基于LUCC的泾河流域景观格局与径流的响应关系

量化分析土地利用/覆被和景观格局变化与径流的响应关系对于科学认识、评估和管理区域水资源及其生态修复具有极为重要的理论价值和现实意义。基于GIS和Fragstats等软件,文中分析了泾河流域土地利用类型和景观格局变化及其对径流的影响。结果表明:1)降水量呈现先下降后微弱上升的变化规律且年际变化剧烈,其最大值和最小值分别为713. 49mm(2003年)和348. 18mm(1997年);径流量则表现为逐渐减少的趋势,其最大值和最小值分别为72. 16mm(1966年)和13. 59mm(2004年)。2) 1980-2010年,该流域的景观类型以耕地和草地为主,二者占总面积的87%以上;其次是林地,占比8. 98-9. 97%;而水域、建设用地和未利用土地仅占1. 96-2. 39%。受退耕还林还草等工程实施的影响,森林和草地的面积分别增加了447. 08km2和201. 58km2。3)研究期内流域景观格局朝着低连通、破碎化和异质性高的方向演变。相关分析表明:蔓延度指数(CONTAG)和面积加权平均斑块形状指数(AWMSI)与年径流深呈显著正相关,说明各斑块之间聚集程度的增加和斑块形状的复杂化有利于径流的形成,而斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、景观分割度(DIVISION)和Shannon均匀度指数(SHEI)与年径流深呈显著负相关,说明景观破碎化和异质性的提高对径流有明显的阻滞作用。     

鄂尔多斯1988-2000年景观结构和功能动态分析

文中以内蒙古鄂尔多斯市为研究区,以1988和2000年土地覆被数据为基础,以ARC GIS9.0和FRAGSTATS3.3为分析平台,对区域景观结构和功能进行动态分析。其中,结构分析主要采用景观指数方法;功能分析采用生态系统服务功能核算的方法。结果表明:1988-2000年间,景观整体上分布还较均匀,连通性增加,丰富度减少,有向不均匀发展的态势,服务功能景观上以草地为主,功能类型上以调节功能为主,整体生态服务功能减少。草地景观形状指数较大,形状复杂,高、中覆盖草地比例减少,聚集度指数增加,低覆盖草地比例增加,聚集度指数减少,生态服务功能下降,说明草地处于退化中;在服务功能中比重不大的林地和水域对区域生态效应的发挥有重要作用,虽然面积变化不大,但是破碎化程度增加,对其环境调节功能有一定影响;耕地和建设用地受人类干扰严重,斑块形状很规则。未利用地面积占30%左右,多为沙漠和荒地,生态脆弱,开发利用时要注意建立生态补偿机制。     

基于马尔科夫模型的乌审旗景观格局模拟与预测

在遥感与GIS的支持下,以2000年和2005年两期30m分辨率的TM遥感影像作为基础数据,获取乌审旗景观类型的转化数据,确定相应的转移概率矩阵,应用马尔科夫模型模拟景观的动态演变情况并预测未来景观演变的趋势。结果表明:(1)从2000-2005年,居民地、草地和水域景观面积增加迅速,分别增加了32.26%、16.9%和9.83%。工矿用地景观面积变化不大,增加了0.46%。沙地、草地和林地景观转换频繁,其中草地增加了575.38km2,沙地增加了137.45km2,林地减少了444.58km2。耕地景观减少了121.82km2,主要是向草地和林地景观的转换;其它未利用地减少了81.14km2,主要是向草地和沙地转换。(2)利用马氏过程模型,得到未来研究区景观面积的变化趋势:草地、居民地持续增加,其它未利用地、耕地、林地、水域、沙地持续减少,工矿用地有较小幅度的增加。当到达稳定期时,各类景观面积百分比分别为:耕地占0.58%,林地占5.1%,草地占38.70%,水域占0.29%,居民地占0.22%,沙地占54.11%,其它未利用地占0.40%,工矿用地占0.60%。可见,该旗未来景观以城市建设用地尤其是居民地建设用地景观的面积增加为主;退耕还草、围封草场等工程措施的实施,使得耕地面积减少、草地面积增加;沙地仍然是未来景观的主要类型。     

基于退耕还草背景的科尔沁沙地土地利用景观格局分析

以2000、2005年的土地利用矢量数据为基础数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,从区域和旗县2个尺度,定量分析了科尔沁沙地实施退耕还草工程5年间土地利用景观格局的变化态势,并揭示了土地利用景观格局变化对区域生态环境的影响。结果表明:⑴退耕还草5年间,科尔沁沙地的水田、旱地、有林地、灌木林地、疏林地和高覆盖度草地景观的面积及空间分布的连续性趋于增大,而沙地、盐碱地、水域及沼泽湿地景观的面积及空间分布的连续性趋于减小;各旗县景观斑块类型的变化趋势不尽相同。⑵退耕还草5年间,科尔沁沙地的景观多样性降低0.97%,景观优势度增大3.08%,景观破碎化程度降低2.00%,整体景观组成趋于简单;各旗县景观结构的变化趋势不尽相同。⑶退耕还草5年间,科尔沁沙地旱地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著负相关(P=0.008,r=0.674,n=14),而高覆盖度草地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著正相关(P<0.001,r=0.876,n=14),表明科尔沁沙地实施退耕还草工程期间,风蚀严重的旱地的退耕和高质量草地的建植是提高区域生态环境质量的关键。     

中亚阿姆河跨境流域景观生态风险时空演变特征分析

以中亚阿姆河流域1995—2018年6期土地利用遥感数据为基础,应用景观生态风险指数模型、半方差分析、空间自相关等方法分析该跨境流域景观生态风险时空演变规律.结果表明:(1)自1995年以来,研究区景观格局发生了显著变化,裸地面积增加最多(22704.66 km2),以林地、草地、水体转入为主,水体面积减少最多,占比由...     

1985年~2000年西藏地区景观格局变化及影响因子分析

利用西藏地区1985年及2000年两期遥感影像解译的数据,并结合GIS和统计软件,对西藏地区15年来景观格局变化特征进行分析。结果表明:1985年~2000年,西藏地区各景观要素之间发生了显著的变化,未利用地、居住地及建筑用地、灌木林地及疏林地面积增加,其中居住地及建筑用地增加的速度最快,增长率为46.6%;农用地、森林、草地、河流及湖泊、冰雪地面积减少,河流、湖泊和农用地面积减少率较大,分别为13.1%和10.4%;各景观要素发生相互转移,其中转移程度较大的是草地与未利用地,未利用地向草地转换了80313.46km2,草地向未利用地转换了155974.97km2,占草地转出量的90%以上。通过对景观格局分析发现,总体景观斑块数量增加,最大斑块指数减小,景观多样性指数、均匀度、破碎度增加,优势度等减小,西藏景观格局向多样化、破碎化发展;同时各景观要素之间聚集度指数在增加,形状指数、分维数减小,景观不同要素分布交错格局趋于简单,斑块形状向着规则化方向发展。利用典型相关性分析方法对景观格局变化的影响因子进行分析,发现人口增长、过牧等人为活动以及海拔、气温等自然因子是西藏景观格局变化的主要影响因子。     

延河流域土地利用格局时空变化与驱动因子分析

利用GIS技术和景观生态学的方法,对延河流域1985~2000年的土地利用格局特征及其动态变化的驱动因子进行了分析,得出以下结论:1)从1985年至2000年,耕地、草地仍占据明显的优势,二者始终占流域总面积的88%以上。中、低覆盖度草地之间转化比例较大,草场退化严重。2)延河流域15年间平均斑块面积在增加,斑块密度增大,景观趋于破碎化。景观多样性减小,优势度增加,景观异质性程度在降低。3)耕地面积有所增加,毁林(草)开荒与退耕还林(草)并存,人为开荒活动仍在加剧;建设用地面积大幅度增加,主要来自于农村住宅和开发油田等工矿建设用地的扩张。4)土地利用格局变化的驱动因子主要包括:水土流失、水资源短缺的自然因素及人口压力、宏观政策等人文因素。     

阴山北麓地区景观格局变化研究

运用中国科学院遥感所承担国家土地资源调查成果数据对阴山北麓地区 1 995 -2 0 0 0年景观格局变化进行了分析。景观指数选取了 1 2个。结果表明 ,阴山北麓地区耕地面积呈增加的趋势 ,草地呈减少的趋 ,其变化显著 ,林地面积略有增加 ,但在地区景观中的比例仍非常小 ,未利用土地面积增加较快 ;整体景观的破碎度略有下降 ,多样性指数增加 ,景观类型间的差异增大 ,景观优势度降低 ,均匀度增加 ,草地的优势度下降 ,耕地和未利用土地的优势度增加 ,景观向均衡化发展。分析表明 ,阴山北麓地区以耕地和草地景观为主 ,呈现农牧交错区的典型特点 ,农林牧用地比约为 1∶0 1 4∶4。对面积和分维数关系分析表明 :随面积的增加 ,耕地分维数呈波浪式增加。     

渭河下游洪泛区土地景观格局变化及驱动力研究

应用GIS/RS技术与景观格局分析软件FRAGSTATS,研究了1989-2000年渭河下游洪泛区土地景观格局变化及其驱动力.结果表明:①建设用地、草地、盐碱地、裸地、林地和园地的面积在增加,而耕地和水域的面积在减少;土地盐碱化形势依旧严峻,累计有2.08 km2的耕地和0.94 km2的草地出现了盐碱化,而且由于径流量减少使得3.47 km2的水域暴露并演化为盐碱地.②景观系统中优势斑块类型的连接性逐步降低,景观破碎化程度和景观异质性均呈现出增高趋势,其不定性的信息含量增大;耕地和林地的异质性及破碎度均有所降低,而建设用地则相反;草地、盐碱地和水域的各项指数波动性较大,景观变化较为剧烈.③人口增长、农业生产、区域产业结构调整以及水利工程等因素所引发的河道变迁、洪涝灾害频发等环境问题是促使景观类型转变的重要驱动力.④保护为主、合理开发洪泛区资源,适当退耕、重建河岸植被带等措施应该是洪泛区土地管理的唯一途径.     

近20 a塔里木河干流区土地利用变化特征

基于GIS技术及景观生态学原理,利用塔里木河干流区4期（1990年、2000年、2005年和2008年）土地利用遥感影像解译数据,研究近20 a塔里木河干流区土地利用的变化特征。结果表明：塔里木河治理后的10 a干流耕地面积增加了1.03×10⁵ hm²,耕地动态度增加较大,盐碱地面积增加了7.13×10⁴ hm²,较治理前增速呈减缓态势;草地面积约减小了4.91×10⁵ hm²,林地、水域面积呈先增加后减小的趋势,但两者动态度减小。沙地、盐碱地的动态度减小,表明塔里木河综合治理基本抑制了干流区盐碱地、沙地面积增加的速度。同时,土地利用类型转移的方向主要是草地、林地、耕地、沙地之间的相互转化。塔里木河综合治理引起干流区水资源的再分配,对耕地、林地和盐碱地面积的变化影响较大;从各景观类型指标分析,聚集度指数明显降低,说明景观破碎度和连通性降低;而多样性指数和均匀度指数增加,表明区域景观异质性增加,稳定性增大。这些变化可能导致土壤表层积盐,沼泽地面积减少。本研究将有助于对综合治理工程的实施效果进行综合评估。     

新疆玛纳斯河流域绿洲景观生态脆弱性时空分异

以2000年、2005年和2014年3期Landsat TM影像为基础数据,运用景观敏感度和景观适应度指数构建景观生态脆弱度评价模型,采用空间分析方法和统计学方法研究其时空分异特征以及空间关联格局,结果表明:(1)2000—2014年,耕地、建设用地和未利用地增加、林地减少较快,水域和草地缓慢减少,流域景观生态脆弱性呈上升趋势。其中,2005年以后脆弱性上升明显,结构性因素对景观格局变化的影响逐渐增大,但非结构性因素始终居于主要地位。(2)流域景观生态脆弱性具有高度的空间自相关性,表现为明显的空间关联性和空间依赖性,呈高-高集聚和低-低集聚、趋同空间正相关格局。(3)脆弱性空间分异较为显著。2000年以较低和中等脆弱区为主,两者所占面积比例为57.36%,较高和高脆弱区分布在西北部;2005年大部分地区处于较低和中等脆弱区,流域中下游较高脆弱区向东部延伸;2014年脆弱度水平明显增大,高脆弱区所占面积比例为10.9%,较高和高脆弱区向中游以及中上游扩张,城市空间扩张和建设用地扩大是导致脆弱度增大的主要动因。(4)中上游脆弱性空间扩张强度、方向、趋势与中下游脆弱性变化密切相关,说明人工绿洲建设进入高强度集聚规模和大规模生态外部性的空间发展阶段,应加强全流域统筹、全要素规划、全过程管理的生态建设与重构。     

塔里木河干流景观格局的时空变化分析

应用遥感技术,从景观格局着手,运用景观生态学的原理和方法,对比分析塔里木河干流断流前、治理前、治理后三个阶段的景观格局。结果表明:(1)1972年至2000年间,高覆盖度植被和水域面积逐年下降,低覆盖度植被面积增加最快;上、中游农用地有所增加,主要由高覆盖度植被和沼泽演变而来;下游由于河流断流,原有农用地被弃耕,变为荒地;(2)2000年至2006年间景观面积增加最多的是农用地,主要转移来源为沼泽、有林地、灌丛、草地;面积减少量最大的以低覆盖度植被最为典型,主要去向是水域和荒地;斑块数目增加最多的是农用地;(3)从1972年至2006年,整体景观斑块个数和斑块分维数都在增加,说明整体景观的破碎度和整体形状复杂程度在增加;(4)以1972年各景观类型为起点,经过生态治理,景观在某种程度上已经得到恢复,但恢复程度与起点相比还相差很远。     

基于景观生态视角的兰州市城市化空间模式定量研究

以1994、2000、2006和2010年夏季的Landsat TM/ETM影像为数据源,利用ENVI4.5、ARCGIS10、Fragstas3.3软件,从景观生态角度,选用斑块密度、边界密度、景观形状指数、香农多样性指数和蔓延度指数,定量分析了兰州市的城市化空间模式,结果表明:1)城市化进程中,城市的空间发展是以外部扩张和内部填充两种形式实现的;2)兰州市1994到2010年建成区面积急剧增加,边界密度、景观形状指数、香农多样性指数随之上升,蔓延度指数不断减少,1994到2006年斑块密度不断增加,说明1994到2010年间,兰州市主要以外部扩张为主,内部填充为辅;3)从2006到2010年斑块密度下降的趋势,可以看出,未来几年,兰州市城市空间发展可能会转化到以内部填充为主,外部扩张为辅的阶段。     

西部荒漠典型区LUCC及景观格局时空变化驱动机制研究 ——以尉犁县为例

在GIS和遥感技术支持下,利用景观生态学的相关指标,采用1995年和2000年Landsat TM影像为基础数据,对塔里木河流域核心区—尉犁县土地利用/覆盖变化过程进行了定量分析。结果显示:土地利用覆被动态变化是"二增三减",即耕地、建设用地面积增加,林地、草地、未利用地面积减少。景观分析表明:在人类活动的干扰下,斑块数目增加,景观破碎度上升,景观多样性下降,草地优势度降低,耕地和未利用地优势度增加,研究区生态系统结构趋向简单,功能趋向减弱。驱动力分析表明,研究区的人类活动历史、人口素质、开发方式对土里利用/覆盖变化的发展趋势有决定作用,降水、风速、土壤质地、植被覆盖度等自然因素对其也有一定影响。     

矿区土地利用及生态服务价值动态评估——以山西省朔州市为例

以山西省朔州市1989、1996和2008年3期遥感影像为信息源,在3S技术支持下,对矿区土地利用及生态服务价值进行分析。结果显示:农田是朔州市主要的土地利用类型,其次是草地和林地,1989、1996和2008年农田面积分别占到研究区面积的53.37%、44.20%和48.08%。1989-2008年的20年来,农田和林地的面积分别减少了56251.56hm2和24251.25hm2,草地的面积增加了110820hm2,主要土地利用转移方向为:1989-1996年间,农田比较稳定,草地和林地主要转化为建设用地;1996-2008年间,农田依然很稳定,草地主要转化为农田、林地和湿地。从研究区的空间格局来看,1989-1996-2008年两个时期,研究区斑块数量和景观形状指数一直处于增加状态,景观多样性指数呈增加-减少的状态,景观凝聚度指数的变化与多样性指数相反。从生态服务价值的角度来看,1989-1996-2008年两个时期,研究区生态服务价值量先增加后减少。     

近25 a关中地区土地利用及其景观格局变化

近25 a来,受自然环境和人类活动的影响,陕西省关中地区土地利用及景观格局发生了明显变化。以陕西省1990—2015年4期30 m栅格土地利用数据为基础,利用GIS技术和景观生态学方法,对研究区土地利用和景观格局时空变化特征及其驱动力进行分析。结果表明:(1)研究区土地利用类型以耕地、林地和草地为主,其中耕地面积最大,1990、2000、2010、2015年分别占46.25%、45.81%、44.73%和43.94%;(2)研究期内,耕地、草地面积持续减少,其中耕地减少面积较大,减少了12.79×104hm~2,林地、水域、城乡工矿居民用地面积均呈增加趋势,城乡工矿居民用地面积增加了14.94×104hm~2,增加幅度69.88%,未利用土地减少0.58×104hm~2,减少幅度38.16%;(3)由于人类活动干预,研究区土地利用类型相互转化频繁,主要表现为耕地转为城乡工矿居民用地、草地和林地,草地去向和来源主要为耕地和林地,林地去向和来源主要为耕地和草地等;(4)研究区景观形状指数、香农多样性指数和均匀度指数分别从204.693 4、1.774 6、0.574 1上升到211.805 5、1.851 8、0.599 1,表明景观破碎化程度升高,异质性增加;(5)研究区土地利用景观格局变化的驱动因素是社会经济发展及区域政策和农业生产。     

草原文化遗址区景观格局变化及其生态风险评估——以元上都为例

以元上都草原文化遗址区为研究对象,运用1990、2000、2010年TM影像数据,RS与GIS技术及景观格局分析软件,在对研究区景观结构与景观格局时空变化及其对区域生态环境的影响进行分析的基础上,借助景观干扰指数及景观脆弱度指数,构建生态风险指数开展其生态风险动态评估。结果表明:近20年来,元上都遗址区的景观结构变化较大,其中草地、湿地与沼泽面积均在减少,而耕地、林地、居民点与工矿用地、沙地面积增幅明显;草地景观的优势度降低,景观格局向破碎化、复杂化、多样化与异质化发展。生境质量下降、边缘效应增加、草地生态系统抗干扰能力降低、沙地面积扩张是元上都遗址区生态环境致损受危的风险源;因景观稳定性逐渐降低使其面临的生态风险有加大趋势。     

讨赖河流域近30年土地利用与景观格局动态

以讨赖河流域1976年Landsat MSS、1989年、2000年和2010年的Landsat TM 4期遥感影像为数据源,运用土地利用变化幅度、动态度、转移矩阵等方法,并结合景观指数,采用主成分分析方法,分析了流域1976-2010年间的土地利用/覆被和景观格局的变化及其驱动力。结果表明：近34年,研究区耕地和城乡建设用地所占比例持续上升,分别由4％和0．04％增加到7．4％和0．26％;冰川和永久性积雪、草地面积则分别减少897．98 km2和383．69 km2。各土地利用类型中以城乡建设用地的动态度最高,达16．13％,耕地次之。土地利用类型间主要转移方向为：冰川和永久性积雪转化为裸岩石砾地,戈壁转化为耕地,林地与草地间相互转化。整个景观的斑块密度先增大后降低,最大斑块指数先减小后增大,景观趋于更加破碎,景观的多样性先减小,后增加。人口增长和经济发展因素是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时也受气候因素的影响。     

基于景观结构方法的若尔盖高原土地退化趋势研究

以若尔盖高原为研究区域,基于GIS及遥感图像技术提取了1990年的景观类型面积及1990年到2000年间各景观类型之间的动态变化面积,计算得到不同景观类型面积在此期间的相互转移概率。在此基础上将景观结构动态转移模型应用于土地退化趋势的研究中。结果表明:经过多次迭代,林地,高覆盖度草地,水域,沼泽分别减少了8.02%、21.62%、1.09%、9.66%,并呈现一直减少的趋势。而居民建设用地,沙地,未利用土地呈现一直增加的趋势,分别增加了5.76%、3.79%、17.09%。假设将来人类活动和农牧业生产保持1990到2000年间的发展水平而未采取任何环境保护措施,研究区域土地将持续退化。     

干旱区高山湿地生态风险时空变化——以巴音布鲁克自然遗产地为例

以2000年和2010年巴音布鲁克自然遗产地TM遥感影像、巴音布鲁克气象站2000-2007年降水、气温数据,建立生态风险指数,比较分析2000年和2010年生态风险区的时空演变特征,定量分析生态风险区变化的距离及方向.结果表明:①2000-2010年,研究区高覆盖度草地面积变化幅度最大,减少了39.63％,平原旱地、河沼、高覆盖度草地的分离度增大,中覆盖度草地抗扰度增加;②研究区平均生态风险值随时间变化逐渐降低,约4成面积的生态风险略有上升;③高生态风险区由单中心集聚向多中心分散变化,面积变化由差异化向一致性转化;各生态风险区重心变化强烈,由东北方向向西南方向转移,方向角度变化最大的为高生态风险区;④气候变化和人为活动影响研究区的生态风险变化,气候变化导致局地景观格局和物种生境发生变化;人类活动影响景观格局的分布,并在短时期内影响动植物的生境以及景观格局.