基于遥感评价城市扩张对耕地质量等级结构及产能的影响

快速的城市化过程占用大量的优质耕地资源,引发耕地质量下降和产能损失已成为中国耕地保护面临的重要问题。该文利用遥感影像和耕地质量等级数据评价了近30 a来江苏城市扩展对耕地质量和产能的综合影响。研究发现江苏的城市扩张迅速,因城市建设引起的耕地损失约占耕地总量的7%。其中被占用耕地中以优质耕地为主,一、二、三等级耕地约占60%。从质量等级结构上来看,耕地质量结构有恶化的趋势,表现在一、二、三等优质耕地比例下降1.5%,而四、五、六、七等劣质耕地同比例上升。耕地数量和质量的同步降低引起生产能力下降14%。城市占用农地对耕地质量和生产能力的综合影响应该给予足够的重视。     

基于RS和GIS苏州市近20年来城镇扩展对土壤资源的影响研究

随着城市化的加速发展,越来越多的土壤资源被侵占。本文借助RS和GIS技术,利用1984、1995、2000、2003年4期TM卫星遥感影像,采用多时相连续对比法对苏州市近20年来城镇扩展情况进行了分析;结合苏州市土壤图和全国第二次土壤普查数据,对苏州市近20年来城镇扩展占用土壤资源的情况进行了研究;并初步提出城镇扩展对粮食安全的影响。     

基于GIS和RS的德令哈市城市扩展研究

借助RS和GIS技术,对德令哈市1989年TM影像数据、1999年ETM影像数据和2009年土地利用现状图进行分析处理,采用人机交互目视解译法提取德令哈市建成区边界图,并将3个时期的建成区范围图叠加;然后从城市扩展强度、重心坐标转移、紧凑度指数、分形维数指数以及城市扩展弹性系数等角度对德令哈市建成区的空间扩展状况进行分析;结果显示:1989—1999年、1999—2009年这两个阶段,德令哈市建成区的面积都在增加,但是1999—2009年,建成区面积的扩展速度和强度都大于1989—1999年;建成区重心坐标第一阶段向西北方向偏移,第二阶段向南偏移,紧凑度指数偏小,并逐渐减小,分形维数指数比合理值1.12大很多,城市空间演变形态趋于复杂;城市扩展弹性系数偏大,并有上升趋势,城市人口增加与城区面积扩展不协调。德令哈市在未来的发展中,需要注重城市内部建设用地填充,合理控制外延扩展规模,尽力确保城市形态紧凑发展。     

中国耕地健康产能综合评价与试点评估研究

评价中国耕地健康产能状况,分析危及耕地健康的区域性关键问题,对探索可持续的耕地利用路径,维护国家粮食安全与生态安全具有重要意义。耕地健康产能是耕地自然系统与利用系统综合作用的结果,直接计算耕地健康产能状况是复杂困难的。因此,该文尝试采用一种简化的方法评价耕地健康产能,即分别评价耕地健康与耕地产能状况,并通过耦合耕地健康与产能,分析耕地利用合理程度与生产能力之间的相互作用特征。其中耕地健康状况强调从不同方面评价人对耕地利用的适宜程度并体现区域耕地不合理利用的主导因素。该文以全国范围65个县(市)作为研究对象,应用地形特征、土壤性状、耕作条件、环境状况和生物特性5类指标整合影响耕地健康的关键因子并评价耕地健康状况,在此基础上,通过分析指标标准差收敛特征与评价因子的评分规则定义各指标的临界健康与亚健康阈值,将试点县划分为健康、亚健康与不健康3类,进而分析不同健康状况的分布特征。同时,综合区域气候条件、耕地自然条件与耕作技术水平评价耕地产能水平,并分析区域耕地健康-耕地产能作用特征。结果表明,试点县耕地亚健康及不健康类型表现出显著区域性特征,不同试点县限制耕地健康的关键要素存在差异;一方面,耕作条件的亚健康状况普遍(数量占比约40%),表现为耕地破碎化严重以及农田基础设施不完善,也反映出高标准农田建设的迫切需求;另一方面,生物特性形式严峻,表明在气候条件-土壤结构-耕作技术等因素相互作用下耕地保障动物健康生长的能力正面临退化。此外,通过耕地健康与耕地产能耦合分析,该文将试点县耕地健康产能特征划分为"健康-高产能"、"健康-低产能"、"亚健康-高产能"、"亚健康-低产能"、"不健康-高产能"、"不健康-低产能"6类,并分析不同类型区域耕地保护的重点方向,其中"不健康/亚健康-高产能"区域分布广泛,是中国实施藏粮于地、藏粮于技战略的关键地带,应兼顾耕地健康与耕地产能,加强提升耕地健康状况的方法研究与实践。该项研究为耕地健康产能提升提供科学依据,为不同区域耕地资源保护路径设计提供有效支撑。     

唐山市耕地压力动态变化与调控策略

根据唐山市1984-2008年相关数据,分析了耕地-粮食-人口系统的动态变化,计算了耕地压力指数,并分析了该指数的动态变化及成因.分析结果表明:1984年以来唐山市耕地面积及其人均量持续减少;粮食总产量及人均产量呈先增加后减少的变化趋势;受其影响最小人均耕地面积和耕地压力指数呈现相似的变化趋势.最后探讨了缓解耕地压力的调控策略,即保持区域内一定数量的耕地和种植高产作物是缓解耕地压力的重点.     

三峡库区耕地城镇化及城镇扩展测度

根据1975、1987、1995、2000和2005年的遥感影像解译出的城镇用地数据,分析了城镇扩展过程中耕地占用的规律,采用城镇用地扩展强度、城镇用地扩展极核、城镇用地扩展类型、城镇用地扩展紧凑度、城镇用地分维数等理论模型从数量上对研究区城镇用地的扩展进行了对比分析,然后采用缓冲区分析从空间上对研究区在不同缓冲区带内的扩展轨迹开展了对比分析。研究结果表明耕地占用较多的是重庆市区、渝北区;受重庆市区和渝北区生长极核的影响,邻近区县的扩展强度比较大;总的来看其扩展平稳有序,属紧凑填充式;缓冲区分析对城镇扩展的轨迹研究是有效的,在研究区的第二缓冲带内的城镇扩展的强度是较大的。对研究区1975～2005年期间城镇用地对耕地占用情况及扩展的空间模式的分析,有利于控制未来城镇化对耕地的占用,把握城市化进程所处的阶段及预测城市的未来发展趋势。     

经济快速发展地区耕地生产能力空间格局

为准确把握区域经济快速发展地区耕地生产能力空间格局,基于农用地分等成果,通过抽样补充调查,建立耕地生产能力核算模型,在此基础上分析3个层次产能（理论产能、可实现产能和实际产能）的空间分布得到：较高的理论单产和可实现单产主要分布在以唐山市为中心向四周延伸的各个乡镇;而较高的实际单产主要分布在唐山市南部地区和东北部地区的乡镇;处在北部山地丘陵区的迁西县和迁安市等地区的一些乡镇的3个层次的产能单产都比较低;以唐山市为中心的西部和东部及东南部地区的一些乡镇的3个层次产能的总产都比较高,北部的山地丘陵区的产能总产比     

南京市近20年城镇用地扩展对土壤资源数量和质量的影响

应用RS和GIS技术，基于1984年、1995年、2000年和2003年等四个时期的TM卫星遥感空间数据，采用多时相连续对比法分析了南京市过去20年来城市化与城镇扩展过程；同时，以南京市土壤图、全国第二次土壤普查数据为基础，并结合补充调查和采样分析数据，对南京市城镇扩展过程中土壤资源动态变化进行了研究。结果表明：过去20年南京市城市化发展速度较快，2003年全市城镇建成区面积较1984年增长近1倍；由于城镇规模的快速扩展，全市土壤资源总面积缩减7．4％，且城镇周边地区农业基础设施好、生产力水平较高的土壤资源缩减比例较大，对区域农业生产和粮食安全产生了不容忽视的影响。     

基于RS和GIS的陕北丘陵沟壑区土地利用格局特征研究

依据景观生态学理论及数量研究方法，以陕西省延安市宝塔区枣园镇为例，选取对生态环境建设产生有意义、有影响的10类土地利用类型，用ARC／INFO7．1、ARCVIEW3．2以及EXCEL5.0等软件处理相关图件和数字化遥感图像，进行相关参数和指标的统计分析。主要结果为：(1)研究区景观基质以林草地为主，面积为研究区的61．88％。(2)没有生态环境效益的未成林造林地，占研究区面积的8．1l％，占林草地面积的13．11％。因为刚栽植不久(1999年实行退耕还林政策)，稳定性相当小，迫切需要人工管护。(3)坡耕地面积为研究区面积的11．19％，为耕地面积的32．84％，除园地外，其面积与基本农田面积相当。但其景观优势度却在土地类型中居优，斑块密度最大，平均面积较小。因而面积小的、分布较散而均匀的坡耕地数量相当可观。(4)交通设施非常薄弱，阻碍了区内物质和能量的畅通．研究结果为黄土高原丘陵沟壑区农业景观规划与土地可持续发展提供科学依据。     

基于GIS的前哨农场耕地地力评价

准确地掌握区域耕地地力等级及其空间分布格局,对于提高耕地生产能力具有重要的参考价值。以黑龙江垦区的前哨农场为研究区,以耕地地块为评价单元,在GIS的支持下,应用层次分析法、模糊数学法、综合指数法定量评价了耕地地力,进而分析耕地地力空间地域分布特征与规律。结果表明:农场耕地地力划分为6个级别,旱地和水田都是三级地、四级地数量最多,呈现向五级地、二级地、六级地和一级地逐次减少的正态分布特征;大部分耕地的地力处于中上等水平,且水田地力水平略高于旱地;西南部的第一、第二和第九管理区土壤质地良好、养分丰富、管理措施得当,是该农场优质耕地的集中分布区域。     

利用GIS和RS资料及层次分析法综合评价江汉平原后湖地区耕地自然地力

利用GIS与RS并结合农业行业标准(NY/T309-1996)和样区实际情况对江汉平原后湖地区耕地自然地力进行综合评价，从而实现土壤信息交流与共享，促进土地资源合理利用与科学管理。根据耕地资源特点及耕地地力评价的原理，在分析了多种耕地等级评价因子类型基础上，确定了每个评价因子的指数，并将层次分析(AHP)的原理和方法引入耕地地力评价以确定参评因子的权重；通过这些模型方法与GIS和RS结合，快速准确地完成耕地地力评价，并将评价结果成图输出。结果表明，江汉平原后湖地区的耕地地力可分为一、二、三、四等，其面积所占比例分别为20.99%、47.43%、19.38%、12.20%，其中大部分耕地地力处于中上水平，说明该地区的耕地质量的总体水平比较高；利用GIS和RS技术可以建立耕地资源数据库，快速准确地获取评价数据和确定评价单元，提高评价工作效率；通过分析不同等级地力水平可找出障碍因素，从而确定土壤改良方向和管理措施。     

基于地形改进NPP指数的县域耕地产能测算

为了快速准确测算耕地产能,开展耕地质量和产能评价工作,落实“三位一体”的耕地占补政策,该研究尝试将耕地初级净生产力（NPP,Net Primary Productivity）运用于耕地产能测算。在具体提取NPP指数时,使用顾及地形要素对于太阳辐射影响改进的CASA模型,并在此基础上运用地理加权回归以及空间相关性的方法比较了NPP数据与耕地利用指数数据以验证NPP数据运用于耕地产能计算的可行性。研究结果表明：基于NPP获得的耕地产能数据总体呈现中部东南-西北轴线方向以及南部平原NPP指数较高东北、西南两侧较低的布局,而通过与耕地利用指数的地理加权回归发现两者有较强相关性。NPP指数可以直接用于耕地产能评价,能够提高工作效率和准确性。     

基于遥感和GIS的城市扩张稳态指数及其应用

城市扩张是当今世界的全球化趋势,如何衡量城市扩张状态是城市扩张研究的热点问题。该文从道路网络与城市扩张的互动机制出发,提出一种计算城市扩张稳态的指数(urban expansion steady-state index,UESI)。选取纽约、伦敦、东京等13个世界级城市,利用核密度分析计算道路网络密度,通过遥感解译与空间分析提取近30 a城市扩张信息,最后建立路网密度-城市扩张模型。通过样本UESI指数计算开展比较分析,并对北京2025年城市扩张状态进行了预判。结果表明,UESI能够有效表征城市扩张状态,当UESI达到0.30,城市扩张处于稳定状态。该指数能够有效量化城市扩张状态和潜力,丰富了当前城市扩张量化研究。对于快速发展中城市具有重要的参考价值。     

基于综合生产能力核算的河北省耕地重点保护区划定

耕地保护的实质是要保护耕地的综合生产能力,按耕地生产能力重新划定耕地的保护等级是保护耕地资源安全,最终实现耕地综合生产能力稳定的根本举措。基于农用地分等成果,通过抽样补充调查,依据自然等指数与理论生产能力抽样样点构建耕地远景潜在生产能力的核算模型,应用利用等指数与现实生产能力抽样样点的实际调查数据构建耕地现实生产能力的核算模型。在此基础上,采用综合生产力优势指数和生产规模优势指数对耕地生产能力进行分析,从远景潜在生产能力、现实生产能力、耕地投入水平和产出水平4个方面构建耕地重点保护区划分指标体系并将河北省耕地划分为4个保护等级,其中第一级别为国家级耕地保护区,面积为2.02×106 hm2,占耕地总面积的32.1%;第二级别为省级耕地保护区,耕地总面积为2.98×106 hm2;第三级别为市级耕地保护区,占河北省耕地总面积的30.1%;第四级别占河北省耕地总面积的9.7%。通过耕地保护区域的划分,明确不同主体的保护职责,并认真研究与完善耕地保护政策,这对于稳定农业生产、确保粮食安全具有重要的现实意义。     

基于RS和GIS的西昌市土地利用及景观格局变化

为了解西昌市土地利用及景观格局时空变化特征,以3期遥感影像（1989年TM、1998年ETM和2008年ASTER）为数据源像,利用RS、GIS技术和景观生态学方法,对研究区1989－2008年土地利用和景观格局时空变化特征进行分析研究。结果表明,研究区景观要素类型以林地、草地和耕地为主,其中林地面积最大,占50%以上。近20年来,耕地、草地、未利用地和水域面积持续减少,其中耕地减少幅度最大,减少了20.01%;建设用地和林地显著增加,分别增加4?861.31和7?609.46 hm2,其中建设用地增加了64.55%。景观要素明显变化的区域主要集中在地势低平,工、农业集中,人地矛盾异常突出的中部安宁河谷和东部邛海盆地。由于人类活动的干预,研究区景观要素类型相互转化较为频繁,主要表现为耕地转为建设用地和林地,草地转为林地和耕地,未利用地转为耕地和草地,水域转为耕地和建设用地。1989－2008年研究区多样性指数和均匀度指数分别从1.323和0.738下降到1.256和0.701,优势度从0.469上升到0.536,表明景观异质性程度有所降低。     

浙江省杭州湾地区城市规划对耕地保护的潜在影响

以浙江省沿杭州湾经济快速发展地区为例,结合土地利用现状、城市规划和农用地分等数据,利用GIS空间分析方法,探讨了该地区未来城市建设用地扩展及其对耕地数量和质量的潜在威胁。结果表明：研究区是浙江省耕地资源分布相对集中且质量较高的地区,规划期间建设用地扩展迅速,新增用地面积达9.4×104 hm2;按照现有规划,研究区将减少耕地面积7.1×104 hm2,耕地是规划新增建设用地的主要来源,约占75%;优质耕地的减少量大,减少速度快,一至五等耕地的减少量占67.5%,一、二等耕地到2020年将分别减少37.16%和35.52%。建议应用农用地分等成果对规划占用的耕地进行质量评价,调整规划方案,减少建设对耕地数量质量的影响,保障粮食生产能力。     

基于BP-MC网络的张家港市耕地安全定量化分析

近年来城市用地大量侵占农业用地,不断威胁到城市的粮食安全问题,利用遥感快速准确地监测土地利用覆盖变化和城市扩张对保护耕地意义重大。运用BP人工神经网络,结合广义蒙特卡罗思想,利用多年的张家港市TM遥感影像、土地利用图和年鉴,对耕地、道路、城市扩张、GDP及产业经济结构之间的关系进行了深入的分析。研究结果表明：张家港市10 a来耕地面积以每年约2.5%的幅度减少,但在2002年后农业总产值有小幅回升,这与该市落实土地优化政策、农业结构和产业结构调整息息相关。城市扩张主要方式为多核心蔓延式扩展,距主要道路和已建城区2 km内的农业用地最有可能在4 a内转变为城镇用地,并且道路和城区附近500 m内是转化高峰,而且间隔年限越长,道路和已建城区对其缓冲区的影响范围越广、辐射强度越大。经济的快速发展使得耕地大量被占用,导致了农转非概率升高,但随着城市用地与耕地数量逐渐达到平衡,农转非概率降低,使得GDP与非农转化率呈现倒“U”曲线;BP-MC网络通过在图像中采集大量像素点进行训练,有效地避免了人工神经网络陷入局部极小点,是一种定量研究城市扩张驱动力的有效途径。     

基于MCR模型的城镇生态安全格局构建和建设用地开发模式

近年来,在中国城市土地开发的顶层设计中越发强调生态空间的重要性,充分识别城市生态安全格局并探讨建设用地空间扩展格局成为划定生态保护红线、确定城市开发边界和"三规合一"空间管制等政策实施的迫切需求。该文以唐山市为例,基于"生态过程—格局"理论和GIS的空间相关性分析、距离分析和叠加分析等方法,从综合水安全、地质灾害预警、生物生境保护、水土保持、游憩安全5个方面,整合构建了底线安全格局、缓冲安全格局和最优安全格局3种不同等级的综合生态安全格局。该文在MCR模型算法引入不同等级"源"的权重系数,以综合生态安全格局为阻力因子,并结合城镇中心的吸引力、主要道路的吸引力和政策调控(区域开发重点)等城镇用地扩展影响因素,得到在不同约束条件下的区域空间扩展阻力面,分别确定了唐山市在"生态安全约束型""经济增长主导型"和"生态与经济并重"3种模式下城镇空间可能的发展范围,经过多方案比较,"生态与经济并重"城镇建设用地空间发展模式是未来城镇健康有序发展的最优模式,这种发展模式既有利于减少大规模、高强度的城镇化和工业化过程所造成的城市发展和环境保护之间的用地冲突,也可为城市用地布局规划和生态红线划定提供科学依据。