基于分维模型的台兰河流域土地利用变化研究

以新疆台兰河流域1990年、2000年和2005年土地利用数据为例,将分形理论应用于土地利用空间分布及其变化的研究中,定量分析干旱内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及各土地利用类型随时间的变化趋势,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:各种土地利用类型都具有空间分形特征,分维数是面积、斑块数量和平均斑块面积等单项指标有机结合的综合表现,是综合表征土地利用变化空间格局的定量指标。1990年、2000年和2005年不同土地利用分维数的排序分别为:水域工矿居民用地耕地草地未利用地林地;水域工矿居民用地草地耕地林地未利用地;水域工矿居民用地草地林地耕地未利用地。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体土地利用分形维值分别为1.5993,1.5986,1.6079,流域土地利用的分维数呈现先减后增的趋势,土地利用空间结构趋于复杂化,土地利用类型有扩张的趋势。1990年、2000年和2005年台兰河流域整体空间结构稳定性指数分别为0.1720,0.1563,0.1435,说明整个流域土地利用类型的空间结构稳定性逐渐下降。     

土地利用类型分维数及稳定性研究——以陕西省蒲城县为例

以陕西省蒲城县土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论对土地利用类型的分形及稳定性进行了分析研究。将土地利用类型划分为6类:耕地、园地、林地、草地、工矿居民地和其他用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明,土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维数(D)介于1.344～1.522。根据分维数对各土地利用类型稳定性排序:林地>工矿居民地>其他用地>耕地>草地>园地。复杂的地貌类型对土地利用类型分维数有重要影响,分维数能较好地反映各土地利用类型复杂程度及稳定性,表明分维数成为土地利用类型结构相关研究的有用指标。     

基于分维数和稳定性指数的苏州市土地利用类型变化分析

在苏州市1985年、2000年土地利用空间数据库基础上,利用分形模型,计算出耕地、林地、草地、水域、居住与工矿用地、未利用土地6种不同地类的分维数、稳定性指数以及平均分维数和平均稳定性指数,并对15年间土地利用类型的分维变化进行了分析.结果表明:苏州市各土地利用类型的分布具有分形结构.从1985年至2000年,林地、草地以及居住与工矿用地趋于规则、稳定;耕地、水域用地趋于复杂、不稳定;未利用土地没有变化;苏州市土地利用结构不够稳定,土地利用形态趋于复杂化.     

基于分形理论的土地利用景观格局变化研究——以镇赉县镇赉镇为例

为增进对土地利用空间行为变化的理解,以分形理论和景观生态学为指导,以吉林省镇赉县镇赉镇的土地利用空间数据为基础,应用GIS对土地利用类型的分形及稳定性进行了研究。将土地利用类型划分为8类:耕地、园地、林地、草地、水域及水利设施用地、道路、居民点及工矿用地和未利用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明:土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维数（D）介于1.056 5～1.960 4。根据分维数对各土地利用类型进行稳定性排序:水域及水利设施 > 园地 > 耕地 > 居民点及工矿用地 > 草地 > 林地 > 未利用地 > 道路。且土地利用的形状指数、破碎化指数以及分离度指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰。研究结果可为研究区域土地资源的合理利用提供若干参考。     

小江流域土地利用变化及其趋势分析

运用遥感和地理信息系统技术，提取了小江流域1987，1995年和2000年土地利用空间数据，分析了1987～2000年间小江流域土地利用类型变化的幅度、速度以及类型之间相互转移，并应用马尔柯夫概率模型对小江流域2015年土地利用格局进行了预测。结果表明：13年来小江流域耕地、林地以及城乡工矿用地面积均显著增加，其中耕地增加最为显著，由1987年的345．1km^2增加到2000年的398．7km^2。小江流域土地利用变化速度很快，年均变化速度达0．49％；对单一土地利用类型来说，城乡工矿用地的年均变化速度最大，年变化率达3．52％，其次为耕地和水域。增加的耕地主要来自草地、林地和水域；林地中除部分转化为耕地外，由12．64％的林地退化成草地；草地和未利用地基本保持不变。到2015年，小江流域耕地、林地、水域和城乡工矿用地面积和比例将会增加，草地和未利用地面积和比例将会下降。     

基于马尔柯夫模型的漾濞江流域土地利用变化预测

为了掌握漾濞江流域土地利用的演变趋势,优化土地利用结构,实现土地的可持续利用,在遥感和地理信息系统技术的支持下,利用1990年和2001年的遥感影像作为信息源,获取漾濞江流域土地利用类型数据,结合马尔柯夫模型确定相应的转移概率矩阵,据此分析土地利用各类型间的相互转化情况,并应用马尔柯夫模型和单一土地利用动态度对土地利用的演变趋势进行分析。结果表明:土地利用类型之间的相互转化突出表现为耕地、林地、草地之间的相互转化以及耕地向城乡工矿居民用地的转化;林地面积将趋于稳定,仍为研究区的主要土地利用类型,耕地、草地面积继续减少,水域、城乡工矿居民用地面积稳步增加;必须采取有效措施,解决好耕地保护和城乡发展之间的矛盾,实现当地的可持续发展。     

基于GIS和分形理论的沱江流域土地利用结构动态分析

以沱江流域2000年、2020年土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论,定量分析研究区土地利用空间结构复杂性、稳定性以及空间分布规律。结果表明：(1)各种土地利用类型都具有分形特征,分形维数可以表征土地利用空间格局的变化。(2)20年间,沱江流域的土地利用类型以耕地和林地为主,占研究区总面积的90%以上,受人为活动影响,流域内不同土地利用类型之间存在相互转化的过程,主要的转化特点是耕地和林地大面积减少,而城乡建设用地迅速扩张。(3)流域2期土地利用的总分形维数分别为1.351、1.503,上升趋近于临界值1.5;土地利用整体空间结构稳定性指数从0.149下降到0.003,说明总体上流域土地空间镶嵌结构趋于复杂化,稳定性变差。(4)流域各地类的分形维数和稳定性指数变化存在一定差异,除未利用地外,其他土地利用类型的分形维数均呈变大趋势,空间镶嵌结构趋于复杂化;耕地、林地、草地、城乡建设用地稳定性指数均减小,减小的幅度分别达80.137%、52.439%、55.556%、26.957%,空间结构变得不稳定;水域稳定性指数变大,空间结构变得稳定。     

2005-2010年河南省土地利用结构变化分析

土地利用结构变化是实施土地利用总体规划关注的核心内容。根据2005年和2010年的2期土地利用空间数据,运用GIS技术和土地利用转换矩阵等方法,分析了2005—2010年河南省土地利用结构的变化。从全省来看,土地利用结构的数量变化主要表现为:城乡工矿居民用地和未利用地增加(增幅分别为6.71%和16.97%),而耕地和水域减少(减幅分别为1.26%和0.98%)。空间变化主要表现为:耕地与林地、耕地与水域、耕地与城乡工矿居民用地之间的空间位置的变换,以及水域向未利用地的转变。从土地利用综合区来看,土地利用结构的数量变化主要表现为:各区城乡工矿居民用地增加(增幅为3.70%~16.71%),耕地减少(减幅为0.48%~2.15%)。此外,中原城市群区未利用地和林地的增加、水域的减少,豫北区林地和水域的减少,豫西南区水域的增加,以及黄淮四市区草地的增加也较显著。空间变化主要表现为:各区耕地和城乡工矿居民用地之间的空间位置的变换。此外,中原城市群区耕地和林地、耕地和水域之间的位置变换,豫北区林地和水域向耕地的转变,豫西南区耕地向水域的转变,以及黄淮四市区耕地和水域之间的位置变换、耕地向草地的转变也较显著。研究结果为河南省土地利用总体规划(2006—2020)的实施提供了科学依据。     

宁镇扬丘陵区土地利用空间结构的分形研究——以镇江市为例

基于镇江市的土地利用数据,利用分形理论和GIS空间分析方法,探讨了镇江市土地利用空间结构特征。结果表明:镇江市的土地利用空间结构总体上呈分形特征,各土地利用类型分维数D介于1.075~1.234;分维数D从大到小的顺序依次为:水域>林地>建设用地>其他农用地>园地>耕地,而稳定性指数S_sk介于0.2~0.4之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的40%左右,土地利用空间结构的稳定性总体不高;地形地貌对土地利用有着重要影响,各土地利用类型在相同地貌特征下的分维数和稳定性指数存在差异,同时同一土地利用类型的分维数和稳定性指数在不同地貌区也存在着显著的分异规律;耕地和林地在镇西丘陵区和镇东平原区呈现出相异的分形特征,建设用地、水域在镇东平原区的空间结构稳定性较低、复杂性较高。     

基于TM/ETM~+绿洲城市土地利用时空演变分析——以新疆奎屯市为例

绿洲城市是干旱区人地关系最为敏感的区域,以TM/ETM+影像为主要数据源,借助遥感、GIS技术和数理统计方法,从数量和空间迁移等角度对典型绿洲城市——奎屯市近16a来的土地利用变化进行了分析。结果表明:奎屯市1993—2009年土地利用发生了显著变化,以耕地、城乡工矿居民用地增加及草地减少为主要特征;土地利用变化整体呈现出时空不均衡、各地类间更替转换程度大、城乡差异明显等特点;土地利用结构上,优势地类草地减少,耕地和城乡工矿居民用地增加,林地2001—2009年增加显著,水域和未利用地变化幅度相对较小;土地利用类型转换上,6大地类间发生了较大程度的更替转换,东部市区以城乡工矿居民用地和林地增加为主要特征,而西部开干齐乡则主要体现在耕地和草地之间的更替;变化趋势上,耕地、林地和城乡工矿居民用地面积会有所增加,而草地、水域和未利用地则呈减少的趋势。     

小江流域土壤抗崩性实验研究

针对小江流域内不同的土壤类型和不同的土地利用类型,通过实验对小江流域土壤抗崩性进行研究,结果表明：小江流域的土壤具有较大抗崩性,其中棕壤的平均崩解速率最大,黄红壤的平均崩解速率最小;从土地利用的角度看,林草地的平均崩解速率最小,灌丛其次,裸坡的平均崩解速率最大;小江流域土壤的崩解速率与土壤中〈0.002 mm的颗粒含量之间存在明显的负相关关系。     

小江流域土壤抗崩性实验研究

针对小江流域内不同的土壤类型和土地利用类型,通过实验对小江流域土壤抗崩性进行研究,结果表明:小江流域的土壤具有较大抗崩性,其中棕壤的平均崩解速率最大,黄红壤的平均崩解速率最小;从土地利用的角度看,林草地的平均崩解速率最小,灌丛其次,裸坡的平均崩解速率最大;小江流域土壤的崩解速率与土壤中＜0.002mm的颗粒含量之间存在明显的负相关关系.     

修河中上游流域土地利用变化对径流的影响

[目的]土地利用的变化对流域水文过程产生了重要的影响,研究土地利用变化下的水文响应已成为水文学科研究的一个热点。[方法]以修河中上游流域作为主要研究区域,分析了35年来修河中上游流域各种土地利用类型的变化特征,并利用1987—2000年水文气象数据资料,构建了SWAT模型,通过设置1980年、1990年、2005年和2015年4种土地利用情景,定量分析了修河中上游流域土地利用变化对径流的影响。[结果]SWAT模型在研究区具有较好的适用性。1980—2015年,修河中上游流域主要用地类型为林地、耕地和草地,三者面积之和占流域的98%。其中高利用城市用地和耕地对径流的影响系数是正值,说明高利用城市用地和耕地对径流起促进作用;林地、草地对径流的影响系数均表现为负值,说明林地和草地对径流有抑制作用,且草地的抑制作用更加显著。此外,林地和草地在丰水季会减少径流,在枯水季却会增加径流,有类似海绵的作用。[结论]模拟研究土地利用变化对修河中上游流域径流的影响在合理规划水土资源、改善生态环境方面具有十分重要的现实意义。     

小江流域土壤抗冲性实验研究

采用原状土冲刷法,对小江流域土壤抗冲性进行测试研究,结果表明:小江流域水稻土的抗冲性最大,棕壤其次,红壤、紫色土和褐红壤抗冲性最小;小江流域草地的抗冲性最大,耕地和灌丛地其次,裸坡最小;小江流域土壤的抗冲性大小与土壤中>2mm或<0.002mm的颗粒含量有较大关系。     

重庆龙溪河流域水生态系统服务时空演变及对土地利用变化响应

探究区域水生态系统服务时空变化状况及其与土地利用的关系,有利于区域水生态环境保护和国土资源合理开发利用,帮助决策者通过合理的土地利用方式提高区域生态系统服务能力,平衡区域生态功能与农业生产功能。选择位于长江上游重要生态屏障的重庆市龙溪河流域作为研究对象,利用InVEST模型,对龙溪河流域近20年产水、水质净化、土壤保持服务等水生态系统服务的时空变化特征和其受不同土地利用类型的影响进行了研究。结果表明:(1)近20年龙溪河流域水生态系统服务总体呈增强变好的趋势,但存在一定的空间差异性。虽然产水与水源涵养服务在整个流域空间上相差不大,但水质净化服务在流域林地密集区较场镇和工业集聚区强,土壤保持服务在流域中部南北向水域、建设用地、农地集中区较流域东西两侧坡地强。(2)不同土地利用类型对流域水生态系统服务贡献呈现较大差异性。产水服务由强到弱表现为耕地>林地>建设用地>草地>水域,水源涵养能力表现为耕地>草地>水域>林地>建设用地,水质净化服务表现为林地>草地>建设用地>耕地>水域,土壤保持服务表现为水域>建设用地>耕地>林地>草地。(3)为平衡供给与调节服务,宜以乡镇为单元将龙溪河流域划分为生态修复区、农业生产区、城镇发展区,并针对各分区采取相应生态措施。     

基于GEE数据平台的北洛河流域1970-2019年土地利用结构变化特征

[目的] 探究北洛河流域土地利用时空变化及其驱动力,为该区土地资源优化、环境质量改善和水沙生态要素变化分析等提供科学依据。[方法] 基于GEE平台整理和处理北洛河流域1970—2019年间6期遥感影像数据,从时间变化、动态度、转移方向和空间分布等角度分析流域土地利用变化特征,并对其驱动因素进行探讨。[结果] 研究时段内,北洛河流域土地利用类型以耕地、林地和草地为主,数量结构从2000年前的1：1.1：0.6变化到2000年后的1：2.7：0.7。1970—2019年研究区耕地、草地和水域的减少率分别为16.6%,6.7%和0.1%,林地和建设用地的面积增加率为19.9%和1.3%。流域耕地和草地斑块趋于分散且简单化,林地斑块趋于聚集和复杂化。土地利用转移主要以耕地转林地、耕地转建设用地和草地转林地为主。流域土地利用综合动态度先增后减,2000—2010年间达最大。流域中,上游丘陵沟壑区土地利用结构变化最为显著,其次为中游的甘泉、宜君、华池、合水等县。[结论] 国家政策的演变、社会经济发展和人口增长决定了土地利用变化的方向和程度,自然因素为长期辅助影响因素。     

生态建设重点区域土地利用变化及驱动因素分析——以潮河流域为例

以密云水库的重要水源地和生态建设重点区域——潮河流域为研究区,基于GIS技术,分析了20世纪80年代中后期到2005年流域的土地利用/覆被变化;在此基础上,构建了土地利用变化驱动力指标体系,对流域土地利用变化的驱动力进行了主成分分析,分析了1981—2005年政策、经济、人口、科技进步等驱动因素对该流域土地利用变化的影响。结果表明:潮河流域的土地利用类型以林地为主,20世纪80年代中后期到2005年,流域林地、草地的变化最为显著,其中林地面积增加最多,草地面积则大幅减少;政策因素是影响该流域土地利用格局变化的主导因素。     

石羊河流域土地利用结构合理性评价

[目的]评价石羊河流域土地利用结构,为石羊河流域土地利用总体规划的修编、土地利用机构的优化以及土地资源的可持续利用提供依据。[方法]利用解译的石羊河流域5期(1980,1995,2000,2006,2012年)土地利用数据,基于TOPSIS方法,采用熵值法确定指标权重,结合灰色关联度分析,对石羊河流域土地利用结构的合理性进行综合评价。[结果](1)5期石羊河流域土地利用结构合理度总体上较高,均在75%以上,在时间上总体呈波动上升趋势。其中,2006到2012年上升19.54%,增幅最大;(2)不同土地利用类型变化对土地利用结构的合理性影响不同,其土地利用结构合理性关联度依次为:未利用土地(0.973 8)林地(0.961 1)草地(0.950 4)耕地(0.935 2)居民用地(0.757 6)水域(0.709 0);以石羊河流域耕地为参考数列,对影响耕地的其他土地利用结构进行了灰色关联度分析,发现对耕地影响最大的是林地(0.938 5)和未利用地(0.935 0),其次是草地(0.902 1),再次是居民用地(0.797 7)和水域(0.722 9)。[结论]限制石羊河流域未利用土地的开发,保护林地,调整草地和耕地比例,控制居民地的过快增长和严格保护水域,对优化石羊河流域土地利用结构具有决定性的作用。