2000—2020年湖北省土地利用变化对植被覆盖度的影响

[目的] 土地利用及其对陆地生态系统的影响是当前全球变化研究的重要内容。科学分析土地利用变化对植被覆盖度的影响,促进社会经济与生态环境质量的协调发展及地区经济的平衡发展,为政府部门对区域生态保护和恢复管理提供借鉴和参考。[方法] 以湖北省为研究对象,利用2000,2020年2期Landsat遥感影像、土地利用遥感数据,利用遥感数据的空间处理、像元二分模型、土地利用转移矩阵等方法,分析研究湖北省植被覆盖的时空变化、土地利用类型变化特征及其对植被覆盖度的影响。[结果] ①2000-2020年,湖北省耕地、草地和未利用地面积减少,水域以及建设用地面积增加,林地面积基本保持不变,其面积大小顺序为:林地>耕地>水域>建设用地>草地>未利用地。②湖北省植被覆盖度平均值上升了6.50 %。林地、耕地、草地和未利用地的平均植被覆盖度均有所增加,建设用地的平均植被覆盖度有所降低。③湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势。植被覆盖度增大的区域主要集中在湖北省的西部和东南部地区,局部地区也存在植被退化的区域,主要集中在湖北省中南部及襄阳北方部分区域。④不同土地利用类型FVC转移过程中,耕地较高植被覆盖与高植被覆盖之间的转移过程最为剧烈,林地不同等级植被覆盖的转移量占转移总量的47.87 %,草地不同水平植被覆盖度的转移量占转移总量比例较小,仅为3.40 %。[结论] 2000-2020年湖北省土地利用变化较大,不同土地利用类型的植被覆盖度相互转移,尤其是林地、耕地及草地的平均植被覆盖度均有所增加,使得湖北省近20 a来整体植被覆盖度呈现出上升趋势。     

陕北黄土丘陵区近30年来土地利用动态变化分析

为了对延安中尺度生态建设试验示范区(简称延安试区)近30 a的土地利用类型动态变化做出初步的分析,利用1975,1986,1997和2003年延安试区的遥感影像进行计算机自动分类得到延安试区的土地利用图.然后利用GIS空间分析方法和数理统计方法对得到的土地利用图进行分析,得出近30 a延安试区各土地利用类型的变化幅度、变化速度、变化方向、空间格局变化特征.结果显示,在近30 a问,耕地面积的总趋势是减少,草地面积不断减少,而林地和居民地面积都有很大幅度的增加;居民地和林地的年变化速率一直高于其它土地利用类型;各土地利用类型主要向林地变化;林地的变化区域主要在南部林区,耕地和草地的变化在整个研究区域均有发生,居民地和水体的变化主要分布在沟道和河道两岸.     

基于RS、GIS的内陆河小流域土地利用动态变化分析——以民乐县童子坝河流域为例

以张掖市民乐县2000年和2007年的Landsat TM影像为信息源,利用RS、GIS技术,分析了民乐县童子坝河流域实施水土流失综合治理工程项目后流域内的土地利用结构及其动态变化。结果表明:①中覆盖度草地、高覆盖度草地、林地、建设用地、水域、耕地6类土地利用类型的面积呈增加趋势,其中,中覆盖度草地面积年均增加率最大,为9.349%,耕地面积年均增加率最小,为0.300%;未利用土地和低覆盖度草地面积呈减小趋势,年均减少率分别为9.340%和0.943%。②未利用土地和中覆盖度草地向其他土地利用类型转移的比例相对较大,分别达60.82%和56.36%,建设用地、耕地和林地是相对稳定的土地利用类型,向其他土地利用类型转移的比例分别只有10.62%、23.12%和23.52%。③综合治理工程项目的实施使流域内的土地利用结构趋于合理,生态环境得到了一定程度的改善,研究结果可为内陆河小流域更好地防治水土流失和继续开展生态建设提供科学依据。     

基于RS的黄河中游多沙粗沙区土地利用变化分析

据1975年的LandsatMSS、1986年和1997年的LandsatTM影像资料,运用遥感影像计算机自动分类方法获取土地利用信息,用GIS空间分析方法以及数理统计方法全面分析了黄河中游多沙粗沙区1975～1986年和1986～1997年两个时期内各土地利用类型的变化幅度、变化速度、数量变化的区域差异、变化方向以及变化方向的区域差异等.结果表明:后期土地利用类型间的相互转化有所增强;耕地、草地、林地和未利用地是本区土地利用变化的主导类型,耕地、草地与其它土地利用类型间的相互转化分布校广;后期耕地被居民地占用的面积和毁林开荒的面积比前期有所增加.     

贵州省乌江流域土地利用与土壤侵蚀关系研究

根据贵州省乌江流域20世纪80年代初和2000年左右的15幅Landsat MSS/ETM遥感影像数据、2000年土壤侵蚀调查数据和GIMMS/AVHRR NDVI数据,利用遥感、GIS技术和数理统计方法,系统分析了1980-2000年贵州省乌江流域土地利用/覆被变化的时空特征,探讨了不同土地利用方式对土壤侵蚀的影响.研究表明:乌江流域土地利用类型以林地、耕地和草地为主.1980-2000年的20 a间,流域内土地利用/土地覆被数量结构变化明显,呈好转趋势.不同土地利用类型下的土壤侵蚀强度大小为:裸岩石砾地＜其他林地＜建设用地＜有林地＜水域＜水田＜低覆盖度草地＜灌木林地＜高覆盖度草地＜疏林地＜中覆盖度草地＜旱地.旱地、中覆盖度草地和疏林地是流域内土壤侵蚀发生的主要土地利用类型.从不同侵蚀等级的发生区域来看,各强度类型侵蚀都集中分布在植被覆盖度为50％～60％的地区,侵蚀存在50％～60％的植被覆盖度临界值,这与非喀斯特地区随着植被盖度降低,侵蚀强度逐渐增大的规律不同.     

干旱高原湖泊湿地土地利用变化与驱动因素分析——以泊江海子湿地闭流区为例

鄂尔多斯高原湖泊湿地土地利用变化及生态趋势研究,可为干旱区资源管理、环境保护和生态规划提供科学依据和决策支持。基于Landsat卫星系列影像及气候数据,采用支持向量机(SVM)方法对1986—2019年的16期影像进行监督分类,通过变化检测、叠加分析,获得土地利用转移矩阵及各土地利用类型空间变化,定量描述了不同时段土地利用数量及空间转化特征。结果显示:(1)研究期间裸地、低覆盖度草地和高覆盖度草地是流域主导土地利用类型,占整个研究区的93%～99%,水体、建设用地及林地在总体面积中所占比例很少,分别为1%,1%和2%;(2)34年间土地利用状况发生了较大的变化,主要表现为裸地、水体面积减少,低覆盖度草地、高覆盖度草地、林地和建设用地面积增加,其中建设用地面积增幅最大,增加了44.3倍;(3)研究区土地类型的转换主要发生在裸地、低覆盖度草地、高覆盖度草地之间,裸地转入转出主要为低覆盖度草地,总体转出速度高于转入速度,裸地面积大幅减少31.79%,低覆盖度草地分两个阶段持续转化为高覆盖度草地,使高覆盖度草地占比从14.63%增加到35.98%。(4)受气候变化和人类活动共同影响,研究区土地利用变化剧烈,且人类活动影响占主导地位。     

广西陆地边境地区土地利用信息图谱构建

基于地学信息图谱理论和GIS技术,以广西陆地边境地区为例,分析了该区域2003—2013年土地利用"格局图谱"、"分类图谱"、"转移图谱"、"变化模式图谱"和"涨落势图谱",揭示了土地利用时空格局演变规律。结果表明:(1)研究期间,土地利用结构总体上以林地和耕地为主,表明该区域以农林生产为主;耕地、林地、水域和建设用地面积持续增加,而草地和未利用地面积持续减少,草地、未利用地、林地和耕地的相互转化是边境土地利用变化的主要转移轨迹;(2)稳定型图谱占总面积的比重最大,空间上散布于整个边境地区,"林地—林地—林地"是其最大图谱演变类型,"耕地—耕地—耕地"次之;持续变化型所占比重最小,其最大图谱演变类型是"草地—林地—耕地";(3)涨落势图谱中,新增图谱单元最多的是林地,主要来源于对草地和未利用地的开发利用;草地和未利用地萎缩明显,两者主要转换为耕地和林地。     

利用复合指纹法分析剑川双河水库泥沙来源

[目的]定量研究水库沉积泥沙的具体来源,为中国滇西北水土流失区域泥沙来源研究和流域综合治理提供科学依据。[方法]以滇西北剑川县双河水库流域作为研究区,选取林地、草地、耕地及采矿用地4种土地利用类型作为潜在泥沙源头,利用复合指纹法分析双河水库沉积泥沙潜在来源及其贡献百分比。选择27个地球化学因子,通过守恒性检验与Kruskal-Walls H检验并利用逐步判别分析确定最佳指纹因子组合,运用多元线性混合模型计算各泥沙源地贡献百分比。[结果]①共有8个指纹因子(S,Ca,Sr,TP,Cr,Ba,K,Mg)被确认为最佳指纹因子组合,累计贡献率达89.60%;②总体上,泥沙贡献百分比平均值从大到小为:草地(37.28%)耕地(34.62%)林地(27.86%)采矿用地(0.24%);③单位面积上泥沙贡献百分比为:耕地(9.55%)草地(3.78%)采矿用地(1.24%)林地(0.38%)。[结论]复合指纹法适用于双河水库流域泥沙来源判别,耕地仍是土壤侵蚀最为严重的土地利用类型,而草地因面积较大、地表覆盖度较低,也是泥沙贡献较多的土地利用类型。     

基于RS和GIS技术的坝上地区土地利用/覆盖动态监测

以1987年和1999年 TM遥感图像为数据源,在ERDAS8.4遥感图像处理软件和ArcInfo8.02地理信息系统软件的支持下,获取了坝上研究区两期土地利用/覆盖图.在此过程中,提出和建立了研究区土地利用/覆盖遥感图像分类体系;通过计算机自动分类和分类后人工解译纠错相结合的图像分类提取方案,提高了图像分类提取的效率和精度.动态监测结果表明从1987～1999年的12年期间,坝上地区土地利用/覆盖动态度由大到小的顺序为居民建设用地＞林地＞高覆盖度草地＞水体＞沙盐碱地＞低覆盖度草地＞耕地.其中面积增加的是居民地、林地、高覆盖草地和耕地;面积减少的是沙盐碱地、水体和低覆盖度草地.从1987～1999年的12年期间,研究区的沙盐碱地面积从1 985.89 km2减少到 1 250.75 km2,减少了37.02%,年动态度为-3.08%.坝上东部沙漠化得到遏制,而西部张北、康保一带沙盐碱化土地有所扩展.     

南水北调中线水源区土地利用时空变化分析

在RS和GIS技术支持下,利用马尔科夫转移矩阵和土地利用动态度指数对南水北调中线水源区1990—2010年土地利用空间格局特征及其时空变化进行了分析。结果表明:1)南水北调中线水源区土地利用类型以林地、耕地、草地为主,其中林地面积占水源区土地总面积的76.00%左右,占有绝对优势。2)1990—2010年水源区土地利用变化主要发生在林地、耕地、草地三者之间,耕地、草地、水域和未利用地均呈现波动变化趋势,林地则呈现先大幅增长后趋稳定,建设用地不断增长,且增长速度不断加快。而这些发生变化的土地利用类型在空间上多分布于人类活动较多的低海拔、低坡度的河谷地区。3)水源区土地利用变化综合动态度为1.20%左右,整体上水源区土地利用变化速度不大,水源区土地利用稳定性整体上较好。     

近19年江苏海岸带地区土地利用变化特征

海岸带地区因其拥有丰富的水土资源成为人类生产活动最为集中的区域之一,然而近几十年来,由于人类强烈的开发利用活动导致海岸带地区土地利用类型发生显著改变。从时间序列上选取1995年、2002年、2009年、2013年四期遥感影像数据,借助RS和GIS技术对近19a江苏海岸带地区土地利用变化及其服务功能价值开展研究,以期为当地土地资源的合理开发利用、土地利用结构调整以及实现人地的和谐统一提供参考依据。结果表明:(1)从土地利用类型构成来看,耕地是江苏海岸带地区最为主要的土地利用类型,其次为人工塘,而林地、草地和滩地面积相对较小;(2)从土地利用类型面积变化趋势来看,研究区土地利用类型变化集中体现为耕地、水体、滩涂的减少和建设用地、人工塘面积的增加;(3)从土地利用类型转移来看,各研究时段土地利用类型转移有所不同,总体来看,耕地、建设用地、人工塘三种土地利用类型间的转移更为普遍与频繁,相互转移量大;水体主要与滩涂发生相互转换;而耕地则是林地与草地的主要转移目标和来源;(4)近19a来,江苏海岸带地区生态系统服务总价值逐渐减少,且减少速率明显加快。     

荒漠草原不同土地利用类型土壤水分对降水的响应

降水是荒漠草原生态系统重要的水分来源,也是不同时空尺度上各种生物过程的重要驱动因子.为了解荒漠草原土壤水分对降水的响应,以3种典型土地利用方式(天然草地、灌木地和沙地)为研究对象,研究荒漠草原降水事件对不同土地利用类型土壤水分的影响.结果表明:研究期内降水量以＜5 mm的小降水事件为主,发生次数占总事件的72％;从降水...     

基于Markov链的吉林西部土地利用结构优化研究

土地利用结构优化是编制土地利用总体规划的基础和核心。以吉林省西部为例,在RS和GIS的支持下,运用Markov链对吉林西部土地利用结构进行优化研究。结果表明:到2020年,吉林西部的林地、建设用地、水田、旱地的面积持续增加,分别增加了153.44,227.05,1 479.79,80.29 km²;草地、水域、沙地、盐碱地、湿地有所减少,分别减少了1 569.44,493.35,60.07,1 029.82,389.71 km²。建设用地不断扩张,草地、湿地和水域面积不断退化是造成吉林省西部生态环境恶化的主要原因,建议今后要适当增加草地和林地比例,合理保护湿地和水域,限制建设用地盲目扩张,挖潜存量建设用地,提高建设用地的利用率,从而实现土地资源的可持续利用。     

Optimization of land use structure and spatial pattern for the semi-arid loess hilly–gully region in China

The semi-arid loess hilly–gully region in China has an extremely vulnerable ecological environment. Inappropriate land use — crop farming, overgrazing, and plantation forestry - has worsened soil erosion, intensified water shortage, and hence impeded the ecological conservation and agricultural development of the entire region in the past. Optimizing land use and vegetation cover and spatial pattern is conducive to achieving both ecological and economic goals in terms of controlling soil erosion, using water resources rationally and raising agricultural productivity. Changchuan Watershed, a typical small catchment in the semi-arid loess hilly region, was selected as the case study area to analyze the impacts of land use and land cover structure and associated spatial pattern on soil erosion and water consumption in the Watershed, through field investigation and model simulation. Land use structure was optimized by multi-objective programming, using remote sensing (RS) and geographical information system (GIS) techniques, analytic hierarchical programming (AHP) and expert consultancy. The digitized optimum spatial pattern embodying rationally-proportioned land use structure was obtained through GIS-aided redistribution of land use types. The optimized land use structure re-apportioned woodlands, shrublands, grasslands, and croplands at 3.7%, 38.6%, 49.4%, and 6.3% of the land area respectively, compared to the current land use structure of 2.4%, 38.6%, 24.0%, and 12.6%, respectively, in the Changchuan Watershed. In the optimized land use spatial pattern, croplands are mainly located in the riverside plain and check-dammed valleys and grasslands are widely distributed in the lower reaches of the basin, while shrublands are appropriately established in the middle and upper reaches of the river. A comparative analysis shows that the optimized land use structure, with well-designed spatial pattern is able to reduce soil erosion, enhance the utilization of water resources and raise agricultural productivity.     

玛纳斯河流域景观格局演变特征与驱动机制分析

干旱区景观格局演变特征与驱动机制分析对区域水土资源可持续利用具有重要意义,选择了西北干旱区水土开发的典型区域玛纳斯河流域,基于GIS/RS技术对研究区的1990,2000,2005,2010年TM影像数据进行土地利用分类处理,运用景观生态学的原理分别从类型水平和景观水平上计算出8个景观指数,探讨景观格局变化以及其驱动力。结果表明:（1）研究区草地和未利用土地的优势逐渐减小,耕地的优势逐渐上升,景观多样性升高,优势度下降,趋于分离、破碎化方向发展。（2）人类活动使草地和未利用土地转为耕地,类型转化逐渐由双向转化逐渐趋向于单向转化,草地面积的变化和聚集度指数成线性关系,草地面积每减少1%,聚集度作出减少0.66的响应。（3）降水与气温都有明显的增长,前十年的永久冰川雪地的最大斑块指数和聚集度下降的幅度,均大于后十年,响应了M-K趋势分析“降雨、气温和径流的突变点都集中在1995年左右”。最后提出需要合理规划流域土地利用模式和水资源配置方案,不能挤占生态用水,要实现水土资源的合理开发。     

基于景观生态安全格局的成都平原与龙门山脉过渡带土地资源开发利用

[目的]基于景观生态安全格局的土地利用研究,为缓解人地矛盾、经济发展与生态保护提供科学依据。[方法]以成都平原与龙门山脉过渡带的四川省绵竹市为例,基于遥感和GIS技术,在提取和分析20a来土地利用变化及其地形因子响应基础上,以生态用地保护为目标,选取地形和土地覆盖类型为阻力因子,应用最小累计阻力模型构建景观生态安全格局。通过与土地资源现状的叠加,对不同景观安全水平的土地资源进行划分。[结果]研究区土地资源分为优先开发、适度开发、限制开发、禁止开发等4种类型,其面积分别达7 218.39,17 974.75,21 545.39,77 791.46hm2,并分析各类型土地利用特征,提出了相应的土地资源开发利用规划。[结论]基于景观生态格局理论与方法,提出的不同生态安全水平的土地用地规划,有利于区域生态安全保护和土地资源持续性利用。     

重庆龙溪河流域水生态系统服务时空演变及对土地利用变化响应

探究区域水生态系统服务时空变化状况及其与土地利用的关系,有利于区域水生态环境保护和国土资源合理开发利用,帮助决策者通过合理的土地利用方式提高区域生态系统服务能力,平衡区域生态功能与农业生产功能。选择位于长江上游重要生态屏障的重庆市龙溪河流域作为研究对象,利用InVEST模型,对龙溪河流域近20年产水、水质净化、土壤保持服务等水生态系统服务的时空变化特征和其受不同土地利用类型的影响进行了研究。结果表明:(1)近20年龙溪河流域水生态系统服务总体呈增强变好的趋势,但存在一定的空间差异性。虽然产水与水源涵养服务在整个流域空间上相差不大,但水质净化服务在流域林地密集区较场镇和工业集聚区强,土壤保持服务在流域中部南北向水域、建设用地、农地集中区较流域东西两侧坡地强。(2)不同土地利用类型对流域水生态系统服务贡献呈现较大差异性。产水服务由强到弱表现为耕地>林地>建设用地>草地>水域,水源涵养能力表现为耕地>草地>水域>林地>建设用地,水质净化服务表现为林地>草地>建设用地>耕地>水域,土壤保持服务表现为水域>建设用地>耕地>林地>草地。(3)为平衡供给与调节服务,宜以乡镇为单元将龙溪河流域划分为生态修复区、农业生产区、城镇发展区,并针对各分区采取相应生态措施。     

基于地形梯度的高原山地区土地利用格局时空特征——以贵州省盘县为例

地形因子在一定程度上制约着土地利用空间格局的形成及变化,高原山地区更为明显。该文选取贵州省盘县作为研究区,运用地学信息图谱理论、地形分布优势指数、地形位指数和土地利用综合程度指数分析了2000—2010年研究区土地利用在地形梯度上的空间分布和内在演变特征。结果表明:研究期间,盘县耕地大幅度减少,林地、草地、建设用地和水域大幅度增加,未利用地不甚明显.不同土地利用时空分布及其变化受地形因子的影响呈现一定的垂直分布特征。低级别区耕地优势位增强,水体优势位出现显著萎缩,中级别区林地和草地优势位基本保持稳定。高级别区林地和草地优势分布范围拉宽,建设用地和水体优势位出现退缩。土地利用图谱以稳定型和前期变化型为主,不同图谱变化类型均是不同级别区耕地向林地、草地及建设用地转化为主要特征。土地利用综合程度指数随地形级别区的增加呈现先下降后趋缓特征。高原山地区土地利用结构调整应充分统筹区域地形结构及土地利用格局垂直梯度特征,对不同土地利用类型优化布局进行因地制宜的安排与协调,实现区域土地资源在空间结构上的合理配置与可持续利用。     

近20年黄土高原土地利用/植被覆盖变化特征及其成因

近20年来黄土高原土地利用结构发生了显著变化,生态环境取得举世瞩目的成效,揭示黄土高原土地利用/植被覆盖的变化特征及成因是促进区域土地利用空间格局优化的关键环节。运用GIS技术,对黄土高原2000年、2010年、2017年的遥感数据进行转移矩阵,系统研究了黄土高原地区、各省份和生态分区的变化特征并定性分析了造成土地利用变化的主要驱动力。结果表明:(1)黄土高原的土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主。2000—2017年,耕地、草地和水域都呈减少趋势,分别减少了19 860 km²,42 410 km²和5 630 km²,而林地、建设用地和未利用地面积有所增加,分别增加30 650 km²,9 840 km²和27 410 km²; 草地为主要的转入与转出地类。(2)黄土高原7个省域主要土地类型与区域变化规律基本一致,草地退化现象在甘肃与宁夏的不同时间段较为严重,具体表现为甘肃省在2000—2010年有7 830 km²草地转移为未利用地,而宁夏在2010—2017年有8 900 km²草地转入未利用地。(3)黄土高塬沟壑区、丘陵沟壑区、风沙区和土石山区及河谷平原区水域面积持续减少,且主要向耕地发生转移,同时生态区土地利用主要发生耕地与草地的动态转移。(4)黄土高原土地利用/植被覆盖变化的主要驱动力是社会因子,其中国家政策的实施起到了主要的推动和促进作用,而人类活动等的影响相对小一些。研究结果可为黄土高原土地利用规划提供科学支撑,也为该区生态保护和高质量发展服务。     

1962-2010年玛纳斯流域耕地景观的时空变化分析

为分析近几十年来玛纳斯流域水资源开发密集开发条件下耕地景观的时空变化,采用1962年、1977年、1989年、2000年和2010年5期遥感影像进行土地利用制图,并针对耕地信息,分别从时间变化过程、类型转化关系、空间格局等方面分析了近50 a来面积变化的时空特征,从气候变化与灌区建设的角度探讨了水资源空间配置与耕地扩张的关系。结果表明:1)近50 a来耕地和建设用地面积持续增加,未利用地、湿地和冰川雪地持续减少,草地在前20年增加、后30年减少;土地利用的变化程度总体上由剧烈逐渐趋于缓和;2)整体上耕地的变化由双向转化期逐渐过渡到单向转入期,草地和未利用地为各期主要转入类型,建设用地和草地为主要转出类型,各期的转入面积远大于转出面积,耕地总面积持续、快速增长。3)耕地扩张的重心由城市周边转向荒漠地区、由上游地区逐渐转移到下游,先后在昌吉、呼图壁、沙湾县、主要河流两岸及北部荒漠地区扩张,耕地景观也由杂乱破碎转的斑块转为成片连续的耕地带,耕地在景观中的优势进一步加强。4)耕地面积的扩张与降水和河川径流量的增加有关,耕地的扩张速度与方向与水库的空间分布及建成时间有明显的相关性,水库及灌渠建成的后一个时段往往会伴随一轮耕地的快速扩张。流域内水资源开发的潜力不足,已不能满足耕地的大规模扩张。适当控制耕地规模、优化用水结构、提高水资源利用效率,是集约化农业发展、生态环境保护的关键。