基于景观邻接特征的绿洲生态安全变化分析——以土库曼斯坦马雷绿洲区为例

基于2001年和2010年的遥感影像数据,以土库曼斯坦马雷绿洲为研究区,建立景观生态安全评价模型,分析2001—2010年马雷绿洲区的景观生态安全格局变化。结果表明:1强烈的人类活动使马雷绿洲区的耕地、建设用地面积剧增,沙地、撂荒地面积有所增加,林地、草地、盐碱地、水体面积减少;2草地、耕地、林地、水体受沙漠化威胁程度有所加重、受盐碱化威胁程度有所减轻,建设用地受沙漠化和盐碱化威胁程度则均有所减轻,草地和耕地是受沙漠化和盐碱化威胁程度较大的斑块类型,建设用地受威胁程度最小;3整体而言,马雷绿洲区的生态安全受沙漠化威胁度有所加重,受盐碱化威胁程度有所减轻。     

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。     

河北沽源县土地利用动态变化研究

基于沽源县1996-2006年土地利用现状年度变更调查数据,利用土地利用动态度模型、土地利用程度模型、区域差异模型,对沽源县土地利用的时空变化进行了详尽的分析。研究表明:沽源县耕地、牧草地和未利用地减少,林地、居民点及工矿用地、水域和交通用地增加;研究区土地利用变化速度较快,年变化率达到1.34%,其中林地的年变化率最大,耕地的年变化率也较大;11年来沽源县土地利用处于调整期,各乡镇土地利用变化区域差异显著。     

民勤绿洲景观生态安全格局分析

基于1999、2013年覆盖民勤绿洲的两期TM影像数据,利用Arcgis技术获得各景观类型的空间特征指标和基于景观空间邻接的绿洲生态安全指标,进而在空间格局方面对绿洲的生态安全进行评价。结果表明:1999-2013年,1)受潜在沙化威胁程度最大的斑块类型由耕地变为了林地,而居民地始终是受威胁程度最小的斑块类型;从变化趋势来看,耕地斑块受沙化威胁在减小,而林地、草地受沙化威胁在增加,居民地则不变。2)耕地受潜在盐碱化威胁的程度不变,并且始终是受盐碱化威胁程度最大的斑块类型;其余斑块类型受盐碱化威胁的程度都呈减小趋势。3)在绿洲水平上,绿洲整体受潜在沙化威胁的程度在增加,受潜在盐碱化威胁在减小。     

黄土丘陵沟壑区土地利用空间分布与地形因子关系研究

以地处黄土丘陵沟壑区的安塞县为例,以土地利用现状图和数字高程模型为基础数据,在ArcGIS9.3软件的支持下,分别从高程、坡度、坡向三个方面对地形数据和土地利用数据进行叠加分析处理,研究土地利用空间分布格局与地形因子的关系。研究结果表明:土地利用空间分布与地形因子关系密切,并呈现一定的规律性。随着海拔的增加,草地的分布比例增大,林地的分布比例先增大后减小,耕地、园地、水域和工矿用地均呈减少趋势;平坦地区是耕地、园地、水域和工矿用地的优势分布区,大坡度区域是林地和草地的优势分布区;坡向由阴坡转向阳坡的过程中,林地的分布比例减小,耕地、园地、草地和工矿用地的分布比例增加,水域基本不受坡向影响。在此基础上,构建研究区土地利用空间分布三维景观图,再现土地利用空间分布与地理环境的关系。该研究有助于实现不同地形上土地利用类型的合理布局,优化该区的土地利用结构。     

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。     

基于景观结构和3S技术的干旱区绿洲生态风险分析——以高台县为例

以干旱区绿洲的典型区域-张掖市高台县为研究对象,基于景观结构中的景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建区域生态风险指数,并利用空间分析方法对生态风险指数进行变量空间化。通过对生态风险指数采样结果进行半变异函数分析和空间插值,绘制了研究区域2000和2010年生态风险分布图,并对区域生态风险结构分布变化和空间分布变化进行分析。结果表明:生态风险强度为0.1-0.3的区域主要分布在水域、建设用地与耕地集中的人工绿洲区;生态风险强度为0.3-0.4的区域主要分布在人工绿洲外围的过渡带;以盐碱地、戈壁及沙地景观为主的各种荒漠景观类型所在区域的生态风险强度在0.4-0.65之间。     

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。     

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。     

渭干河-库车河三角洲绿洲景观格局动态变化及其对生态系统服务功能的影响

利用渭干河-库车河三角洲绿洲1989年、2001年和2007年的遥感影像数据,分析了1989～2007年间渭干河-库车河三角洲绿洲景观结构变化规律,并讨论了由此带来的生态系统服务价值的变化。结果发现:在1989年～2007年间,研究区林地、草地、盐碱地和水域在减少,其中林地减少最多,草地和盐碱地其次,水域面积减少最小。耕地、建设用地和沙砾在增加,耕地增加最多,建设用地其次,沙砾变化较小;在整个研究期内,研究区生态系统服务总价值呈下降趋势,从1989年的5744.1×106元,分别下降为2001年的5543.0×106元和2007年的4540.2×106元;在生态系统各单项服务功能价值中,气体调节、授粉、生物控制和食物生产所占比例在1989年～2007年间呈增长趋势,干扰调节、水分调节、营养循环和废物处理所占比例则在减少,气候调节、水分供应、侵蚀控制、原材料和休闲娱乐变化较小,土壤形成、栖息地、基因资源和文化服务所占比例则基本保持不变。     

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。     

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。     

南疆典型绿洲土地利用空间格局变化特征分析——以疏勒县为例

利用新疆疏勒县三期遥感影像解译得到的数据,对疏勒县土地利用空间格局变化进行深入分析。分析结果表明:(1)研究区内耕地、林地、草地和建设用地四者之和面积占该区总面积的52.97%,盐碱地和沙地等未利用地占44.35%。1990～2006年间,林地、草地、建设用地面积大幅度增加;盐碱地和沙地面积大幅度减少。其充分说明人类活动对土地利用/覆被类型变化影响越来越强烈。(2)研究区土地利用/覆被类型转移的主要方向是耕地转化为林地和草地,草地和沙地转化为耕地,耕地和草地转化为建设用地,草地转化为沙地。土地利用变化经历了"显著变化-缓慢变化-显著变化"的过程。(3)景观格局分析表明,在人类活动的影响下,研究区景观破碎度、多样性增大,优势度减小。驱动力分析表明,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,同时还受产业结构和政策因素及人类干扰强度的影响。     

近50年来霍林河流域下游沿岸土地利用变化过程

本文以干旱半干旱脆弱区霍林河流域下游沿岸为研究靶区,利用1954和1964年地形图,1986、1996和2000年的TM遥感影像作为基本信息源,在GIS支持下,建立土地利用空间数据库,通过分析不同时段各土地利用类型的动态变化及其转换过程,揭示近50年来霍林河流域下游沿岸土地利用变化过程及其规律。研究得出,耕地和草地是霍林河流域下游沿岸的主要土地利用类型,次之为盐碱地,湿地和林地比重较小,人居地和沙裸地最小。计算土地利用动态度进行土地利用变化的数量分析发现,各土地利用类型之间以及同一土地利用类型在不同的研究时段都呈现出显著差异的速度变化,表现在速度变化的绝对量上、速度变化的方向上和土地利用综合动态度上,耕地和草地始终相反的速度变化方向说明二者之间存在密切的相互转换关系,而人居地和盐碱地始终一致的速度变化方向则说明人类干扰活动是研究区盐碱地面积扩张变化的一个主要因素。土地利用转换分析显示,霍林河流域下游沿岸各土地利用类型稳定性排序为耕地>湿地>人居地>盐碱地>林地>草地>沙裸地,它们之间的转换变化具有显著的差异性,同一土地利用类型在转出和转入土地利用类型及其转换量上的表现不同,且随时间推移亦发生变化,且这种转换变化在区域分布及空间构型上存在差异。转出的减少作用和转入的增加作用相叠加决定着研究区不同时段各土地利用类型的动态变化。     

库尔勒城市化进程对土地利用格局变化的影响

利用TM/ETM影像数据、统计年鉴数据及第二次土地利用调查数据,采用相关分析和经济学中的协整理论以及Granger因果关系法研究近20a库尔勒城市化进程对土地利用格局的影响。结果表明:库尔勒城市化与耕地、园地、林地、居民及工矿用地、交通用地、水利用地比例的二阶差分存在长期稳定的均衡关系。城市化是耕地、林地、居民及工矿用地、交通用地比例变化Granger原因,其中城市化与耕地比例变化的Granger关系显著,城市化与园地、水利用地不存在Granger关系。Granger因果关系法是验证城市化与土地利用格局变化关系的有力方法,同时库尔勒城市化所带来一系列对土地的影响不容忽视。     

压砂种植模式对地表热场景观格局的影响

基于Landsat ETM+数据,反演了宁夏环香山地区的地表温度,计算热场指数差异,运用景观指数对压砂地热场景观格局动态变化进行分析。研究表明:在宁夏环香山地区各土地利用类型中,压砂地的地表温度及热场变异指数最高,其次为未利用地,而草地、耕地、林地的地表温度较低。近十年间,宁夏环香山地区的热场呈现出高温斑块数量先增加后减少,景观由简单到复杂、再趋向简单的演变趋势。在2004—2009年间,热场景观斑块总数及密度明显增加,景观破碎化程度加深;高等级斑块类型的优势度明显提升,形状趋向复杂;由于大量低等级斑块转向高等级斑块,导致区域热岛效应明显增强。但在2009—2013年间,宁夏环香山地区的热场景观格局变化却表现出与2004—2009年间完全相反的变化态势。引起热场景观格局变化的主要原因是当地种植模式的变化,在2009年之前,宁夏环香山地区的压砂地面积的迅速扩张,由分散、局部、小面积转变为集中、连片、大面积的模式,大规模改变下垫面性质造成地表温度升高;然而2009—2013年,虽然压砂地面积继续扩大,但由于调整了种植结构,实行枣瓜间作,使得地表植被覆盖度增加,高温斑块面积比例开始下降。     

关中-天水经济区景观格局分析的尺度效应

以2010年TM影像为数据源,应用ArcGIS、Erdas软件对影像解译,把关中-天水经济区的土地利用景观分为6大景观类型。运用景观格局分析软件Fragstats 3.3,选择景观类型所占景观面积的比例、斑块个数、最大斑块指数、形状指数、平均分维数、连接度指数,从景观类型级别上探讨了景观格局指数的粒度效应,并对部分景观指数随粒度变化曲线进行了拟合。结果表明：在粒度为30～600 m,各景观类型的不同景观格局指数呈现出4种变化趋势: ① 指数值基本不变;② 指数值呈现有规律的上升或下降,有明显拐点;③ 指数值呈现有规律的上升或下降,但是拐点不明显;④ 指数无规律变化;部分景观指数随粒度变化曲线,可分别用三次函数和线性函数进行拟合;关中-天水经济区各景观类型景观指数计算的适宜粒度范围是耕地为120 m、林地为120～160 m、草地为90～130 m、水域为90～110 m、建设用地为90～130 m、未利用地为110～160 m。     

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。     

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。