基于CA-Markov模型的天津市土地利用预测研究

CA-Markov模型在土地利用研究领域得到了越来越广泛的应用。为了研究天津市土地利用变化规律,以1999、2007两年的同时相ETM/TM遥感影像为数据基础,采用CA-Markov模型,对天津市2015和2023年土地利用空间格局进行动态模拟和预测。结果表明：1999-2007年间,人工湿地和建设用地呈现增加趋势;自然湿地和耕地面积逐年减少,主要是工业、建设用地占用;其余土地类型面积变化不大。CA-Markov模型预测结果表明2007-2015年,2015-2023年土地利用变化保持1999-2007年间的变化趋势,自然景观逐步向人为景观转变。根据预测结果可以合理调整各类型土地格局,为该区土地管理规划提供科学依据。     

河南省土地利用景观格局变化研究

基于2000、2005、2012年的土地利用数据和景观格局指数,对河南省7种主要土地利用类型的演变情况和景观空间格局变化进行分析,探索河南省近期的景观空间格局演变规律及其成因.结果表明,2000-2005年、2005-2012年在河南省土地利用各类型中耕地(旱地和水田)面积始终最大,未利用土地面积始终最小;耕地(水田和旱地)、草地和林地面积总体呈减少趋势,水域、建设用地、未利用土地面积总体呈增加趋势,其中耕地中的旱地面积减少最多,建设用地面积增加最多;景观水平指数中斑块数量、斑块密度、平均分维数、Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数呈增大趋势,而平均斑块面积呈减少趋势,土地破碎化加剧,斑块形状变得不规则,景观空间连接性下降,景观要素空间分布不均衡.总体而言,河南省土地受城市化发展影响较大,在以后的经济战略制定时要注意把握人与自然的协调,做好城市化对耕地影响的度量.     

不同预案下锦葫沿海地区景观格局变化的模拟分析

【目的】分析历史预案和规划预案条件下,辽宁锦葫沿海地区景观格局的变化趋势,为该地区土地利用总体规划及土地资源合理配置提供参考。【方法】基于遥感和GIS等技术,解译得到1990、2000和2010年的锦葫沿海景观类型图,作为预案模拟的基础;采用ARMA模型动态预测锦葫沿海地区的土地需求量,并使用Logistic-CA模型对锦葫沿海地区2011-2020年不同景观类型分布的历史预案和规划预案进行空间模拟和比较。【结果】1)2种预案条件下,除建设用地面积呈增长趋势外,其他用地面积都呈递减趋势,而规划预案比历史预案用地集约;2)2011-2020年,2种预案条件下锦葫沿海地区各景观格局指数变化趋势一致,其中斑块数目和斑块密度均降低,说明锦葫地区景观破碎化程度将有所降低,斑块形状变化比较复杂,优势景观面积正逐渐减小,而斑块平均大小呈上升趋势,少数景观类型占有的比重不断增大;3)2种预案条件下,锦葫沿海地区的生态服务价值均呈下滑趋势,但规划预案的生态服务功能要优于历史预案。【结论】对研究区的景观格局进行预案模拟,可以为土地利用的总体规划和土地资源的合理分配提供参考。     

塔里木河上游典型绿洲土地利用时空格局分析

【目的】分析塔里木河上游典型绿洲土地利用类型的分布特征,为塔里木河上游合理规划绿洲土地资源利用、促进区域可持续发展及生态环境保护提供科学依据,同时也为全球变化及陆表过程模拟提供有价值的小尺度空间信息数据。【方法】基于RS和GIS技术,以位于塔里木河上游的阿克苏绿洲为研究对象,以1990,2002,2008,2017年4期遥感影像为数据源,系统分析了研究区4个时期6种土地利用类型的变化及其景观格局演变。【结果】1990-2017年阿克苏绿洲耕地和建设用地面积逐年增加,草地和未利用地面积逐年递减,林地面积呈先减少后增加趋势,水域面积呈先增加后减少趋势。土地利用类型单一动态度由大到小依次为建设用地耕地林地未利用地水域草地。1990-2017年,研究区土地利用类型均呈现不同程度的相互转化,其中耕地面积增幅最大,且主要由林地和草地转化而来;建设用地增幅次之,主要由未利用地转化而来。通过空间重心转移分析发现,重心迁移距离依次为耕地、林地、未利用地、草地、建设用地、水域。1990-2017年,阿克苏绿洲斑块个数、斑块密度、边缘密度、景观形状指数、蔓延度指数、香农均匀度指数总体呈下降趋势;聚合度指数、最大斑块指数、香农多样性指数总体则呈上升趋势。【结论】1990-2017年阿克苏绿洲耕地和建设用地面积呈增加趋势,其中耕地面积增幅最大且重心迁移距离最大,其他土地利用类型趋势与之相反;总体而言阿克苏绿洲景观格局的破碎化程度降低。     

黄河首曲玛曲县高寒草地沙化景观动态研究

基于1994年、2001年和2008年Landsat TM遥感影像,通过选取斑块密度、分离度、分布重心和扩展度等景观格局指数,从景观水平上研究了黄河首曲玛曲县沙化土地景观空间分布格局特征的动态变化过程。结果表明:(1)1994-2008年间,研究区沙化总面积呈持续增加的态势,黄河河岸沙化是研究区域内沙化扩展速度最快沙化类型;(2)1994年、2001年和2008年3个时段内,研究区各类沙化土地斑块密度和斑块分离度指数均呈逐年递减的趋势,区域沙化景观稳定性逐步加强;(3)由于研究区西北部黄河河岸沙化土的扩张,玛曲县沙化土地景观重心逐步向西北方向移动。     

1990－2015年广西廉州湾红树林遥感动态监测

结合遥感与地理信息系统技术,采用多时相遥感卫星影像提取广西廉州湾1990、1998、2004、2008和2015年红树林空间分布信息,并从整体景观尺度(面积变化)、像元尺度(多时相信息二进制编码)以及斑块尺度(景观指数与景观分布质心)定量分析红树林的时空变异特征。结果表明,1990－2015年红树林面积呈“增长—下降—增长”特征,2015年达到734.36 hm2;1998－2015年红树林呈消长分布,时空变异程度大;近25 a来红树林斑块数不断增加,平均斑块面积减少,景观破碎化加剧,景观分布质心向研究区东南部偏移。基于多时相遥感影像能快速获取红树林的时空变异特征,有助于红树林调查的科学安排及其保护与管理。     

基于多源遥感数据的景观格局及预测研究

以TM、中巴资源卫星和环境与灾害监测预报小卫星等遥感影像为数据源,利用ENVI 4.7、ARCGIS 9.2、IDRISI 15等软件,研究了西安市辖区的景观特征与空间格局,预测了未来的景观变化,提出了景观格局预测的数据转化和多距离空间分析的精简步骤.结果表明:研究区的景观本底是一个由林地和耕地构成的复合景观基质,建设用地在研究时段内呈现持续增加趋势,且2004-2011年间的增加量高于2000-2004年间的增加量;林地面积略有降低,林地和草地总面积略呈增长趋势,水域和未利用地面积变化较小.研究时段内的景观破碎化程度在降低,林地景观的连通性增强了,耕地的降低了.各景观类型在所设定的最大预期研究尺度下均呈现显著的聚集空间格局;各年和各景观类型之间的聚集、随机和离散的临界阈值差别相对比较大;水域和未利用地的空间聚集强度明显高于耕地、林地、草地和城乡建设用地;耕地和草地空间分布存在一个异质性最大的特征尺度,且均出现了聚集分布、随机分布和离散分布3种分布格局,以2011年最为明显.利用景观指数法和多距离空间聚类分析方法研究景观格局特征的效果要比单一的景观指数法较理想.CA-Markov模型模拟的结果基本能够反映未来的景观格局状况.     

基于RS和GIS的深圳特区绿地景观动态分析及预测

在遥感和地理信息系统支持下,以2002和2005年两期的QuickBird高分辨率卫星影像为数据源,利用景观指数和转移矩阵法分析了深圳特区绿地景观格局的动态变化,并应用马尔可夫模型对今后6年(至2011年)绿地动态变化趋势进行了定量预测。结果表明:深圳特区绿地景观变化的主要特征为人工绿地景观组分不断增加,而原有的自然绿地景观组分不断减少;绿地景观斑块破碎度增加,斑块形状趋于规则化,多样性指数和均匀度上升,优势度下降,景观类型有向多样化、均匀化方向发展的趋势;预计至2011年研究区绿地总面积不断增加,但生态效益较高的自然绿地面积将会减少。     

基于土地利用的淮海经济区碳储量估算与预测

以淮海经济区为研究对象,搜集该区域遥感、社会经济等多源数据,进行了2006、2011、2017年3期土地利用专题图制图,并运用CA-Markov模型对研究区2025年土地利用情况进行模拟,同时依据碳密度对研究区碳储量进行估算和预测。结果表明:1)研究期间耕地所占比例较大但非农化趋势明显,建设用地不断扩张,其他用地面积不断减少,其余地类面积总体上呈递增趋势。2)利用CA-Markov模型模拟2017年淮海经济区土地利用除了其他用地之外,各地类面积预测误差均小于5%,精度较高;3)2006、2011、2017年碳储量分别为1 720.018、1 720.020、1 716.531Tg,预计到2025年碳储量会达到1 720.726Tg,较2017年增加4.195Tg,碳储量变化总体上呈现集聚特征,其减少区域成片分布但其减少量较小,增加区域分布零散但增加量较大。因此,应在切实保护耕地的基础上,有序开展退耕还林,保护林地资源,既保证了粮食安全又有利于提高研究区生态环境质量。     

塔里木盆地北部典型绿洲景观格局分析

为揭示近27年来塔里木盆地北部景观类型格局的变化趋势,以渭-库绿洲1989、2001、2006、2011以及2016年5期的TM/ETM+为数据源,通过遥感技术及景观格局分析方法,结合野外考察数据,分析了研究区各景观格局的变化情况。结果表明:其它地类及重度盐渍化地在总体上呈减少趋势,非盐渍地则呈持续增长态势。景观的复杂性及异质性在减少。1989-2011年,渭-库绿洲斑块类型形成了很好的连接性,景观破碎度呈逐渐下降趋势,整体斑块团聚程度呈增加趋势,而2011-2016年,渭-库绿洲整体斑块团聚程度呈下降态势,斑块类型的连接性也受到破坏,景观破碎度呈上升趋势,说明研究区受人类活动的影响在加重。     

茂兰自然保护区森林景观格局变化分析

本文以2011年和2017的森林调查成果化数据为基础,依据不同优势树种组,采用景观格局指数法,从组成结构、斑块特征、景观异质性和空间分布4方面分析2011年和2017年茂兰自然保护区的森林景观格局及其变化。结果表明：林地面积增加了654.08 hm²；森林优势树种数量从15种增加至30种；景观面积(CA)最大的均为阔叶混交树种组,增加了1286.33hm²；斑块平均大小(MpS)最大的均为阔叶混交树种组,增加了471.80 hm²；面积加权的平均形状指数(AWMSI)和面积加权的平均分形指数(AWMPFD)最大值均为阔叶混交树种组；景观斑块边缘密度(ED)最大值均为阔叶混交树种组；阔叶混交树种组的平均最小距离(ENN)减少。从2011年2017年研究区的主要优势树种组阔叶混交树种组得以保护,这与人为干扰的减少有关。     

凉水自然保护区森林景观结构动态

以凉水自然保护区1974年、1989年和1999年3期森林资源调查成果为主要信息源,在地理信息系统软件的支持下,通过分析景观指数,对凉水自然保护区3个时段的景观格局作了系统分析。研究表明:1974年至1999年,与其它森林景观要素相比红松林景观要素的面积大、斑块数目多,优势度指数高,它对凉水自然保护区森林景观的结构功能起着控制作用。应用景观内部结构指数,对保护区内的森林景观要素进行了分析,表明红松林、针叶混交林和针阔混交林景观要素是以成、过熟林为主,而且红松林景观要素的年龄结构具有多样性。     

武夷山自然保护区植被景观斑块空间自相关性的多尺度效应

利用莫兰指数和盖利比指数,对武夷山自然保护区植被景观斑块空间自相关性的多尺度效应进行研究,结果表明:在3个分类尺度上,不同景观类型斑块的自相关性呈现出不同的自相关性;对于本区域而言,以优势树种为分类标准的二级分类尺度是研究此类问题较为理想的分类尺度。     

天宝岩自然保护区森林景观格局演变

以研究区1996、2005年的SPOT卫星影像为原始数据,运用3S技术进行数据处理和信息提取分析,采用景观格局指数分析方法,分析了福建省永安市天宝岩国家级自然保护区的森林景观结构变化。结果表明,从1996-2005年,整体景观斑块平均面积减少了73 690.2 m2,平均斑块周长减少了223.3 m,而各景观组分斑块总周长明显增加。珍贵针叶树种形状指数增加了0.41,破碎度增加了0.051。景观多样性、均匀度指数降低,优势度指数增加。对研究区和相关地区的自然地理、社会经济等研究表明,地形、地貌、土壤和旅游开发等是森林景观变化的关键性驱动力。     

基于CA-Markov模型和MCE约束的白洋淀流域景观动态研究

CA-Markov模型对景观动态分析的精度受到环境因素的影响,本研究以添加约束条件的MCE-CA-Markov模型为对比,基于白洋淀流域2008、2013年和2018年的景观数据对2023年景观进行预测,比较CA-Markov模型和MCE-CA-Markov模型模拟结果差异。结果表明： 2008、2013、2018年三个时点的耕地和林地面积合计均超过白洋淀流域总面积的75%,始终为基质景观。各景观类型斑块2008—2018年破碎且分散,耕地、林地的优势度逐渐降低,全流域格局多样性和复杂程度明显增强。2018—2023年,白洋淀流域耕地、林地面积减少,其他景观面积增加,各景观斑块主要呈紧实且聚集状态,建设用地优势度逐渐升高,全流域格局趋于多样化和均匀化。经验证,MCE-CA-Markov模拟精度（0.900 7）优于CA-Markov模型,2023年白洋淀景观结构和格局变化幅度整体小于CA-Markov模拟结果,且各景观转化特征更符合社会发展实际。     

庐山自然保护区及其周边土地利用变化分析

对自然保护区土地利用变化的研究是评价保护区环境质量及保护效益的有效手段.使用巢式分析法,借助RS和GIS技术,对庐山自然保护区土地利用的面积变化、转换模式及景观格局变化进行研究.结果表明:保护区林地面积百分比由65.31％增加到71.21％,灌草丛、耕地面积百分比分别减少了5.36％、0.97％.保护区外围林地面积百分比由13.54％增加到15.52％,灌草丛、耕地面积百分比分别减少了2.81％、3.20％;保护区植被正经历正向次生演替过程,保护区外围逆行次生演替过程占优势;景观水平上,保护区的破碎化程度低于外围圈层,多样性水平高于保护区外围,体现了保护区的保护效益.但随时间推移,保护区内外景观的破碎化程度均增强,景观由某种或某些景观类型主导的程度减弱.各种政府决策、人口变化、旅游发展是保护区景观格局变化的主要驱动因子.     

基于MODIS NDVI的文山州植被覆盖度及景观格局分析

以文山壮族苗族自治州为例,利用2001-2020年的MODIS数据,采用像元二分模型、一元线性回归分析方法,分析文山州的植被时空变化规律,在此基础上对其变异系数进行计算,观察全州20 a间的植被变化波动情况,最后对其景观格局进行综合分析。结果表明,2001-2020年文山州植被覆盖度在时间序列上整体呈增长趋势。在空间上,植被较低覆盖度区和高覆盖度区呈上升趋势,增幅达44.2%、103.6%;中覆盖度区和较高覆盖区呈下降趋势,降幅分别为59.2%、46.2%。全州有84.9%的像元处于稳定程度,整体呈平稳型。文山州在20 a间整体景观破碎度呈先减少后增加再减少最终趋于稳定,较高、高植被覆盖度为整个区域的优势区域类型;景观多样性指标在2011年达到峰值,说明景观类型在此年最为丰富;聚集度指标在2020年最大,说明2020年各景观连通性最好;同时,景观类型优势区域也由较高覆盖度区向高覆盖度区转变。