基于生态安全格局的干旱内陆河流域土地利用优化配置分区

为提高干旱内陆地区土地利用效率,促进土地资源可持续利用,该文以典型干旱内陆河流域石羊河为例,将GIS技术和土地利用优化空间配置模型应用到该流域土地利用优化配置研究中,提出了一种基于生态安全格局的土地利用优化配置新方法,并借助1986年、2000年和2014年3期土地利用数据对石羊河流域生态安全格局情景、耕地保护情景和自然发展情景3种模式下2030年的土地利用结构和布局进行了优化配置研究。研究结果表明：在生态安全情景下2030年耕地面积减少314.41 km2（5.32%）,但林地和草地面积分别增加1424.17 km2（33.85%）和1485.13 km2（12.05%）,同时未利用地也有较大幅度减少;而耕地保护情景则以土地开发和整治及宅基地还耕为主要目标,使得耕地到2030年增加5.85%（386.53 km2）,林地和草地分别增加7.61%（229.38 km2）和0.77%（84.58 km2）,而未利用地则减少3.91%（789.92 km2）;自然发展情景下其耕地、林地和草地到2030年均有减少,建设用地则有较大幅度增长。通过对3种综合考虑石羊河流域社会经济、生态及耕地保护等多方面的因素,研究结果认为耕地保护情景更为合理,既能保持耕地面积不减少,又能兼顾考虑生态恢复和城镇发展等方面的需求,而其它2种可为耕地保护情景进行补充和局部修正。     

基于不同种类生态安全的土地利用情景模拟

为解决中国城市化进程中日益严峻的生态和环境问题,合理确定未来土地利用结构和布局是关键,开展不同约束条件下的土地利用情景模拟研究对于科学规划和辅助决策具有重要意义。该文首先采用景观安全格局理论构建了曹妃甸新区综合生态安全格局,然后基于GIS和CA-Markov模型,提出了一种基于生态安全格局的土地利用情景模拟方法,并借助于2005年和2013年2期土地利用遥感解译图对曹妃甸新区生态安全格局保护与无生态保护2种土地利用情景下2021年的土地利用结构和布局进行了预测和模拟,结果显示,曹妃甸新区生态安全格局总面积为1 058.80km2,占区域总面积的53.53%,其中底线生态安全格局面积为312.67km2,占区域总面积的15.81%。生态安全格局保护情景下,底线生态安全格局范围内新增建设用地为0,且总生态安全格局范围内新增建设用地比无生态保护情景减少17.47km2。生态安全格局保护情景下,景观更趋于破碎化,景观的形状更趋复杂,建设用地与生态用地的分布更趋合理。该研究方法和结果可为区域城市规划和生态保护提供技术支撑和决策参考。     

广州市土地利用多情景模拟及其生态风险时空响应

[目的]探讨景观生态风险对土地利用格局变化的响应规律,为促进土地资源可持续利用和维护区域生态安全提供科学支持。[方法]基于2001—2017年广州市土地利用演变情况,利用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2025年自然发展情景与"三线"(生态保护红线、永久基本农田保护红线、城镇开发边界线)约束情景下的土地利用空间分布;构建景观生态风险评价模型,进而分析广州市景观生态风险状况及其对土地利用变化的时空响应。[结果] 2001—2017年,建设用地的面积大幅增加,其他用地类型面积均不断减少;建设用地、草地和未利用地的变化幅度较大。相较于2017年,广州市2025年自然发展情景下建设用地持续扩张;而"三线"约束情景下建设用地的扩张得到制约,林地、水域等用地面积减少幅度有所缓和,耕地反而略微增加。2001—2017年,广州市景观生态风险指数不断上升,风险等级空间分布呈现圈层状结构,由中心城区向外围递减,低、较低生态风险区规模总体缩小,而较高、高生态风险区规模逐渐增大。[结论]与2017年相比,2025年两种情景下的景观生态风险指数均有所提高,而"三线"约束情景下生态风险指数增幅较小,更符合广州市未来城市建设和生态保护的需要。     

基于CA-Markov模型的宁夏沿黄生态经济带土地利用变化及模拟研究

[目的]研究宁夏沿黄生态经济带2009—2017年土地利用变化特点,并模拟2025年土地利用空间格局,为宁夏沿黄生态经济带土地开发、利用与保护提供引导,为国土空间规划编制提供参考。[方法]基于时间尺度和空间尺度,对宁夏沿黄生态经济带2009—2017年各类用地变化情况进行了分析,计算得出了各类用地转移概率矩阵,并基于CA-Markov模型,对自然发展情景、土地规划情景、耕地和生态保护情景下宁夏沿黄生态经济带2025年土地利用格局进行了模拟研究。[结果] 2009—2017年,宁夏沿黄生态经济带土地利用整体呈现出耕地、其他农用地及各类建设用地不断增加,园地、林地、草地、水域及自然保留地均有所减少的特点;除水域、其他建设用地外,其他各类用地转为城乡建设用地概率普遍较高,特别是耕地转为城乡建设用地概率最高,达到10.65%。[结论]在自然发展、土地规划、耕地和环境保护3种情景下,宁夏沿黄生态经济带2025年土地利用结构仍然以牧草地、耕地、自然保留地为主,但随着城镇化进程加快和基础设施持续完善,城乡建设用地和交通水利用地增加幅度较大。     

基于生态敏感性分析的江川区土地利用空间格局优化配置

为优化江川区土地利用空间格局,促进土地可持续发展,该文以云南省玉溪市江川区为研究区,将CLUE-S（conversion of land use and its effects at small region extent）模型和生态敏感性分析应用于江川区土地利用空间格局优化配置。以高度敏感区为CLUE-S模型中区域约束文件,突出研究区生态保护重点区域,并以综合生态敏感性分区为影响研究区土地利用变化的驱动力因子,提出一种将生态敏感性融入土地利用空间格局优化配置的过程和结果中的土地利用情景模拟方法,并借助2006年和2016年土地利用数据对江川区自然发展情景和土地生态优化情景2种模式下2025年的土地利用空间格局进行优化配置,并基于生态敏感性分区对优化配置模拟结果进行对比分析。结果表明：2种情景下2025年江川区土地利用格局既有共同特征也存在差异。在2种情景下均有效的保护了原有林地、耕地、未利用地和建设用地格局,但新增林地、草地等空间分布格局不同。根据2025年2种情景与2016年土地利用现状在不同敏感性区内主要土地利用类型分布情况表明,情景二土地利用空间格局优于自然发展情景和2016年土地利用现状。研究结果认为土地生态优化情景更为合理,该结果可为江川区生态保护和城镇发展提供参考。     

基于景观安全格局的城镇建设用地扩张多情景模拟研究——以扬州市为例

城镇建设用地多情景模拟有利于实现土地资源优化配置,保障区域可持续发展。本文以扬州市为例,以2005年、2013年土地利用变更数据为训练数据,借助景观安全格局与ANN-CA模型模拟城镇建设用地扩张趋势,并利用城镇建设用地转移矩阵与景观格局指数分析2013—2020年城镇建设用地模拟结果。研究结果表明:(1)不同情景下的城镇建设用地模拟扩张占用其他景观规模不同,但均占用农村居民点规模最多,其中,惯性发展情景下,模拟新增城镇建设用地以布局在低景观安全格局为主,占用耕地、水域、林地规模较高;基本保障情景下,模拟新增的城镇建设用地主要布局在中景观安全格局区域,较惯性发展情景占用耕地规模增加,占用水域、林地规模减少;与惯性发展情景、基本保障情景相比,最优保护情景下占用耕地规模略高但集中于高景观安全格局区,新增占用水域规模、林地规模降低。(2)不同情景下的景观格局也存在差异,惯性发展情景下,景观格局变化一定程度有利于促进城镇化发展,但不利于耕地机械化生产,影响林地、水域生态服务功能;基本保障情景下,景观格局变化一定程度上有利于城乡社会经济发展,对非人工景观的破坏程度较惯性发展情景降低;最优保护情景下,景观格局变化更有利于区域社会、经济及生态发展。(3)惯性发展情景下,应适当规划生态基础设施,严格划定永久性基本农田;基本保障情景下,应充分发挥景观安全格局的生态底线功能,引导城镇建设用地合理开发与布局;最优保护情景下,可通过存量建设用地挖潜等措施提高土地集约利用水平。     

黄河流域景观生态风险分析及预测

[目的] 探究黄河流域近20 a土地利用变化并对2030年土地利用进行预测,分析景观格局指数,揭示生态风险状况,助力黄河流域景观保护修复和规划治理。[方法] 使用FLUS模型,根据2000,2010,2020年土地利用数据,结合社会、经济、地形、气候等因子对该区2030年土地利用状况进行预测,通过景观指数构建景观生态风险指数,并进行深入分析探讨。[结果] ①2000—2020年耕地面积减少12 150 km²,林地面积增加2 514 km²,建设用地面积增加10 620 km²。②黄河流域优势景观为草地和耕地,但优势性逐渐降低,整体景观连通性增加、聚集性减弱,景观多样性呈增长趋势,但整体仍不均衡。③工作区景观生态风险以低、较低风险为主,中风险为辅,共占该区总面积88%以上,各生态风险区在空间上相对稳定,在时间上呈逐步恶化趋势。④预测2030年建设用地面积增速减缓,耕地、草地、未利用地面积继续减少,景观破碎度增加,低、较低生态风险区域增加1.12%,高风险区域增加0.26%,其余风险区域变化较小。[结论] 国家人口增长、城市逐步扩张对土地利用影响巨大,进而导致景观破碎,加之黄河流域环境脆弱,风沙强度大,荒漠化程度高,区域生态风险增高,需要国家更加关注该区域的生态保护和高质量发展。     

退耕还林（草）对农牧交错区小流域景观格局的影响——以神木县六道沟小流域为例

为了解退耕还林（草）工程对黄土高原农牧交错区小流域土地利用及景观格局的影响,利用RS、GIS技术和景观生态学方法,选择景观格局指数,对研究区退耕还林（草）前（1995--2002年）后（2002--2010年）的土地利用和景观格局时空变化特征进行分析研究。结果表明：1）退耕还林（草）前,景观格局变化幅度较小,具体表现为研究区面积比例、聚集度指数以及各景观类型的变化幅度比较小,退耕还林（草）后,小流域景观格局发生了剧烈演变,具体表现为耕地面积比例急剧减小,林草地面积比例迅速增加以及斑块边界复杂性下降;2）1995--2010年,研究区景观蔓延度指数从46．26升高到47．54,多样性指数从1．67下降到1．65,从以耕地、草地和林地为主的景观生态系统转变为以草地和林地景观为主的景观异质程度较低的景观生态系统;3）退耕还林（草）工程是研究区景观格局良性演化的主要驱动力。     

基于土地利用变化的民勤县土地生态风险研究

利用1987、2000、2008年民勤县TM遥感影像数据,基于GIS技术和统计分析方法,分析民勤县土地利用/覆被生态风险的时空特点和结构演变,并选取土地利用综合指数和景观格局指数研究土地利用变化对土地生态系统造成的风险进行评价。结果表明:民勤县土地利用/覆被存在的生态风险主要集中在草地和未利用地,两者的面积占研究区总面积的75%以上。耕地、草地、未利用地三种土地类型间的相互转化是民勤县22年间最主要的土地利用变化。在人类活动对土地的扰动作用日益加强和区域经济社会发展目标趋同性的双重影响下,土地利用的广度和深度上不断增大,研究区斑块数量明显增多,景观破碎化程度加重,景观多样性指数和分形维数指数上升,土地生态风险程度增大。     

基于InVEST和CA-Markov模型的黄河流域碳储量时空变化研究

区域土地利用/覆被变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,预测未来土地利用/覆盖变化及其对碳储量的影响对区域陆地生态系统的认识具有重要意义。本研究基于黄河流域2005—2018年土地利用/覆被变化规律,运用CA-Markov模型分别预测了生态保护情景(EVC)和自然变化情景(NVC)下的土地利用/覆被空间格局,采用修正后的碳密度,运用InVEST模型评估黄河流域2005—2030年6期碳储量。结果表明:2005—2018年黄河流域林地、水域和建设用地面积持续增加,耕地、草地和未利用土地面积减少, 13 a间全流域碳储量减少28.734×10~6 t。与自然变化情景相比,在生态保护情景下2030年草地和耕地相比2018年减少幅度较小,建设用地规模扩大得到了限制,产生了生态效应。2030年,自然变化情景和生态保护情景下的碳储量较2018年分别减少258.863×10~6 t和30.813×10~6 t,生态保护情景下土地利用覆被格局固碳能力高于自然变化情景,该研究可为黄河流域土地利用结构调整和土地利用管理决策提供科学依据。     

长江上游地区土地利用/覆被和景观格局变化分析

利用1980年、1990年和2000年3个时期土地利用数据，将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合，运用Arc Info和Arc View以及Fragstats(栅格版)，分析了长江上游地区1980~2000年间的土地利用/覆被和景观格局的变化。结果表明：研究期间，林地和耕地大幅度减少，草地和建设用地面积显著增加，水域和未利用地相对变化幅度不大。研究区土地利用类型转移的主要方向是林地转化为草地和耕地、耕地转化为建设用地和草地、草地转化为未利用地。通过对该区斑块类型级别指标的分析，得出水域、建设用地和未利用地分离度和破碎度较大，而耕地、林地和草地在宏观政策和人类活动强烈干扰下，分离度和破碎度呈现先降低后升高的趋势。通过对景观级别指标的分析，得出整个区域景观结构日趋破碎，景观异质性也逐渐提高，土地向着多样化和均匀化发展。长江上游地区脆弱的生态体系对土地利用变化响应强烈，造成水土流失和沙漠化程度加剧，自然灾害频发等景观生态效应。可通过调整景观尺度上的土地利用方式，使长江上游地区生态建设及水土资源实现可持续发展。     

基于CA-Markov模型的乌江下游地区土地利用变化情景分析

以乌江下游的涪陵等6个区县为研究区,基于1995年、2005年、2015年的Landsat影像解译数据,综合运用GIS空间分析技术、CA-Markov模型和MCE模型,实现研究区土地利用时空格局模拟。结合情景分析方法,探讨在"快速城镇化情景"、"现状延续情景"和"生态保护情景"三种模式下研究区2020年、2035年、2050年的土地利用格局。结果表明:(1)在"快速城镇化情景"下,建设用地急剧扩张,35年间其面积增加了一倍,达到1 390.46km2,且主要来源为耕地,约占转出耕地面积的一半;林地增长十分缓慢,草地和未利用地持续减少,到2050年分别减少了186.58km~2和69.40km~2,未利用地减少了一半。(2)在"现状延续情景"下,建设用地增长仍然较快,2050年增加了347.92km~2,增幅达37.92%;耕地减幅有所下降,林地增加也比"快速城镇化情景"要快,但草地和未利用地仍在持续减少,35年间分别减少了25.9%和44.3%。(3)在"生态保护情景"下,林地、草地、未利用地等生态用地不断恢复和增加,到2050年,生态用地总面积占研究区的64%;建设用地无序扩张得到限制,到2050年其总面积为1 171.42km~2,比同期"快速城镇化情景"减少了219.04km~2;耕地虽有减少,但逐渐趋于平衡,始终保持在6 000km~2以上。因此,"生态保护情景"是研究区未来经济、社会和环境协调发展较为理想的模式。研究结果可为该地区土地规划、区域可持续发展提供科学参考。     

川西高原土地利用碳储量估算及多情景预测

[目的]区域碳储量与土地利用密切相关。在“双碳”目标下,从碳储量视角开展重点区域土地利用变化预测研究,对协调与优化区域土地利用格局、提高区域生态系统未来固碳潜力具有重要参考价值。[方法]以川西高原为研究区,以2000年、2010年和2020年土地利用为数据源,预测不同情景下2030年土地利用,结合修正的土地利用碳密度数据和InVEST模型估算区域碳储量变化。[结果](1)从各地类相对研究区的面积占比变化看,2000—2020年草地从65.20%逐步缩减到63.65%,林地从31.73%不断扩张到32.92%,未利用地先减后增且净增0.57%,水域和耕地先增后减均净减0.11%,湿地持续增加,共净增0.07%;研究区2000年、2010年、2020年碳储量分别为24.26×10⁸,24.29×10⁸,24.27×10⁸ t,呈先增后减趋势。(2)与2020年相比,2030年自然发展情景下碳储量减少3.19×10⁵ t,在耕地保护情景、生态保护情景、耕地生态联合保护情景下将分别固碳4.29×10     

陕西渭北旱塬区土地利用与生态系统服务价值变化——以陇县为例

以陕西省陇县为研究对象,基于该区域2000年、2005年、2010年、2014年四期遥感影像,探讨了陇县土地利用变化情况,并参照生态系统服务价值当量估算法定量分析了研究期内陇县的生态系统服务价值变化特征,以期为陇县生态环境保护和土地利用调控提供科学参考。结果表明:（1）近14年,陇县土地利用结构发生了明显变化,耕地、未利用地、水体的面积出现减少,林地、草地、建设用地的面积均有不同程度增加,草地面积增加最多,增长了15.18%,耕地面积减少最多,减少了2.68%。（2）研究期内,林地生态系统服务价值最高,依次为耕地、草地、水体和未利用地。陇县总生态系统服务价值增加了1.617×10⁷元,林地和草地的贡献度最大。耕地和水体面积减少引起食物生产、废物处理、水源涵养和娱乐文化的生态服务价值在不同时期出现下降。（3）不同时期,各地类的生态系统服务价值敏感系数均小于1,表明生态系统服务价值对价值系数变化缺乏弹性,研究结果具有可信度。     

海峡西岸经济区景观格局特征研究

运用景观生态学的空间格局指数法,结合遥感和GIS技术,研究了海峡西岸经济区(海西区)2008年生态系统组成、景观格局特征以及与环境因子的关系。研究结果表明:(1)海西区主要由森林、草地、农田、水域、城镇和荒地构成,各景观类型高程分布差异显著。(2)森林是海西区的优势景观类型,呈规模化集中分布,草地和农田是海西区重要景观类型,斑块数量最多,分布零散;城镇和荒地的结构特征最差,表明其稳定性差,受人为干扰强烈。(3)水域的景观特征处于中间水平,斑块类型差异显著,但景观整体稳定性较强。(4)降水量、气温等自然因素是影响海西区景观格局的主要因素,人口密度和GDP等人为因素影响相对较弱。     

基于PLUS与InVEST模型的内蒙古自治区土地利用变化及碳储量评估

为实现内蒙古自治区的“双碳”目标。根据内蒙古自治区2000年、2010年和2020年土地利用数据(LULC),按照内蒙古自治区“十四五”政策规划，建立自然发展、耕地保护与生态保护3种情景，利用PLUS模型对内蒙古自治区2030年土地利用空间分布进行预测分析，并用InVEST模型对内蒙古自治区不同开发情景下碳储量的变化进行分析。结果表明：(1)2000—2020年间内蒙古地区林地与建设用地面积均有增加，耕地、水域、草地与未利用地面积均呈减少态势，且转移方向上主要表现为耕地转为建设用地。(2)自然发展状态下，草地、耕地、水域及未利用地呈下降趋势，林地及建设用地呈上升趋势；在生态保护状态下，林地、草地和水域面积均比自然开发情景有所增加；耕地保护情景下，耕地面积相较于自然发展情景呈扩张趋势，扩张面积达4.69×10⁴ hm²。(3)2000年、2010年、2020年内蒙古地区碳储量分别达到1.371 7×10¹⁰,1.370 9×10¹⁰,1.370 6×10¹⁰ t,呈逐年减少趋势。...     

基于GIS和Markov模型的内蒙古农牧交错带土地利用变化

为了研究人类活动对农牧交错带土地利用类型的空间分布、转化及对生态环境的影响,该文以内蒙古农牧交错带太仆寺旗为例,运用RS和GIS技术对该区域近30 a土地利用/覆被变化及景观格局空间变化进行分析,并在此基础上运用马尔可夫（Markov）模型对未来20 a土地利用变化进行预测。结果表明,近30 a来,草地和农业用地面积在该研究区占居主导地位,并且它们之间发生着明显的相互转化。1975－1990年,草地主要向农业用地转移,1990－2004年农业用地主要转化为草地,草地面积增加;1975－2000年,研究区景观多样性升高,蔓延度指数下降,破碎化程度加剧;2000－2004年景观内优势斑块具有了很好的连接性,聚集度增大,整体景观格局破碎化程度降低;人为干扰强度的变化对土地利用结构的变化具有重要作用,土地利用强度主要受人口数量以及国家土地利用政策的影响;在未来20 a间农业用地面积会继续减小,草地、未利用土地面积将有小幅度降低,林地面积会显著增加。实行合理的土地利用政策,利用生态系统自身的修复功能进行生态环境治理是该地区生态恢复的基本途径。     

基于GlobeLand 30的哈密市2000-2020年土地利用格局变化研究

[目的]研究新疆维吾尔自治区哈密市近20 a的土地利用变化,为该地区土地利用规划及生态环境保护提供有力支撑。[方法]基于2000,2010,2020年的GlobeLand 30数据集,通过利用转移矩阵、坡度分布指数、标准差椭圆以及土地利用重心迁移,分析哈密市2000-2020年土地利用的时空变化特征。[结果]①哈密市2000-2020年土地利用变化比较明显。2020年各土地利用类型面积比例为:未利用地>草地>耕地>林地>建设用地>水域。哈密市虽然面积大但能利用的绿洲面积较小。2020年草地面积为10226.39 km²,水域面积为295.17 km²。2000-2020年土地利用类型变化量中,草地的减少量最大,流失面积为671.48 km²,主要转换成未利用地、林地和少量耕地;建设用地增量最大,面积高达405.60 km²。2000-2020年其他土地利用类型中林地和耕地面积呈增长趋势;未利用地和水域呈减少趋势,其中水域面积的减少量很小,基本保持稳定。②2000-2020年草地在5个坡度梯度上分布比较均匀;而耕地和建设用地基本分布在Ⅰ级和Ⅱ级坡度梯度,耕地在Ⅰ级坡度梯度上显优势分布;林地在Ⅰ级坡度梯度上面积最大;未利用地分布面积随着坡度梯度的增加而减少。③2010-2020年土地利用变化与2000-2010时段的变化相比方向性较明显,范围更广,重心向西北方向迁移。[结论]2000-2020年哈密市的土地利用变化有着明显的时空特征,坡度对各地类分布的影响较为明显。     

基于景观格局的陕北资源富集区生态脆弱性评价——以陕西省神木县为例

[目的]定量评价陕西省神木县生态脆弱性的空间差异,为区域土地利用规划和环境保护提供依据。[方法]选取景观分维数、破碎度、连通性和优势度、人类活动干扰强度、地形指数,从生态系统压力度、敏感性和恢复力3个方面构建评价模型,利用熵权法进行计算分析。[结果]各生态系统中,神木县林地的生态脆弱性最高、草地和耕地次之、水域和荒地最低;22个乡镇中,店塔镇和永兴乡生态脆弱性最高,大堡当和尔林兔镇最低。[结论]神木县生态脆弱性空间差异大,总体上由西向东、由南向北呈逐渐增大的趋势。景观分布格局,地形,矿区、居民点等人为干扰是影响生态脆弱性空间分异的主要原因。