基于CLUE-S情景模拟的挠力河流域耕地适宜性评价研究

以挠力河流域为研究区,选择2000、2010、2020年3期土地利用数据,从土地利用动态度和转移矩阵两方面分析土地利用时空变化,运用CLUE-S模型对研究区2030年土地利用变化格局进行模拟验证,设基线、农业发展和生态保护3种情景预测2030年土地利用变化格局,最后对3种情景下耕地适宜性进行评价。结果表明：研究区土地利用类型以耕地为主,2000—2020年森林、湿地、水体和人造地表呈增加趋势,耕地和草地呈减少趋势。2000—2020年土地利用转移主要发生在耕地、草地和森林之间,2000—2010年草地面积转入最多,耕地次之,森林最少,转出面积相反;2010—2020年森林转入转出面积最多,草地次之,耕地最少。CLUE-S模型对挠力河流域土地利用变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.894,模拟总体精度为91.18%;基线情景下耕地、草地和水体地类面积减少,其他地类面积增加;农业发展情景下耕地面积增加23.68%,人造地表面积未发生变化,其他地类面积均较少;生态保护情景下与农业发展情景正好相反。依评价指标体系和评价模型,分析计算出3种情景下耕地位于适宜区的面积占研究区总面积的96%...     

天山西部山区土地利用变化预测

为更好地研究土地利用动态变化,利用1990年、2000年和2010年三期土地利用数据,运用马尔科夫模型分析了1990-2000年和2000-2010年的天山西部山区土地利用变化格局,基于2000年的土地利用数据和1990-2000年的转换规则,利用CA-Markov模型预测研究区2010年的土地利用情况,将2010年实际土地利用情况和模拟的情况进行对比,得出Kappa指数的值是0.956 6,模型符合预测精度;故基于2010年的土地利用数据和2000-2010年的转换规则,利用CA-Markov模型预测出研究区2020年的土地利用情况。得出如下结论:1经过对比2010年土地利用实际值与模拟值后发现CA-Markov模型在预测方面精度较高且在研究区具有一定的适用性;22010-2020年间,随着城市化的发展、水利工程的建设及退耕还草,使得草地和水域的利用面积有所增加,而耕地、林地、未利用土地和城市、工矿、居民用地的面积有所减少,草地依然是土地利用的主要构成。     

伊通河流域土地利用结构特征及其动态变化

以吉林省伊通河流域为研究区,基于土地利用变化贡献率、土地利用动态度、信息熵、优势度、均衡度等方法和模型,分析了伊通河流域土地利用结构特征及其动态变化。研究结果表明:1旱地、城镇、林地和水田为伊通河流域主要土地利用类型;21995-2008年,伊通河流域土地利用结构变化特征主要表现为草地和水域面积减少,城镇和旱地面积增加;各土地利用类型动态度由大到小的顺序为:其他用地草地城镇水域水田旱地林地;31995-2005年研究区土地利用结构由无序向有序方向发展,土地利用结构均衡度增强,优势度减少;2005-2008年研究区土地利用结构由有序向无序方向发展,土地利用结构均衡度减少,优势度增加。     

乌裕尔河流域土地利用变化及驱动力分析

土地利用变化是影响土壤侵蚀、社会经济发展等的重要因素。根据1985、1995和2000年3期土地利用TM遥感数据,运用地理信息空间分析及土地利用转移矩阵和动态度等方法,研究了乌裕尔河流域3个时期的土地利用变化特征及其驱动因素。研究发现:流域内土地利用以耕地为主,3个时期耕地分别占到总土地利用面积的66%、67%和70%左右;林草地面积则呈现逐年下降的趋势,所占面积比例由1985年的17.6%下降到2000年的13.9%,而建设用地、水域以及沼泽地面积变化不大。耕地占用林地、草地和沼泽地成为这3种土地利用类型面积减少的主要原因。近年来,土地利用变化速度加快,1995-2000年土地利用变化速度相对剧烈,1985-1995年耕地和林地年均变化速度分别为0.21%、-0.56%,而1995-2000年年均变化速度为0.64%、-2.65%。研究表明,自然环境因素决定该流域的土地利用空间分布格局,而土地政策的变化及人口的增加等人类活动很大程度上影响了土地利用变化的方向和速度。该研究可为流域土壤侵蚀产沙变化及水土保持提供借鉴,对于指导该区乃至整个东北黑土区土地资源合理利用具有指导意义。     

生态输水前后塔里木河干流生态系统服务价值的变化过程

分析塔里木河干流生态输水前生态系统退化过程中生态服务价值的变化,以及输水后生态恢复过程中生态服务价值的变化。基于RS/GIS技术,利用1990、2000、2010年3期Landsat TM/ETM遥感影像,分别提取土地利用/覆被类型信息,同时结合谢高地、Costanza等计算生态服务价值的方法。结果表明:塔里木河干流土地利用类型的生态系统服务价值从1990年到2000年减少了11.43亿元,减少了8.5%,以每年1.14亿元的速度下降,主要是由于天然林地、灌草地、湿地和内陆水体面积大幅减少,导致该区的自然资本的价值不断损失;在塔里木河生态输水期间(2000-2010年),生态系统服务价值增加了12.57亿元,增加了10.21%,以每年1.26亿元的速度增加,主要是由于自2000年开始的生态输水工程引起内陆水体面积的增加所至。结论:生态输水前,塔河干流生态服务价值呈总体下降趋势;生态输水过程中,生态服务价值呈上升趋势。     

基于GLC30数据的近20年海南岛土地利用动态变化研究

土地利用/覆盖变化（land use/cover change,LUCC）是当前全球变化研究的核心内容之一。近20年来,受自然环境和人文社会经济双重影响的海南岛土地利用变化显著,但其时空动态变化特征及其格局尚不明确。基于GLC30全球地表覆盖数据,分析了海南岛近20年来土地利用时空分布格局、时空动态变化。结果表明,海南岛土地利用/覆盖类型空间分布格局以耕地和林地为主,耕地主要分布在沿海地区,林地主要分布在中部山区。2000—2010年海南岛土地利用时空变化格局以林地面积增加为主,主要由耕地、草地、湿地和水体转化而来;2010—2020年海南岛土地利用时空变化格局以耕地和建筑用地显著增加为主,耕地增加主要来源于林地的转化,建设用地的增加则来源于耕地和林地。2000—2020年,海南岛林地和建筑用地面积显著增加,耕地和草地明显减少;湿地、水体、裸地和海域的面积变化较小。林地增加的区域主要分布在海南岛中部山区及东北部文昌市,大部分由草地转化而来;建筑用地主要来自于耕地、林地和草地的转化,另一部分则来自于湿地、水体和海域的开发,主要分布在海南岛沿海城镇居民点的周边地区;耕地减少主要是转化为林地,分布在海南海口、昌江、琼海和万宁等市县;草地减少区域主要分布在海南岛中部山区,转化为林地。2000年、2010年和2020年海南岛土地利用程度在各个时期变化较小,总体数值处于中间偏上水平,表明海南岛土地利用/覆盖变化的稳定性较高,人类对土地的开发强度适中。通过本研究可为海南岛土地利用合理开发及未来海南自由贸易港建设提供科学参考。      

基于GIS与RS技术的赤水河流域生态风险评价——以仁怀市为例

为揭示赤水河流域土地利用/覆被变化对区域生态风险的影响以及空间分布,以赤水河流域中游城市仁怀市作为研究区,采用GIS与RS技术与生态风险指数(ERI)模型,开展基于土地利用/覆被变化的生态风险评价研究,探讨了土地利用变化背景下仁怀市生态风险变化特征以及演变机理,并提出了政策保障措施。结果表明,(1)2000—2014年,区域内有林地、疏林地、水域、园地、建设用地面积增加,而耕地、灌木林地、草地面积减少;(2)仁怀市土地生态风险在空间上呈现较强的区域差异性,基本呈现由西南向东北转移的态势,中部地区生态风险高,建成区以及工业聚集区及其周边高,距离高生态风险区越远,生态风险等级越低;(3)整个研究区主要以中等及较高生态风险等级为主,2000年占整个研究区比例的50%以上,2014年达到65%以上。综上可知,仁怀市生态压力正在逐渐加大;政府在发展过程中应当避免由于高生态风险区域向外延伸,造成区域总体生态风险强度加大和面积增加。应当积极开展区域生态治理与恢复,强化土地利用科学规划。     

新疆军塘湖河流域生态演变及质量评估

生态系统是人类赖以生存的基础,生态系统质量变化则会影响其所提供的各种功能。利用2000-2010年的生态系统分类数据、生物量(BD)、植被覆盖度(VF)和叶面积指数(LAI)等Modis数据产品,通过栅格计算、重采样分类等方式,对流域2000-2010年各生态系统质量变化情况进行对比分析。结果显示:草地在军塘湖河流域所占比例最大,达到80%以上,以中覆盖度草地为主;2000-2005年和2005-2010年生态系统质量变化趋势相反,前者明显退化、后者明显改善,反映出流域内生态系统变化和流域内草场载畜量、降水量关系密切,而产业政策及人类活动是引起生态系统质量变化的关键诱因。     

土地利用方式对平原-丘陵-湿地交融区水资源的影响

近年来三江平原的平原-丘陵-湿地交融区土地利用方式变化显著,造成地下水水位下降、水资源紧缺等问题,然而揭示该区土地利用方式变化对水资源影响的报道较少,且难于精准描述地表、地下、湿地和绿水等水资源量时空变化。本文联合基于格子波尔兹曼法的分布式TOPMODEL和湿地水流运动模型构建平原-丘陵-湿地交融区水文模型,利用GIS和RS技术,结合地学信息图谱与空间自相关方法,分析了挠力河流域土地利用方式变化及其对水资源量影响。结果表明:根据耕地面积变化和动态度分布得1990—2013年间挠力河流域草地和林地面积变化不大,旱地面积轻微下降;挠力河流域中部与北部区域生产条件优越的未利用地和旱地转为水田;土地利用方式变化对水资源影响由强到弱的顺序为灌溉水田抽取地下水量、绿水储量、径流深、绿水流量、补给地下水量;水稻田不同生育期蒸发量不同,造成了挠力河流域5—6月期间绿水流量增加、绿水储量减少、径流深减少、补给地下水量增加和灌溉水田抽取地下水量增加等趋势,7—8月期间这一增加趋势逐渐减弱,8月后这一趋势结束;水田密集区域绿水流量大,绿水储量和径流深减少,而补给地下水量和灌溉水田抽取地下水量增加。     

土地利用/覆盖变化对横排头以上流域径流的影响研究

在实际调查基础上,本文以1980年、1990年和2000年土地利用资料和流域内1980~2009年水文资料为基本支撑,利用遥感和地理信息系统技术,分析淠河流域横排头以上地区土地利用变化对径流变化的影响。结果显示,在研究区域内,草地面积持续稳定增加,耕地、水域、城镇用地和未使用地面积持续减少,林地面积先由大量增加到基本维持稳定。20世纪80年代以来,土地利用变化在不同阶段都使得年平均径流量增加。在年内分配上,汛期内总径流和地面径流减少,枯水期内总径流增加,地面径流略有减少;基流在所有月份均增加,而在汛期内增加更为明显。     

通辽平原区近35年地下水埋深及土地利用变化响应关系研究

地下水资源已日益成为半干旱地区维持生态系统的重要因素,了解土地利用/覆被变化(LUCC)及其对地下水埋深的影响,将有助于管理典型农牧交错带的土地和地下水资源。基于通辽平原区的1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年及2015年地下水埋深和土地利用类型遥感数据,分析研究区地下水埋深与土地利用类型变化响应关系。研究发现,通辽平原区1980-1995年期间,耕地和建筑用地面积分别增加14.90%和22.77%,而草地面积相应减少13.36%,农田开垦和城镇化进程明显; 1995-2015年期间,研究区耕地和草地面积无明显变幅,该时期变化最大的为水域,面积减少了约19.93%,干旱趋势加剧。与此同时,研究区地下水埋深值呈显著增加趋势,在区域中部形成两个地下水超采区,平均地下水埋深值由1980年的2.39 m增加至2015年的6.23 m。区域土地利用类型与地下水的时空变化关系较为明显,土地利用类型是地下水埋深变化的重要驱动力之一,研究区耕地扩张和城镇工业经济发展对地下水埋深影响显著。     

乌鲁木齐河流域植被覆盖度变化及驱动力研究

【目的】分析乌鲁木齐河流域基于Landsat数据的植被覆盖度时空分布特征及驱动因素,为乌鲁木齐河流域生态环境保护、社会生产等方面提供参考。【方法】以乌鲁木齐河流域为研究区,选取2000—2020年中2000、2005、2010、2015年和2020年5个时期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,用像元二分法、植被覆盖度转移矩阵,选取2000—2020年乌鲁木齐河流域植被覆盖度（FVC）的时空变化数据,定量分析了土地利用变化和地形分异特征对其影响程度,并基于地理探测器模型对流域高程、气温和降水等8种影响因子对流域FVC空间分异驱动力进行探测。【结果】乌鲁木齐河流域2000—2020年植被覆盖度总体上呈先减少后增长趋势,主要以高、低植被覆盖度为主,呈现上游极高,中、下游低的格局。研究区内不同土地利用类型的FVC表现为林地>耕地>草地>建设用地>未利用地。植被覆盖度变化受地形因子的影响明显,随高程升高而有所波动,高程在500 m以下和在2 000～2 500 m的植被覆盖度较大;FVC与坡度负相关,坡度越高植被覆盖度越低,并且随坡度增大而急剧减少。因子探测结果...     

盘龙江流域植被覆盖变化对径流过程的影响

以盘龙江流域为研究区,运用SWAT模型,通过设置不同极端土地利用情景,定量分析流域内主要土地利用类型产流的贡献顺序,以及流域内植被覆盖变化对径流过程的具体影响,并进一步探讨了流域补水工程、丰枯水期径流等对盘龙江径流的影响。结果表明：(1)流域内林地、草地和耕地三种土地利用类型对河川径流的产流贡献为：耕地最强,草地稍次之,但与耕地对径流形成的影响程度大体相当,而林地最弱;(2)2007-2014年间,盘龙江流域植被覆盖结构变化显著。其中,林地面积下降了7.31%,草地与城镇建设用地则分别增加了5.05%、2.82%,减少的林地绝大部分转化为了草地和城镇建设用地,林地与草地、城镇用地构成的此消彼长虽然增强了流域的产汇流作用,但却加剧了径流的年内变化,弱化了流域植被涵养水源、调节径流的功能。(3)补水工程运行后,盘龙江年径流在2014年呈现较大增长,与2007-2013年的逐年减少趋势截然相反,且枯水期的径流增加量明显高于丰水期,径流调节作用明显。(4)枯水期径流量的变化是2007-2014年盘龙江年径流量趋势变化的主要原因。     

干旱区典型流域人工与天然绿洲相互转化过程与适宜比例——以开都-孔雀河流域为例

利用1990、2000、2010年Landsat TM/ETM遥感影像,基于RS/GIS技术,分别提取土地利用/覆被类型信息,分析1990-2010年,开都-孔雀河流域人工绿洲和天然绿洲的变化规律及其比例,探讨该区人工绿洲和天然绿洲的适宜配比。结果表明:(1)1990-2010年,开都-孔雀河流域的人工绿洲呈不断扩张,天然绿洲面积不断缩小,表现为人工绿洲替代天然绿洲的趋势,1990-2010年人工绿洲面积增长2 895.1 km2,扩张速度为144.8 km2/a,天然绿洲减少面积1 946.4 km2,减小速度为97.32 km2/a。(2)1990-2010年,在人工绿洲扩张过程中,人工绿洲各土地利用要素变化也存在很大差异,1990-2000年,人工水库面积增长速度最快,年均增长速度为15.86%,建筑用地最慢,增长速递为2.88%;2000-2010年,果园面积的年均增长速度最快达37.1%。(3)近20 a开都-孔雀河流域人工绿洲面积呈增涨趋势,而天然绿洲面积呈下降趋势;人工与天然绿洲面积比例在近20 a呈增加的趋势,在1990、2000、2010年,人工与天然绿洲面积比值分别是2∶8、3∶7、4∶6。     

基于改进SWAT模型的土地利用变化对流域设计洪水的影响研究

城市化进程会改变城市下垫面条件,影响地区产汇流过程,增加城市面临洪涝灾害的风险。为分析深圳市石岩流域土地利用变化对流域设计洪水的影响,对石岩流域1988、2002、2010和2016年的遥感影像图进行解译,分析该流域的土地利用变化状况;建立石岩流域改进后小时步长的SWAT模型,模拟该流域不同时期的土地利用下的设计洪水过程,并分析其变化趋势。结果表明:该流域28年间林地草地占比减少29%,耕地占比减少11%,城镇用地占比增加37%;随着林地耕地的减少和城镇面积的增加,不同频率设计洪水的洪量及洪峰均有所增加,且峰现时间也有所提前,2002-2010年期间增长幅度最大,其洪峰平均增长205.6 m3/s,洪量平均增加634.2万m3。该流域设计洪水受流域的城市化影响较剧烈,需要复核下游地区的防洪能力,以有效应对可能发生的洪水过程。     

延安市退耕过程植被覆盖度变化及其影响因子分析

基于像元二分模型,利用2000—2012年的MODIS植被指数资料分析了延安市退耕还林过程中植被覆盖度的变化及影响因子。研究结果表明,2000—2012年延安市植被覆盖度呈极显著增长趋势,由43.4%增加到66.8%,增幅达53.9%。延安市各区县的植被覆盖度在波动中均呈现增长趋势,增幅较大的为子长县、延川县和延长县,分别为212.8%、134.2%和127.8%,增幅较小的为黄龙县和黄陵县,分别为28.9%和29.2%。植被覆盖状况总体呈现稳定的改善状态,改善极显著和显著的县区面积占研究区总面积的74.04%,改善不明显的县区面积占研究区总面积的23.91%,退化显著和极显著的县区面积仅占研究区总面积的2.05%。研究区高覆盖度植被和中覆盖度植被面积增加,低覆盖度植被面积减少,退耕初期由大到小表现为:低覆盖度植被面积、高覆盖度植被面积、中覆盖度植被面积,退耕后期由大到小分别为:高覆盖度植被面积、中覆盖度植被面积、低覆盖度植被面积,表明该区域植被覆盖度结构转好。植被覆盖度变化受6—8月份的降水量影响不大,相关性较低,但和累计退耕还林面积有较强的正相关性。说明退耕还林工程的实施增加了地面植被覆盖度,改善了植被覆盖的结构,植物应对环境变化的能力越来越强,降水量的年际变化对植被覆盖度造成的影响越来越小。     

1990-2018年南渡江流域景观格局变化特征及其对人为干扰的响应机制研究

[目的]探讨南渡江流域景观格局变化特征及其对人为干扰动态 响应机制,对维护自由贸易港建设背景下流域生态保护和土地利用决策具有重要意义。[方法]基于1990、2000、2010年和2020年土地利用覆盖数据,采用景观格局指数、移动窗口法、人为干扰指数、地学信息图谱和GIS空间分析等方法,揭示南渡江流域景观格局特征动态变化,进而探讨其与人为干扰之间的相互关系。[结果]（1）30年间南渡江流域呈现以林地和耕地景观为主体的交错景观格局,林地和耕地景观的总面积分别减少69.95 km2和43.56 km2,建设用地景观面积增长62.45%。（2）南渡江流域整体景观破碎化增加,景观斑块单一化加剧且景观多样性增加,人为干扰是海口市中心城市群景观格局变化剧烈的主要原因。（3）轻微干扰区域占据最大的面积比例,中度和重度干扰次之;轻微和强烈干扰面积显著增加,中度和重度干扰面积显著下降;人为干扰的空间分布格局是由西南（自然景观）向东北（人文景观）逐渐增强。（4）2000-2010和2010-2020年“轻微→轻度干扰”和“重度→轻微干扰”图谱面积变化最显著,分别占据转移图谱总面积的26.79%和11.99%,低干扰等级向高干扰等级区域转移明显。（5）1990-2020年所有干扰区域与最大斑块指数（LPI）呈现显著相关性。[结论]南渡江流域整体人为干扰上升,尤其以海口市最为明显,城镇化进程是人为干扰上升的主要因素,需要加强流域生态环境治理与监测。     

陕北生态恢复区不同草地主导服务功能时空变化

利用生态系统分类及生态参量数据产品,运用In VEST生态服务评估模型,分析了陕北重大生态建设工程实施关键年份(2000—2010年)内草地生态系统类型及其主导服务功能的时空变化特征。结果表明:延安市和榆林市的黄土沟壑区草地生态系统面积明显增加,草地植被覆盖度整体由低覆盖向中覆盖等级转变,其中草原和草丛覆盖度呈明显增长趋势。11年间,各草地类型平均土壤保持能力逐年增加,由大到小呈现草原、草丛、稀疏草地的一致特征,分布于榆林市南部和延安市北部的草原是陕北草地土壤保持服务功能增加的主要贡献者。各类型草地产水功能变化表现为先减少后增加,稀疏草地分布区产水功能对陕北风沙滩区能源化工基地建设、城市生态安全维护以及农牧业可持续发展意义重大。     

城市化影响下区域水文要素演变特征研究

城市经济的发展和城市化进程的加快,使得地表硬化面积增加,加之城市建筑群密度增加,改变了区域水文循环和能量循环特征。为进一步摸清城市化影响下区域水文要素演变特征,选取北京市城区作为研究区域,在实测资料的基础上,采用数理统计方法,结合ArcGIS软件,分析1980-2018年间土地利用变化特征;探索在城市化影响下区域降水、气温的变化及相关性。主要得出以下结论：在土地利用方面,1980-1990年北京市城区土地利用类型变化不大,说明该时期土地利用开发较为平稳。1990年以后进入城市化发展的快速时期,土地开发活动较为活跃,土地利用类型变化剧烈,耕地面积和建设用地面积变化明显,主要表现为耕地面积大幅减少,建筑面积显著增加,绿地面积和水面面积略有增加。其中,耕地面积由635 km²缩减到137 km²,面积减少了498 km²,占总面积比重由46.1%减少到9.9%,总变幅为78.4%;建设用地面积由563 km²增加到1 049 km²,面积增加了486 km²,占...     

基于SWAT模型的开都河上游未来土地利用变化对径流的影响北大核心CSCD

【目的】揭示土地利用变化下的流域径流变化。【方法】以开都河上游区域为研究对象,利用分布式水文模型SWAT,采用元胞自动机-马尔科夫模型(CA-Markov)预测法、当地土地利用规划要求和极端土地利用情景法共设置了4种2025年土地利用情景,包括自然发展情景、规划发展情景、极端草地情景、极端林地情景。【结果】①构建的SWAT模型在率定期(R2=0.74,NSE=0.73)与验证期(R2=0.58,NSE=0.57)的模拟结果可以接受。②采用CA-Markov模型模拟的2010年土地利用类型图Kappa系数为0.83,可用于预测2025年土地利用类型。1980-2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为水体和未利用地,其转换面积分别为106.09 km2和0.5 km2。③相较于基准年2010年,各土地利用情景下的年均径流量均减少,自然发展情景减少最快,极端草地情景减少最慢;从丰水期与枯水期来看,2种时期下各情景月均径流变化完全相反;从其季节分配来看,各土地利用类型在夏季对径流变化影响最大,冬季影响较小。【结论】该地区草地是影响径流最主要的调控因子,原有草地的减少会引起夏季径流较大幅度减少,对于未利用地,可考虑开发为草地。