1990—2020年铁岭县地表覆盖时空变化特征

地表覆盖变化已成为全球变化研究的核心领域和热点问题之一。本研究以Landsat系列卫星影像为主要数据源,提取铁岭县1990—2020年地表覆盖变化图斑,构建土地利用变化转移矩阵,对铁岭县地表覆盖变化情况进行时空分析,识别土地利用变化热点区域。结果表明,1990—2020年铁岭县地表覆盖面积呈现“四增两减”特征,其中增加和减少面积最大的地表覆盖类型分别是建设用地(增加85.27 km²)和林地(减少91.14 km²),其他几种地表覆盖类型动态变化不明显。说明1990—2020年研究区域地表覆盖类型受人类活动的影响较为明显。本研究结果对于揭示地表覆盖变化规律具有重要意义。     

中国陆地区土地利用/覆被时空格局变化及驱动力分析

为了揭示21世纪初的10年,中国陆地区域土地利用格局的时空变化,基于全球30 m地表覆盖遥感数据产品(GlobeLand30),采用定性分析与定量分析相结合的方法,在中国陆地区域和流域尺度上,对10年间的土地利用转移矩阵与土地利用动态度进行实证研究。结果表明：研究区内土地利用类型主要以草地、森林和耕地为主,其中草地、耕地和湿地面积不断减少,分别减少了140413、20480、692 km ²,裸地和人造地表的面积增长的比较明显,增长了99645、26302 km ²;草地—裸地、草地—森林之间的转化较为剧烈,灌木地和人造地表的变化速率最大,达1.80%。各子流域内,土地利用类型时空格局变化不同,大部分流域以草地、耕地和森林为主。区域内草地、裸地和人造地表类型的变化明显,人为因素对土地利用格局的影响较大且活跃,自然因素的影响较为持久和稳定。     

不同地表覆盖类型对城市地表热环境的调节

以南宁市高速环道范围内的主城区为研究对象,通过Landsat TM遥感影像反演地表温度(LST),提取归一化差值植被指数(NDVI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)、改进的归一化建筑指数(NDBI),用最大似然分类法将研究区地表覆盖类型分为水体、林地、园地和建筑用地。同时将研究区按照3km×3km规格分为47个统计小区域,利用ArcGIS中的空间分析功能,统计每个小区域各地表覆盖类型的面积比例及其平均地表温度,并对两者进行相关分析。从而在像元(30m×30m)和小区域(3km×3km)2个尺度上定量研究地表覆盖类型对地表温度的影响。结果表明,在像元尺度上,地表覆盖类型的地表温度排序,从高到低依次为建筑用地、园地、林地、水体;LST与NDBI呈显著线性正相关,LST与NDVI和MNDWI呈非线性关系;LST与正的NDVI和正的MNDWI均呈显著线性负相关;在小区域尺度上,平均地表温度最高的是以建筑用地为主的15号小区域达33.2℃,平均地表温度最低的是以绿地和水体为主的36号小区域仅27.8℃,小区域的水体、林地、园地的面积比例和小区域的平均地表温度呈负相关关系,建筑用地面积比例与小区域平均地表温度呈明显正相关关系。不同地表覆盖类型对地表温度的影响不同,绿地与水体均具有降温作用,且绿地比水体降温效果好。因此,在城市规划中,通过适当设置水体和绿地可以达到调节地表热环境,缓解热岛效应的目的。     

青海省民和县土地利用景观生态格局动态分析

为研究青海省民和县近20年景观分布规律及其土地利用程度问题,在GIS技术的支持下,将青海省民和县作为研究对象,选用2000、2010、2020年的全球地表覆盖数据GlobeLand30,基于GlobeLand30分类系统,构建分类体系,并通过土地类型转移矩阵得到20年来研究区各景观类型面积及其变化情况,最后利用Fragstats4景观分析软件选取9个主要景观指标,对民和县的景观格局进行斑块类型和景观水平的对比分析。结果表明：（1）面积增加最多的是人造地表,耕地面积减少最多,耕地转化为人造地表的趋势尤为明显;（2）草地和耕地的破碎化程度最高,湿地破碎化程度较小;（3）土地利用程度指数整体上升,土地利用效果明显。进行景观生态格局动态分析对区域的土地利用规划有重要的作用,可为其生态环境保护提供参考。     

云南省近20年间地表覆盖变化及其对自然保护地体系构建影响研究

对GlobeLand30涉及云南省2000、2010、2020年共15个分幅图进行地表解译,利用点数测算法对各类地表覆盖测算面积,并对地表变化的时空特征进行比较研究,分析其对自然保护地体系构建的影响。结果表明,近20年间云南省9种地表覆盖类型中耕地、林地、草地和灌木地呈“1增3减”、湿地和冰川永久积雪覆盖有所减少、水体先减后增、裸地先增后减、人造地表持续增加等变化特征。全省16个州(市)人造地表扩占耕地并非主导,多数州(市)的林、草、灌地表覆盖面积有所减少,人造地表扩占林草灌是首要矛盾。承载自然保护地的5种主要地表覆盖减少,提出监测地表覆盖变化以维护自然保护地的边界建设稳定性,以省级地表覆盖的视角研发省级荒野地图作为规划底数底图,识别最不被打扰的地理空间纳入自然保护地体系规划的设想。     

陕甘宁地区退耕还林／草的生态成效分析

基于2000～2010年土地利用／覆被变化、植被覆盖度、坡耕地分布等数据,分析陕甘宁退耕还林／草工程区耕地转换为林地或草地状况、不同坡耕地退耕情况及退耕区植被覆盖度变化等,从而揭示该区域退耕还林／草工程的生态成效。结果表明：①2000～2010年,陕甘宁退耕还林／草工程区耕地面积减少了9501．12km2,减少比例占工程区总面积的1．41％,其中2168．80km2和6753．48km2分别转变为林地和草地,分别占减少耕地面积的22．83％和71．08％,以退耕还草为主说明工程实施过程中考虑了干旱／半干旱区水热条件限制。②2000～2010年,研究区地表植被覆盖度增加了8．37个百分点,呈现较明显的增长趋势,其中耕地转林地区域增加了14．63个百分点,耕地转草地区域增加了18．06个百分点,达到甚至超过了工程区林草覆盖率增加的规划目标。③2000～2010年,陕甘宁退耕还林／草工程区内大于15。坡耕地面积减少了1800．02km2,其中15°～25°坡耕地转换为林地和草地面积为408．68km3和1048．04km3,大于25°坡耕地转为林地和草地面积分别为149．83km2和152．36km2。     

辽西北土地利用动态变化及影响因素分析

基于3S技术,利用1980～2010年4期遥感影像数据(1980年,1990年,2000年和2010年)及相关统计资料,对典型生态脆弱区辽西北地区的土地利用动态变化及影响因素进行研究。结果表明:该区域的土地利用结构在30年间发生了明显变化。耕地和建设用地面积持续增加,分别增加1601.51km2和332.92km2;林地、水域及未利用地面积持续减少,分别减少925.33,207.85,448.43km2;草地面积呈现增(↑159.71km2)-减(↓643.25km2)-增(↑130.77km2)的变化模式。各土地利用类型在1980～1990年相互转换最多,2000～2010年相互转化最少。30年间林地和草地主要流向耕地,建设用地以占用其他各类土地的方式持续扩张,减少的水域面积主要转化为耕地,未利用地的持续减少则是由耕地和城市的扩张占用所致。研究区总体土地利用变化程度不断减弱,综合土地利用动态度由0.33减小到0.09,且2000年之前的总体土地利用变化程度明显高于后期;单一土地利用动态度的变化,以草地、未利用地、建设用地变化程度较为剧烈。驱动力分析表明,人为和自然两大因素共同驱动了该区域土地利用的变化,两大因素的累积贡献率分别为62.84%和32.42%。其中,干旱化加剧(干燥度年增速率达0.033℃·d·mm-1)是水域面积持续减少及林地恢复较慢的主要驱动因素,人口增加(30年总人口增加了229.16万人)和经济发展(三个产业分别增加了590.58亿元、1523.61亿元和1044.30亿元)及产业经济结构的改变共同驱动了区域内耕地和建设用地的增加,多个林业生态工程的实施是驱动林、草地面积变化的主要政策因素。     

基于GlobeLand30的大洋洲耕地利用格局变化分析

【目的】大洋洲区域气候差异明显,地表覆盖和土地利用类型多样,耕地变化较为剧烈。分析大洋洲耕地利用格局的时空变化,科学把握其特征及规律,为耕地集约利用和粮食政策制定提供参考。【方法】采用最新研制的2000年和2010年全球30 m地表覆盖遥感数据产品（GlobeLand30）,建立耕地面积数量、利用强度和转换特征3个指标群,在国家尺度、10 km网格和30 m像元尺度综合分析大洋洲2000-2010年耕地利用格局变化特征。【结果】（1）2000-2010年大洋洲耕地面积总体增加约3.79%,耕地面积增幅最大的国家为澳大利亚,增幅5.39%。新增耕地主要集中在澳大利亚大分水岭山脉以东墨累-达令河流域上游。耕地面积减少的区域主要在新西兰北部岛屿,澳大利亚东部沿海和巴布亚新几内亚东部岛屿。主要国家人均耕地平均减少21.47%,人均耕地减少幅度最大国家为新喀里多尼亚。（2）从耕地利用强度格局变化来看,主要国家复种指数平均增加20.63%,耕地破碎度平均减少22.83%。耕地面积-复种指数协调度弹性较大。新西兰与澳大利亚两国耕地破碎度变化驱动机制差异明显。（3）从耕地类型转换特征来看,2000年耕地转出和2010年耕地转入面积最大的国家均为澳大利亚,2000年共计转出630.25×10⁴ hm²,其中转为草地占比所有其他转出地类的74.77%,2010年共计从草地转入544.95×10⁴ hm²,占所有转入地类面积的59.72%;全大洲耕地与草地之间转换面积最大,但对净增加耕地贡献最大的是灌木地,转入耕地165.03×10⁴ hm²。【结论】10年间大洋洲耕地面积变化较为剧烈,耕地利用强度整体提高,耕地与草地相互转换最为频繁。     

基于RS技术的石期河流域植被变化分析

通过对石期河流域19912、002年两期遥感数据进行一系列标准化处理,运用混合像元模型反演出植被覆盖度,求解出石期河流域1991~2002年的植被覆盖变化情况。结果表明,整个石期河流域植被覆盖水平呈逐步退化的趋势。1991~2002年,石期河流域植被覆盖总面积由909.259 km2减少到882.611 km2,减少了19.993 km2,占到整个流域面积的2.19%。植被覆盖地区的覆盖度水平也有明显的变动,主要体现在中等植被覆盖度(50%~80%)面积的不断缩小,低植被覆盖度(<30%)面积的扩大。     

下垫面覆盖类型变化对城市热岛的影响——以北京市朝阳区为例

【目的】快速发展的城市化进程改变了下垫面的性质和结构,从而影响了城市的热量平衡,导致城市热岛效应蔓延。研究城市下垫面变化及其对城市热岛的影响,对缓解城市热环境、减少社会经济损失有重要意义。【方法】本文利用2002—2017年北京市朝阳区Landsat系列遥感影像计算研究区域归一化植被指数(NDVI)变化,并基于大气校正法利用Landsat热红外波段进行地表温度(LST)反演,进一步对所获地表温度进行归一化处理;同时利用2002—2017年北京市朝阳区谷歌全色卫星影像,基于DeepLabv3+网络利用深度学习对朝阳区下垫面分类并分析其动态变化。【结果】(1)朝阳区15年间平均地表温度呈上升趋势,城市热岛逐年加剧;至2017年,区内不再存在单一热岛中心,而转为复杂的镶嵌式结构、多中心分布。(2)15年间不透水面面积共减少71.02 km2,降幅20.98%;水域面积共减少2.53 km2,降幅24.12%;植被面积共增加73.54 km2,增幅56.57%。(3)对地表温度与下垫面类型动态变化相关性进行分析表明,地表温度与不透水面面积呈正相关,与植被面积呈负相关关系。(4)从总量来看,2012—2017年朝阳区与城市热岛效应成负相关关系的植被与水域面积总量增加明显,但城市热岛效应不降反增。【结论】植被和水域对城市热岛效应的缓解作用在用地强度、建筑密度和人类活动不断增长的前提下逐渐变得有限。在现有城市发展模式下,朝阳区地表温度将继续上升,城市热岛进一步加剧。     

基于遥感与像元二分模型的新疆和静县草地植被覆盖度时空变化特征研究

以新疆和静县草地植被为研究对象,Landsat影像为主要数据源,采用像元二分模型,运用ArcGIS叠加分析功能,分级估算4个不同时期草地植被覆盖度,基于重心迁移分析方法,研究其变化特征。结果表明:1)4个不同时期平均植被覆盖度面积加权分别为4.285 1、4.304 2、4.425 2、3.752 4,平均植被覆盖度呈现先增加再增加后减少的趋势,2000-2015年平均植被覆盖度整体减少0.532 7,其中,2015年较2010年植被覆盖度减少最多为15.20%。2)2000-2015年,5个不同等级植被覆盖度由低到高转化率分别为54.82%、60.08%、5.52%、266.82%、772.37%,三级植被覆盖转化率最小为5.52%,五级植被覆盖转化率最大为772.37%。3)2000-2015年,一级植被覆盖面积占比呈现先减少后增加再减少趋势,且减少最多,减少797 650.38hm2,2015年覆盖度面积比2010年减少57.07%;二级植被覆盖面积占比呈现持续上升趋势,且增加最多,增加475 914.87hm2,2015年覆盖度面积是2000年的160.01%。4)2000-2015年,一级植被覆盖类型重心向西北方向迁移了49.78km,三级植被覆盖类型重心向东北方向迁移了4.24km,二级、四级和五级植被覆盖类型重心均向西南方向迁移,迁移距离分别为38.07、53.00、83.35km。     

1969-2013年铁岭县气温变化特征分析

以铁岭县观测站数据为基础,选取气温要素指标,采用线性倾向估计、Mann-Kendall和累积距平法,对1969-2013年铁岭县气温变化趋势进行探讨。结果表明:近45a来,铁岭县春、夏、秋季和冬季平均气温均呈明显的增加趋势,夏季虽有增加趋势,但不显著。铁岭县年和各季平均气温均无明显突变。铁岭县在20世纪80年代末进入了明显的暖期。     

2000-2020年天津市土地利用覆被变化及其驱动力分析

天津市作为京津冀发展的重要组成部分,也是中国北方最大的港口城市,揭示其土地利用变化及驱动力对京津冀一体化发展具有重要意义。利用ArcGIS等工具,依据天津市土地利用动态度以及转移矩阵,探讨土地利用变化以及驱动力机制。研究结果表明:(1)近20年来,天津市土地利用变化显著,其中耕地和人造地表变化最为明显,耕地减少了773.21 km~2,人造地表增加了1214.50 km~2,其他土地利用类型都有不同程度的转变;(2)天津市社会经济的发展、人口的增长和政策的出台驱动着天津市土地利用类型的变化。     

蒙古国与中国接壤处近10年植被长势遥感监测

为掌握蒙古国植被长势状况,以中蒙边界蒙古国一侧400 km宽范围为监测对象,以SPOT VEGETATION、MODIS Land Cover、MO-DIS NPP为数据源,对该区域近10年植被变化进行监测分析。结果表明,植被初级生产力比较低,主要以NPP500 g/(cm2.a)为主;2000年NPP500 g/(cm2.a)的区域占总面积的45.6%,2010年占46.06%,植被长势变差;2010年灌丛、水体、耕地、未利用地、林地面积比2001年分别减少了16 533.2、878.6、19 920.8、103 265、287.9 km2。2005～2010年段土地利用动态度全部高于2001～2005年段,土地利用类型变化速度加快。2005年中部偏东区降水量的减少是植被覆盖度和NPP降低的主要因素,2005、2010年的西北部是研究区土地利用方式变化最多、灌丛退化最严重的区域,2010年的中部偏东区由于农田的大幅度减少、农作物的减少,人类活动是导致两个区域植被覆盖度下降和NPP减少的主要因素。     

美洲耕地利用格局及其时空变化特征

【目的】耕地时空格局变化特征分析是地表覆盖研究的热点问题之一。美洲作为全球重要的粮食生产区,其耕地数量和分布具有全球性战略地位,科学分析美洲耕地时空格局变化特征、过程和规律为耕地可持续发展提供科学参考。【方法】基于GlobeLand30数据集,运用数理统计和GIS空间分析等方法,系统分析了2000-2010年美洲耕地面积数量变化、空间分布及类型转化特征,并重点分析了亚马逊地区耕地格局变化状况。【结果】2010年美洲耕地总面积为52 875.05×10⁴ hm²;2000-2010年的10年间,美洲耕地总面积总体增加,面积增加约2 128.14×10⁴ hm²,增幅约4.19%。耕地面积增加最大国家为巴西,幅度达到9.51%,位居美洲国家之首,其次为阿根廷;减少最大国家为厄瓜多尔,面积减少101.14×10⁴ hm²。10年间美洲耕地复种指数增加2.42%,变化最为显著国家为巴拉圭、波多黎各。从耕地变化类型看,美洲新增耕地主要来源于林地、草地,而耕地减少主要是由于人造地表的侵占。美国耕地总量最多,但10年间耕地增长率较低,仅为0.08%,绝大部分损失的耕地转为人造地表,由于收获面积的减少导致复种指数减少了0.89%;巴西耕地总量仅次于美国,耕地大幅度增加主要来源于林地和草地,同时复种指数有较大程度提高。亚马逊地区作为美洲重要的生态和农业区域,10年间耕地增长8.41%,耕地增长伴随着森林、草地被大量破坏,尤其在巴西西南和厄瓜多尔表现最为剧烈。【结论】2000-2010年美洲耕地整体上呈现增加态势,国家间耕地利用格局变化差异明显;耕地主要来源于林地、草地和灌木,增长集中在巴西和阿根廷,耕地主要转出为人造地表,集中在美国。作为美洲重要的粮食生产区,亚马逊地区耕地面积和耕地复种指数都提高,两者同步增加一定程度上提高区域或全球粮食产量,但其带来的生态环境效益需要深入关注。     

基于MODIS影像的沈阳城市热岛效应及其与植被指数的关系研究

采用2001年和2008年沈阳MODIS遥感影像,运用分裂窗算法反演沈阳地表温度,并以郊区平均地表温度为准,将沈阳市辖区的温度划分为4级,研究沈阳城市热岛效应的空间变化特征,并分析了城市热岛强度与NDVI之间的关系.结果表明:沈阳存在明显的热岛效应,总体呈现由市中心向外逐渐扩张的空间特征.与2001年相比,2008年城市热岛范围明显扩大,2级弱热岛效应区的面积明显增加,增加129km2,3级和4级热岛效应区的面积增加相对较少,但1级非热岛效应区却急剧减少,减少857km2.城市热岛效应和NDVI之间存在极显著的负相关关系,植被对减缓城市热岛强度有着积极的作用.     

1956—2014年铁岭县地表温度季节变化特征分析

以铁岭县国家基本气象站逐月地表温度数据为研究对象,分析了1956—2014年铁岭县地表温度的季节变化特征。结果表明:在1956—2014年间,铁岭县四季的地表温度呈上升趋势,四季的地表温度的气候率分别为0.46、0.28、0.43、0.88℃/10年,且均通过0.01显著性水平检验。从20世纪80年代中期开始铁岭县开始转入暖期。     

基于MODIS数据的潞安矿区土地覆被变化分析

煤矿区生态系统土地覆被变化是指示煤炭开采活动以及影响生态与环境的重要指标之一。基于EOS/MODIS卫星遥感数据,运用ArcGIS9.3统计与分析模块对2001～2008年间潞安矿区生态系统土地覆被变化进行了分析。结果表明:(1)在主要土地覆被类型转换中,以灌丛向稀树草地、稀树草地向农用地、地表水域向无植被区域转换为主。(2)2001～2003年间的灌丛约有150～200 km2转化为2004～2008年间的稀树草地,稀树草地约有100～150 km2转化为农用地,地表水域约有10 km2转化为无植被区域。(3)煤炭开采、农用地开垦等人类活动以及降水量减少、气温升高为特征的气候变化是研究区土地植被类型变化的两个主要原因。     

南疆主要地表类型土壤风蚀对形成沙尘暴天气的影响

【目的】弄清南疆主要地表类型土壤风蚀对形成沙尘暴天气的影响,为明确该区域沙尘暴主要尘源和科学治理提供依据。【方法】采用美国BSNE集沙仪,在沙尘暴天气条件下对塔里木盆地主要地表类型土壤风蚀状况、输沙率随高度的变化进行观测与采样分析。【结果】不同地表类型的输沙量变化趋势为：裸露、弃耕农田最多,其次为活化灌丛沙堆、沙漠边缘的活动沙丘、乡村道路;而封育砂质农田、覆膜棉田、苜蓿地、冬小麦、棉秆与地膜相间覆盖棉田、林地、棉秆留茬地输沙量较少。种植行向与风向一致时棉田输沙量大,垂直时明显减少。输沙量在0～160 cm高度的分布特征明显与地表类型有关,其中裸露、弃耕农田、活化灌丛沙堆、活动沙丘等植被、残茬覆盖地表类型,输沙量（M,g&#8226;cm-2）随高度（Z,cm）变化遵循幂函数M=aZ b规律,在有植被及覆盖条件下的农田、林地等地表,输沙量用多项式M=a+bZ+cZ 2+dZ 3拟合效果最好。输沙量随植被覆盖度和土壤表层含水量的增加呈指数形式减少,当植被盖度达到20%以上或土壤表层含水量达到5%以上时可以明显降低输沙量。【结论】裸露农田、弃耕沙质农田、活化灌丛沙堆、活动沙丘以及乡村道路的风蚀程度严重,是南疆沙尘暴天气沙尘的主要来源。在农区,扩大冬小麦、多年生牧草等冬春绿色覆盖作物种植,实行保护性耕作制;在绿洲与沙漠过渡带,采取禁止放牧及合理开垦,实行天然封育和弃耕地改造;对乡村道路实现硬化,是南疆控制土壤风蚀、减少沙尘暴沙尘源的重要途径。     

中山市土地利用及景观格局时空变化分析

土地利用及其景观格局配置与城市发展关系密切,其时空变化深刻影响着区域水土保持和生态安全.以粤港澳大湾区重要节点城市—中山市为研究区,利用2000—2020年GlobeLand30土地利用数据,使用转移矩阵、景观格局指数等分析方法,多尺度和多层次探究了中山市土地利用及景观格局的时空变化特征.结果表明：(1)20年间,中山市土地利用总体呈建设用地、林地增加,耕地、草地、水体减少的“两增三减”态势;建设用地急速增长,耕地则锐减近50%;(2)20年间,各土地利用类型皆互为转换关系,主要表现为耕地、水体和草地转为建设用地的转换方式;(3)中山市优势景观类型由2000年的耕地(670.22 km2,37.23%),2010年的水体(505.15 km2,37.23%),2010年的水体(505.15 km2,28.06%),转变成2020年的建设用地(644.43 km2,28.06%),转变成2020年的建设用地(644.43 km2,35.80%),城市发展占用了大量耕地和水体.同时,建设用地斑块密度和蔓延度指数高值区的范围逐渐增加,团聚程度增强,景观优势持续扩大.20年间,中山市土地利用类型呈现出建设用地取代其他用地类型的均一化发展趋势,景观格局空间异质性逐渐减弱,城市耕地保护和生态建设任务越发严峻.