基于GLC30数据的近20年海南岛土地利用动态变化研究

土地利用/覆盖变化（land use/cover change,LUCC）是当前全球变化研究的核心内容之一。近20年来,受自然环境和人文社会经济双重影响的海南岛土地利用变化显著,但其时空动态变化特征及其格局尚不明确。基于GLC30全球地表覆盖数据,分析了海南岛近20年来土地利用时空分布格局、时空动态变化。结果表明,海南岛土地利用/覆盖类型空间分布格局以耕地和林地为主,耕地主要分布在沿海地区,林地主要分布在中部山区。2000—2010年海南岛土地利用时空变化格局以林地面积增加为主,主要由耕地、草地、湿地和水体转化而来;2010—2020年海南岛土地利用时空变化格局以耕地和建筑用地显著增加为主,耕地增加主要来源于林地的转化,建设用地的增加则来源于耕地和林地。2000—2020年,海南岛林地和建筑用地面积显著增加,耕地和草地明显减少;湿地、水体、裸地和海域的面积变化较小。林地增加的区域主要分布在海南岛中部山区及东北部文昌市,大部分由草地转化而来;建筑用地主要来自于耕地、林地和草地的转化,另一部分则来自于湿地、水体和海域的开发,主要分布在海南岛沿海城镇居民点的周边地区;耕地减少主要是转化为林地,分布在海南海口、昌江、琼海和万宁等市县;草地减少区域主要分布在海南岛中部山区,转化为林地。2000年、2010年和2020年海南岛土地利用程度在各个时期变化较小,总体数值处于中间偏上水平,表明海南岛土地利用/覆盖变化的稳定性较高,人类对土地的开发强度适中。通过本研究可为海南岛土地利用合理开发及未来海南自由贸易港建设提供科学参考。      

基于ENVI的大纵湖流域土地利用变化及其对水质影响研究

为定量研究大纵湖流域土地利用类型与水质之间的关系,利用ENVI对大纵湖流域2012年和2016年Landsat TM遥感图像解译,采用监督分类法将土地分为6种类型,并与水质进行灰色关联。结果表明:①大纵湖流域以耕地和建设用地为主,两者比例超过总面积的70%。从2012-2016年,耕地和未利用地面积不断减少,主要流入林地和水域。②2012-2016年大纵湖水质指标总体均呈现先略有下降后缓慢改善的趋势。③湖泊水质整体上与土地利用类型的灰色关联度最大的是建设用地,其次是未利用地和水域,林地、耕地和草地的灰色关联度相对较低;各水质指标与土地利用的灰色关联度差异较大。研究表明,林地、草地对水质改善有着积极作用,因此在大纵湖流域上游多植树种草,有利于维护生态环境健康。     

基于CLUE-S模型的吴忠市土地利用时空演变及多情景模拟预测

【目的】研究不同情景下的未来土地利用时空演变格局,为合理利用土地资源、科学规划国土空间开发格局和区域高质量发展提供助力。【方法】研究团队以宁夏回族自治区吴忠市为研究对象,选取2000年、2010年和2020年3期土地利用数据,运用土地利用转移矩阵、CLUE-S模型,分析研究区2000—2020年土地利用变化特征,模拟自然增长情景、生态保护情景和经济增长情景下2030年吴忠市土地利用演变特征。【结果】1)2000—2020年吴忠市草地面积占比最大,其次是耕地和未利用地,建设用地面积不断增长;建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。2)2030年建设用地面积在自然增长情景下将会减少,生态保护情景下林地面积增幅较大,经济增长情景下各土地利用类型变化较小。3）在3种情景下,吴忠市2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积在生态保护情景和经济增长情景下将呈增长的趋势,在自然增长情景下将呈减少趋势。【结论】生态保护情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。该研究成果对推动吴忠市未来土地利用格局规划具有重要意义。     

基于地形梯度的巫山县土地利用空间分布特征研究

山丘区土地利用类型的分布普遍受地形地貌影响和制约,如何突破地形限制提高土地利用程度成为亟待解决的问题。为探究不同地形差异下土地利用变化特点,以重庆市巫山县为研究区,基于2010和2017年两期土地利用现状图和DEM数据,采用地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数,探讨巫山县2010、2017年土地利用在各地形梯度的空间分布变化和土地利用程度。研究结果表明:2010—2017年期间,在人类活动影响下,耕地面积有较明显的减少,转化为草地与林地区域较多,草地减少迅猛,高海拔地区林地优势分布,地类倾向于单一化;研究区土地利用综合指数介于215～248之间,整体变化呈现先增加后下降趋势,且与耕地和草地利用程度相似,呈现"3带"格局;两期土地利用类型分布指数分布形态相似,土地利用程度综合指数均随地形位的增加而先增大后减少,在各地形位梯度上排序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅴ>Ⅰ>Ⅵ。     

基于CA-Markov模型的渭河中下游干流土地利用变化模拟及预测北大核心

识别和预测土地利用时空格局演变规律对科学推进区域生态保护和国土资源空间规划的合理开展具有重要意义。以渭河中下游干流为研究区,利用转移矩阵、土地利用动态度以及土地利用程度指数为评价因子,分析1980-2020年土地利用变化,采用基于多评价准则(MCE)的元胞自动机和马尔科夫(CA-Markov)模型模拟自然发展情景、生态保护情景和统筹发展情景下2030年土地利用演变特征。结果表明:1980-2020年渭河中下游干流耕地面积占比最大为52%左右,其次是林地和草地,建设用地面积呈持续增长趋势。多年综合土地利用动态度为0.66%,建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。基于CA-Markov模型模拟了2015年和2020年土地利用变化情况,模拟的土地利用空间格局发展态势与实际较一致,模拟的3种情景下2030年建设用地面积在自然发展情景下增幅最大,生态保护情景下林地面积增加了53.83 km~2;统筹发展情景下各土地利用类型变化较小。在3种情景下,渭河中下游干流2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积均呈不同增幅的增加趋势,统筹发展情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。     

小理河流域土地利用空间自相关格局与影响因素分析

为揭示土地利用空间自相关格局与自然社会经济因素的耦合关系,以黄土丘陵沟壑区的小理河流域为研究区,基于全局Moran’s I、Moran散点图和Anselin local Moran’s I分析了500 m×500 m格网尺度上流域土地利用全局和局部空间自相关格局,利用GIS技术研究各类用地在p0.05显著性水平下局部聚集区与高程、坡度、坡向、与水域距离、与道路距离、与居民点距离的关系。结果表明,各土地利用类型都表现出全局空间正自相关特性,但空间正自相关性随着距离的增加而逐渐减弱,且在32 km以内不同土地利用类型自相关程度的空间衰减强度不同。耕地、草地的空间分布呈显著的HH(高值-高值)、LL(低值-低值)聚集趋势,而园地、林地、建设用地和未利用地呈显著的HH聚集趋势。草地HH聚集区主要分布在流域中、上游的丘陵或山地区,林地HH聚集区主要分布在流域下游沟壑区和上游山地区,其他地类HH聚集区集中分布在流域下游宽阔黄土梁或开阔河谷区。随高程和坡度增加,各地类HH、LL聚集区面积总体呈先增加后减小的趋势。在1 000~1 300 m高程区、15°~25°的坡度区以及正阳向和正阴向区域,是各地类HH聚集分布最多样、面积最集中的区域。建设用地和林地HH聚集区主要分布在1 000~1 100 m高程区,耕地、园地和未利用地HH聚集区主要分布在1 100~1 200 m高程区,草地HH聚集区主要分布在1 200~1 300 m高程区。各地类HH聚集区按平均坡度由小到大依次为:建设用地、耕地、园地、林地、未利用地、草地。建设用地、园地和耕地HH聚集区主要分布在正阳向和半阳向区域(正阳向面积最多),林地和草地HH聚集区主要分布在正阴向和正阳向区域(正阴向面积最多)。距水域和道路越远,除未利用地外,各地类HH聚集区面积呈不断减小的趋势;距居民点越远,草地HH聚集区面积呈先增加后减小趋势,而其他地类HH聚集区面积呈不断减小的趋势。各地类HH、LL聚集区集中分布在距水域、道路1.5 km范围内和距居民点3 km范围内。距水域、道路和居民点越近,建设用地、园地和耕地的HH聚集区面积迅速增加。相比HH聚集区,耕地LL聚集区主要分布在1 200 m以上高程区,平均坡度增大,正阳向面积略大于其他坡向面积,与水域和居民点的距离较远且面积呈先增后减的趋势;草地LL聚集区主要分布在1 000~1 200 m高程区、15°~35°坡度区,各坡向上分布面积相差不大,与水域、道路和居民点的距离较近且面积呈不断减小趋势。     

基于CA—Markov模型的细河流域土地利用变化动态模拟

为探讨细河流域的土地利用变化情况,利用1991,2001和2011年3期遥感影像解译得到的土地利用数据．采用CA—Markov模型模拟2011年的土地利用情景,确定模型可靠。以2011年数据为基础,预测20a后的土地用情况。结果表明：2031年细河流域的土地利用格局基本不变,与2011年相比,林地、草地、水域和建设用地处于增加状态,而耕地与未利用地则相对减少。     

基于GIS与RS技术的赤水河流域生态风险评价——以仁怀市为例

为揭示赤水河流域土地利用/覆被变化对区域生态风险的影响以及空间分布,以赤水河流域中游城市仁怀市作为研究区,采用GIS与RS技术与生态风险指数(ERI)模型,开展基于土地利用/覆被变化的生态风险评价研究,探讨了土地利用变化背景下仁怀市生态风险变化特征以及演变机理,并提出了政策保障措施。结果表明,(1)2000—2014年,区域内有林地、疏林地、水域、园地、建设用地面积增加,而耕地、灌木林地、草地面积减少;(2)仁怀市土地生态风险在空间上呈现较强的区域差异性,基本呈现由西南向东北转移的态势,中部地区生态风险高,建成区以及工业聚集区及其周边高,距离高生态风险区越远,生态风险等级越低;(3)整个研究区主要以中等及较高生态风险等级为主,2000年占整个研究区比例的50%以上,2014年达到65%以上。综上可知,仁怀市生态压力正在逐渐加大;政府在发展过程中应当避免由于高生态风险区域向外延伸,造成区域总体生态风险强度加大和面积增加。应当积极开展区域生态治理与恢复,强化土地利用科学规划。     

乌裕尔河流域土地利用变化及驱动力分析

土地利用变化是影响土壤侵蚀、社会经济发展等的重要因素。根据1985、1995和2000年3期土地利用TM遥感数据,运用地理信息空间分析及土地利用转移矩阵和动态度等方法,研究了乌裕尔河流域3个时期的土地利用变化特征及其驱动因素。研究发现:流域内土地利用以耕地为主,3个时期耕地分别占到总土地利用面积的66%、67%和70%左右;林草地面积则呈现逐年下降的趋势,所占面积比例由1985年的17.6%下降到2000年的13.9%,而建设用地、水域以及沼泽地面积变化不大。耕地占用林地、草地和沼泽地成为这3种土地利用类型面积减少的主要原因。近年来,土地利用变化速度加快,1995-2000年土地利用变化速度相对剧烈,1985-1995年耕地和林地年均变化速度分别为0.21%、-0.56%,而1995-2000年年均变化速度为0.64%、-2.65%。研究表明,自然环境因素决定该流域的土地利用空间分布格局,而土地政策的变化及人口的增加等人类活动很大程度上影响了土地利用变化的方向和速度。该研究可为流域土壤侵蚀产沙变化及水土保持提供借鉴,对于指导该区乃至整个东北黑土区土地资源合理利用具有指导意义。     

基于改进稳定映射法的土地利用/覆被变化轨迹分析

以丹江流域(河南段) 2002—2017年16个时相的Landsat TM/OLI和HJ-1A CCD影像为数据源,提取土地利用变化图谱,提出基于改进稳定映射法的土地利用/覆被变化(Land use/cover change,LUCC)轨迹分析方法,推导出稳定映射的相似性、变化次数、多样性(Similarity/Turnover/Diversity,STD)指标与时相数的关系式;将变化轨迹划分为稳定型、渐变型、非连续渐变型、循环型和波动型5个一级类轨迹,并进一步细分为二级和三级轨迹类型。在此基础上,结合土地利用动态度等定量模型和景观指数对研究区变化轨迹进行总体特征和时空变化分析。结果表明,在2002—2017年间,研究区耕地显著减少,建设用地和水域持续增加,林地、草地受"退耕还林还草"政策影响变化较为复杂,裸地相对稳定;研究区土地利用变化主要由耕地向建设用地和水域转化;由于丹江口库区建设和南水北调中线工程的实施,其水域面积由218.60 km~2增长到400.31 km~2;受自然地形影响,研究区北部山区和丘陵地带的林地保护较好,而丘陵与平原过渡地带占研究区总面积5.85%的林地、耕地和草地出现了显著的相互转化。本研究可为研究区土地资源的可持续利用、生态环境保护及水源地保护提供数据支撑和决策依据。     

唐县未利用地转型的生态风险变化研究

开展县域生态风险评价可为县域生态风险防控与生态环境保护提供科学依据。以河北省唐县为研究区域,基于2000年、2007年和2018年3期土地利用数据,从风险源、风险受体暴露度、风险效应三个方面构建生态风险评价模型,对唐县未利用地转型前后的生态风险及其时空变化、影响因素进行分析。研究结果表明:2000—2018年,提供生态空间的未利用地面积显著减少,提供生态空间的草地、林地面积及提供生产空间的耕地面积和提供生活空间的城镇和居民点面积显著增加,土地利用类型变化使得生态空间向生活空间和生产空间转化。未利用地转型后,研究区生态风险略有提高,生态风险值由2000年的0.079增加到2018年的0.107,低风险区面积比例降低,中高风险区面积比例增加,总体处于较低风险水平。与生态风险相关性较大的指标有土地利用指数、建设用地比例、农田面源压力、人口压力,应合理规划开发未利用地,注意从风险源头进行生态管控,加强生态建设。研究结果对于区域未来土地利用与管控及保持生态平衡具有重要意义。     

基于CLUE-S情景模拟的挠力河流域耕地适宜性评价研究

以挠力河流域为研究区,选择2000、2010、2020年3期土地利用数据,从土地利用动态度和转移矩阵两方面分析土地利用时空变化,运用CLUE-S模型对研究区2030年土地利用变化格局进行模拟验证,设基线、农业发展和生态保护3种情景预测2030年土地利用变化格局,最后对3种情景下耕地适宜性进行评价。结果表明：研究区土地利用类型以耕地为主,2000—2020年森林、湿地、水体和人造地表呈增加趋势,耕地和草地呈减少趋势。2000—2020年土地利用转移主要发生在耕地、草地和森林之间,2000—2010年草地面积转入最多,耕地次之,森林最少,转出面积相反;2010—2020年森林转入转出面积最多,草地次之,耕地最少。CLUE-S模型对挠力河流域土地利用变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.894,模拟总体精度为91.18%;基线情景下耕地、草地和水体地类面积减少,其他地类面积增加;农业发展情景下耕地面积增加23.68%,人造地表面积未发生变化,其他地类面积均较少;生态保护情景下与农业发展情景正好相反。依评价指标体系和评价模型,分析计算出3种情景下耕地位于适宜区的面积占研究区总面积的96%...     

基于SWAT模型的开都河上游未来土地利用变化对径流的影响

【目的】揭示土地利用变化下的流域径流变化。【方法】以开都河上游区域为研究对象,利用分布式水文模型SWAT,采用元胞自动机-马尔科夫模型(CA-Markov)预测法、当地土地利用规划要求和极端土地利用情景法共设置了4种2025年土地利用情景,包括自然发展情景、规划发展情景、极端草地情景、极端林地情景。【结果】①构建的SWAT模型在率定期(R2=0.74,NSE=0.73)与验证期(R2=0.58,NSE=0.57)的模拟结果可以接受。②采用CA-Markov模型模拟的2010年土地利用类型图Kappa系数为0.83,可用于预测2025年土地利用类型。1980—2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为水体和未利用地,其转换面积分别为106.09 km2和0.5 km2。③相较于基准年2010年,各土地利用情景下的年均径流量均减少,自然发展情景减少最快,极端草地情景减少最慢;从丰水期与枯水期来看,2种时期下各情景月均径流变化完全相反;从其季节分配来看,各土地利用类型在夏季对径流变化影响最大,冬季影响较小。【结论】该地区草地是影响径流最主要的调控因子,原有草地的减少会引起夏季径流较大幅度减少,对于未利用地,可考虑开发为草地。     

基于宜耕性评价的耕地利用效率分区与提升路径

在宜耕性的基础上,为合理提高耕地利用效率、加强生态文明建设和资源可持续利用,以原阳县为例,综合考虑耕地利用效率与宜耕性评价结果,对耕地利用效率进行分区,提出各区域耕地利用效率提升路径。结果表明：从耕地利用效率来看,原阳县耕地利用整体水平不高,其综合效率均值为0.837,纯技术效率和规模效率均有较大的提升空间;从宜耕性评价结果来看,原阳县耕地的适宜宜耕区、基本适宜宜耕区、低适宜宜耕区、流域保护区面积分别占耕地总面积的37.84%、41.36%、19.09%、1.71%,整体宜耕性较强。叠加组合耕地利用效率和宜耕性评价结果,将原阳县耕地利用效率分为保持区、提升区、调整区、保护区。从可持续利用和生态保护角度考虑,结合差异化的整治措施,保持区宜耕性和耕地利用效率均较高,应以维持现有耕地利用效率、延伸耕地的生态和经济价值为重点;提升区宜耕性强、耕地利用效率较低,应通过规模化经营最大限度地提高其有效利用效率;调整区宜耕性差,不宜提升耕地利用效率,应发展生态农业或设施水培农业,在提高耕地经济效益的同时,缓解耕地与生态保护压力;保护区内耕地应逐步退出,充分发挥其湿地功能与生态功能。本研究可为耕地资源的可持续利用提供决策参考。     

安塞县农林牧土地利用结构及其功能分析

在分析安塞县农林牧土地利用结构的基础上,借鉴生态系统服务功能的思路,构建了安塞县农林牧土地资源单位面积生态服务价值表、农林牧土地资源经济系统服务价值和土地利用变化与系统功能一致性偏差的计算公式,量化了农林牧土地资源的生态与经济功能,分析了农林牧土地利用结构及其功能一致性。结果表明:1998—2008年,安塞县农林牧土地利用结构由1:0.97:1.02变为1:4.19:2.59,变化速率依次为林地>耕地>草地。在此过程中,系统生态功能提高了62.03%,经济功能提高了122.29%,农林牧土地利用结构及其功能的一致性较高;同时表明,林地和耕地变化分别是系统生态功能和经济功能变化的主要影响因素,草地经济潜能未得到有效发挥,因此需要完善草畜产业链,提高系统生态经济效益。     

基于TOPSIS算法的永久基本农田划定方法

永久基本农田划定是保护优质耕地、严格控制建设占用优质耕地的重要手段。科学划定永久基本农田是保障国家耕地资源安全的重要需求。以河北省清河县为研究区,立足于我国永久基本农田相关制度,借鉴农用地分等成果,综合考虑耕地自然禀赋、区位条件和建设水平等方面,构建永久基本农田划定指标体系,并引入TOPSIS算法对耕地综合情况进行分区,划定永久基本农田。结果表明:永久保护区域、调整建设区域和重点整治区域的耕地由优到劣,整体上质量较为优越,地形平坦,集中连片,其中部分耕地需经过重点整治方可划定为永久基本农田;后备调控区域的耕地质量较差,地形起伏较大,耕作难度较高,投入产出比低,不宜划为永久基本农田。本文对永久基本农田的划定工作进行了量化研究,并引入TOPSIS算法对耕地优劣进行排序,为永久基本农田划定拓宽了思路。     

基于景观格局与空间自相关的永久基本农田划定研究

在综合考虑耕地综合质量、空间自相关性和景观格局的基础上,进行永久基本农田的划定,对区域粮食安全和生态安全具有重要的意义。以崇仁县为例,借助GIS平台与Geo Da软件,通过耕地综合质量评价体系的构建进行耕地综合质量评价,根据综合质量评价结果进行空间自相关分析,再根据自相关分析结果与耕地景观生态安全格局对应关系,进行永久基本农田的划定。根据研究区土壤理化性质、耕作利用条件和耕作区位条件,提出了一种基于耕地综合质量、综合质量聚类关系和耕地景观结构的永久基本农田划定方法,划定崇仁县永久基本农田305.94 km~2,划入的耕地更符合永久基本农田的要求,有助于基本农田长期的管理和保护,也可为丰富耕地综合质量评价与基本农田划定研究提供参考。     

北京市耕地后备资源开发适宜性评价

根据北京市自然、社会、经济资料及图件资料,在考虑各种影响耕地后备资源开发因素的基础上,结合GIS的空间分析功能,分别从自然适宜性和生态安全性角度构建了北京市耕地后备资源开发评价体系,通过对评价要素的空间叠加、计算,评价北京市耕地后备资源在不同条件下适宜性开发的面积和空间分布情况,并从经济可行性方面探讨北京市耕地后备资源开发的适宜性。结果表明：从自然适宜性评价上来看,北京市耕地后备资源能够开发的面积为 11 675.25 hm2,考虑生态安全因素后,适宜开发且不引起生态退化的耕地后备资源面积为11 221.14 hm2,如纳入经济可行性因素,北京市耕地后备资源全部不适宜开发。综合指数法与限制条件相结合的评价方法能够有效提高评价结果的合理性,评价结果可为北京市土地开发整理政策的制定提供理论参考依据。     

基于CLUE-S模型的煤矿城市土地利用变化模拟

以淮南市为研究区,选择1985、1995、2005、2016年土地利用数据,在分析土地利用动态变化特征的基础上,利用CLUE-S模型模拟预测了未来土地利用格局。结果表明：1985—2016年,研究区耕地面积减少11.62%;建设用地和水体面积百分比分别增加7.98个百分点和4.29个百分点。2005—2016年是各地类变化最强烈的阶段,其综合土地利用动态度最大,为13.46%。建设用地变化速率最快,其土地利用动态度为5.19%。土地转移主要发生在耕地、水体和建设用地之间,以耕地向建设用地和水体的转换为主。耕地转为建设用地的面积达207.61 km²,新增水体集中分布在潘谢矿区。加入空间自相关性和土壤质量因子后,耕地和建设用地的Logistics回归效果显著改善,ROC分别增加0.201和0.133。年均降水量是影响耕地变化的主要驱动因子,与耕地分布概率呈负相关;而建设用地变化主要驱动因子为GDP。土地利用模拟的Kappa系数为0.74,CLUE-S模型在研究区域具有较好的模拟能力。运用CLUE-S模型预测了研究区2028、2034、2040年土地利用空间分布,未来...