长株潭城市群湿地景观时空动态变化及驱动力分析

针对长株潭城市群的湿地景观面积迅速减少、破碎化程度增加等情况,该文基于时间序列Landsat数据及物候特征参数,采用面向对象方法的随机森林算法获得了长株潭城市群2000-2015年湿地时空格局及变化数据,利用景观格局指数、质心迁移等方法分析了近16 a来长株潭城市群湿地时空格局及变化特征,并通过Logistics回归模型分析了城市群湿地演化的驱动力因素。研究结果表明:1)湿地类型主要为人工湿地水田,其次为河流湿地与库塘湿地,湖泊湿地与苔草沼泽分布面积相对较小;2)2000-2015年研究区湿地总面积呈减少趋势,减少231.12 km~2,减少6.64%,同时湿地的空间转移也十分剧烈。3)研究期间,长株潭城市群湿地景观破碎度在呈增强趋势,且景观形状也趋于复杂。同时,研究区景观连通性在不断降低,而景观丰富度在不断增加。4)研究期间,长株潭城市群5种湿地类型的质心在均发生了不同程度的的迁移,其中河流、库塘和水田的质心迁移相对较大,湖泊的质心位置相对稳定。5)长株潭城市群地区降水量的减少及气温的升高,加之高强度人类干扰是近年来湿地变化的主要原因,其中人类活动加剧了湿地变化的复杂性和差异性。该研究可为长株潭城市群湿地资源的可持续发展提供科学、可靠的数据支持。     

三峡库区开县蓄水前后景观格局变化特征

三峡工程是世界上举世瞩目的大型水电水利工程,其建成后具有巨大的综合效益,但水库蓄水完成后,也引起库区内的土地覆被与景观格局的变化。为了及时掌握水库蓄水后库区土地覆被及景观格局变化情况,该文以三峡库区重庆市开县为研究对象,基于2002、2007和2010年3期遥感影像资料,运用遥感与GIS技术和景观格局分析方法,利用ArcGIS9.3、Ecognition8.0、Fragstats3.3等软件分析了研究区土地覆被与景观格局动态变化特征。研究表明:由于受2002-2010年间水库蓄水影响,开县土地覆被与景观格局均有剧烈变化。该地区景观优势类型是森林、灌木、旱地、草地和水田。景观类型水平上,旱地、水田、草地景观面积减少且破碎度增加,但森林、水体、建设用地面积增加,同时连通性增加;景观格局水平上,景观总体破碎度增加,景观优势度降低,但景观多样性增加,有利于该地区生态系统稳定。开县2002-2007年和2007-2010年2期景观格局变化表现出不同的特征。研究结果及时反应了水库蓄水前后的土地覆被与景观格局变化特征,为水库未来土地利用合理规划与生态景观设计提供依据。     

近30年根河流域湿地景观格局变化及驱动因素分析

[目的]为了解根河流域湿地时空变化情况,明晰气候变化和土地利用变化对湿地景观格局的影响。[方法]过分析根河流域1990—2019年间的湿地范围变化,再结合期间的气候变化状况来探究流域内湿地景观格局变化的驱动因素。[结果] 30年,根河流域湿地面积减少31.89%,斑块数量增加3.74%,景观破碎度指数增加4.48,流域湿地面积总体退化显著,流域湿地斑块数量总体有所增多。1990—2004年流域湿地呈现出显著退化趋势(p<0.05),湿地面积与年降水量存在显著正相关关系,景观破碎度指数与年降水量存在显著负相关,推断年降水量是导致根河流域湿地景观格局发生显著变化的主要因素;2004—2019年流域湿地退化趋势不显著(p>0.05),年平均气温呈现出不显著上升趋势(p>0.05),景观破碎度指数与年平均气温存在显著负相关,可能是气温升高导致流域内浅层多年冻土融化而将湿地连片,降低期间湿地破碎程度。[结论]究结果对维护根河流域湿地生态系统的多样性与稳定性、促进湿地与非湿地间的协调互融性、保障湿地资源的可持续发展等具有重要的意义。     

基于GIS的安庆武昌湖湿地景观格局演变研究

在RS和G IS的支持下,应用景观生态学的理论和方法,通过采用景观空间格局指标(多样性指数、破碎化指数和优势度指数)和景观空间构型指标(斑块面积、斑块密度、均匀度指数),定量分析和研究了1958~1995年安庆武昌湖景观格局的动态变化。研究结果表明:近40年来,武昌湖湿地面积减小了8.32 km2,斑块总边缘增加了158.35 km,斑块密度净增了5.55倍,并且随着人类干扰强度的增加,景观多样性指数上升,优势度指数降低,破碎化程度进一步加强。因而,加强对武昌湖湿地的保护刻不容缓。     

巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局季相变化分析

为探讨湿地年内时间尺度上景观格局变化趋势,以干旱区巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究区,利用2015年5—10月OLI遥感影像为数据源,结合气象站点的气温和降水,分析了巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局季相变化特征及其与气候因子的关系。结果表明:年内生长季,湿地面积变化以8月为分水岭,8月前,湿地面积稳定,占研究区面积比例在74.23%～81.15%之间浮动;8月后,湿地面积快速缩减,10月减至最小,占比38.97%。景观水平上,8月前,研究区景观破碎度增大、空间异质性增强、不同类别斑块分布趋于均衡化,8月后,景观破碎度减小、景观异质性减弱、不同类别斑块分布趋于非均衡化;类型水平上,5—10月湿地斑块破碎度增大,形状趋于复杂。湿地面积与月降水量和月均气温均存在显著相关性(r=0.745,P=0.045和r=0.859,P=0.014)。研究表明,月均气温是影响巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观稳定性的主要因素。巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观呈"夏季稳定-秋季锐减"的格局。     

黄土丘陵小流域景观空间格局动态分析——以固原市上黄试区为例

 为黄土高原土地资源合理利用及区域可持续发展提供参考,以上黄试区为例,在地理信息系统支持下获得计算景观多样性的有关参数,选取斑块大小及数量、分维数、斑块伸长指数、多样性、优势度、均匀度和破碎度等指标,对黄土丘陵小流域10年来景观多样性动态变化进行分析。结果显示:1995—2004年,该试区总斑块数增加了6个,斑块变化明显的主要表现为:坡耕地及天然草地斑块分别减少19个和12个,人工草地斑块及梯田分别增加15个和9个;平均斑块面积及平均斑块周长分别下降了0.14hm2和185.36m2;梯田、天然草地、疏林地、园地及居民点用地分维数,都有不同程度的下降,而坡耕地、人工草地、灌木林地及未利用地景观的分维数有所上升,水浇地、川台地、乔木林地、水域景观分维数保持不变;上黄试区景观异质性特征表现为:均匀度指数下降5.86,景观破碎度指数上升0.002,人为干扰度增加1.95,景观类型多样性指数下降0.25,优势度指数上升0.25。目前,试区从耕地及草地为主的景观生态系统,转变为以林地和草地景观为主的高度异质化的景观生态系统,人类活动的干预,是驱动该试区景观空间格局变化的主要驱动因素。     

祁连山生物多样性保护优先区域生态景观格局动态变化分析

选取祁连山生物多样性保护优先区域甘肃区域为研究区域,以2010和2015年两期卫星遥感影像资源为数据源,利用Arc GIS技术,采用生态景观转移矩阵和生态景观指数分析方法,对研究区域生态景观格局动态变化和景观特征进行了分析研究。结果表明:2010—2015年,研究区域Ⅰ级生态景观格局比较稳定,变化幅度较小,Ⅱ级生态景观格局受自然环境和社会环境等因素的影响变化较大;生态景观指数分析表明研究区域景观破碎化程度较高,但景观类型总体表现比较稳定,景观格局动态变化不明显。     

吉林省西部景观动态特征及其生态环境安全响应研究

吉林省西部景观结构发生了重大的变化，其生态环境出现了不断恶化的趋势。探讨其景观变化与生态环境安全响应具有重要的理论与实践意义。基于吉林省西部长时间序列的土地利用数据．利用ARCGIS数据集成分析平台．研究了该区景观组分变化、景观结构变化、景观组分转移过程及其生态环境安全响应。结果表明：在过去的几十年中各景观组分的面积比重变化显著；景观破碎度、分离度增大，而连接度减小；研究区景观动态变化的主要贡献组分是耕地、草地、湿地和盐碱地．土地荒漠化趋势明显。农业政策和农业需求是景观动态变化的主要驱动力，水文变化与环境因子对组分变化有重要的影响。本区不合理的景观变化带来了严重的生态环境安全问题。本研究为进一步研究生态环境安全问题和区域安全格局提供了依据。     

干旱区内陆艾比湖流域景观格局时空变化及生态安全评价

[目的]为了探讨艾比湖流域近10a间景观格局及生态安全的动态变化。[方法]运用RS和GIS技术,并结合景观指数和生态弹性度对该流域生态安全进行了综合评价。[结果](1)近10a来,艾比湖流域土地利用变化剧烈,说明景观格局持续受社会经济发展两方面矛盾的巨大压力;(2)2001年斑块个数为2 560个,而2009年增加至3 476个,说明该流域生态环境整体呈破碎化趋势。景观破碎度由2001年的0.054 0增加为2009年的0.073 3,说明其景观趋于不稳定,生态安全性降低;(3)2001—2009年生态弹性度呈"∧"型变化趋势,先由2001年的1.20×107增加为2005年的1.57×107,然后再降为2009年的1.49×107,但总体是趋于增大的趋势。[结论]从整体上综合考虑,2001—2009年艾比湖流域土地利用的景观生态安全度降低。     

新疆艾比湖湿地LUCC对景观格局演变的影响

以新疆艾比湖湿地保护区为研究区,采用1990年10月5日、2000年9月25日和2015年9月13日TM/ETM+影像,以土壤实测数据为基础,建立适宜的土地利用分类体系,分析了25 a间研究区的土地利用动态变化,以及景观格局的时空演变,从而深入探讨了土地利用变化对景观格局演变的影响。结果表明:(1)25 a间,研究区综合土地利用动态度为0.97%,且呈现逐年降低趋势,土地利用类型随着时间的推移,变化由剧烈逐步驱于平衡状态。1990—2000年间,林地和水田的面积增加,中轻度盐渍地和极重度盐渍地面积依然呈现明显的上升趋势;2000—2015年间,水体面积明显减少,沙漠面积急剧增加,重度盐渍地和极重度盐渍地面积呈现增加趋势。(2)25 a间研究区景观格局发生了很大的变化。蔓延度持续减小,分散与并列指数显著增加,景观的延展性下降,导致景观破碎化加剧。Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数均呈现稳步增加趋势,这说明景观的异质性程度呈现上升趋势。(3)土地利用变化改变了景观格局,导致景观分散与并列指数增加,蔓延度降低,均匀度增加,研究区景观整体先向破碎化发展,后略有所好转,逐步向稳定优化的趋势发展,但总体的盐渍化和荒漠化趋势依然严峻。该研究进一步提出了改良方案,对研究区土地资源的合理利用和可持续发展研究具有重要意义。     

乌江流域土地利用变化的自然因子

自然因素是引起典型山地流域土地利用变化的主要原因,乌江流域作为典型山地流域,明确各自然因子在乌江流域土地利用类型转变中的贡献率,找到关键性驱动因子,从而为合理调整土地利用布局提供借鉴作用。以乌江流域为研究对象,基于时空性和整体性,采用2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,综合各自然要素,利用增强回归树模型来分析土地利用变化的自然因子。结果表明:(1)2000—2020年乌江流域土地利用类型变化表现在,林地、灌木地、水体和人造地表面积比重明显增加,耕地、湿地面积显著减少,草地面积变化呈稳定趋势。(2)2000年和2020年对比发现乌江流域中部水体面积扩大,北部林地面积有所增加,东部耕地面积大幅度缩减。草地和灌木地空间变化不明显,呈嵌入式分布。人造地表以东南、西南、东北和西北部增加最为明显。(3)从贡献率方面考虑,降水对草地变化的贡献率最大,坡度对耕地的影响最大,植被类型对林地影响最大,影响湿地最大的自然驱动因子是坡度,气温是制约灌木地发展的最大自然因子,土壤类型对水体变化的贡献率最大,坡度是人造地表变化最大的自然驱动因子。草地变化的特征因子主要是降水、植被类型和气温; 耕地变化特征因子分别是坡度、高程和气温; 林地变化的特征因子是植被类型、高程和气温; 湿地变化的特征因子是坡度; 灌木地变化的特征因子是气温、土壤类型和植被类型; 水体变化的特征因子是土壤类型和植被类型; 人造地表变化的特征因子是坡度和植被类型。     

2005-2014年重庆石漠化地区NDVI的时空变化及其与气候因子相关性分析

为了了解重庆石漠化地区植被恢复以及生态环境治理状况,选取重庆石漠化地区归一化植被指数(NDVI)及气象数据,利用趋势分析、变异系数分析以及偏相关分析等方法,重点探讨了重庆石漠化地区2005-2014年NDVI的时空变化特征,并分析了NDVI变化与气候因子之间的相关性。结果表明:(1)重庆石漠化地区NDVI年际变化总体上呈增加趋势,增加速率为0.08/10 a,其中渝东北地区增长速率相对较高,达0.09/10 a,而NDVI季节变化存在一定差异性,春季增长最为显著,主要分布于渝东北、渝中和渝西地区;(2)渝东北石漠化地区NDVI呈增加趋势的区域范围较大,这对于三峡库区生态环境改善以及水土保持起着至关重要的作用;渝东南、渝中和渝西石漠化地区NDVI整体保持不变,而NDVI呈减小趋势的区域主要分布于乌江流域;(3)重庆石漠化地区2005-2014年NDVI变异系数相对较低,以稳定为主;(4)重庆石漠化地区降水和气温分别与NDVI之间正相关性都大于负相关性。总体上降水量的增加一定程度促进了三峡库区植被的生长,而温度的降低一定程度上抑制了乌江流域植被的生长。     

三峡库区经济发展与生态环境的时空耦合特征

[目的]研究经济发展与生态环境之间的关系,为长江经济带高质量发展和三峡库区经济与生态协调发展提供政策参考。[方法]以三峡库区重庆段为研究区域,基于脱钩模型对2006—2018年经济与生态环境"脱钩状态"(分为绝对脱钩、相对脱钩、临界状态、耦合状态)进行判定。结合探索性空间数据分析(ESDA)法,运用ArcGIS, OpenGeoDa软件对脱钩状态相关数据进行空间差异及格局演化特征分析。[结果]三峡库区重庆段整体的脱钩系数偏低,空间相关性较弱;在2006—2010年和2014—2018年脱钩系数主要表现出空间正相关,2010—2014年期间主要表现出空间负相关;从局部空间自相关(LISA)图分析得出,研究区各区县之间的脱钩状态显著性较弱;研究区在3个研究时间段的脱钩状态呈现出显著的倒"V"型发展趋势。[结论]2006—2018年来,三峡库区经济发展与生态环境耦合特征波动较大,亟需进一步深入研究并制定相关整治措施。     

基于SWAT模型的西辽河流域自然湿地演变过程及驱动力分析

基于SWAT模型模拟、景观转换分析、地理探测器计算等方法,使用气象观测、数字高程模型、土地利用遥感监测、植被指数等数据,以西辽河流域为研究对象,划定流域边界,分析1980-2015年西辽河流域的面积变化和景观动态变化特征,研究自然和人为因素对湿地变化的驱动效应。结果表明：1980-2015年西辽河流域湖泊和沼泽面积均呈下降趋势,多数土地利用类型侵占过沼泽和湖泊,其中耕地侵占的面积最大;1980年以来西辽河流域经历了干-湿-干的变化过程,大部分时间为干生生境;2000-2015年西辽河流域沼泽湿地生长季NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）平均为0.30,年GPP（Gross Primary Productivity）平均为257.73 g/(m2·a),均呈极显著上升趋势;湖泊面积、沼泽湿地面积和径流深度的变化与降水量和蒸散量的相关关系极显著,NDVI和GPP与生长季积温的相关关系极显著;自然因素对湿地变化的影响要大于人为因素,降水量是西辽河流域湿地变化的主要控制因子,降水量和蒸散量的协同作用对湖泊、沼泽和径流深度变化的驱动能力q＞0.70。该研究可为湿地农业综合开发和可持续发展提供科学参考。     

基于TM影像的升金湖湿地生态安全研究

[目的]分析安徽省升金湖湿地景观格局动态变化过程,建立升金湖湿地生态安全(PSR)模型,并探讨其驱动力,为进一步开展升金湖湿地保护及其恢复研究提供科学依据。[方法]在遥感和GIS技术支持下,用1986,2003,2011年的3期TM影像为基本信息源进行分析。[结果]景观格局变化幅度较大,草地和水域面积减幅较显著;多样性指数呈上升趋势而优势度指数呈下降趋势,破碎化程度加剧,斑块类型呈多样性发展;随着景观破碎化程度增强,斑块数增加,将造成湿地生态系统片断化越严重,也会影响到湿地的调蓄能力,改变整个湿地的水文情势,减弱湿地的生态效益;另外,景观格局变化下的湿地生态安全指数趋于逐年下降状态,湿地生态安全形式处于预警状态,形势不容乐观。[结论]近年来,随着经济的发展,人口数量的增加,围垦等活动的加剧,人类活动对研究区的改造导致了自然湿地面积相对减少,升金湖湿地生态功能不断下降,经济增长和人口增长成为湿地格局变化主要驱动力。     

基于GIS的庄河市滨海湿地景观格局变化及其驱动力分析

[目的]探究辽宁省庄河市滨海湿地景观格局变化及其驱动力,为该市滨海湿地的合理利用和生物多样性保护提供决策支持和科学依据。[方法]以庄河市2000,2010年2期遥感影像为基础数据,在遥感和GIS技术支持下,运用景观格局指数模型来分析研究区景观格局的变化特征和该区景观格局变化的驱动因素。[结果]10a间,庄河市滨海湿地的面积减少了7.44%;景观斑块数(NP)由2000年的3 425块增加到2010年的3 563块,增加了4.03%;景观多样性指数(H)由2000年的0.631 5增加到2010年的0.855 4;景观优势度指数(D)从2000年的0.835 9降低到2010年的0.736 4;景观均匀度指数(E)从2000年的0.578降低到2010年的0.514。[结论]庄河市滨海湿地的景观破碎化程度在加剧。在自然驱动力和人文驱动力作用下,湿地面积大幅减少,生态功能不断下降,使得研究区生态环境恶化,从而严重影响庄河市的经济发展。     

基于植被指数的开都河第一分水枢纽工程生态效应分析

水利工程建设在生态环境较恶劣,水资源严重短缺的干旱区其表现更为突出.科学的分析水利工程的生态效应可为区域水利工程与生态环境协调发展提供重要的理论依据.本文以Landsat遥感影像和水文数据为主要数据源,分析开都河流域第一分水枢纽工程建成前后的土地利用/土地覆被、径流量与生物量变化趋势,进一步讨论水利工程建设对开都河流域植被覆盖变化的影响.结果显示:1)第一分水枢纽工程建成以后,研究区土地利用动态度增加,其中耕地面积直线增加;2)通过对水利工程建设前后的水资源利用效率与流域生态环境质量进行对比分析,得知水利工程可以调节开都河水量在时间和空间上的分配,适应人类对水资源利用的要求;3)水利工程运行后,研究区植被覆盖度与生物量逐渐增加,裸地面积逐渐减少,说明水利工程的建设对生态环境有修复作用.     

安徽省安庆市沿江沼泽湿地恢复空间分析

[目的]对安徽省安庆市沿江沼泽湿地区的沼泽湿地生态系统恢复进行空间分析,为沼泽湿地生态环境的改善提供科学依据。[方法]针对安庆市沿江沼泽湿地退化严重的现状,在分析区域功能特征的基础上,构建沼泽湿地空间恢复模型,并实现区域内沼泽湿地空间恢复,继而得到沼泽湿地优先、次优先恢复以及不可恢复级别。最后从整体景观效果和沼泽湿地功能两个恢复角度评价沼泽湿地恢复效果。[结果]安庆市沿江沼泽湿地恢复面积为5.78×104 hm2,在现有沼泽湿地面积基础上提高了35.78%。以耕地为主,占沼泽湿地恢复面积的91.43%。其中,优先恢复面积为2.92×104 hm2,主要分布于研究区的中北部地区;次优先沼泽湿地恢复面积为2.86×104 hm2。不可恢复面积为3.61×104 hm2,主要为水域、建筑用地等不可变更区域。[结论]经过恢复效果验证,从景观整体格局分析可知,沼泽湿地恢复后,研究及区域内沼泽湿地的斑块数量减少,而平均斑块密度增加,聚集度指数增加,景观多样性指数上升,说明沼泽湿地恢复实施后,景观格局更有利于朝着沼泽湿地生态功能的发挥,对维护区域生态安全具有很大的现实意义。     

快速城镇化地区景观生态风险变化评估——以上海市青浦区为例

[目的]研究区域生态风险的时空变化规律,为区域生态规划和生态建设提供技术支持。[方法]基于景观格局指数构建区域综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展快速城镇化地区生态系统变化及其生态风险时空分异研究。[结果]2000—2013年上海市青浦区城镇和林地大面积增加,农田大面积减少,湿地保持稳定;研究区生态风险空间分布差异明显,青浦东部地区的生态风险高于西部地区,且东部风险扩张速度高于西部,城市化对生态风险的影响显著。[结论]区域生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系。这些变化与生态系统变化及人类活动之间关系密切。     

基于遥感影像的黄河三角洲湿地景观演变及驱动因素分析

为揭示1973-2013年黄河三角洲湿地景观演变情况及其驱动因素,更好地服务于区域湿地生态保护和恢复,利用1973-2013年9期Landsat卫星影像,构建了黄河三角洲湿地景观数据库。阐述了黄河三角洲湿地景观组成现状、分布规律和阶段特征,并结合黄河入海水沙及社会经济数据,探讨了其驱动力。研究表明:1)黄河三角洲湿地以自然湿地为主,近40 a来湿地总面积呈下降趋势,且以自然湿地向人工湿地和非湿地的转换为主要特征,湿地景观破碎化趋势严重;2)黄河三角洲湿地景观面积的整体下降趋势与黄河入海水沙的整体减少有较好的函数关系,且以输沙量对自然湿地景观,尤其是咸水湿地景观变化趋势的影响更强,径流量则对淡水湿地景观的影响更为突出。3)黄河三角洲湿地景观面积变化亦具有阶段性特征,这是由于黄河来水来沙量的显著周期性变化,叠加上持续扩大的人类活动影响所致。该研究分析了黄河三角洲湿地景观格局演变规律,并定性探讨了主要驱动因素,相关结论对区域湿地保护和恢复具有一定参考意义。