基于PLUS模型的山区城镇景观生态风险动态模拟

  目的  探究山地重点开发区景观生态风险时空演变特征,模拟预测景观生态风险变化趋势,为缓解中小城镇生态保护和建设开发矛盾、促进中小城镇土地资源可持续利用、发挥中小城镇区域中枢功能、推动区域高质量发展提供支持。  方法  以2000、2010、2020年土地覆被数据为基础,运用基于景观格局指数的景观生态风险评价模型,揭示云南省安宁市景观生态风险时空演变特征,并采用在FLUS模型基础上改进的PLUS模型动态模拟预测安宁市2030年不同情境下景观生态风险空间分布特征和变化趋势。  结果  2000—2020年,研究区人造地表面积呈上升趋势,耕地、草地、灌木地、水域面积总体呈下降趋势,林地面积相对稳定;景观生态风险值空间集聚状态明显,但集聚程度呈下降趋势。景观生态风险等级整体以中等生态风险、较高生态风险为主,占总面积的59.76%~52.95%;2030年3种不同情景中生态保护情景下的高生态风险区面积最小,低生态风险区面积最大,恶化区最少。  结论  山区中小城镇生态风险管控和建设开发矛盾明显,生态风险时空分布特征与人类活动干预强度密切相关,高生态风险区主要分布于各街道城镇扩展的边缘地带,应重点关注城镇用地扩张所导致的景观类型结构及其生态风险的动态变化;基于生态保护情景的安宁市景观生态风险空间分布特征和变化趋势更接近生态安全格局优化路径,更符合安宁市区域经济社会的高质量发展。图5表5参30     

2000～2015年吐鲁番市高昌区景观格局及生态风险变化分析

景观格局与生态过程相互作用,景观结构和功能变化引起区域相应生态变化,由于人类对自然资源和环境影响的加剧,生态系统面临着严峻的考验,呈现出结构性破坏和功能紊乱,探索极端干旱区吐鲁番市高昌区景观格局及生态风险变化,为区域合理调整土地利用结构,实现生态、经济协调可持续发展提供理论依据.以3S技术为基础,吐鲁番市高昌区的2000、2005、2010和2015 landsatETM+与landsatOIL的3期的30 m栅格影像数据为基础,采用ENVI5.3软件对图像解译分析,运用Fragstats 4.2对景观格局分析.结果 表明:(1)2000～2015年15 a内7种景观类型斑块数量呈现减少趋势,平均斑块面积增加;斑块密度呈减少趋势,景观完整程度增加;(2) 2000～2015年景观聚集度呈现先减少后增加的变化,蔓延度变化大,聚集度指数增加了1.4838,香农多样性指数总体呈增加趋势,香农均匀度指数整体呈现减少,斑块和景观类型面积呈现均衡的发展,景观丰富度增加,区域生态稳定发展;(3)研究区南部生态风险状态较为稳定,风险等级基本没有明显变化,且风险等级较高,主要为未利用地,大多为荒漠,其生态风险较高主要是与其自身生态脆弱性有关.北部生态风险变化较为明显,风险等级也较为复杂多样,但大部分生态风险等级较低;总体来看,2000～2015年吐鲁番市高昌区高、较高生态风险区面积减少;低、较低生态风险区面积增加;区域整体生态风险呈降低趋势.     

2000～2015年吐鲁番市高昌区景观格局及生态风险变化分析

景观格局与生态过程相互作用,景观结构和功能变化引起区域相应生态变化,由于人类对自然资源和环境影响的加剧,生态系统面临着严峻的考验,呈现出结构性破坏和功能紊乱,探索极端干旱区吐鲁番市高昌区景观格局及生态风险变化,为区域合理调整土地利用结构,实现生态、经济协调可持续发展提供理论依据。以3S技术为基础,吐鲁番市高昌区的2000、2005、2010和2015 landsatETM+与landsat OIL的3期的30 m栅格影像数据为基础,采用ENVI5.3软件对图像解译分析,运用Fragstats 4.2对景观格局分析。结果表明:(1)2000～2015年15 a内7种景观类型斑块数量呈现减少趋势,平均斑块面积增加;斑块密度呈减少趋势,景观完整程度增加;(2)2000～2015年景观聚集度呈现先减少后增加的变化,蔓延度变化大,聚集度指数增加了1.4838,香农多样性指数总体呈增加趋势,香农均匀度指数整体呈现减少,斑块和景观类型面积呈现均衡的发展,景观丰富度增加,区域生态稳定发展;(3)研究区南部生态风险状态较为稳定,风险等级基本没有明显变化,且风险等级较高,主要为未利用地,大多为荒漠,其生态风险较高主要是与其自身生态脆弱性有关。北部生态风险变化较为明显,风险等级也较为复杂多样,但大部分生态风险等级较低;总体来看,2000～2015年吐鲁番市高昌区高、较高生态风险区面积减少;低、较低生态风险区面积增加;区域整体生态风险呈降低趋势。     

天山大峡谷国家森林公园土地景观格局及生态风险分析

【目的】研究土地景观格局变化和生态风险进行分析评价,为天山大峡谷国家森林公园生态建设提供依据。【方法】以研究区1990年、2000年、2010年和2018年4期土地利用数据,利用ArcGIS和Fragstats软件计算分析景观格局指数和生态风险指数,进行景观生态风险评价。【结果】1990-2018年,区域以耕地、林地和草地为主要生态景观类型,占总面积85.5%,草地和未利用地生态景观面积大幅增加(7 894.7 hm²和4 684.12 hm²),其中耕地、林地、水域面积减少(1 556、5 898.54和6 240.73 hm²);区域内景观格局指数中斑块数量、斑块密度、最大斑块指数、蔓延度及聚集度指数呈现上升的趋势;研究期内低、中低风险区面积增加(59.60和35.72 hm²),中、高和较高风险区面积减少(6.57 、32.14和56.62 hm²)。【结论】整体景观生态风险指数减小,生态环境呈现好的趋势发展;较高和高风险区向东南方向转移,低和较低风险区向南部和东北部转移。     

基于GIS干旱区绿洲县域土地利用生态风险分析及动态预测

在Arc GIS技术支持下,以2009和2014年2期遥感影像和土地利用数据为信息源,以新疆库车县为研究对象,构造了库车县的综合性生态风险指数(ERI)并借助GIS进行空间插值,由此分析了库车县土地利用生态风险动态演变以及不同等级的生态风险的空间分异特征,并根据《库车县土地利用总体规划(2014-2020年)》,预测2020年库车县的土地利用结构变化,从中揭示了土地利用结构的变化对新疆典型干旱区绿洲县域的影响。结果表明:库车县土地利用总体规划对全县土地利用空间结构进行了较大调整,其土地生态风险有明显区域性,高生态风险区的主要土地利用类型为建设用地,主要分布在库车镇以及库车县工业园区周边。生态安全状况由西向东逐渐加重,且西南部较高风险区域有向东北方向蔓延趋势。在未来土地利用结构调整过程中,人们应加强保护环境的意识,在库车县构建良好的生态用地格局,提高全县生态系统服务功能,降低人类活动对环境造成的不良影响。     

县域景观生态风险评价

  目的  利用地理国情数据,定量化研究县域尺度下景观生态风险的变化趋势。  方法  以2015和2017年安徽省宿松县国情数据分类合并后的景观分布图为数据源,在地理信息系统(GIS)技术和Fragstats 4.2软件支持下,基于景观指数,采用地统计学方法,定量化分析2015?2017年宿松县土地景观动态变化、生态风险的时空变化及人类干扰活动对其的影响。  结果  宿松县景观破碎化程度不断增高, 多样化程度不断增强,景观分布呈复杂趋势;西北部景观破碎度、分离度、分维度均较低,景观多样化水平低,景观生态风险较低,中部和东南部景观破碎度、分离度、分维度较高,景观分布结构较为复杂,景观生态风险较高;宿松县低生态风险区、较低生态风险区、中等生态风险区面积呈降低趋势,而较高生态风险区和高生态风险区面积呈增加趋势。  结论  宿松县景观生态风险程度有所增加,生态等级表现为低等级向相邻的高等级转化,潜在生态风险程度从高到低排序为矿产资源区、鱼米之乡、交通枢纽镇、农业区、山地旅游区。图6表6参32     

广西左右江革命老区土地利用空间变化的生态风险测度

随着经济的快速发展,土地利用变化越来越活跃,区域生态安全受到威胁,开展山区生态风险测度对区域生态建设和可持续发展具有重要意义。以广西左右江革命老区为研究范围,基于GIS和RS技术,构建土地利用动态变化空间分析模型,结合土地利用转移矩阵,引入土地生态风险指数、土地利用变化综合生态风险度,对研究区土地利用变化及其生态风险进行测度和分析。结果表明2010～2015年期间:(1)研究区主要在草地、耕地、林地、建设用地等地类间剧烈转化,土地利用结构发生改变;(2)经济快速发展、建设用地不断扩张、人口密度和粮食需求量增加,导致土地生态系统、景观格局稳定性下降,土地生态风险发生率变大;(3)研究表明生态风险指数和土地利用的综合生态风险度结论一致,均呈上升趋势,土地利用程度综合指数和耕地垦殖指数增大,景观多样性和植被覆盖指数减小,研究区生物多样性和生态安全受到威胁,生态风险程度呈上升趋势。     

普者黑湖流域景观格局及生态风险时空演变

为探析湖泊流域景观格局及生态风险时空演变规律,改善流域生态环境以及降低流域生态风险,以普者黑湖流域为研究对象,并以6期(1990年,1995年,2000年,2005年,2010年和2015年)遥感影像为基础,基于景观干扰度指数和景观损失度指数构建景观生态风险指数,借助Arc GIS地统计学中的分析方法,对普者黑湖流域景观格局及生态风险时空演变进行分析。结果表明:(1)1990-2015年普者黑流域景观结构发生了较大变化,农地和林地的干扰度较高,建筑用地、园地和湿地的干扰度次之,未利用地的干扰度较小,干扰度指数仅为0.208 7~0.218 0,其中农地干扰度波动较小,其变化范围为0.375 8~0.379 6,建筑用地的干扰度指数波动较大,变化率为-14.10%。(2)20 a来,普者黑流域不同土地利用景观损失度变化显著,其中农地和未利用地损失度较大,依次达到0.542 2和0.551 4,湿地、建筑用地和林地次之,园地损失度最小,损失度指数仅为0.119 7。(3)1990-2015年研究区生态风险空间分布差异较大,1990-2005年较低生态风险所占比例最大,而2005-2015年期间生态风险主要表现为中生态风险等级,生态风险在缓慢增加;流域生态风险时空分布与土地利用强度及人类活动关系密切,加强流域土地综合治理和人类活动调控,促进流域社会、经济与生态保护协同作用,实现区域可持续发展。     

基于景观结构的经济发达地区生态风险评价——以昆山市为例

土地利用变化会带来景观结构变化,从而对景观生态安全带来影响。以江苏省昆山市为研究区域,选取1985和2010年2期遥感影像为基本信息,在构建生态风险指数基础上,基于空间分析手段,揭示了经济快速发展对景观格局及区域生态风险的影响。结果表明:1985~2010年,昆山市经济快速发展,人类活动强烈,景观干扰度增大,景观格局从以耕地为基本类型,向耕地、水域和农居点共同主导方向转变,耕地和水域是今后昆山最具有生态风险的景观类型;昆山生态风险形成以城市为中心向外增长趋势,全市有46.15%区域生态风险明显上升,还有23.2%区域生态风险也有所增强。经济快速发展对于区域景观格局作用强烈,导致区域生态风险处于上升态势。     

基于景观结构的经济发达地区生态风险评价——以昆山市为例

土地利用变化会带来景观结构变化,从而对景观生态安全带来影响。以江苏省昆山市为研究区域,选取1985和2010年2期遥感影像为基本信息,在构建生态风险指数基础上,基于空间分析手段,揭示了经济快速发展对景观格局及区域生态风险的影响。结果表明:1985²010年,昆山市经济快速发展,人类活动强烈,景观干扰度增大,景观格局从以耕地为基本类型,向耕地、水域和农居点共同主导方向转变,耕地和水域是今后昆山最具有生态风险的景观类型;昆山生态风险形成以城市为中心向外增长趋势,全市有46.15%区域生态风险明显上升,还有23.2%区域生态风险也有所增强。经济快速发展对于区域景观格局作用强烈,导致区域生态风险处于上升态势。     

基于RS和GIS技术的京郊西北地区土地利用变化的景观过程响应

应用遥感与地理信息系统技术,对3期TM影像(19891、996、2005)进行解译判读,获取北京西北地区的土地利用数据.同时应用土地利用时空演变模型、土地利用动态度模型和景观生态学方法,从景观格局的角度定量分析1989—2005年间区域景观过程对土地利用变化的响应.结果表明:近16年来耕地、沙荒地和未利用地的面积明显减少,而城市及建筑用地和林地的面积在连续增加;各景观组分间的转移过程频繁,其中耕地斑块向城市及建筑用地斑块的转移数量最大,沙荒地向林地的转变最为明显;1989—1996年间的综合土地利用动态变化率较1996—2005年间的大,变化集中表现在西北城郊过渡区域;各景观类型的平均斑块形状趋于简单,景观多样性、均匀度指数和破碎度指数呈现增加趋势,而优势度指数在逐渐减小;城市及建筑用地的不断扩张,林地景观平均斑块面积持续减小,并呈现破碎化,是土地利用变化的景观生态过程响应.要实现区域土地资源的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,须注重土地利用格局优化,维护景观生态过程与格局的连续性.     

青藏高原土地利用景观格局变化分析

探究青藏高原地区土地利用景观格局的时空演变规律,对该区域的生态环境保护具有重要意义。以青藏高原地区1995—2015年土地利用数据为基础,利用Fragstats、IDRISI、Arc GIS等软件,重点对研究区的土地利用变化和景观格局进行综合分析。结果表明:从土地利用变化状况来看,1995—2015年间,草地、水域、建设用地和耕地面积均增加,林地和未利用地面积减少,主要转移去向均为草地和水域。由景观格局变化来看,类型水平上,草地占据主导地位,6类景观的破碎程度都有所加深,建设用地和耕地的分布聚合度较低,其余景观在空间上的分布都很集中;景观水平上,研究区内部的景观破碎程度加大,各类型景观逐步变化为面积更小的斑块。     

基于土地利用变化的上海市生态风险评价

在GIS和RS技术支持下,以上海市1995年、2005年和2015年3期Landsat TM遥感影像为基础数据,选用生态风险指数(ERI),利用土地利用转移矩阵、空间自相关和克里金插值等方法,对上海市土地利用生态风险的时空分异特征进行定量分析.结果表明:1995—2015年,上海市土地利用类型以耕地、水域和建设用地为主,建设用地面积不断增加,主要是由耕地和水域转化而来;土地利用生态风险程度整体空间分异性增强,呈现显著集聚模式,局部呈现高—高集聚和低—低集聚;研究期间,主要以低风险和较低风险为主,较高风险区和高风险区主要分布在上海市区及其周边,表现为从市区中心向外围等级扩散,主要原因是随着城市化进程不断加快,市区土地利用变化加剧,生态系统稳定性遭到破坏.     

呼和浩特市区景观生态风险动态评价

本文以内蒙古呼和浩特市区为研究对象,基于景观干扰度和脆弱度指标,构建生态风险综合指数,通过对生态风险指数采样结果进行空间插值,分析了1990~2014年呼和浩特市区景观生态风险的动态变化特征。结果表明:1990~2014年,研究区整体景观生态风险呈现波动上升的趋势,以中间高四周低的放射状分布。其中较低及以上风险等级区域的面积所占比例呈增加趋势,低及以下风险等级区域的面积所占比例持续减少。     

2000-2020年贵州省景观生态风险评估

【目的】探究贵州省景观生态风险时空变化规律。【方法】基于2000、2005和2010年贵州省土地利用数据,利用Markov和CLUE-S复合模型模拟出2020年土地利用状况,并以2000、2010和2020年土地利用数据为基础,通过景观结构构建景观生态风险指数,定量评估了研究区景观生态风险。【结果】结果表明:12000-2020年,研究区景观生态风险水平不断降低。研究区中东部和西部分别以等级较低的生态风险和等级较高的生态风险为主;2低生态风险、较低生态风险和中等生态风险之间转换是该区景观生态风险类型变化的主要特征。生态改善区和生态恶化区分别分布在研究区中部和西部,且都呈增长趋势;3地形起伏梯度上,各景观生态风险类型集中分布于3级以下,整体上呈现出1级>3级>2级>5级>4级的特点,且生态风险变化集中在1级、2级和3级。【结论】研究区景观生态风险趋于改善。自然条件优劣、人口压力以及退耕还林政策是影响研究区景观生态风险时空变化的重要因素。     

伊犁河流域绿洲城市土地资源利用的生态风险评价:以伊宁市为例

为伊犁河流域土地资源的合理利用及土地利用总体规划提供参考,根据伊宁市2009—2013年的土地利用变化数据,建立土地利用生态风险评价指标,以1km×1km的单元网格进行系统采样,借助GIS技术与半方差分析方法,对区域土地利用变化的生态效益风险及其社会影响进行综合评价,并对2013年土地利用/覆盖现状存在的生态风险进行空间量化分析。结果表明:1)2013年,伊宁市土地利用/覆盖存在风险集中在耕地、牧草地和城乡建设用地,三者比例占全区总面积的83.14%;2)土地利用结构与数量变化复杂,耕地、园地向建设用地转换是主要土地利用变化形式,突出表现为耕地锐减与建设用地大幅扩展;3)土地利用程度指数逐年上升,不断推进土地利用的广度和深度;4)伊宁市土地利用生态风险时空分异显著,伴随建设用地扩展,高生态风险区由北向南逐渐转移,人类活动在一定程度上增加了区域潜在的生态风险。     

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为伊犁河流域土地资源的合理利用及土地利用总体规划提供参考,根据伊宁市2009-2013年的土地利用变化数据,建立土地利用生态风险评价指标,以1 km×1 km的单元网格进行系统采样,借助GIS技术与半方差分析方法,对区域土地利用变化的生态效益风险及其社会影响进行综合评价,并对2013年土地利用/覆盖现状存在的生态风险进行空间量化分析.结果表明:1)2013年,伊宁市土地利用/覆盖存在风险集中在耕地、牧草地和城乡建设用地,三者比例占全区总面积的83.14％;2)土地利用结构与数量变化复杂,耕地、园地向建设用地转换是主要土地利用变化形式,突出表现为耕地锐减与建设用地大幅扩展;3)土地利用程度指数逐年上升,不断推进土地利用的广度和深度;4)伊宁市土地利用生态风险时空分异显著,伴随建设用地扩展,高生态风险区由北向南逐渐转移,人类活动在一定程度上增加了区域潜在的生态风险.     

2009～2020年拜城县土地利用与"三生空间"时空变化研究

利用拜城县2009、2016和2020年3期土地利用数据,基于土地利用与“三生（生产—生活—生态）空间”视角,通过单一土地利用动态度（K）、土地利用程度（LUE）、土地利用转移矩阵（LCC）、景观格局指数系统测度了2009～2020年拜城县土地利用与“三生空间”的时空演变特征,并结合社会经济数据进一步分析其原因。研究发现：（1）2009～2020年间,拜城县土地利用结构明显改变,建设用地和耕地面积不断增加,生态用地面积先期被不断挤压,后期明显好转,各类土地的面积和利用率整体呈现上升趋势,仅有未利用地的面积与利用率有所下降;（2）从景观格局指数来看,未利用地与草地占据主导,景观内部连通性逐渐加强,景观类型变得愈加复杂,景观分散性逐渐加强;（3）生产空间和生活空间的不断扩张侵占了生态空间,“三生空间”结构趋向不稳定状态;（4）政策、经济发展和人口增长因素是影响区域内土地利用及“三生空间”格局变化的主要影响因素。优化布局各类土地利用类型、控制生活空间和生产空间的有序扩张、提高生态空间的稳定性和抗干扰性、促进地区土地资源的合理配置对拜城县的可持续发展与生态文明建设具有重要意义。     

丘陵山区土地利用冲突评价及调控优化

开展丘陵山区土地利用冲突评价可为土地利用调控优化与空间管控提供理论依据与实践支撑.以重庆市江津区2009年和2016年两期土地利用数据为例,运用景观生态学风险评价方法测算土地利用冲突综合指数,对冲突指数进行空间自相关分析,最后提出相应的土地利用调控优化策略.结果表明:1)土地利用冲突等级数量从多到少依次为稳定可控、一般冲突、中度冲突、重度冲突,冲突等级空间格局呈现"一江一河三区"集中连片的分布规律. 2)江津区不同海拔下的土地利用冲突呈现出规律变化特征,海拔越高,冲突程度越小,冲突地类随冲突程度发生相应变化. 3)江津区土地利用冲突指数全局的正相关性有统计学意义, 2016年热点区与冷点区较2009年都有所增加,集聚态势随着时间推移进一步加强. 4)基于江津区不同海拔下的土地利用冲突等级,提出3种土地调控优化策略,引导土地利用空间协调发展,提高区域可持续发展水平.     

基于景观格局的新疆渭干河-库车河三角洲绿洲的生态风险评价

【目的】评价新疆渭干河-库车河三角洲绿洲生态风险,对绿洲生态环境保护与管理提供参考。【方法】以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,利用1989,2001,2007,2013年4个时期遥感图像作为数据源,将研究区分为耕地、林地、草地、水体、盐碱地、未利用地及其他6种景观类型,计算各类型景观格局指数及生态风险指数,将研究区划分为低、较低、中等、较高、高生态风险区,之后采用地统计学的半方差法对研究区生态风险空间变化特征进行分析。【结果】1989-2013年,耕地和盐碱地面积呈增加趋势,而其他景观类型面积均有所减少。1989年,研究区低、较低、高风险区域面积所占比例较高,分别为20.7%,28.1%,20.7%,而2001,2007,2013年研究区以低、较低风险区面积所占比例较高,二者之和分别为55.3%,49.6%,71.8%。【结论】1989-2013年,渭干河-库车河三角洲绿洲的景观类型没有变化,但各类型景观面积都有变化,绿洲的生态风险程度总体上呈现降低的趋势。