基于GIS的流域土地利用/土地覆被分形特征

该文以西安市沪灞河流域为例,结合遥感数据成图与GIS空间分析建模,开发了流域土地利用/土地覆被斑块形状分维数、空间结构盒维数、空间分布信息维数与区域形态半径维数的计算脚本,并对各种分形维数的特征与意义进行了研究.结果表明:土地利用/土地覆被斑块形状分维数、空间结构盒维数、空间分布信息维数与区域形态半径维数是几种性质不同功能各异的分形维数,四者能够表征土地利用/土地覆被在斑块水平、斑块类型水平以及景观水平3个层次的分形特征;斑块形状分维数体现了不同地类斑块形状的复杂程度及其所受人类活动干扰的强度;空间结构盒维数反映了不同地类空间结构的复杂程度和不规则程度;空间分布信息维数反映了不同地类斑块空间分布的均衡程度;形态半径维数反映了不同地类区域形态针对某一中心点的聚散特征.     

黄河中游清涧河流域土地利用空间结构和分形模型

为了揭示黄河中游土地利用的空间差异和迁移情况,该文以清涧河流域为例,基于遥感和GIS技术,通过土地利用重心迁移和分形理论对土地类型的空间演变情况进行分析,并构建各地类空间分布形态的分形结构模型。结果表明,1990年至2009年清涧河流域土地利用重心有明显的迁移;农业用地和水域的重心向西南方向迁移,在该方向水域重心迁移比较大,达到7205.85m;林地、建设用地和未利用土地重心向东南方向迁移,在该方向建设用地重心迁移距离最大,达到7421.89m;草地重心向西北方向迁移3546.38m。1990年至2009年,除水域外,其他土地类型分维数有所下降,表明该区域土地类型景观的复杂性降低,稳定性提高。自然因素对该区域土地利用空间变化起到一定的推动作用,人类活动干扰则是主要驱动因素。该文将为生态恢复区合理地土地利用规划和集约化利用土地资源提供科学依据。     

珠江三角洲土地利用分形特征及其影响机制

该文以遥感影像解译数据为基础,在分析1990、2000和2006年3个时期珠江三角洲土地利用数量变化的基础上,应用分形维数模型计算出珠江三角洲各土地利用类型的分形维数和稳定性指数,对其土地利用空间结构及其区域差异进行了深入研究,应用灰色关联分析法探讨了分形特征的影响机制。研究表明,珠江三角洲建设用地面积快速扩张,耕地、林地面积迅速减少,土地利用空间结构由复杂趋向简单,稳定性不断增强,水域空间结构最复杂,未利用土地最简单,水田、城镇用地、未利用土地的空间结构趋向复杂,其余地类的空间结构趋向简单。各市（区、县）分形特征差异明显,分形变化各不相同。分形特征主要受图斑自身几何性质的影响,人口因素影响在减弱,三大产业中以第一产业影响较大。     

泥石流频发区土地利用分形特征及稳定性研究

应用GIS技术及分形理论,以云南省小江流域为研究区,将土地利用类型划分为6类：耕地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地及未利用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：小江流域土地利用方式在区域分布上相对集中,土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占全流域面积的52.78%,28.07%和15.77%,土地利用结构相对单一;土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值为1.197 2～1.498 4,平均分维值1.327 9;根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉未利用地〉城乡工矿居民用地〉耕地〉草地〉水域;稳定性指数介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的42.66%,总体稳定性较差。说明在人为和自然因素影响下,小江流域土地利用总的发展趋势不稳定,人为扰动因素的实施欠合理。分维值较好地反映了各土地利用类型的复杂程度及稳定性。     

广元市不同土地利用类型土壤的分形特征

以8个植被类型、2个农地和2个退耕地的土壤颗粒组成数据为基础，运用分形模型计算这12个土地利用类型土壤颗粒的分形维数，研究了土壤颗粒分形维数与土壤性状的关系。结果表明：（1）12个土地利用类型表层土壤颗粒的分形维数介于2．8185～2．9249之间。与退耕地和玉米地相比，各林地土壤颗粒分形维数小；与1990年的2．8633相比，2006年土壤颗粒分形维数（2．8592）减小；各团聚体分形维数规律不明显。（2）决定土壤颗粒分形维数大小的首先是〈o．002mm的含量，其次是0．05～0．25mm和0．0020．02mm的含量；决定团聚体分形维数大小的粒级含量由大到小的顺序是：2～5mm，0．5～1mm和1～2mm，其余粒级含量对分形维数影响较小。（3）土壤颗粒分形维数与团聚体分形维数可作为侵蚀指标，前者与土壤可蚀性因子相关关系显著，后者也可作为渗透蓄水指标。（4）在坡耕地基础上的退耕地比生态退化后的营林地具有更有利于水土保持的土壤分形特征。     

毛乌素沙地不同土地利用类型土壤分形特征

研究不同土地利用类型土壤分形特征,以期为沙地土壤风蚀的防治和生态建设提供理论指导.该文研究了毛乌素沙地7个典型样地的土壤分形维数,以及分形维数与土壤机械组成、土地利用类型、采样深度的关系.结果表明:(1)决定沙地土壤分形维数的主要是粉沙、极细沙和细沙的百分含量;粉沙与极细沙的百分含量和土壤分形维数呈极显著正相关关系,而细沙百分含量和土壤分形维数呈极显著负相关关系.(2)7种不同利用类型土地的土壤分形维数最大值为2.51,最小值为1.59;表层(0-10 cm)土壤的平均分形维数介于1.85～2.34之间,且从大到小依次为:草地＞固定沙丘＞半固定沙丘＞耕地1＞耕地2＞耕地3＞流动沙丘.(3)土壤分形维数在7类土地上随着采样深度有不同程度的波动,但整体上均呈线性下降趋势.     

土地利用/土地覆被镶嵌体的分形结构模型研究

运用分形理论对四川省汶川县土地利用/土地覆被镶嵌体景观类型的分维值进行计算,并讨论了各种景观类型的分维性质。结果表明:土地利用/土地覆被镶嵌体具有统计意义上的自相似性,是一种随机分形结构;景观类型的分维值越大,其形态越复杂,反之越简单。SI(稳定性指数)>0,表示景观在其形态复杂状态下的一种稳定性,SI越大,该景观形态越稳定;反之亦然。SI<0,表示景观在其形态简单状态下的一种稳定性,SI越小,该景观形态越稳定;反之亦然。景观类型的分维值随时间变化而增大,该景观的形态变得复杂,反之,该景观形态变得规则。土地利用/土地覆被镶嵌体的分维值是研究土地利用/土地覆被镶嵌体景观格局的一种综合性的定量指标。     

基于GIS和分形理论的山区土地利用空间结构研究

土地系统是自然环境与人文交叉最为密切的系统,成为全球环境变化研究热点之一。定量研究土地结构有利于理解土地系统的利用与变化。基于ArcGIS软件,以2009年贵州省铜仁市江口、印江和松桃县全国第二次土地利用调查1∶10 000比例尺数据为研究基础数据,在二调分类基础上,将地类划分为建设用地、耕地、林地、草地、水域和未利用,选用景观格局指数、分形维数和稳定性指数为测量指标,对由江口县、印江县和松桃县三县组成的环梵净山旅游经济区的土地利用空间结构进行分析。研究结果表明该区域土地利用类型从景观生态尺度上是以林地为基质,耕地、建设用地、草地、未利用地为斑块镶嵌结构,并且以水体和道路为线状廊道的景观结构模式。林地景观类型在所有景观类型中占有一定的支配地位,相对于林地,其他地类斑块较破碎,且在空间上呈分散分布,景观多样性不高。土地利用空间结构的稳定性总体水平不高,生态系统具有脆弱性。     

重庆市农村居民点分形特征及影响因素分析

农村居民点的分形特征能很好地反映其空间占据能力。该文选取浅丘平坝区、低山丘陵区、中山丘陵区、高海拔山区4种典型生态类型区,应用分形几何原理,分析了不同生态类型区农村居民点的分形特征,探讨了不同生态类型区分形特征的主要影响因素。结果表明:不同生态类型区的农村居民点分形特征存在差别,主要受高程、坡度、农民人均纯收入、水系、交通等因素的影响。其中浅丘平坝区分维数值最高1.63,高海拔山区分维数值最低1.47,4种生态类型区的农村居民点分维数值明显高于交通和水系的分维数值,但随着农村交通体系的完善,其对农村居民点分形特征的影响会增加;坡度对不同生态类型区农村居民点分形特征的影响是一致的,分维数值均随着坡度的增加呈现先增加后减少趋势;农民人均纯收入高的生态类型区农村居民点分维数值更高;4种生态类型区的农村居民点分维数值在短期内表现出下降或平稳趋势,但从长远来看,随着经济社会的发展和各种城镇化建设政策的落实,4种生态类型区的农村居民点分维数值均呈上升趋势,其边界曲折度不断减小,其形态逐步向规则化发展,但受地理位置和社会经济条件的限制,其上升的趋势会存在差异。该研究可为丘陵山区的农村居民点整理、布局优化提供参考依据。     

烟台市海岸带土地利用空间结构分形特征

为深入刻画烟台市海岸带土地利用空间结构特征,以烟台市农村土地利用详查成果数据为基础,利用分形理论和GIS空间分析方法,选取边界维数、计盒维数、信息维数和半径维数4个特征参数,对海岸带各土地利用类型的斑块复杂性、空间占比、空间分布的均衡性和向海聚集性进行了分析。研究结果表明:受人为干扰强的建设用地、耕地、园地和其他土地边缘相对比较规则且简单,而自然性较强的草地、林地、水域及水利设施和滩涂在人类活动干扰下正处于运动变化的随机状态,斑块边缘相对复杂;海岸带土地利用是以建设用地和耕地为主,其他用地类型为斑块镶嵌体的景观结构模式;土地利用空间分布的均衡性与空间占据能力表现出一定的正相关性;各用地类型斑块密度在海陆梯度上均呈现衰减的趋势,向海聚集程度的强弱,使得土地利用形态在海陆梯度上呈现似圈层状空间分异规律。分形理论的引入,为定量分析海岸带土地利用的合理性和科学性提供了新的研究方法。     

中国东部丘陵矿区复垦土地利用结构优化研究

该文以受华丰矿开采影响的小河西村为例,在SPSS软件的支持下,利用复垦前后不同土地利用类型的生态足迹、景观多样性、产值等指标,运用多目标规划法对我国东部丘陵矿区复垦土地利用结构进行了优化分析。结果显示,利用生态足迹法、景观多样性指数和多目标规划得出的复垦土地结构与复垦前比,不仅经济效益明显提高,生态赤字明显降低,生态环境明显改善,而且景观多样性指数增加,能促进生态、经济和社会目标的实现,也必将缓和长期以来形成的矿山与周边农民的矛盾,并能调动矿山和村集体复垦积极性,推动矿区和周边农村和谐发展。     

基于logistic回归模型的矿区土地利用演变驱动力分析

为探究矿区土地利用演变规律和驱动机制,该文基于1990年、2000年和2008年的遥感影像,借助遥感、GIS技术及数理统计软件,分析了徐州贾汪矿区近18a的土地利用变化特征,在此基础上,选取了多个经济社会及空间距离因子,运用多元logistic回归模型,探讨了该区土地利用变化的驱动因素。结果表明:1990-2008年间,研究区内土地利用变化的主要特征是耕地、林地持续减少,而建设用地和水域迅速增加,草地缓慢增加,整体处于不平衡的状态;通过对耕地和林地变化的logistic回归模型分析,耕地变化在第1阶段(1990-2000年)的主要驱动因素是最近采矿点的距离和到农村居民点的距离,第2阶段(2000-2008年)较为重要的变量有到农村居民点的距离、农业人口密度和到公路的距离;2000-2008年间林地变化较为重要的驱动因素有高程、到最近采矿点的距离和到公路的距离。研究结果对矿区生态环境保护、土地资源优化配置及可持续利用具有重要的指导作用。     

矿区土地复垦景观格局变化和生态效应

为了揭示矿区土地复垦对项目区景观格局的影响及生态效应,应用GIS和景观生态学方法,以徐州市九里矿区土地复垦项目为例,分析了该区土地利用结构和景观格局变化。结合景观格局优化目标建立了相应的评价指标体系并利用层次分析法对各评价因子赋以权重,对矿区复垦的生态效应进行评价。结果表明,矿区土地复垦项目的实施对区域生态环境起到一定的改善作用,但部分评价因子呈现出正效应或负效应,如:平均斑块面积增加、生态服务价值增加、生态廊道的密度和面积增大使生物多样性提高等为正效应,但由于生态廊道的建设,宽度的增加和密度的增加,对景观斑块进行切割,降低了最大斑块面积,使斑块破碎度提高而对矿区生态系统造成负面影响。因此在土地复垦过程中应采取生物、工程、技术措施来进行生态补偿。     

京郊卫星城区域农村居民点土地利用特征分析

分析大城市卫星城区域农村居民点用地的利用特征及其空间布局,有助于更好地了解农村居民点用地的结构与功能变化。该文选择北京市重点建设的卫星城顺义区为研究区,以第二次全国土地调查数据为基础,运用计量地理模型与GIS技术相结合的方法,对农村居民点用地及其内部结构进行了分析。分析结果表明：反映农村产业经济活动的工业用地、仓储用地成为农村居民点重要的用地组合类型,农村居民点内部用地类型丰富,部分镇区内的农村居民点用地中工业用地占据绝对优势。农村居民点利用空间差异显著,区位作用突出。中西部区域的农村居民点平均规模偏大,区位指数和多样化指数较高;而稳定性指数表现出自西向东逐渐提升的格局,但在空港物流经济影响下的农村居民点用地的稳定性较高,用地形态相对规整。顺义区农村人口与农村居民点在空间上的分布明显脱节,大量农村人口聚集于城镇边缘地带,该区域农村工业化倾向突出,农村人口基本上已经脱离了传统的农业生产。农村居民点用地及其内部结构特征体现出不同生产力发展水平,农村产业发展已成为推动农村居住与生产空间形态发生变化的最直接的动力。研究结论表明,农村居民点用地利用特征及其空间格局,是对农村居住与生产空间形态的直接反映,随着农村经济发展,农村土地越来越具有城镇用地的特征,因而在农村土地管理和规划上也必然要求有相应的改革和发展。研究结果可为土地规划、整治、农村产业发展和新型城镇化提供参考。     

基于GIS和分形理论的山西屯留县土地利用空间格局变化

该文以分形理论为基础，在地理信息系统技术支持下，对山西省屯留县土地利用空间格局变化进行了研究。通过对山西省屯留县土地利用数据库中空间数据的提取，运用面积－周长分形模型，分别计算出了1990年和2001年各种土地利用类型的分维数和稳定性指数。该文还引入了景观生态学中的相关指数—斑块密度指数，景观斑块数破碎化指数，斑块形状破碎化指数及景观多样性指数，并进行了定量分析，进一步揭示了屯留县土地利用空间格局变化，以期为开展区域土地整理、促进土地合理利用以及保持区域景观格局的持续发展提供参考。     

桐柏大别山区土地利用时空变化图谱分析

运用地学信息图谱理论方法,基于地理信息系统时空分析模型,以桐柏大别山区20 a土地利用3期(1987、1997、2007)空间数据为基础,通过建立桐柏大别山区土地利用变化图谱和涨落势图谱,分析该区域土地利用变化的时空特征,预测未来土地利用变化的趋势。结果表明:1)1987—2007年,研究区土地利用发生了很大变化,耕地面积持续性减少,林地和建设用地面积持续性增加,草地和未利用地面积先增加后减少,水域面积先减少后增加;2)空间格局上,耕地与林地相互转化遍布整个研究区域,耕地和林地转为建设用地主要分布在各县市周边地区,水域转为耕地和林地主要位于水域与其他用地交接地带;3)涨落势图谱中,林地涨势最明显,增加了5 904.06 km2,占新增图谱单元61.31%,主要来源于耕地和水域转出,耕地落势最明显,减少了6 394.71 km2,占萎缩图谱单元66.41%,主要转为林地和建设用地;4)未来10年,桐柏大别山区土地利用类型仍将以耕地、林地为主。     

基于用地竞争的矿业废弃地再利用用地类型判定

合理确定矿业废弃地再利用用地类型,对满足矿业资源经济转型用地需求、优化矿区土地利用结构具有重要意义。该文以泽州县长河流域为研究区域,从适宜性和驱动力2个层面构建了矿业废弃地再利用用地竞争力评价指标体系,进而构建了基于该指标体系的矿业废弃地再利用用地竞争评价模型,并基于研究区行政界线图及矿业废弃地分布图,以矿业废弃地图斑为评价单元,量化评价指标,评价矿业废弃地再利用用地竞争力。采用三角模型,根据用地竞争力组合,对矿业废弃地再利用用地类型进行理论判定。研究结果表明:研究区中占总量50%的矿业废弃地可再利用为建设用地,主要分布在经济基础较好的乡镇周边及省道两侧;40%的矿业废弃地可再利用为农用地,主要分布于村庄周围;10%的矿业废弃地可再利用为生态用地,主要位于山区及水域附近。该研究结果可为优化矿区土地利用结构及矿业废弃地整治规划提供决策依据。     

万柏林区城乡结合部的耕地变化定量分析

应用GIS技术与统计方法对1990～2001年太原市万柏林区城乡结合部的耕地变化进行了定量分析。结果表明：11年间全区耕地转为他用的面积占所有土地转用总和的52.04%。在8类土地利用类型中，耕地转用量最大，面积为766.38 hm²；耕地动态度最高，为2.14%。城区外土地区位优势与建设用地比较利益较大，导致区域内耕地分布重心向城市中心外更远的方向移动，11年共移动了0.95 km；8类土地利用类型中，耕地相对变化率在位于城乡结合部核心区的小井峪乡最高，达2.98。补充耕地时成片开发后备土地使耕地大图斑增多，近城区的零星耕地因建设占用使耕地小图斑减少，致使全区耕地破碎度由0.264减少到0.258，耕地分离度则由0.65上升到0.68，耕地重要度由53.23%下降到44.86%。     

基于土地利用多功能性的县域乡村生活空间宜居性评价

为了探明土地利用多功能性与生活空间宜居性的理论逻辑关系,将土地利用多功能研究应用于宜居生活空间优化实践中。该文从土地利用供给人类所需产品和服务的视角,探讨了两者的理论逻辑关系,并基于土地利用多功能性构建了生活空间宜居性评价指标体系,设计了基于GIS和RS技术的指标空间化方法,并利用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)综合集成遥感、调查、统计等多源数据,定量研究了张北县生活空间宜居性的空间分异特征。结果表明:张北县生活空间宜居性呈现以张北镇为高值中心、二台-沙沟镇为副中心的空间分布态势,较强以上等级宜居性生活空间面积仅占全县面积的2.42%。其中,生活承载功能呈现以张北县为高值中心,以主要交通干线为高值轴线的网状分布态势;生活保障功能呈现出张北镇、油篓沟乡北部和二台镇-沙沟镇2个组团式高值中心的分布态势;精神净化功能高值中心主要分布在张北镇,在沿张北镇西南方向至大河乡以及二台-沙沟镇两区域出现副高值中心。城镇区域宜居性等级多为较强及以上,主要分布在张北镇、沙沟镇、油娄沟乡、二台镇;乡村区域宜居性等级多为较弱及以下,主要分布在海图流乡、二泉井乡、大河乡、单晶河乡、两面井乡等,这些乡镇的乡村区域是"振兴乡村"战略推进过程中首要关注的重点区域。     

基于CLUE-S模型的矿业城市土地利用变化情景模拟

为了对矿业城市的土地利用情景进行预测,该文以典型矿业城市武安市为例,将 GIS 技术和 CLUE-S （conversion of land use and its effects at small regional extent）模型应用到武安市土地利用变化情景模拟研究中,通过土地利用结构变化、矿业城市土地利用空间分布和驱动因子的定量关系对武安市土地利用变化进行相应约束,设计了趋势发展情景、耕地保护情景、生态安全情景3种模式,生成2020年不同情景方案下土地利用预测图,并对预测结果进行比较分析。研究结果表明：在趋势发展情景下,林地、建筑用地呈现上升趋势,体现了经济发展和环境保护双管齐下的成效,这也与实际情况相吻合;耕地保护情景下,耕地分布制约了建设用地的适度扩张;生态安全情景下,受生态环境政策影响,林地增长趋势明显,工矿用地急剧减少。综合考虑到武安市社会、经济、生态以及耕地保护等多方面的协调发展,研究认为趋势发展情景更为合理,其他2种情景可为趋势发展情景进行适度的修正和补充。该研究为区域土地资源的优化配置提供决策依据,同时研究结果也进一步验证了CLUE-S模型能够较好地模拟预测不同约束条件下矿业城市土地利用空间变化。