基于PLUS模型的山区城镇景观生态风险动态模拟

  目的  探究山地重点开发区景观生态风险时空演变特征,模拟预测景观生态风险变化趋势,为缓解中小城镇生态保护和建设开发矛盾、促进中小城镇土地资源可持续利用、发挥中小城镇区域中枢功能、推动区域高质量发展提供支持。  方法  以2000、2010、2020年土地覆被数据为基础,运用基于景观格局指数的景观生态风险评价模型,揭示云南省安宁市景观生态风险时空演变特征,并采用在FLUS模型基础上改进的PLUS模型动态模拟预测安宁市2030年不同情境下景观生态风险空间分布特征和变化趋势。  结果  2000—2020年,研究区人造地表面积呈上升趋势,耕地、草地、灌木地、水域面积总体呈下降趋势,林地面积相对稳定;景观生态风险值空间集聚状态明显,但集聚程度呈下降趋势。景观生态风险等级整体以中等生态风险、较高生态风险为主,占总面积的59.76%~52.95%;2030年3种不同情景中生态保护情景下的高生态风险区面积最小,低生态风险区面积最大,恶化区最少。  结论  山区中小城镇生态风险管控和建设开发矛盾明显,生态风险时空分布特征与人类活动干预强度密切相关,高生态风险区主要分布于各街道城镇扩展的边缘地带,应重点关注城镇用地扩张所导致的景观类型结构及其生态风险的动态变化;基于生态保护情景的安宁市景观生态风险空间分布特征和变化趋势更接近生态安全格局优化路径,更符合安宁市区域经济社会的高质量发展。图5表5参30     

南京市城镇用地扩张特征与驱动力分析

揭示城镇用地利用变化时空格局特征,剖析城镇用地扩张的内在机制,是控制引导城镇用地合理扩张的基础.以南京市为研究区,采用扩张强度、景观形状指数、破碎度指数、分离度指数以及扩张方位分析等对南京市2000—2015年的城镇用地时空变化格局特征进行定量描述;同时,采用曲线拟合模型定量分析城镇用地扩张的驱动力.结果表明,2000年南京市城镇用地面积、景观形状指数、破碎度指数和分离度指数分别为569.38 km2、165.96、1696.74、0.9994,到2015年分别为891.42 km2、138.29、227.45、0.9956;15年来,南京市城镇用地扩张强度为3.77％,主要向北西北、北东北方位扩张,扩张面积分别为123.88、103.78 km2;南京市城镇用地扩张主要驱动力为人口增长、经济发展、居民收入增加、固定资产投资、交通改善、土地政策和土地资源禀赋等因素.城镇用地扩张特征的定量描述和驱动力分析将为城镇用地合理配置提供理论和实际支持.     

南京都市圈城市用地扩展特征及影响因素分析

以南京都市圈为研究对象,基于2000—2020年5期遥感影像提取的土地利用数据,从扩张强度及扩张强度差异指数、聚类分析、景观格局指数及多元回归模型对南京都市圈城市群城市用地扩张的时空特征及影响因素进行定量分析。结果表明,基于扩张强度指数分析,2000—2020年南京都市圈城市用地面积持续增加,扩张强度呈“上升-下降-上升”的趋势,2015—2020年城市用地扩张强度最高。基于城市用地扩张强度差异指数分析,南京都市圈高速扩张区域集中在都市圈边缘地区,主要分布在东北与西南方向,城市用地扩张布局向均衡化发展。基于聚类分析模型分析发现,南京都市圈城镇用地扩张2000—2010年呈随机分布,2010—2015年城镇用地扩张呈高值聚集,2015—2020年用地扩张呈随机分布。基于景观格局指数分析发现,南京都市圈城市用地扩张集聚度逐渐提高,斑块分布愈发集中化,斑块形状在不断整合扩张中趋向复杂化,城市用地斑块内交通连接度不断提高,南京都市圈城市用地扩张向协同化发展。基于多元回归模型分析,人口增长、城市经济发展和交通建设等因素为推动城市用地扩张的主要因素。     

西咸新区景观格局演变及其生态风险分析

利用西咸新区2009年Landsat TM遥感影像、2013年与2017年2期Landsat OLI遥感影像,以ENVI5.2、ArcGIS10.0、Frastats4为数据处理平台,运用景观指数和生态风险强度指数对西咸新区2009-2017年景观格局演变和生态风险变化进行分析。结果表明,2009-2017年,西咸新区景观格局发生了明显变化,建设用地增长8.34%,林地增长6.60%,草地面积略有增加。耕地,水域面积均减少,耕地减少最为明显(16.12%),但仍是该区域的主导景观类型,其中绝大部分转化为建设用地与林地。除此之外,各景观斑块类型特征也产生了较大变化,耕地破碎化程度不断增加,优势度降低;建设用地开始趋于大型化、集中化,优势度不断增加;林地破碎化程度增加,优势度上升,其余景观斑块相对比较稳定。蔓延度指数和聚合度指数逐渐降低,香农多样性指数持续增大,西咸新区整体向均质化方向发展。2009-2017年西咸新区生态风险强度指数上升,区域生态安全风险增大。     

准东开发区景观格局动态变化特征研究

景观空间格局分析不仅有助于探讨景观格局与生态过程的关系,而且对于建立区域生态廊道,提高生物多样性,增强景观的连续性具有重大意义。本文以2000年、2005年、2010年和2015年土地利用数据为基础,选取景观多样性、景观蔓延度等8个景观指数,分析了准东开发区景观格局演变情况。结果表明:15年间,研究区城镇动态变化度为48.43%,城镇化扩张明显,荒漠景观面积减少,主要转化为城镇、草地和农田等景观;研究区景观多样性指数上升、景观蔓延度指数下降,说明景观破碎化程度增加,景观生态风险增加。     

合肥市建设扩张与生态格局时空演变特征分析

近20年来合肥市城市建设迅速发展,对生态环境稳定性产生一定影响。以景观指数为基础解析1995—2016年合肥市景观格局,并在此基础上计算反映建设用地与耕地景观时空演变特征的景观梯度及其动态度,研究城市建设对生态环境的影响。结果表明,20年来合肥市城市化进程致使建设用地面积增加85.68%,超过18.41%耕地流失,景观破碎化程度增加,形状复杂化,城市扩张导致城市生态环境脆弱性增加。近20年间城区以旧城区为中心持续向四周扩展,2005年之前主要往西南方向扩展,对其生态环境产生负面影响;2005年之后南部、北部扩展幅度较大,南、北部郊区的快速建设影响着其生态系统的稳定性;2010年之后外围城镇扩展速度增加,致使城区外围生态环境稳定性下降。城市扩张致使生态环境的胁迫作用持续增加,在城市化进程中应采取适当的措施改善城市建设与生态平衡的关系,促进可持续发展的城市建设。     

福建省重点生态公益林区顺昌县景观格局变化分析

基于5期Landsat TM/ETM遥感影像数据,借助ENVI和FRAGSTATS软件分别对遥感影像进行处理及景观格局指数的计算,探究福建省重点生态公益林区顺昌县1995—2015年20年间的景观格局变化.结果表明:2000年顺昌县开发强度最大,景观最为破碎;2010年景观连通性最好.LSP指数整体呈"M"型曲线变化,2000年和2010年斑块类型最为复杂.1995—2015年间,顺昌县CONTAG指数呈"√"型曲线变化趋势,景观中斑块类型的聚集程度在2015年达到最大值.从SHDI指数上看,1995—2000年间,顺昌县景观系统的结构最为复杂;2000年后,该县景观结构逐渐变得简单.     

河南省郑州市景观格局与生态承载力相关关系研究

以平原重要中心城市郑州市为例,探究景观格局与生态承载力之间的内在相关关系,以期从生态学的角度上对郑州市的可持续发展提供科学建议。通过RS和GIS软件获取2001、2008、2016年郑州市3期土地利用类型图,选取10个景观指数进行景观格局定量分析;结合生态足迹模型,对这3 a郑州市的生态承载力进行研究;运用SPSS软件计算郑州市景观指数与生态承载力的相关性指数,得出二者的相关关系。结果表明:1）由景观格局指数分析结果发现,2001-2016年间郑州市的建设用地、其他用地的总体面积持续大幅度上升,耕地、林地、水域这3种土地利用类型面积持续减少。郑州市景观类型破碎程度持续增加,生态环境处于恶化的情形中。2）郑州市生态足迹呈增加趋势,生态承载力呈直线下降趋势。郑州市生态环境处于生态赤字状况中,生态系统服务功能处于不可维持状态。3）通过SPSS进行相关关系分析得知,NP、GYRATE_AM、LPI、SHAPE_AM、SHDI、SHEI指数与生态承载力呈极显著相关,MPS指数与生态承载力呈显著相关。研究结果为提高生态承载力提供更多方法,为郑州市城市可持续规划提供更多科学的建议。     

2000～2015年吐鲁番市高昌区景观格局及生态风险变化分析

景观格局与生态过程相互作用,景观结构和功能变化引起区域相应生态变化,由于人类对自然资源和环境影响的加剧,生态系统面临着严峻的考验,呈现出结构性破坏和功能紊乱,探索极端干旱区吐鲁番市高昌区景观格局及生态风险变化,为区域合理调整土地利用结构,实现生态、经济协调可持续发展提供理论依据.以3S技术为基础,吐鲁番市高昌区的2000、2005、2010和2015 landsatETM+与landsatOIL的3期的30 m栅格影像数据为基础,采用ENVI5.3软件对图像解译分析,运用Fragstats 4.2对景观格局分析.结果 表明:(1)2000～2015年15 a内7种景观类型斑块数量呈现减少趋势,平均斑块面积增加;斑块密度呈减少趋势,景观完整程度增加;(2) 2000～2015年景观聚集度呈现先减少后增加的变化,蔓延度变化大,聚集度指数增加了1.4838,香农多样性指数总体呈增加趋势,香农均匀度指数整体呈现减少,斑块和景观类型面积呈现均衡的发展,景观丰富度增加,区域生态稳定发展;(3)研究区南部生态风险状态较为稳定,风险等级基本没有明显变化,且风险等级较高,主要为未利用地,大多为荒漠,其生态风险较高主要是与其自身生态脆弱性有关.北部生态风险变化较为明显,风险等级也较为复杂多样,但大部分生态风险等级较低;总体来看,2000～2015年吐鲁番市高昌区高、较高生态风险区面积减少;低、较低生态风险区面积增加;区域整体生态风险呈降低趋势.     

2000～2015年吐鲁番市高昌区景观格局及生态风险变化分析

景观格局与生态过程相互作用,景观结构和功能变化引起区域相应生态变化,由于人类对自然资源和环境影响的加剧,生态系统面临着严峻的考验,呈现出结构性破坏和功能紊乱,探索极端干旱区吐鲁番市高昌区景观格局及生态风险变化,为区域合理调整土地利用结构,实现生态、经济协调可持续发展提供理论依据。以3S技术为基础,吐鲁番市高昌区的2000、2005、2010和2015 landsatETM+与landsat OIL的3期的30 m栅格影像数据为基础,采用ENVI5.3软件对图像解译分析,运用Fragstats 4.2对景观格局分析。结果表明:(1)2000～2015年15 a内7种景观类型斑块数量呈现减少趋势,平均斑块面积增加;斑块密度呈减少趋势,景观完整程度增加;(2)2000～2015年景观聚集度呈现先减少后增加的变化,蔓延度变化大,聚集度指数增加了1.4838,香农多样性指数总体呈增加趋势,香农均匀度指数整体呈现减少,斑块和景观类型面积呈现均衡的发展,景观丰富度增加,区域生态稳定发展;(3)研究区南部生态风险状态较为稳定,风险等级基本没有明显变化,且风险等级较高,主要为未利用地,大多为荒漠,其生态风险较高主要是与其自身生态脆弱性有关。北部生态风险变化较为明显,风险等级也较为复杂多样,但大部分生态风险等级较低;总体来看,2000～2015年吐鲁番市高昌区高、较高生态风险区面积减少;低、较低生态风险区面积增加;区域整体生态风险呈降低趋势。     

基于SLEUTH模型的鄂尔多斯城市扩张模拟分析

为准确获取城市扩张信息,预测城市扩张趋势以指导城市规划,优化城市空间结构,以鄂尔多斯市为研究区,通过解译2000、2005、2010和2015年遥感影像,获取研究区土地利用分类信息,进而采用面积数量、扩张强度指数分析城镇用地历史变化特征及扩张模式,在此基础上利用SLEUTH模型开展城市空间扩张的长时间序列模拟预测。结果表明:研究时段内城镇用地持续增长,其扩张态势大致经历了"平稳-快速急剧-低速"的发展阶段,在平稳阶段,扩张强度适中,城市呈现出显著的外延式扩张模式;在快速急剧阶段,扩张强度最大,城市在南北方向上呈星状蔓延式扩张模式,并出现了新的增长中心;低速发展阶段,扩张强度最小,以外延-内部填充式的模式进行扩张;模型预测结果发现2020—2030年城市扩张态势将呈现出各功能片区平稳对接、条带状发展的空间格局,以内部填充为主。     

基于GIS的安顺市景观格局空间梯度分析

随着城市规模日益扩张,人为活动干扰的加剧,景观格局的剧烈变化影响喀斯特山地城市生态系统服务功能,对城市经济社会和自然复合生态系统的可持续发展产生较大的影响。以黔中喀斯特典型山地城市安顺市建成区为研究对象,以2012年和2016年高分辨率遥感图像为主要数据源,基于GIS软件平台,通过建立研究区城市景观类型空间属性数据库,采用景观空间梯度法和景观格局指数法,系统分析“城市双修”和“国家园林城市建设”政策驱动下,安顺市建成区2012年和2016年景观格局的时空动态变化及其梯度特征。结果表明:1）2012-2016年,研究区景观格局发生剧烈改变,城市用地的扩张与耕地缩减耦合,小型斑块数量明显增加,景观破碎化程度加剧。2）随着城市景观向外围扩展,建筑用地优势度先增加后降低,建成区外部缓冲带景观多样性逐渐丰富,受人为干扰强度弱化。3）研究期间,各景观类型交错分布,斑块分布复杂化、不规则,集聚度与连通性逐年下降。     

山区城市土地利用空间结构特征分析——以贵州省六盘水市市区为例

利用1990、2000、2010年3个时相的遥感影像对贵州省六盘水市市区土地利用进行监测,运用土地利用类型多样性指数、土地利用程度指数和生态价值,以1 km×1 km网格为统计单元,对土地利用空间结构变化进行分析.结果表明,研究区城市中心及城乡结合部区域的多样性下降,离市中心较近的独立乡镇多样性快速上升,功能转变为城乡结会部；研究区整体土地利用程度不断提高,土地利用程度从市中心向外围逐渐减小,土地利用程度较高的网格逐渐连通；研究区内生态价值较低,生态环境脆弱.20年间土地利用空间结构变化较大,高利用程度、低多样性、低生态效益的网格逐渐相互连通,形成大的斑块,对研究区土地利用景观格局及生态环境造成较大影响.     

南昌市城市化进程中土地利用景观格局稳定性分析

科学、合理地评估城市化进程中土地利用景观格局的稳定性,是优化土地利用景观格局、降低和防范生态环境风险的基础。以南昌市为例,运用RS和GIS技术,根据2006、2010、2016年TM影像解译结果,通过景观格局稳定性指数、分形模型和转移矩阵等指标,对研究区2006—2016年城市扩展过程中土地利用景观的内部稳定性进行分析。结果表明:(1)土地利用景观类型中,城市建设用地和耕地是南昌市主要的景观类型,2016年分别占研究区的35.24%和25.94%,景观优势明显,也是调控土地利用景观格局稳定性的主要部分。(2)南昌市土地利用景观的稳定性整体上具有明显差异,主要特征为城市建设用地持续增加,由2006年的250.41 km~2增加到2016年的311.76 km~2,林地、草地、水域、未利用土地和耕地的面积变化不大。研究区土地利用景观格局的稳定性总体表现出上升趋势。     

GIS支持下的上杭县城市景观格局分析

以2018年5月20日的上杭县城区航空影像图为信息源,2017版上杭县城区修测地形图为基础数据,ArcGIS10.2为平台,结合GPS定位外业调查数据,在Fragstats4.2上计算景观格局指数,对上杭县城市景观格局进行分析,归纳出上杭县城市景观格局的特点。结果表明,上杭县城市规划中存在的问题是主城区阻塞了重要动物的迁徙通道;公用设施景观建设跟不上城市发展的需要;城市周边大量农业景观未良好利用;“城中村”布局散乱。由此提出了景观格局优化对策:优化布局结构;控制人工景观面积,增加城市绿地;发展农事旅游;改造“城中村”;整合小型工业企业。该研究可为上杭县城市景观生态规划、城市建设提供参考。     

合肥市地表温度反演及热力景观格局动态变化研究

以合肥市为研究区,使用Landsat ETM+、Landsat TM遥感数据以及相关的统计年鉴、气象数据,采用单窗算法对研究区地表温度进行反演,得出合肥市地表温度分布图,并对地表温度数据行标准化处理,划分热力景观类型,得到多年的热力景观类型分布图。结合景观生态学方法对景观分类图进行景观指数计算及分析,研究合肥市热力景观格局动态演变过程。结果表明,合肥市1999年、2002年、2006年和2010年都存在明显的热岛效应现象;从2002年到2010年,热岛区域在1999的基础上逐渐扩张,2010年热岛强度整体上有所降低,高温区域比较分散;在斑块类型水平上,中温区、次高温区和高温区的斑块面积比的比重逐年增加,1999年、2002年和2006年低温区为优势热力景观类型,到了2010年则变为中温区;在景观水平上,最大斑块指数逐年减小,研究区域景观不再由少数热力景观类型所控制,simpson多样性指数和均匀性指数逐年增大,热力景观异质性增加;城市化发展等人为因素是热力景观格局演变的主要驱动力。     

重庆市三生空间时空格局研究

“三生空间”对于国土空间格局优化和生态文明建设具有重要意义。利用重庆市2005、2010、2015年3期土地利用数据,基于土地的主导功能,划分“三生”用地空间,并进行时空格局分析。构建“三生功能”评价指标体系,采用GIS空间分析与景观格局方法对2015年重庆市“三生功能”进行定量化刻画与分析。结果表明:1)重庆市“三生空间”以生态空间为主,生产空间次之,生活空间最少,“三生空间”时空分布和空间变化特征明显;2)生态空间景观受人类活动影响在持续的加强,景观破碎化程度在不断地增大,生产空间受人类活动影响在加强,生活空间扩张趋势明显,集聚度越来越大;3)2015年重庆市三生功能呈现出较强的空间分异性,其结果与定性分析吻合度较高。