LUCC视角下的艾比湖流域典型区域景观格局时空变化研究

在RS和GIS技术的支持下,以艾比湖流域典型区域1990、1998、2011、2013年的四期Landsat影像为数据源,利用ENVI4.8得到艾比湖流域典型区域4个时期的土地利用/覆盖类型转移矩阵,并对土地利用面积变化量进行分析,利用土地资源数量变化指数单一土地利用类型动态度和区域土地利用综合动态度模型对土地利用问题进行信息的提取,借助景观生态学软件Fragstats3.3进行景观指数的计算,深入探讨了近20年来艾比湖流域典型区域景观格局的时空动态变化。从景观和斑块尺度上分析了1990~2013年艾比湖流域典型区域景观格局变化的整体特征和空间异质性。结果表明:从1990~2013年耕地面积不断增加且幅度最大,增加134354.07hm~2,其他地类的面积有所减少;各地类景观斑块数持续增加,斑块形状趋于不规则化,整体景观趋于破碎化;景观香农多样性指数在2011年出现最高值1.5173,景观丰富度在这一年最明显。该研究对艾比湖流域土地利用动态及环境演变等研究有着非常重要的意义。     

近40年来山西省湿地景观格局变化分析

在遥感和GIS技术的支持下,应用1975-2014年四个时间段的卫星遥感数据,在1:5万目视解译的基础上,通过选取斑块数量、斑块面积、斑块平均面积、多样性、优势度和破碎度等具有典型生态意义的景观格局指数,较系统地分析了山西省湿地景观空间格局的变化特征。结果表明:40年间山西省湿地总面积减少了431.16km~2,年均减少10.78km~2,同时湿地退化速率明显加快,其中2007-2014年湿地年均减少面积是1975-2000年的3倍;40年来湿地景观多样性下降,优势度增加,破碎度指数先增加后持续减少,2000年以来湿地空间分布格局趋于集中;河流湿地是山西省湿地景观的主导类型,1975-2000年,河流湿地面积减少、斑块数量增加,呈破碎化发展,而2000-2007年,大量的小湿地斑块出现了消亡现象,河流湿地破碎化程度降低;随着人类活动干扰强度的增强,人工湿地所占面积比例逐渐提升,优势度指数增大,表明人类活动对山西省湿地景观格局变化的影响程度较大。     

博斯腾湖湿地景观格局动态变化及其驱动机制分析

在RS和GIS技术,FRAGSTATS软件的支持下,应用1990年Landsat TM、2000年Landsat ETM+和2010年的ALOS/AVNIR-2遥感影像,结合博斯腾湖湿地的区域特点,提取博斯腾湖湿地生态景观格局信息,并选取12种具有典型生态意义的景观指数,对博斯腾湖湿地20年的景观空间格局变化和演变特征进行分析,探索其演变机制。结果表明:湿地面积在研究时段内呈现先增加后减少的趋势。1990-2000年间湿地总面积增加351.8km2,其中人工湿地面积增加34.93km2,自然湿地增加316.87km2;2000-2010年间湿地总面积减少277.34km2,其中人工湿地面积减少28.36km2,自然湿地面积减少248.98km2。从景观整体来看,均匀度指数较低,景观破碎化程度不断增加,景观被湖泊,潮间沼泽和光滩沼泽这三个占优势的景观类型所控制。     

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。     

综合治理前后民勤绿洲景观格局时空演变特征

根据1999年、2006年和2013年的Landsat/TM影像数据,利用GIS技术和Fragstats,分别从景观和类型2个水平上对比研究了综合治理前后民勤绿洲的景观格局及其时空格局演变,结果表明:石羊河流域综合治理前(1999—2006年),绿洲内以牺牲林地、草地为代价的盲目开垦现象与绿洲沙漠化趋势同时并存,民勤绿洲景观的复杂程度和连通性不断提高,而其景观异质性在降低,绿洲呈破碎化发展趋势;综合治理后(2006—2013年),民勤绿洲景观斑块形状复杂程度在提高,破碎化程度和斑块连通程度均在下降,而其景观异质性在增加。绿洲景观破碎化程度的下降主要是受湖区绿洲景观破碎化程度变化的影响,该时期,退耕后的生态恢复已初见成效,但泉山区土地沙化和湖区土地盐碱化现象依然严峻。景观指数变化在绿洲尺度和各景观分区尺度上表现出明显差异,说明景观指数存在明显的尺度效应。石羊河流域综合治理措施的实施,改变了民勤绿洲土地利用景观时空格局特征,从而对绿洲生态系统的结构和功能产生影响。     

锡林河流域上游河谷湿地景观格局演变及其驱动力

为全面揭示锡林河流域上游河谷湿地格局变化过程及驱动因素,选取1989—2015年12景Landsat卫星影像为数据源,采用质心迁移模型和景观指数方法,研究了区域湿地景观的组成及演变趋势,并探讨了湿地景观变化的主要驱动因子。结果表明:①1989—2015年,锡林河上游湿地面积整体呈减小趋势,变化率为-1. 21 km~2·a~(-1);湿地面积占比在2. 55%～3. 75%。湿地质心整体向西北方向迁移,斑块面积在南北方向呈缩小趋势,而在东西方向呈延长趋势。②类型水平上,1995—2006年流域湿地斑块数量变化剧烈,1989—2000年斑块数量增加,表明景观破碎度增大,2011—2015年斑块数量呈下降趋势,景观斑块向规则化和集中化趋势发展;景观水平上,湿地最大斑块所占比例减少,斑块趋于复杂化,景观破碎度增大,香农多样性、香农均匀度指数整体呈减少趋势,湿地景观分布向均衡方向发展。③湿地面积对人口数量和牲畜量响应较为敏感,过度放牧是导致该区域湿地不断萎缩、景观多样性改变的关键驱动力。     

西北内陆干旱区湿地景观格局变化——以新疆准噶尔内流区为例

应用"3S"技术,通过选取景观多样性指数、优势度指数、破碎度指数、斑块形状指数等空间格局指数对准噶尔内流区1975年至2009年近三十四年间湿地景观格局变化进行研究。结果表明:近三十四年来湿地面积总体小幅度增大,其中,1975年至2000年,湿地面积小幅度增大,2000年至2009年,湿地面积小幅度减小。湿地景观多样性增大,优势度减弱,破碎度先增大而后减小,斑块形状趋于复杂,各湿地景观类型间的差异减小,湿地景观结构趋于稳定。各湿地类型中,河流湿地面积先增大而后减小;湖泊湿地面积先增大后减小;沼泽湿地变化幅度较小;人工湿地面积持续减小。准噶尔内流区湿地景观格局的变化与流域内的水资源循环相关性较强,人类活动尽管对其产生了较大干扰,但并未改变湿地整体景观格局,因而,有利的气候条件与合理的人类活动是西北内陆干旱区湿地景观稳定与发展的决定因素。     

科尔沁城镇化过程对沙地景观的影响

城镇空间扩展所表征的城镇化过程及其对区域景观的影响,是景观生态学研究中的重要方向之一,也是景观生态学中格局-过程研究的重要组成部分。以1985—2013年遥感数据为基础,GIS技术与景观格局分析方法为手段,采用主要指标构建的城镇化指数定量分析了城镇化过程对科尔沁沙地景观的影响。结果表明:近28 a来,区域城镇化发展较快,年均提高0.64%,并呈现阶段性特征,研究区景观变化明显。在斑块水平上,农田、固定沙丘、林地、居工地的面积增加,其余景观类型的面积减少;农田、居工地与林地的破碎化程度增加;农田、固定沙丘最大斑块面积增加最显著,在区域中的优势作用增强。在景观水平上,区域景观破碎化程度减轻,空间集聚程度增加,景观类型组成趋于简单。区域内城镇化过程对不同类型景观的影响存在差异性,其特征表现为城镇化对农田、居工地的影响最大,对其他类型景观的影响较小。城镇化指数与斑块数量、散布与并列指数、香农多样性指数之间存在显著的负相关关系,城镇化指数与蔓延度指数为显著的正相关关系,表现为研究区景观破碎化程度、空间散布程度、异质性均随城镇化水平提高而减小,反映出城镇化与景观变化存在一定的内在联系,选取的景观指数能够反映城镇化过程对区域景观的影响。     

塔里木河三源流区湿地演化特征遥感分析

以1975年MSS、2000年ETM和2007年CBERS-2三期卫星遥感数据为基础信息源,对塔里木河三源流区湿地演化特征进行了初步分析。研究结果表明:1)32年间,塔里木河三源流区湿地减少面积共计1790.73km2,天然湿地的严重退化是引起湿地面积锐减的主要原因。2)湿地景观斑块数和斑块平均面积均呈逐年减小的变化趋势,1975-2000年湿地变化以萎缩方式为主,2000-2007年小湿地斑块则出现了严重的消亡现象。3)湿地景观多样性指数和破碎化指数逐年减小,优势度指数则呈逐渐增加的变化趋势,表明塔里木河三源流区湿地景观多样性降低,各类型所占比例差异逐渐增大,湿地主导类型已由沼泽草甸湿地转变成了河流湿地。4)人类活动对湿地的破坏强度明显减弱。1975-2000年,塔里木河三源流区因"围湿造田"而直接占用的湿地面积达782.75km2,2000-2007年减少至606.48km2,尤以和田地区变化最为显著,因"围湿造田"占用的湿地面积由286.43km2减少至75.77km2。32年间,喀什地区"围湿造田"强度高居不下,是湿地退化人类活动影响强度最大的地区。     

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。     

松嫩平原典型盐碱化地区土地利用格局变化研究——以吉林省乾安县为例

基于两期土地利用遥感数据,并结合统计与调查资料,本文使用地理信息系统技术和景观生态学方法,对1945~1996年吉林省乾安县的土地利用格局变化进行了研究。结果表明:1)就乾安县的整体土地利用变化而言,主要表现为景观破碎化,斑块不规则化和景观结构复杂化。2)就各土地利用类型的变化而言,突出表现为草地和湿地大幅减少,景观百分比显著下降,同时耕地和盐碱地大幅增加,景观百分比显著上升。3)就各土地利用类型之间的转换而言,主要表现为草地、林地、盐碱地和湿地向耕地的转化,以及耕地、草地、水域和湿地向盐碱地的转化。4)就各土地利用类型结构的变化而言,突出表现为草地和湿地遭受严重分割,出现严重的破碎化;而耕地和盐碱地斑块日益扩大,连通度上升。5)就土地利用格局变化的环境效应而言,草地和湿地的大幅减少以及盐碱地的显著扩展已经对当地的生存环境构成了严重威胁。     

基于GIS的祁连山森林景观格局分析

在地理信息系统软件ArcGIS环境下 ,将祁连山区DEM图和坡向图分别同植被图叠加 ,分析研究区各景观组分在空间的分布特征 ;用定量分析景观结构和景观格局程序Fragstats计算景观和各景观组分的相关指数 ,分析其连通性、完整性、破碎化程度及聚集程度。结果表明 :研究区各景观组分分布受海拔高度和坡向的影响非常明显。各景观组分的完整性、连通性和破碎化程度也很不均衡。草地是研究区面积最大、连通性和完整性最好的景观组分 ;青海云杉林呈斑块状或带状分布在阴坡和半阴坡 ,形状最为不规则 ,平均斑块面积小且距离近 ,易受干扰而发生重大变化 ;宜林地和祁连圆柏林相对于农田、疏林地有较强的扩张特征 ;而杨类阔叶林各斑块间相隔距离大 ,斑块之间的邻接性差 ,破碎化程度最为严重。     

Assessment of wetland fragmentation in the middle reaches of the Heihe River by the type change tracker model

The quantitative research of wetland landscape fragmentation in the middle reaches of the Heihe River is important for the wetland and oasis sustainable development in the Hexi Corridor. Based on the data of remote sensing and GIS, we constructed the type change tracker model with sliding window technique and spatially morphological rule. The suitable scale and optimum scale of the fragmentation model of wetland landscape in the middle reaches of the Heihe River were determined by the area frequency statistics method, Chi-square distribution normalized scale variance, fractal dimension and diversity index. By integrating type change tracker model and the optimum scale with GIS spatial analysis, the spatial distribution characteristics of wetland landscape fragmentation in different periods and the related spatial-temporal change process were clarified. The results showed that(1) the type change tracker model, which analyzes the spatial pattern of wetland fragmentation on the pixel level, is better than the traditional wetland fragmentation analysis on the landscape and patch levels;(2) The suitable scale for the wetland fragmentation ranged from 150 m×150 m to 450 m×450 m and the optimum scale was 250 m×250 m in the middle reaches of the Heihe River; and(3) In the past 35 years, the total wetland area decreased by 23.2% and the fragmentation of wetland markedly increased in the middle reaches of the Heihe River. The areas of core wetlands reduced by 12.8% and the areas of perforated, edge and patch wetlands increased by 0.8%, 3.1% and 8.9%, respectively. The process of wetland fragmentation in the research region showed the order of core wetland, perforated or edge wetland, patch wetland or non-wetland. The results of this study would provide a reference for the protection, utilization and restoration of limited wetland resources and for the sustainable development of the regional eco-environment in the Heihe River Basin.     

景观格局分布特征的区域差异分析--以鄂尔多斯高原伊金霍洛旗为例

以内蒙古鄂尔多斯高原伊金霍洛旗为研究区域 ,以TM遥感影像解译的 1998年土地利用图为基础资料 ,将伊金霍洛旗划分为毛乌素沙地亚区、乌审凹地亚区和黄土丘陵亚区。从区域尺度 ,利用多样性、优势度、均匀度、分维数、平均斑块形状指数、平均斑块大小、斑块密度指数和斑块体平均斑块边缘等指数 ,对不同景观亚区的景观格局进行了数量分析。结果表明 ,在景观亚区这一尺度上 ,毛乌素沙地亚区一方面对该旗景观格局起控制作用 ,另一方面该亚区所承受的人类活动强度最大 ,景观的破碎化程度最深。而乌审凹地亚区的景观破碎化程度最小 ,人类活动强度最弱。从景观要素来看 ,无论哪一亚区均以天然草地为景观基质 ;不同类型斑块总的格局特点是 ,受人类影响程度愈深的斑块 ,其破碎化程度愈深 ,斑块的复杂性降低。总体而言 ,天然类型的斑块体 ,其斑块复杂性以乌审凹地亚区最为复杂 ,斑块的破碎化程度则以毛乌素沙地亚区最深 ;而人工斑块类型的变化规律在不同斑块类型之间稍有不同。     

吐鲁番周边历史文化资源景观格局动态演变

应用遥感和GIS技术以及景观格局理论,以历史文化资源丰富的吐鲁番为研究区,利用1990年、1999年和2010年的遥感数据,研究吐鲁番周边历史文化资源景观类型变化。结果表明：① 自然科学的研究方法和先进的空间信息技术手段,可以改进部分社会学科对历史文化资源保护定量化的不足;② 整个时段（1990-2010年）周边历史文化资源总斑块数目变化不大,Shannon多样性指数由0.965 2减小到了0.837 6,Shannon均匀度指数由0.436 8增加到0.521 7,优势度指数有所降低;③ 从不同景观类型来看,受人类干扰较小的历史文化资源有海洋墓地、阿萨协亥尔古城、阔坦吐尔古城;受人类干扰较大的有高昌故城、交河故城、苏公塔。研究结果可为吐鲁番地区的历史文化资源管理和保护提供科学依据。     

塔里木河干流景观格局梯度分析

基于GIS 技术,以塔里木河干流为研究对象,通过缓冲区取样分析了流域整体景观格局及其空间分异特征;针对流域本身自然地理梯度特点,分别在流域5个河段沿横向梯度设置了35个缓冲带,并利用Fragstas 软件分别在景观水平和类型水平上选取景观指数,进行景观格局梯度分析与比较。结果表明: ① 研究区其他类型土地利用占总面积的54.88%,为整个流域景观的背景,植被占35.1%。低覆盖草地占植被面积最大、空间上呈连片的趋势,高覆盖草地空间分布较集中,林地斑块较小,被其他景观分离,空间结构破碎化较严重,耕地斑块数目最多,从上游至下游景观多样性降低,景观异质性减小。② 土地利用空间格局异质性特征比较明显,呈现出“上游-中游-下游”地域梯度和河道两侧缓冲带梯度格局,河流对景观格局的空间分布有明显影响,由不同宽度缓冲带的景观格局指数分析,塔里木河的宽度效应在河段1、2、3、4分别为8.6～10 km、6.6～8.1 km、4.8～4.9 km、1.4～5 km,各指数随缓冲带宽度的变化趋势反映出河流效应的强弱。③ 在类型水平上各景观指数反映不同景观类型对河流效应的敏感程度,有林地主要分布在1～5 km,疏林地为1～10 km,高覆盖草地为1～9 km,低覆盖草地为1～12 km。以河道为中心建立的辐射缓冲带的景观格局分析方法,很好地揭示了河流廊道-绿洲-荒漠过渡地区景观梯度动态和生态效应幅度,有利于制定更有效的发展政策,为受损生态系统的生态修复提供了有力依据。     

国道312酒泉-嘉峪关段公路沿线景观格局变

公路作为一种特殊的土地利用类型,对其周边景观格局起着“通道-障碍”双重作用。在RS和GIS技术支持下,以甘肃酒泉-嘉峪关市1986、1996、2006年和2010年Landsat TM/ETM+影像为数据源,应用景观格局指数分析法,对比分析近25 a来,酒泉-嘉峪关段国道312公路两侧不同缓冲区内景观格局变化。结果表明：① 1986-2010年,公路沿线景观格局变化显著,建设用地增加迅速,未利用地明显减少,且主要转化为建设用地;公路辐射作用在不同缓冲区内影响程度存在差异。② G312线酒泉-嘉峪关段交通道路廊道结构特征变化突出,公路连通度和通道作用不断加强。③ 公路及相关设施建设使得沿线景观斑块密度增加,景观异质性增强,部分斑块类型在不同缓冲区表现出一定程度的聚集效应;公路沿线景观格局趋于破碎化、多样化和均匀化。④ 公路沿线以2 000 m内缓冲区影响最大,而公路起始两端的市中心地带影响范围超过3 000 m。两城市扩张与经济发展以及原有景观格局特征是导致公路沿线生态效应差异明显的重要原因。     

陕北风沙区景观格局分析

陕北风沙区地处农牧交错带,气候干旱,是一个从沙区向黄土区的过渡区,自然环境复杂、恶劣。区内景观类型简单,半流动沙地、流动沙地占据了主体,是一种典型的沙地景观格局。水是区域景观发展的一个重要因素,绿色景观滩地、草地、林地仅有14．7％,显示出区内生产力低,生态环境脆弱。人为景观成为区域内仅次于沙地的景观大类,区内自然的景观格局正受到人类的强烈干扰。这种区域环境的过渡性及脆弱性,导致了区域景观结构的不稳定性与敏感性。