浙江省湖州市土地利用和覆被变化对热岛效应的响应

[目的]探讨浙江省湖州市区土地利用和覆被变化(LUCC)对城市热岛效应的响应及影响因素的相关性,为湖州市生态环境可持续发展提供科学的理论依据。[方法]以湖州市区2000,2005,2010和2015年的Landsat TM和Landsat OIL 4期遥感影像为基础,基于GIS和RS技术,运用土地利用分类和地表温度反演,结合土地利用类型的开发度和重心偏移分析了LUCC,并借助主成分分析法探讨其与城市热岛效应之间的关系。[结果]①近15 a来,湖州市区建设用地面积占总面积的50%,耕地面积大幅度减少;吴兴区建设用地重心向西南方转移,南浔区建设用地向东北方转移。②随着湖州市区地表温度逐渐升高,2015年最高温度达38.6℃,而且高温区面积也在日益扩大。③建设用地的不断开发导致高温区面积的大范围扩张,城市水系分布有利于缓解城市下垫面温度的升高。④近15 a湖州市区第一主成分中的荷载量对地表温度变化影响较大,且荷载因子位于土地利用类型中。[结论]湖州市区土地利用进入缓慢变化时期,建设用地面积日益增加,地表温度随之上升,影响地表温度变化的主要荷载因子和土地利用类型有关。     

基于GlobeLand 30数据和CA_Markov模型的郑州市2000-2020年地表覆盖变化特征及预测分析

[目的]针对不同分类算法对地物识别结果的差异性导致地表覆盖变化分析难以为城市变化提供参考信息和决策依据问题.[方法]研究以GlobeLand 30标准产品为数据源,结合CA_Markov模型,对郑州地区2000 2020年土地利用变化速度、幅度、程度,以及熵值演变方向等时空变化特征进行分析与模拟预测.[结果] (1) 2000-2010年,郑州地区人造地表显著增加,湿地、耕地、草地有一定程度的减少,其中人造地表和湿地的变化速度相对较快;(2) 2000-2010年,郑州地区土地利用程度变化量为8.04,土地利用信息熵和均衡度都有所提升,优势度相应降低;(3)预测2020年郑州地区地表覆盖状态同2010年相比,人造地表和草地分别增加68.88％和49.99％,水体、湿地增加幅度均在30％以上,耕地、林地有一定程度的减少.[结论] 2000-2020年,郑州地区土地利用总体分布格局具有显著性差异,土地利用的复杂性增加,环境问题日益凸显.     

新疆焉耆盆地地表温度空间分布特征及其"源-汇"效应

全球变暖和人类活动加剧会不断改变干旱区气候要素，进而影响绿洲的演化方向和宜居性。针对焉耆盆地当前观测条件不足、观测资料种类缺乏等问题，为探究干旱区局地气候变化规律及其影响因素，该研究利用单窗算法反演新疆焉耆盆地地表温度（Land Surface Temperature，LST），在分析地表温度空间分布特征和影响因素的基础上，结合"源-汇"理论定量探讨了焉耆盆地不同土地利用/覆被类型对地表温度的贡献。结果表明：1）土地利用/覆被类型决定地表温度的空间分布格局及其"源-汇"效应变化。未利用地热源效应最强，水体热汇效应最强。草地和建设用地对地表热环境影响不大，耕地的热汇效应大小取决于农业灌溉面积和作物生长状况；2）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）与地表温度呈负相关关系，NDVI每增加0.1，地表温度下降约1.98～2.66 ℃，湿地中的植被对地表温度的影响较小；3）坡度对盆地内海拔较低且坡度<13°的缓坡区影响最为显著（P<0.01），随着坡度的增加，地表温度增加；4）冷岛效应形成绿洲近地表大气独特的热力结构。随着海拔升高，地表温度先快速升高，在距地面100～300 m高度形成一个高温中心，而后逐渐降低。6月末、7月初产生的大气逆温层厚度超过1 000 m。受逆温层影响，焉耆盆地绿洲距地表100～300 m高度范围内的坡向对太阳辐射的再分配作用消失。研究结果可为干旱区绿洲气候变化和可持续发展提供参考。     

基于遥感的沿海土地利用变化及地表温度响应

该文基于两期时相接近的高分辨率遥感影像数据,利用遥感分类和定量反演技术,提取两期土地利用/土地覆盖（LUCC）信息和对应的地表温度信息,结合山东省莱州湾沿岸近20 a来海水入侵研究成果,分析LUCC对地表温度影响的空间格局和变化规律。经研究发现：在海水入侵影响下,研究区域土地覆盖以旱地、盐碱地、建设用地和盐田为主,未利用土地覆盖类型（盐碱地、滩涂）占很高的比例,随着距海的远近,土地利用程度变化显著。在沿海经济发展和LUCC影响下,整个研究区域水面覆盖和植被覆盖面积增加,使研究区域的地表温度降低：研究区域1987年平均地表温度为30.8℃,2000年平均地表温度为29.2℃;2000年相对1987年,研究区域的地表温度降低了1.62℃。海水入侵显著地影响了土地覆盖空间格局和变化,土地覆盖的显著变化进而明显地影响了沿海区域地表温度的空间分布和变化,沿海区域的地表温度变化与地表覆盖变化密切相关。该研究可为沿海湿地生态环境保护和滩涂开发提供科学参考。     

吉林省辽河流域土地利用对气候变化的响应研究

综合运用遥感技术、GIS空间分析技术,在获取吉林省辽河流域1989—2012年土地利用/土地覆被变化（LUCC）数据及1962—2012年气候数据的基础上,分析了流域气候和土地利用的时空变化特征,并运用SPSS软件的Spearman秩相关分析,研究土地利用对气候变化的响应规律。结果表明:研究区土地利用类型以耕地和林地为主,湿地、水域萎缩、草地退化已成为生态环境恶化的主要表现;近50 a来气温呈显著增加趋势,降水量无明显变化;与土地利用变化数据的同期研究时段（1989—2012年）内气温呈下降趋势,其空间分布呈现由西南向东北逐渐降低,降水量呈增加趋势,在空间分布上由东南向西北逐渐减少,表明区域干暖化趋势有所改善;研究区不同土地利用类型对气候变化的响应有显著差异,其中,水田、水域和草地的面积变化受降水量的累积滞后效应显著,而与气温相关性较小。     

渭北旱塬县域土地利用时空演变规律研究* ——以合阳县为例

为探讨渭北旱塬区土地利用时空变化规律,本研究以陕西渭北合阳县为研究区,在GIS与RS等技术支持下,以1990年、2000年Landsat TM影像以及2010年SPOT影像为数据源,运用地学信息图谱及土地利用转移矩阵的方法,对1990—2000年、2000—2010年2个不同时段土地利用数量变化及类型的空间转换特征进行了分析。结果表明:(1)20 a间合阳县耕地面积减少了31.25 km2,耕地主要转化为草地、林地、建设用地、水域。园地面积增加了21.26 km2,增幅达146.6%,主要由耕地、草地及林地转化而来。(2)研究区土地利用变化图谱以稳定型图谱和后变型图谱为主。稳定型图谱占全区总面积的86.66%,后变型图谱占全区总面积的7.32%。说明研究区土地利用类型图谱变化总体比较平稳,部分变化也主要发生在2000—2010年间。(3)研究区20 a间土地利用格局呈现一定的层次性。耕地、建设用地和水域主要分布在地形变化不大或地势较低的区域;草地及林地主要集中分布于中高地形梯度内;林地和未利用地在高地形梯度内呈现优势分布。地形与人类活动是该区土地利用/覆盖变化(LUCC)的主要因素,政策导向与市场经济需求对LUCC也有较大的影响。该研究结果为区域土地利用空间格局的优化配置提供科学依据,为生态建设规划提供决策支持。     

基于遥感的蒸散发及地表温度对LUCC响应的研究

探讨土地利用/覆盖类型变化(LUCC)对地表温度(LST)和计算蒸散发(ET)的影响，进而了解LUCC对水资源消耗的影响。利用Landsat TM/ETM+遥感数据，解译获取山东省垦利县1987年和2000年的LUCC信息，并利用单窗算法和SEBAL模型分别反演LST，ET。研究发现：由于经济的快速发展，导致1987到2000年13年间山东省垦利县的土地利用/覆盖变化极为显著，变化面积达到总面积的36.12%；土地利用/覆盖的特点基本控制了研究区域的LST和ET的区域分布特点，滨海滩涂、沼泽地、水体的LST值低，而ET值高；建设用地和盐碱地的LST值高，ET值低。不同土地利用/覆盖类型下的各LST和ET基本都表现为单峰型变化。1987年和2000年LST的频率分布特征大体一致，但2000年的各地类LST的分布范围比1987年的LST分布范围变宽。ET的分布变化没有呈现出这个特征，2000年各类型的日ET量都大于1987年的日ET量，两个时期都表现为水体的ET最大，农田次之，建设用地的ET最小。且不同土地利用/覆盖类型下ET和LST之间都存在明显的反相关关系。     

焉耆盆地土地利用变化对生态服务价值的影响

基于1990年、2000年和2011年卫星遥感资料,采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法,分析了新疆焉耆盆地土地利用变化对生态系统服务价值与结构的影响。结果表明:(1)焉耆盆地在1990—2011年间土地利用变化很明显;(2)焉耆盆地生态服务价值从1990年的821 400.0万元增加到2011年的867 300.0万元,生态服务价值增加了5.59%,达45 900.0万元,每年净增加生态服务价值达30.23元/hm2。生态系统服务总价值的增加主要来自水域、湿地总面积的增加,草地生态服务价值变动最大,其变化率高达14.94%;(3)研究区各生态服务功能对区域总生态服务价值贡献率由高到低依次为:废物处理、水源涵养、气候调节、娱乐休闲、生物多样性保护、土壤形成、食物生产、气体调节和原材料;(4)敏感性分析结果表明,焉耆盆地生态服务价值对生态服务功能指数是缺乏弹性的,研究结果是可信的。     

长江中游地区土地利用变化阶段划分和特征测度

[目的]基于经济社会发展转型视角,探究长江中游地区土地利用变化的总体特征、过程特征和轨迹特征。[方法]通过分析变化幅度、变化速度和地学信息图谱等特征。[结果](1)2000—2018年,长江中游地区经济社会发展可划分为“由初级产品生产阶段II期向工业化中期转型,城镇化缓慢发展与人口严重外流期”和“由工业化中期向工业化后期转型,城镇化稳步发展与人口持续回流期”2大阶段。(2)就变化总体特征而言,以耕地面积持续减少,水域和建设用地面积持续增加,林地、草地、湿地面积明显减少,未利用地面积保持相对稳定为主。(3)就变化过程特征而言,2000—2010年以耕地和林地相互转化,耕地向建设用地和水域转化,以及水域向湿地转化为主;2010—2018年以耕地和建设用地相互转化,林地向建设用地和耕地转化,以及湿地向水域转化为主。(4)就变化轨迹特征而言,以前期变化型为主,后期变化型和反复变化型次之,持续变化型所占比例较小。[结论]长江中游地区土地利用变化阶段性特征明显,主要表现为不同经济社会转型过程中由区域内不同土地利用类型转化规模与方向所导致的土地利用数量与空间结构变化。     

渭干河—库车河三角洲绿洲地表温度时空变化特征研究

采用单窗算法,利用1989年和2011年两期Landsat数据对渭干河—库车河三角洲绿洲的地表温度进行反演,并与实时陆面地表温度进行对比检验,其反演精确度分别为94.9%和95.9%。在此基础上,分析了不同时期渭干河—库车河三角洲绿洲地表温度分布格局,并将反演的地表温度划分为6个等级:低温区9.9~13.9℃,次低温区13.9~19.9℃,中温区19.9~25.9℃,次高温区25.9~31.9℃,高温区31.9~37.9℃和极高温区37.9~41.9℃。通过两期图像的反演可以得出:（1）从时间尺度上来看:1989年的温度低于2011年,比2011年多一个低温区;2011年比1989年多出高温区和极高温区两个温度段,1989年和2011年的最低温和最高温的温度差分别为5.13℃和13.51℃;（2）从空间尺度上来看,各温度区间的分布范围发生了巨大变化;（3）由于戈壁、沙漠在日照下增温比绿洲快得多,因此,绿洲的温度基本符合中心低,四周高的“冷岛”现象。此研究对进一步理解渭干河—库车河土壤—植被—大气系统能量交换状况具有重要意义。     

珠江三角洲土地利用/覆盖变化对地表温度的影响

Remote sensing and geographic information systems （GIS） technologies were used to detect land use/cover changes （LUCC） and to assess their impacts on land surface temperature （LST） in the Zhujiang Delta. Multi-temporal Landsat TM and Landsat ETM＋ data were employed to identify patterns of LUCC as well as to quantify urban expansion and the associated decrease of vegetation cover. The thermal infrared bands of the data were used to retrieve LST, The results revealed a strong and uneven urban growth, which caused LST to raise 4.56℃ in the newly urbanized part of the study area. Overall, remote sensing and GIS technologies were effective approaches for monitoring and analyzing urban growth patterns and evaluating their impacts on LST.     

基于多时相遥感影像分析的城市土地利用/覆盖变化与热环境演变--以徐州市为例

以1987,1994,2000和2005年共4期的Landsat TM遥感影像为数据源,利用先进的决策树分类法获取徐州市土地利用/覆盖信息,通过单通道算法反演地表亮温获取城市热场分布与热环境变化信息,采用土壤调节植被指数SAVI定量描述研究区植被覆盖变化,并综合采用这些信息对城市热环境演变与城市扩展、植被覆盖变化的关系进行了综合分析.结果表明,利用Landsat TM数据结合决策树分类方法,是获取土地覆盖/利用的有效方法.通过计算地表辐射亮温来研究城市热环境变化是合适的,SAVI等因子与城市热环境显著相关,能够有效地定量描述城市扩展及其生态环境响应.研究结果可服务于城市环境保护与人居环境改善.     

基于NDVI-DFI的矿业开发密集区地表热环境分异效应分析

目前大量研究基于像元二分模型探讨植被覆盖度与城市热岛的关系,基于像元三分模型反演植被覆盖度的研究、植被覆盖度与矿业开发密集区地表热环境分异效应关系的分析尚少见报道。该文利用2000-2018年5期Landsat卫星遥感影像,基于NDVI-DFI像元三分模型反演研究区植被覆盖度,将混合像元分解为光合/非光合植被和裸土3部分。利用辐射传输方程法反演地表温度。借助分级统计法、红蓝差值影像法、相关分析法和回归分析法,分析研究区植被覆盖度时空变化与地表热环境分异扰动效应之间的关系。结果表明:研究区NDVI-DFI特征空间符合像元三分模型的基本假设;相关分析法表明,光合/非光合植被覆盖度和裸土覆盖度变化与地表温度变化之间呈显著相关关系,相关系数分别为-0.81、0.72和0.90;回归分析结果表明,地表温度分别与光合/非光合植被覆盖度和裸土覆盖度呈极显著负相关关系(P<0.01)、不显著正相关关系和极显著正相关关系(P<0.01);光合植被覆盖度每增加10%会使地表温度相应降低0.52℃,裸土覆盖度每增加10%会使地表温度上升0.98℃,非光合植被覆盖度每增加10%会使地表温度相应上升0.61℃。研究结果可为矿业开发密集区地表热环境改善提供定量参考依据。     

毛乌素沙地降水和气温变化特征及其与植被因子的关系

为了研究毛乌素沙地土地利用/覆被变化(LUCC)对气候变化的影响,采用观测资料减去再分析法(OMR)和土地利用转移矩阵等方法,分析毛乌素沙地沙漠化逆转期前后(1980—1999年和2000—2016年)两个时期LUCC对气候变化的影响,讨论该时期LUCC引起区域气候效应的驱动机制。结果表明:(1)沙漠化逆转后期与前期相比,气温和降水变化特征存在差异。沙地和非沙地气候变化无明显差异,下垫面物质组成对气候变化影响不显著;(2)降水量变化主要受到地面蒸散发的影响。气温变化是LUCC引起蒸散发、反射率、净辐射量等变化的综合效应,LUCC对气温的影响更明显;(3)相比平均气温,最高气温和最低气温对于LUCC的响应更敏感。因此,植被恢复显著改变了毛乌素沙地降水和温度的变化特征,而且这种变化与下垫面物质组成无关。     

陕北黄土高原地区土地利用/覆被分类及验证

陕北地区自退耕还林工程实施以来,区域土地覆被发生巨大变化,退耕后土地利用/覆被分类有利于实现退耕前后土地利用/覆被动态监测,评价退耕还林工程进展程度。该文在前人分类系统的基础上,通过对研究区不同土地覆被类型分布特征的实地调查,首先构建了适合陕北地区的土地覆被分类系统;其次依照上述分类系统,以MODIS/NDVI数据、DEM数据和陆面温度数据为依据,采用决策树分类方法对2008年陕北地区土地覆被进行分类;最后采用野外调查数据和Google Earth高分辨率遥感数据,利用误差矩阵的方法对分类结果的整体精度和典型区域不同土地覆被类型的区分精度进行验证。结果表明,基于上述方法的土地覆被分类不仅反映了土地覆被分布的整体情况,而且不同的土地覆被类型之间也得到较好的区分。     

中国1999－2009年土地覆盖动态变化的时空特点

基于SPOT NDVI时间序列研究中国近10 a来（1999－2009年）土地覆盖动态变化的时空特点。首先,对BISE模型进行改进并对数据进行预处理;其次,结合光谱角分类和最小距离分类算法各自的优势构建了一个新的分类算法（SAM-MDM）,并对多年NDVI数据分类和后处理,提高了分类精度,能满足土地覆盖变化趋势分析要求;再次,应用土地覆盖动态度模型和GIS叠加方法分析了全国土地覆盖的时空变化,建立了土地覆盖类型转移概率矩阵;最后,应用马尔科夫（Markov）过程建立了类型转移演化模型,对未来20 a土地覆盖动态变化过程进行了预测。通过该研究探讨了中国土地覆盖近10 a来在时间上的动态变化特点、空间上的变化差异、土地覆盖类型的转移概率分布和未来10～20 a的时空变化趋势。     

焉耆盆地气候变化和人类活动对生态系统服务 价值的影响研究

环境变化下的生态服务功能研究,对生态环境与社会经济持续发展具有重要的科学意义和应用价值。本文以新疆焉耆盆地作为研究对象,基于Landsat遥感影像数据、DEM数据和气象要素数据,运用非参数气候变化突变点检验(MK,Mann-Kendall-Sneyers test)、趋势分析方法(Mann-Kendall,MK),通过计算生态服务价值(ESV)和土地利用/覆盖变化(LUCC)动态度,对新疆焉耆盆地近40 a(1973—2014年)生态服务功能的变化及其驱动因素进行了分析。结果显示:1)生态系统服务价值和功能的变化是气候变化和人类活动共同作用的结果;2)山区冰川面积的缩小是山区生态服务价值减少的主要原因;3)平原区的生态系统服务价值以2004年为转折点呈现先减少后增加的趋势,整个研究区的生态服务价值分别为1973年85.86×108元、1977年94.46×108元、1994年84.15×108元、2004年89.40×108元和2014年96.47×108元,这与降水量和蒸发量变化趋势吻合。人类活动如长期开垦、扩大绿洲面积和有益的气候变化支撑(降水量增加、蒸发量减少)是平原区生态服务价值增加的主要原因。在山区,生态服务价值随着降水量、蒸发量的变化而变化,在绿洲区生态服务价值的变化是人类开荒耕地、还林、还耕,以及人工栽培芦苇等活动和气候变暖共同作用的结果。     

典型农牧交错区土地利用变化驱动力分析

农牧交错带土地利用/覆被变化的驱动力研究是生态环境演化内在规律的重要组成部分,可以科学指导该地区的可持续发展。该文以农牧交错带的典型区域——内蒙古翁牛特旗为例,从土地利用变化过程的空间角度,基于GIS以及相关数理统计软件,使用Logistic模型分析了土地利用/覆被变化的内部和外部驱动力。结果表明模型中耕地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和农业气候区;草地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离、土壤表层有机质含量和到乡镇中心的距离;林地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和海拔;空间异质性和土地利用变化过程的时间变量共同影响使用logistic回归模型来进行推断的能力;通过对草地logistic回归模型拟合度的检验,验证了不同土地利用类型变化的主要驱动力可以用空间统计模型来解释。