低山丘陵盆地区农用地整理潜力分级研究

为探讨低山丘陵盆地区农用地整理潜力分级模式,在MAPGIS软件的技术支持下,综合处理研究区土地利用基础数据,针对低山丘陵盆地区土地资源现状特点,综合考虑自然、区位、经济、社会等因素,通过分析地形坡度、耕地等级和耕地区位条件,在常用潜力分级方法的基础上,构建了增加耕地面积、增加耕地系数和耕地区位指数的三指标综合分析模型,并将其应用于福建省明溪县农用地整理潜力测算研究,研究结果更加贴近实际,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级潜力镇可分别增加耕地面积329.41,144.03,77.21hm2,以期为地方农用地整理提供更好的参考和建议。     

2001－2017年四川省耕地产能变化与潜力特征分析

提高耕地产能对于满足中国日益增长的粮食安全需求有重要意义。该研究基于MODIS-EVI数据,通过构建作物EVI生长曲线,利用二次差分法及阈值法提取耕地复种指数并计算最优生长时长(Most Active Day, MAD)表征耕地产能变化,分析了2001-2017年四川省复种指数不变区内单季作物种植区,双季作物的第一、二季种植区内耕地产能变化及潜力特征。结果表明:1)研究期内四川省93.5%的耕地复种指数未发生变化,复种指数不变区内熟制以一年一季(占总耕地面积的88.3%)和一年两季(占总耕地面积的2.7%)为主;2)研究期内四川省单季作物产能显著下降与显著提升区分别占总面积的24.0%和33.2%,产能稳定区占比最大;双季中第一、二季作物产能分别呈先降后升和波动下降趋势,产能变化耕地面积分别占总面积的62.1%和49.4%;3)双季作物产能提升潜力大。研究期内四川省单季作物产能提升区和产能下降区产能提升潜力小于40%的耕地占比分别为83.8%和71.4%;双季作物第一、二季作物产能提升区内产能提升潜力大于40%的耕地分别占89.5%和67.6%。双季作物产能提升潜力大于80%的耕地面积超过一半,表明四川省双季作物的耕地产能仍有较大的提升空间。该研究所提出的耕地产能量化方法,可以应用于大尺度、长时间序列的耕地产能变化监测、耕地产能提升潜力空间识别等,可为优化耕地产能监测方法、促进耕地保护政策与规划制定提供借鉴。     

基于无人机遥感影像监测土地整治项目道路沟渠利用情况

为客观监测和有效评价土地整治项目基础设施建后利用情况,初步探讨利用无人机航拍影像结合智能算法识别设施利用状态的可能性,该文选取典型项目,利用多旋翼无人机航拍获取高分辨率影像,提取田间道路和骨干沟渠影像网格切片,通过BoW模型构建典型地物样本特征库基于样本纹理特征进行分类,利用支持向量机模型对研究区骨干线状基础设施利用状况进行识别,并依据目视解译和实地勘察对识别结果进行了精度验证。结果显示无人机遥感方法可以初步识别研究区基础设施建后利用情况;研究区田间道路病害和骨干沟渠淤塞情况识别总体分类精度达到80%和70%;田间道路分类误差主要来自通行不畅与路面裂缝,骨干沟渠分类误差主要来自轻度淤塞;提高影像精度情况下,田间道路利用状况识别精度有所提升但不显著,骨干沟渠通畅状况识别精度无明显变化,模型对宽度2 m以下沟渠识别结果精度较差。研究表明,基于无人机遥感对土地整治项目基础设施利用情况进行自动分类识别具有可行性且效率较高,而监测精度有待于后期进一步提升。     

江苏省土地生态安全评价研究

生念省(市、县)和国家级生态示范区建设指标的引入,可以进一步完善区域土地生态安全评价指标体系.依据区域土地生态安全评价一般性指标体系和现有的土地生态安全评价实例,结合江苏省的实际情况,建立了由18项指标组成的土地生态安全评价指标体系.运用层次分析法确定各指标权重,通过加权求和计算得到江苏省2000,2005和2008年的土地生态综合安全值分别为0.812,0.840和0.845.研究结果表明,江苏省土地生态安全水平达到良好级.通过对江苏省土地生态安全进行评价研究,可为江苏省土地资源的可持续利用提供理论基础和实践经验.     

2000-2018年天山中段高海拔草地暖季承载力

草地是新疆重要的植被类型,快速评价区域草地生产力状况,揭示高海拔草地暖季食草动物承载力,对典型区域草地与食草牲畜平衡管理具有重要意义。为克服传统实地取样方法在数据可获取性、多年监测连续性、区域覆盖性等方面的限制,利用MODIS MOD17A3H/NPP数据产品,以新疆和静县为研究区,探索草地地上生物量（Aboveground Biomass,AGB）估算模型在高海拔草地应用的有效性,分析研究区草地AGB的时空变化规律,探讨其多年载畜状况。结果表明：1）基于MODIS MOD17A3H数据模拟的草地地上净初级生产力（Aboveground Net Primary Productivity,ANPP）与已有文献获取的实地数据相比,均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）处于3.23～11.89 g/m2之间,估算结果具有较高精度。2）研究期内（2000-2018年）研究区AGB均值为1 252.34 kg/hm2,且存在波动上升的趋势,其线性增长率为7.78 kg/(hm2·a)（P<0.01）,草地AGB整体处于轻微上升趋势,AGB增长的草地占比达74.90%。3）研究期内年均地上干草产量均值为15.01万t,其中海拔>2 500 m的高寒草原及高寒草甸干草产量最大,占比分别为24.20%及57.46%,修正后可利用干草产量为8.62万t。4）研究区草地理论载畜量多年均值为24.26万～31.94万羊单位,不考虑自然及管理因素修正的理论承载力为31.94万羊单位,草地欠载2.99%;修正后理论承载力为24.26万羊单位,草地超载27.82%。研究结果可为制定区域国土管理制度和牧业规划政策提供参考,对促进区域自然资源可持续发展具有积极作用。     

基于景观生态评价与最小阻力模型的江南水乡土地整治规划

以统一工程建设形式和刚性工程建设标准为引导,以规整化和硬质化为目标,以高强度工程建设为手段的传统土地整治,虽在稳定耕地数量、改善农业生产条件过程中发挥了积极作用,但在当前生态文明建设的要求下亟待转型。江南水乡作为现代化进程与传统农业冲突最为剧烈的地区,通过生态型土地整治实现生态改善、景观提升的需求更为迫切。该研究以景观生态学理论为指导,按照“景观格局评价-土地整治功能分区-廊道格局优化-斑块基质优化”的总体思路,基于空间聚类算法及最小阻力模型等GIS方法,选取典型项目提出了生态型土地整治规划方案。通过规划实施可在保证农业设施得到改善前提下新增人工湿地面积1.24hm2,水系廊道连通度和环通度分别提升55.43%和454.95%,实现项目区景观生态安全指数提升35.56%。该研究可为丰富土地整治规划方法,探索土地整治生态转型路径提供参考与借鉴。     

基于改进CoMOLA模型的镇域土地利用优化

全域土地综合整治是实施乡村振兴战略的重要抓手,也是提升农村土地整治效果的有效途径。为探索服务全域整治目标的土地利用优化配置方法,借助非优势排序遗传算法在进化模拟、全局搜索等多目标决策优化中的优势,从转型条件、面积约束、效益测算等方面构建约束多目标土地利用优化配置模型(Constrained Multi-objective Optimization of Land-use Allocation,CoMOLA),同时借鉴首位度理论改进模型并选取典型研究区进行案例分析。通过设置经济优先、生态优先及生产优先3种不同发展情景优化土地利用土地管理配置,利用中间结果识别未来发展可能的冲突,为规划制定提供依据。研究结果表明:1)经济优先情景下,研究区2030年经济效益较基期年(2018年)增长了12.33%,生态效益和生产产量分别减少了11.41%和3.73%;生态优先和生产优先情景下,生态效益和生产产量分别提高了51.68%、11.63%;2)土地利用数量结构与空间结构在3种情景中均存在一定的极化趋势,绝对冲突地块面积分别为1.98%、3.12%和1.71%。需结合发展目标等多重因素,参考冲突识别结果,因地制宜制定发展方案。综合而言,运用改进约束多目标土地利用优化配置模型进行研究,能同时满足土地利用的时空特征,得到较为客观的土地利用土地管理优化方案,且其中间结果可作为地类发展冲突识别依据,可为多目标优化问题提供新的方法借鉴。     

2000-2020年南疆地区棉花种植空间格局及其变化特征分析

南疆地区是中国棉花的重要产区。综合全面了解南疆地区棉花种植空间格局及其变化特征对各级政府部门制定相关决策、保障国家粮棉供给、促进中国棉纺织工业加速发展具有重要意义。该研究以MODIS EVI数据为基础，应用TIMESAT软件平台集成的Double-Logistic滤波对棉花生长曲线进行重构，根据曲线特点提取阈值，进而提取南疆地区棉花种植信息，分析其种植空间格局及其变化特征。结果表明：1）南疆地区棉花主要分布在天山山脉南侧，形成以阿克苏地区为核心，喀什东北部及巴州北部为边缘的"核心-边缘"结构；2）近20 a南疆地区棉花种植面积增加103.17万hm2，年均棉花面积增长5.16万hm2，主要来源于耕地（76.85%）与草地（11.91%）；3）棉花分布在空间上呈"东北-西南"走向，棉花种植重心近20 a总移动距离91.5 km，年移动速率4.58 km/a，基本稳定保持在阿克苏市境内；4）南疆地区棉花种植面积冷点主要分布在克州以及和田地区，2005年后逐渐向西南侧集聚；热点分布格局年际变化显著，2005年前主要分布在阿克苏地区，2005年后逐渐向南疆地区东北侧延伸，主要集中在阿克苏地区以及巴州地区北部。研究成果可为制定区域国土管理制度和涉棉企业科学决策提供参考，对调整和优化棉花结构布局具有积极作用。     

苏南地区景观格局特征与坑塘水质关联关系

研究不同空间尺度景观类型与景观格局指数对农村坑塘水质的影响程度和机制对于快速城镇化背景下乡村水环境保护具有重要的现实意义。基于实地水样采集数据及土地利用数据,以苏南地区农村坑塘为研究对象,结合相关分析、冗余分析等数理统计方法,初步探讨经济发达区农村坑塘水质与土地利用/景观格局之间的特征关系。结果表明:1)苏南地区农村坑塘水质状况不一,自北向南,电导率(COND)、NH_3-N有增加趋势,磷酸盐(TDP)有减少趋势,溶解氧(DO)先降后增。平原区坑塘污染较严重,以DO污染为主,低山丘陵区污染程度较轻,主要为磷元素和DO污染。不同尺度缓冲区内土地利用强度较大,耕地、建设用地占主导地位,平均面积比例在57.34%～73.19%;2)不同景观类型对水质影响存在差异,建设用地与NH_3-N、DO呈正相关,与TDP、COND呈负相关,耕地在200 m尺度上与COND、NH_3-N呈显著正相关,在400～500 m尺度上与TDP呈显著正相关,林地和草地对水质净化具有一定正效应,且在200 m尺度上较明显;3)景观格局指数与水质特征关系较明显且存在尺度差异。相关分析中,100 m尺度下的最大斑块指数(LPI)、景观聚集度指数(AI)与COND、NH_3-N呈显著负相关,100 m尺度下的景观形状指数(LSI)、景观分离度指数(DIVISION)与COND、NH_3-N呈显著正相关。冗余分析中,100 m缓冲区内,第一排序轴(约束轴)累积百分比为94.4%,相关系数为53.3%,较好表达水质指标与景观格局指数的关系;4)LPI、LSI、DIVISION、斑块结合度指数(COHESION)及AI与地区水质特征关系最为明显。斑块密度越小,破碎度越低,聚集与连接度越低,分离度越高则越有利于地区坑塘水质的保护。通过多维度分析,在一定程度上揭示了苏南地区坑塘生态水文过程,有利于经济发达区农村坑塘管理和水质保护,研究结果可为政府相关部门决策提供一定参考。     

基于"类型-等级-潜力"综合视角的村庄特征识别与整治对策

村庄作为乡村人地关系的重要载体,其空间布局与发展态势是全域土地综合整治的主要对象和重要内容。该研究立足于乡村振兴战略背景下村镇布局优化的新内涵,以满足乡村自身发展需求为基础,通过构建涵盖"城镇辐射""资源禀赋""生态安全"3个维度特征的指标体系,以江苏省睢宁县为研究区,在村域尺度进行村庄类型识别;采用Pajek复杂网络分析法构建村庄等级体系;在村庄分类分级的基础上,明确各类型各等级村庄的发展职能,进而探索其整治潜力。结果表明:1)乡村发展具有异质性,村庄分类分级能够为村庄整治潜力的测算评价、整治区域的优选和时序安排提供有效支撑;2)村域尺度下,研究区可划分为城郊融合类、激活优化类、特色提升类、生态保护类、拆并搬迁类等9种单一或复合类型,结合"中心村-次中心村-一般村"的村庄等级结构体系,可形成"规模-格局-质量"的整治潜力分区;3)研究区占主导类型的为激活优化类,全县可复垦潜力共计627.51 hm^2,可盘活潜力共计17 299.91 hm^2。各类型等级村庄的发展职能、整治潜力及综合整治对策等研究成果可为村镇布局优化重构、城乡建设用地增减挂钩政策调控、乡村振兴战略及全域土地综合整治实施等提供借鉴与参考。