研究方法。     

基于分形的宁安市土地利用变化及驱动力研究

以黑龙江省宁安市为研究区,以1991—2010年3期遥感影像为数据源,基于分形理论,在RS、GIS技术支持下,运用空间统计分析和综合因素分析法分析研究区土地利用变化特征及其驱动力,以期揭示土地利用变化规律及其影响因素。结果表明:(1)1991—2010年研究区的土地利用发生了普遍的变化,耕地和建设用地的面积逐年增加,林地和草地的面积逐年减少,水域和其他用地的面积保持相对稳定。耕地面积的增长主要来源于林地;建设用地主要增量来源于耕地,林地转移方向主要为耕地,其增量主要来源于草地。草地面积逐年减少,其主要转移方向是耕地和林地,其增量主要来源于林地。(2)1991—2010年宁安市整体的分维数值处于上升趋势,稳定性是下降态势,水域的空间结构最复杂,耕地和建设用地的空间结构较为简单。水域结构复杂,稳定性强;耕地和林地结构先复杂后趋向稳定;草地和建设用地结构越来越复杂,趋于不稳定;其他用地结构简单,趋向稳定。(3)引起研究区土地利用变化的主要自然因素是灾害与气候特征,社会经济发展、人口因素、居民生活水平和技术进步是研究区土地利用变化的主要人为驱动力,人为因素的驱动力度在逐年加强。     

土地利用类型分维数及稳定性研究——以陕西省蒲城县为例

以陕西省蒲城县土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论对土地利用类型的分形及稳定性进行了分析研究。将土地利用类型划分为6类:耕地、园地、林地、草地、工矿居民地和其他用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明,土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维数(D)介于1.344～1.522。根据分维数对各土地利用类型稳定性排序:林地>工矿居民地>其他用地>耕地>草地>园地。复杂的地貌类型对土地利用类型分维数有重要影响,分维数能较好地反映各土地利用类型复杂程度及稳定性,表明分维数成为土地利用类型结构相关研究的有用指标。     

黄河中游清涧河流域土地利用空间结构和分形模型

为了揭示黄河中游土地利用的空间差异和迁移情况,该文以清涧河流域为例,基于遥感和GIS技术,通过土地利用重心迁移和分形理论对土地类型的空间演变情况进行分析,并构建各地类空间分布形态的分形结构模型。结果表明,1990年至2009年清涧河流域土地利用重心有明显的迁移;农业用地和水域的重心向西南方向迁移,在该方向水域重心迁移比较大,达到7205.85m;林地、建设用地和未利用土地重心向东南方向迁移,在该方向建设用地重心迁移距离最大,达到7421.89m;草地重心向西北方向迁移3546.38m。1990年至2009年,除水域外,其他土地类型分维数有所下降,表明该区域土地类型景观的复杂性降低,稳定性提高。自然因素对该区域土地利用空间变化起到一定的推动作用,人类活动干扰则是主要驱动因素。该文将为生态恢复区合理地土地利用规划和集约化利用土地资源提供科学依据。     

基于土地利用变化的珠江三角洲生态风险评价

为了探讨经济快速发展地区土地利用变化对土地生态系统造成的风险,该文以珠江三角洲为研究对象,分析了其1990－2006年土地利用变化特征,构建了区域生态风险指数,并以5 km×5 km的单元网格进行系统采样,借助空间自相关和半方差分析方法,探讨了珠江三角洲的生态风险空间分布及变化特征,结果表明：1990－2006年,珠江三角洲土地利用发生变化的面积高达12 105.05 km2,占土地总面积的29.35%,建设用地快速扩张,基塘持续增加,耕地、林地迅速减少;整个珠江三角洲的生态风险指数由1990年的0.2713增至2006年的0.3318,风险程度增加了22.31%,在空间分布上具有明显的正相关性,空间集聚逐渐增强,深圳、东莞、广州市区、花都、南海、顺德、佛山市区及中山等是生态风险指数高值聚集区,指数变化更为明显,风险程度明显提高;高、较高生态风险区面积快速增加,由1990年的4874.52 km2增加到2006年的12 494.93 km2,占土地总面积的比例由11.82%增至30.30%;生态风险程度呈现明显的圈层结构,以佛山市区－广州市区－深圳为轴向外风险程度逐渐降低。研究结果为区域土地可持续利用提供新的思路和方法,从而促进土地利用与生态环境的协调发展。该研究为生态风险管理政策的制定提供科学依据。     

珠江三角洲地区土地利用和景观格局变化研究

珠江三角洲是中国经济快速发展地区之一,土地利用发生剧烈变化。利用1990,2000,2006年3期遥感解译数据,借助GIS空间分析功能和景观格局指数,分析了珠江三角洲土地利用和景观格局时空演变过程。研究结果表明,1990—2006年,珠江三角洲土地利用发生变化的面积13 580.81km2,占土地总面积的32.93%,后6a变化速度明显快于前10a;城镇用地、农村居民点、其它建设用地快速扩张,水域面积显著增加,水田、旱地、林地面积快速减少;斑块数量显著增加,土地利用景观不断破碎,多样性增强。水田、旱地、林地、水域和城镇用地近圆指数较小,斑块形状复杂;分维数介于1.26～1.44,各地类形状趋向复杂,人类对其干扰不断增强;林地是整个区域土地利用格局的基质,分离度最小,水田、城镇用地、旱地和水域的分离度相对较小,呈现连片分布状态。     

基于CA-Markov的河西走廊土地利用变化研究

基于河西走廊1990年、2000年土地利用矢量数据，通过空间叠加和构建土地利用分布与变化的1 km-Grid数据集以研究20世纪90年代土地利用分布与变化的数量特征和空间格局特征，并运用马尔可夫模型和元胞自动机技术对2010年土地利用分布情景进行预测。研究表明：河西走廊以未利用土地和草地为主；20世纪90年代，耕地、城乡工矿居民用地增加，而林地、草地、水域和未利用土地减少；多种土地利用类型的开垦在区域土地利用变化中处于主导地位，其中“草地→耕地”和“未利用→耕地”2个变化类型的规模最显著。主要交通线与大的河流附近人类活动强烈，因而土地利用类型及变化类型比较多样，空间格局复杂。CA-Markov模型模拟结果表明2000～2010年间6个土地利用类型将保持原有的变化趋势和变化速率，因此，迫切需要加强对林地、草地和水域的保护，控制和阻止盲目开垦耕地的行为，推进退耕还林还草工程，促进区域生态环境质量的保护和改善。     

江苏省沿海地区土地利用变化及其生态效应

[目的]分析江苏沿海地区的土地利用类型和空间变化,探讨江苏沿海地区土地利用变化产生的生态效应,为土地利用规划提供理论支持。[方法]以江苏沿海地区1990,2000和2010年3期土地利用类型数据为基础,借助GIS技术和Costanza等的生态服务价值计算模型,求取土地利用动态度、综合程度指数、质心变化和生态服务价值量等,并进行剖析。[结果]1990—2010年,研究区内耕地、林地和草地的面积减少,水域、城乡建设用地和未利用地的面积增加。城乡建设用地的扩张占用了耕地,对耕地的补充主要是草地,草地、未利用地和城乡建设用地在空间位置上变化较大。耕地、林地和草地面积的减少使得研究区生态服务价值降低,而水域的面积的增加带来的生态效益弥补了因上述用地类型面积减少造成的损失。[结论]1990—2010年研究区生态服务价值增加了24.34亿元,但从空间上来看,生态增值区分布范围小,主要集中在盐城的东部沿海,而生态减值区分布范围较广且有扩大的趋势,有待通过规划等措施强化土地利用变化的综合调控。