基于CA-Markov和InVEST模型的土地利用变化对生境影响评价——以福建省福州新区为例

[目的]研究福建省福州新区近15 a来的土地利用变化并对未来15 a的变化进行预测,并对30 a的生境质量变化进行分析;将预测结果与规划形成对比,为土地利用规划提供参考。[方法]以福建省福州新区为例,基于2000年Landsat_ETM~+和2015年Landsat_OLT遥感影像解译的土地利用数据,对国家级新区——福州新区的土地利用动态变化进行空间分析,运用CA-Markov模型对其2030年的土地利用格局进行预测。在此基础上,进一步采用InVEST模型对新区内过去,现在和未来的生境质量进行评价。[结果]①15 a间福州新区耕地、林地、水域和建设用地变化速度较快,草地和海域变化相对较小,未利用地变化较小但变化较为剧烈;②CA-Markov模型预测显示研究区2015—2030年土地利用变化趋势与2000—2015年大体相同,表现为除未利用地呈现增加的趋势外,建设用地和生态用地分别呈现急剧扩张和持续减少的趋势;③2000—2030年研究区内大量耕地、林地、草地和水域向建设用地转化,导致威胁源的增加,进一步降低了生境质量。[结论]福州新区由于建设用地快速扩张导致区内生境质量严重下降,应加强生态保育,合理控制建设用地的增长,避免生境质量进一步恶化。建议将2030年用地规划中的建设用地边界作为限制建设区边界,将预测结果作为允许建设区边界,提高建设用地的集约利用程度。     

基于InVEST和MGWR模型的安徽省生境质量评估及驱动

[目的]评估安徽省生境质量并研究其驱动机制,以期为安徽省生态环境管理和社会经济可持续高质量发展提供理论参考和科学依据。[方法]以安徽省为研究区,基于InVEST模型对2000年、2010年、2020年生境质量进行评估,并运用热点分析和MGWR模型对影响生境质量空间分布格局的自然—社会经济因子进行分析。[结果](1) 2000—2020年安徽省生境质量整体呈现下降趋势,下降率为3.01%,且生境质量较差区分布面积最广。(2)生境质量的空间分布格局呈现“以山地丘陵地区为主的南部和西部高,以耕地和建筑用地为主的北部和中部低”态势,且具有明显的空间集聚性。(3)坡度、NDVI、建筑用地比例和土地垦殖率是影响安徽省生境质量空间分布的关键因子,平均回归系数分别为0.138,0.084,-0.213,-0.557。坡度对生境质量具有正向效应,NDVI对生境质量的影响以正向效应为主,三期正向效应影响面积比例均达到80%以上,建筑用地比例和土地垦殖率对生境质量的负向效应随时间变化分别增强和减弱。[结论]建筑用地比例和土地垦殖率会使生境质量降低,未来应加强土地利用的管理和注重城镇扩张规模。     

延安市退耕还林(草)工程对生境质量时空格局的影响

评估退耕还林(草)工程后生境质量的时空演化特征,对指导下一轮生态修复工程的实施以及协调区域生态系统和社会经济可持续发展具有重要意义。该研究以退耕还林(草)先行试点的陕西省延安市为研究对象,以土地利用/覆被数据为基础,运用InVEST模型评估延安市2000年、2008年和2015年生境质量;结合空间探索性分析方法,探讨生境质量的时空演变格局及其驱动因素。结果如下:1)2000—2015年延安市土地利用变化在退耕还林(草)工程驱动下以耕地向林地和草地的转移为主要特征,林地和草地面积在研究期内增加显著。2)延安市2015年生境质量整体较好,空间上呈现南高北低的格局,且研究期内呈上升趋势,区域平均生境指数由2000年的0.69增加到2015年的0.71。3)区域生境质量表现出显著的正向全局空间自相关,且空间聚类分异特征明显;南部的黄陵县和黄龙县等森林资源丰富地区主要呈现出高高集聚特征,而低低集聚区和高低集聚区交叉分布集中在北部宝塔区、子长县、安塞县、吴起县等城镇及其周边农业生产区。4)退耕还林(草)工程对区域生境质量提升有显著推动作用,因此可以通过优化土地利用格局和结构,尤其是林地草地,构建生态保护和经济发展协调平衡的政策体系,针对区域生态问题系统地提高区域生境质量和生态系统稳定性。     

基于CA-Markov和InVEST模型的土地利用格局与生境质量时空演变及预测——以江西省南昌市为例

为揭示土地利用变化对区域生境质量时空演变的影响,促进土地资源的合理利用和生态规划体系的建立健全,以江西省南昌市为例,基于1995年、2005年和2015年的土地利用数据,应用CA-Markov和MCE模型并结合InVEST模型,评价和预测了土地利用演变角度下的生境演化特征。结果表明:(1) 1995—2015年,草地、耕地及水域是南昌市的主要土地利用类别,占比超过90%;建设用地急剧扩张,20 a间涨幅高达96.44%,耕地和林地是流转为建设用地的重要地类。(2)研究区整体景观生境质量显著下降,大量高等级生境景观向低等级生境景观转化;城市附近和各个流域的生境退化比较显著;生境稀缺性高的用地类型大多是耕地和林地。(3) 2015—2025年期间,区内景观格局和生境质量继续保持1995—2015年的演变趋势,建设用地等生境适宜度较低的地类高速扩张,进而侵扰林地、水域和草地等生境质量优质地区,致使威胁源规模和影响范畴急剧扩大,景观破碎度水平升高,稳定性降低,这将引起研究区生境质量的持续下降。1995—2025年研究区生境质量明显退化,城镇化扩张与生态用地缩减是其主要原因。     

2000—2020年基于土地利用变化的生境质量时空动态演变——以武汉城市圈为例

土地利用变化直接扰动生境质量,导致国土空间生态结构-过程不稳定及其累积效应下的服务功能退化。为分析武汉城市圈生境质量的时空演变特征,探究其土地利用变化对生境质量的影响情况,运用InVEST模型的生境质量模块,以2000年、2010年、2020年3期土地利用数据为基础,探究了武汉城市圈土地利用变化所引起的生境质量时空演变特征。结果表明:(1)武汉城市圈土地利用变化主要表现为耕地减少和建设用地扩张,其中耕地净转出面积为1 470.92 km²,建设用地净转入面积为1 340.61 km²。(2)2000—2020年,武汉城市圈的生境质量变化幅度较小,87%的区域生境质量等级不变,主要处于“一般”和“优”2个级别,6%的区域生境质量等级升高,7%的区域生境质量等级下降,整体生境质量良好;(3)低等生境(差、一般)主要分布在城市的经济发展核心区域及周边地区,高等生境(良好、优)一般分布在武汉城市圈的东北部和东南部海拔较高的地区。(4)2000—2020年,耕地、未利用地转化为水域,建设用地转为耕地以及草地转为林地的转化率具有最大的积极影响,CI值分别为2.271 9,0.509 1,0.421 4,0.226 2。耕地转为水域以及林地转化为耕地和建设用地对生境质量的消极影响最大,CI值分别为-3.350 6,-1.490 9,-1.409 9。综上,建设用地快速扩张和人口增长使得生境质量加速退化。未来应通过土地利用布局优化促进生境局地环境系统保护与修复措施,提升系统应对变化环境的弹性适应能力。     

基于InVEST模型的甘肃白龙江流域生境质量时空分异

基于1977年、1990年、2002年、2014年的Landsat TM/ETM+遥感数据,运用GIS和InVEST模型,分析了甘肃白龙江流域生境质量时空分异特征,旨在为流域自然生态系统管理和可持续发展提供参考。结果表明:（1） 1977-2014年,林地和草地是该流域的主要土地覆被类型,林地、耕地和建设用地的面积增率为0.4%,0.36%和3.7%,草地、未利用地和水域的减少率约为0.5%。（2） 1977-2014年,生境质量总体表现出先降低后缓慢增加的趋势。（3） 生境质量较高的区域主要分布在流域西北部与文县南部,集聚于自然保护区和林业管护区;生境质量较低的区域主要分布在河谷近岸、农耕区、城乡聚落区、裸地和低覆盖草地等,集聚于舟曲-武都段白龙江近岸区及文县和武都交界区、宕昌西北部等。研究结果可为流域生境保育及生态建设提供参考依据。     

基于InVEST模型的未利用地开发前后生境质量评价——以唐县为例

生境质量评价对生物多样性保护有至关重要的作用,为探究未利用地开发对唐县生境质量的影响,本文运用InVEST模型中的Habitat Quality模块分析2000年、2007年和2016年河北省唐县未利用地开发前后的生境质量变化情况。研究表明:1)2000—2016年,未利用地开发方向主要以草地、林地和耕地为主,未利用地比例从100%(以2000年未利用地面积为基数)减少到33.70%,草地、林地和耕地比例从0分别增加到27.43%、 21.30%和10.46%。2)唐县未利用地斑块所占景观面积比逐年减少,其平均斑块面积由开发前的94.73 hm~2减少到开发后的6.15hm~2;林地、水域和草地所占景观面积比例增加。未利用地开发后均匀度指数和多样性指数都有所增加,各景观组分所占面积比例差异减小,生态系统稳定性提高。3)未利用地开发后,研究区生境质量明显提升,生境质量得分由2000年的0.09上升到2007年的0.28,2016年又上升到0.39。研究结果可以为制定合理的土地规划以及土地开发工作中的生境及生物多样性保护等提供科学依据。     

基于PLUS与InVEST模型的内蒙古自治区土地利用变化及碳储量评估

为实现内蒙古自治区的“双碳”目标。根据内蒙古自治区2000年、2010年和2020年土地利用数据(LULC),按照内蒙古自治区“十四五”政策规划,建立自然发展、耕地保护与生态保护3种情景,利用PLUS模型对内蒙古自治区2030年土地利用空间分布进行预测分析,并用InVEST模型对内蒙古自治区不同开发情景下碳储量的变化进行分析。结果表明：(1)2000—2020年间内蒙古地区林地与建设用地面积均有增加,耕地、水域、草地与未利用地面积均呈减少态势,且转移方向上主要表现为耕地转为建设用地。(2)自然发展状态下,草地、耕地、水域及未利用地呈下降趋势,林地及建设用地呈上升趋势;在生态保护状态下,林地、草地和水域面积均比自然开发情景有所增加;耕地保护情景下,耕地面积相较于自然发展情景呈扩张趋势,扩张面积达4.69×10⁴ hm²。(3)2000年、2010年、2020年内蒙古地区碳储量分别达到1.371 7×10¹⁰,1.370 9×10¹⁰,1.370 6×10¹⁰ t,呈逐年减少趋势。...     

基于InVEST模型的蒲河流域景观格局及生境质量时空演变分析

[目的]通过对景观生态格局和生境质量的时空动态分析,深入研究沈阳市蒲河流域实施水土保持措施前后的生境质量响应情况,旨在为小型流域的水土保持策略提供科学依据,以促进生态经济的协同增长和区域生态的持续健康发展。[方法]基于蒲河流域2000年、2010年、2020年的土地利用数据和数字高程模型(DEM)等数据,结合FRAGSTATS和InVEST模型,运用土地利用转移矩阵、景观格局指数、生境质量及生境退化度对土地利用变化进行分析,探究响应机理。[结果](1)在2000—2010年期间,蒲河流域的耕地开发活动频繁,导致森林、草地等土地类型的比例显著下降;在2010—2020年期间,蒲河生态廊道的建设推动土地利用的变化,耕地面积流向人造地表、森林和草地。(2)在2000—2020年期间,蒲河流域的整体景观格局经历先趋于完整后破碎化的演变过程,蒲河两岸景观形成多种要素集合的密集格局,城市中心北部边缘地区生境持续破碎化。(3)从流域整体分析,2000年、2010年、2020年的生境平均质量分别为0.349,0.329,0.354,呈现出先降后升的趋势。生境退化平均值分别为0.098,0.112,0....     

基于InVEST模型和莫兰指数的甘肃省生境质量与退化度评估

生境质量的高低与土地利用/土地覆被类型为生物多样性提供的栖息地适宜性有直接关系,尤其是农业开发活动、城市、道路等严重威胁生境质量,为了评估西北生态脆弱地区生境质量和退化程度,该研究以甘肃省为例,应用INVEST模型和莫兰指数对甘肃省生境质量和生境退化空间特征进行分析,明确其热点区域,并探讨了生境质量与退化度及其热点与各类自然保护地的关系。结果表明:甘肃省生境质量从南到北逐渐下降,而生境退化度从北到南逐渐升高,自然生态条件好的区域这种变化主要取决于人类活动的位置和强度;甘肃省生境质量热点区面积占到全省国土面积的25.59%,高于全省自然保护地面积占比,形成了保护空缺,甘肃省生境退化热点地区面积虽然不高,但多为自然生态条件较好的区域;各类保护地中,国家公园是各类保护地类型中生境退化度最低的类型,保护水平相对较低的其他保护地类型在生境质量和退化程度上表现出相反的结果。研究结果对精准实施生物多样性保护战略和生态系统管理决策具有重要意义。     

基于农用地分等修正的土地整治项目对耕地质量的影响评价

土地整治可提升耕地自然质量,改善耕地生产条件,研究土地整治项目对耕地质量的影响具有一定意义。该文以上高县2012年土地整治项目为例,在耕地质量等别年度更新的基础上,分析土地整治项目工程对耕地自然质量和生产条件的影响,通过判别耕地自然质量稳定因素和变化因素,增加土地利用修正因素构成评价体系,按农用地分等思路,从整治前后耕地质量等别的变化来研究土地整治项目对耕地质量的影响,并通过多元回归分析方法分析对耕地质量影响较显著的因素。研究结果为：整治后研究区自然质量等从9.06等提升至8.81等,利用等从6.03等提升至4.68等;土地整治项目对耕地质量变化影响较显著的因素主要有：有机质含量、土壤pH值、排水条件、灌溉保证率、田块规整度、路网密度。研究结果表明：耕地自然质量变化因素和土地利用修正因素的选取可准确反映土地整治项目工程特征,评价结果也符合耕地质量真实情况。该文的农用地分等修正方法对于整治后耕地质量评价是可行的,同时评价结果可作为土地整治绩效提供依据。     

基于农用地分等修正的土地整治项目耕地质量评价

提高耕地质量是土地整治的核心任务之一。在现有国土资源调查评价成果的基础上,快速有效地在项目尺度上对整治后的耕地质量进行评价,是当前土地整治研究与实践的迫切要求。该文从分析土地整治项目对耕地质量的影响入手,甄别敏感因素及稳定因素,在农用地分等基础上,补充自然质量和生产条件修正因素,建立相应的评价体系,并以海南省陵水县典型土地整治项目进行实证分析。研究结果表明:修正后的项目区综合自然等别由4.7提升至4.2,综合利用等别由4-3提升至3.2,修正后利用等指数与基准作物实际产量的相关系数为O.86,高于修正前的O.82,说明所构建的评价体系能有效反映土地整治项目对耕地质量的影响,分析结果满足实践中耕地质量的变化评价的需要。该研究可为项目尺度土地整治耕地质量评价提供参考和借鉴。     

城乡建设用地增减挂钩政策下的农村居民点斑块整理模式评价

为指导农村居民点整理活动,在分析城乡建设用地增减挂钩政策给农村居民点整理带来契机的基础上,提出先确定整理模式类型和评价单元再进行评价的整理模式评价流程,采用地图叠加分析法和综合评价法相结合的评价方法,以江西省崇仁县巴山镇为例进行了实证研究。结果表明:巴山镇农村居民点分为4种整理模式,即城乡一体化、生态搬迁式、迁移合并式和内部改造式,各模式下的农村居民点斑块面积分别为71.50、2.67、108.73、329.23 hm2;迁移合并式农村居民点斑块是当前巴山镇城乡建设用地增减挂钩中的拆旧地块主要来源,城乡一体化式和内部改造式斑块可有选择地作为农民安置地。农村居民点斑块整理模式评价的研究有利于具体指导农村居民点整理活动的科学开展,可为城乡建设用地增减挂钩政策的实施提供一定的决策支持。     

土地整治项目提升耕地质量可实现潜力测算

耕地质量潜力测算是土地整治项目设计的基础工作,其测算方法有待进一步研究。该文依据农用地分等方法和数据,利用自然等指数、利用等指数,构建可实现潜力测算模型,测算出经土地整治后自然等、利用等别提升的可实现潜力。以中江县土地整治项目进行了实证研究,在利用预评价法对项目区分等因素可改变和消除的幅度进行了可行性分析的基础上,测算了项目区耕地质量可实现潜力。结果表明,整治后项目区自然及利用等指数均可有所提升,分等单元的省自然等、利用等指数提升区间为171.24～605.34、89.30～232.96,国家自然等、利用等指数提升区间为161.10～471.67、62.26～162.09。按照划分等别区间分值转换后,省自然等、省利用等、国家自然等、国家利用等分别平均提升0.66等、0.63等、0.84等、0.62等。该研究方法符合当地土地整治实际情况,提高了耕地质量潜力测算的应用性,可为土地整治项目设计编制和耕地质量建设提供参考。     

土地整理的评价方法及应用

为评价土地整理与新农村建设的耦合关系,该文提出了土地整理功效的内涵和研究方法,构建了土地整理功效评价指标体系和数学模型。以泰安市岱岳区5个已实施土地整理项目区的23个行政村为例,采用层次分析法、综合评价法和地理信息系统（GIS）方法进行了实证。研究结果表明,23个整理村可划分为高效整理型、次高效整理型、中效整理型和低效整理型4种土地整理功效类型;投资与土地整理功效呈复杂的正相关关系,在项目区层次上,土地整理功效值基本存在国家级项目区>省项目区>市区项目区的规律,而在村级层次上,投资总额和整理规模较大的村土地整理功效值相对较大。该研究初步探索了土地整理功效的内涵、方法及应用,取得了较好的研究结果,为评价和协调土地整理与新农村建设的耦合关系,并采取针对性措施推进二者健康协调可持续发展提供了科学依据。     

基于土地整理的耕地经济价值评定及其变化

耕地经济价值评定是土地整理重要技术工作之一,其评价结果是土地整理经济效益评价的重要依据。该文以莱芜市里辛土地整理项目为例,采用GIS技术、实地调查和室内分析相结合,探讨了基于土地整理的耕地经济价值评定指标体系、评价方法及整理前后价值变化。研究结果表明,研究区在土地整理前后,耕地经济价值的级别空间分布、面积和总价值都发生很大改变。整理前耕地主要是旱地,经济价值级别主要为二、三和四级地,占总耕地面积的87.20%,一级地很少;整理后耕地全部为菜地和水浇地,级别基本为一、二级地,占总耕地面积的99.88%。整理后的耕地经济总价值是整理前的1.286倍,土地整理经济效益显著。该研究方法对土地整理耕地经济价值评定有借鉴意义,评价结果可为莱芜市里辛土地整理绩效评价提供科学依据。     

基于耕地质量评价的鄱阳湖区耕地整理规划

区域耕地质量评价是耕地整理的基础工作,为耕地整理专项规划、耕地整理项目设计提供了科学依据。从耕地整理的基本要求出发,选取耕地自然条件和耕地利用条件2个基本因素,土层厚度、土壤质地、土壤有机质、土壤侵蚀、地形坡度、排灌状况、田间道路状况、田块规整度等8个影响因子,建立耕地质量评价指标体系。采用多因素综合评判法将环鄱阳湖区12县(市)的耕地分成4个等级,分析其空间分异特征,并结合各区域耕地质量主要限制因子,提出可行性耕地整理措施,为区域耕地整理宏观控制提供了一种新思路。     

中国城镇化过程中村庄土地整理潜力估算

该文在理论分析的基础上，创建了一个定量的数学模型来估算村庄土地整理净增加的潜力。估算结果表明，全国平均整理系数2010年为1.42～2.42、2030年为2.27～3.27，分别可净增加耕地面积173.81～296.58万hm²、279.10～401.86万hm²。通过对不同时间和不同生态区的整理系数比较，村庄土地整理潜力具有明显的时空分布规律。在时序上，随着社会经济的发展和城镇化水平的提高，我国农村人口会逐渐减少，整理潜力逐渐增大；在空间上，东部和中部村庄土地