基于地形因子的鄱阳湖地区土地利用格局变化分析

为研究土地利用空间格局变化地形特征,采用1990年、2000年、2010年、2013年4期鄱阳湖地区Landsat TM解译数据及DEM数据,借助地形位、分布指数、地学信息图谱方法,深入探讨了1990—2013年鄱阳湖地区不同地形下土地利用格局的变化特征。结果表明:(1)1990—2013年,鄱阳湖地区土地利用类型以耕地、林地、水域为主,三种类型面积占比均在90%以上,建设用地快速增长,由1990年的1 387.42km~2增加到2013年的2 413.98km~2,增加了1 026.56km~2,耕地、未利用土地、林地面积分别减少513.39km~2,399.04km2,123.75km~2;(2)1990—2013年,土地利用格局变化具有地形效应,低地形范围优势分布耕地、建设用地、水域,高地形范围林地优势分布,未利用土地、草地零散分布对地形变化适宜性较强;(3)1990—2013年,研究区土地利图谱以稳定型和中期型为主,面积分别为48 457.44km~2,2 014.56km~2,稳定型图谱的优势区域位于高、低地形范围,耕地、林地、建设用地变化稳定;低、中高地形范围是中期变换型的优势分布区,主要表现为未利用土地—未利用土地—水域—水域、耕地—耕地—建设用地—建设用地。     

大理河流域退耕还林工程对生态系统服务功能的影响

以大理河流域为研究区,应用InVEST生态系统服务功能评估模型,结合1980年、1985年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年该流域的土地利用/土地覆被资料,定量评价了退耕还林工程对碳储量、土壤保持和水源涵养生态服务功能的影响。结果表明:(1)研究区30年间土地利用/土地覆被情况变化显著,其中林地和建设用地面积分别增加了31.52,0.65km~2,耕地、草地和水域的面积分别减少了2.49,27.32,2.36km~2;(2)研究区30年间碳储量值略有增加,不同土地利用类型碳储存能力从大到小的排序分别为林地草地耕地;(3)研究区30年间土壤保持量整体上以增加为主,耕地土壤保持能力明显低于林地和草地;(4)研究区30年间水源涵养量略有减少,不同土地利用/土地覆被类型的水源涵养量各有不同,且与当年降雨量关系密切。本研究通过对大理河流域生态系统服务功能进行评估,获得了研究区退耕还林工程的生态效果,可以为日后生态规划提供科学依据。     

基于SWAT模型的张家口清水河流域土地利用情景变化对径流影响研究

土地利用是区域气候和环境变化的重要影响因素。以3S技术为依托,分析25年来张家口清水河流域土地利用类型变化特征,建立了流域SWAT模型并评价了其在张家口清水河流域的适用性,通过设置5种土地利用变化情景,定量分析了张家口清水河流域主要土地利用类型对流域径流的影响。结果表明:SWAT模型在张家口清水河流域具有很好的适用性。1990—2015年,张家口清水河流域的土地利用类型以林地、草地和耕地为主,3种土地利用类型面积总和均占流域总面积的96%以上。其中林地对径流量的影响系数为1.908 m~3/(km~2·h),草地对径流量的影响系数为1.836 m~3/(km~2·h),说明林地和草地都具有截留径流的作用,且林地的作用大于草地;耕地对径流量的影响系数为3.168 m~3/(km~2·h),说明耕地对径流起增加作用。因此,合理开发耕地资源,保护林草资源有利于促进张家口清水河流域生态环境质量的改善。     

黄河上游西柳沟流域土壤侵蚀对土地利用变化响应

为科学认识土地利用变化对流域土壤侵蚀的影响,研究基于黄河上游西柳沟流域1980年、2015年两期土地利用变化和相应的土壤侵蚀强度变化,研究了土地利用变化对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)西柳沟流域草地、林地和耕地3种主要的土地利用类型转出面积大小为草地>林地>耕地,耕地主要转化为草地,林地大部分转为未利用土地,草地大部分转为耕地和未利用土地;(2)西柳沟流域1980年、2015年平均土壤侵蚀模数分别为1946.56,1 873.55 t/(km²·a),其中草地土壤侵蚀模数最大,其次为林地,土壤侵蚀量主要来自于草地;(3)西柳沟流域35年间微度侵蚀和轻度侵蚀占主导,土壤侵蚀程度总体上呈降低的趋势,具体表现为草地的部分面积向林地和耕地分别转化了4.47,17.54 km²,说明土地利用结构的改变是影响流域土壤侵蚀变化的关键因素。研究成果以期为黄河上游小流域水土流失治理提供参考。     

土地利用变化对盘古河流域径流的影响

[目的]分析大兴安岭地区盘古河流域土地利用变化情况,研究流域径流对不同土地利用情景的响应,为合理规划土地利用提供依据。[方法]利用盘古河流域1987,2000和2011年3期土地利用数据和1988—2012年的水文气象资料,结合SWAT(soil and water assessment tool)模型,分析盘古河流域土地利用变化的径流响应。[结果]1987—2011年盘古河流域主要土地利用变化为裸地向林地、草地转化,林地面积增加,裸地面积减少;汛期径流量占年总径流量的比例随着林地的增加而减少;林地的增加使得多年平均年径流量、汛期径流量和最大月经流量均呈减少趋势。[结论]SWAT模型能够较好地模拟盘古河流域的月流量过程;流域径流随着林地面积的增加而减少。     

2000-2015年四川省南充市土地利用/覆被变化及其驱动因素

[目的]对四川省南充市15 a间土地利用/覆被的时空变化特征及其驱动因素进行分析,为南充市的生态环境建设与可持续发展提供科学依据。[方法]基于南充市2000,2010,2015年3期Landsat影像和QuickBird高精度遥感数据,计算2000—2015年土地利用/覆被转移矩阵和土地利用/覆被状况指数。[结果]①近15 a来,南充市的土地利用/覆被类型以耕地和林地为主,约占研究区面积的80%,但各土地利用/覆被类型间都有不同程度的相互转换。②研究期内,林地面积增加1006.2 km~2,主要由耕地和草地转化而来;建设用地面积增加965.4 km~2,多由水体和耕地转化而来,而耕地、草地和水体面积分别减少了1 549.8,307.9,90.4 km~2。③近15 a来,南充市土地利用/覆被状况指数变化表明,林地和建设用地呈转好趋势(土地利用/覆被状况变化率为正值),耕地呈转差趋势(土地利用/覆被状况变化率为负值)。[结论] 2000—2015年南充市土地利用/覆被变化明显,其中,地形、人口、城市化水平和退耕还林工程等是造成南充市土地利用/覆被变化的主要驱动因素。     

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。     

南水北调中线水源区土地利用时空变化分析

在RS和GIS技术支持下,利用马尔科夫转移矩阵和土地利用动态度指数对南水北调中线水源区1990—2010年土地利用空间格局特征及其时空变化进行了分析。结果表明:1)南水北调中线水源区土地利用类型以林地、耕地、草地为主,其中林地面积占水源区土地总面积的76.00%左右,占有绝对优势。2)1990—2010年水源区土地利用变化主要发生在林地、耕地、草地三者之间,耕地、草地、水域和未利用地均呈现波动变化趋势,林地则呈现先大幅增长后趋稳定,建设用地不断增长,且增长速度不断加快。而这些发生变化的土地利用类型在空间上多分布于人类活动较多的低海拔、低坡度的河谷地区。3)水源区土地利用变化综合动态度为1.20%左右,整体上水源区土地利用变化速度不大,水源区土地利用稳定性整体上较好。     

基于3S技术的土地利用时空变化分析——以迪那河绿洲为例

介于干旱区绿洲内部人口相对密集,人类活动直接反映绿洲土地利用时空动态变化,这为本文对土地利用动态变化进行可行性、科学性分析具备了前提。在3S技术的支持下,运用1992年MSS,2000年ETM影像以及2006年、2011年两个时期TM影像,利用监督分类方法,同时结合研究区2008年1∶50 000土地利用现状图和实地考察资料,对迪那河绿洲土地利用时空变化进行了分析。研究表明:（1）1992—2011年研究区的土地类型发生了较大的变化:耕地、建筑用地呈持续增加态势,而林地、草地面积持续减少。草地面积呈先减少再增加后减少的变化趋势,但总体面积呈现下降趋势;未利用地面积呈现先增加后减小而总体下降趋势;（2）土地利用速度变化分析表明,研究区土地利用变化速度经历了直线型变化势态;（3）迪那河绿洲20 a间土地利用综合指数上升到50.49,此反映研究区土地利用正处于中等发展阶段,这与该研究区的自然地理环境和经济社会发展状况相吻合。     

广西陆地边境地区土地利用信息图谱构建

基于地学信息图谱理论和GIS技术,以广西陆地边境地区为例,分析了该区域2003—2013年土地利用"格局图谱"、"分类图谱"、"转移图谱"、"变化模式图谱"和"涨落势图谱",揭示了土地利用时空格局演变规律。结果表明:(1)研究期间,土地利用结构总体上以林地和耕地为主,表明该区域以农林生产为主;耕地、林地、水域和建设用地面积持续增加,而草地和未利用地面积持续减少,草地、未利用地、林地和耕地的相互转化是边境土地利用变化的主要转移轨迹;(2)稳定型图谱占总面积的比重最大,空间上散布于整个边境地区,"林地—林地—林地"是其最大图谱演变类型,"耕地—耕地—耕地"次之;持续变化型所占比重最小,其最大图谱演变类型是"草地—林地—耕地";(3)涨落势图谱中,新增图谱单元最多的是林地,主要来源于对草地和未利用地的开发利用;草地和未利用地萎缩明显,两者主要转换为耕地和林地。     

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。     

新疆玛纳斯河流域土地利用变化特征及影响因素研究

以2000、2005、2010和2015年四期遥感影像解译为基础,从土地利用变化幅度、变化速率、转移方向及利用程度等方面,分析了玛纳斯河流域2000~2015年的土地利用变化特征、影响因素及保护对策。结果表明:(1)2000~2015年,玛纳斯河流域以未利用地、草地和耕地为主。耕地面积扩张较为明显,但增加速度在2010~2015年有所下降;未利用地和草地面积以减少为主,其中草地的减少速率不断提升,未利用地在2010~2015年单一土地利用动态度(0.17%)为正值,有增加趋势;建设用地面积有一定程度的增加,单一土地利用动态度先下降再上升;(2)耕地呈内外双向扩张,新增面积主要来自草地和未利用地;建设用地的增加主要来自耕地和草地;草地和未利用地以转出为主,草地的主要转出方向是耕地,未利用地向耕地和草地转移。随着未利用地的开发利用,玛纳斯河流域的土地利用综合指数逐渐增加,土地利用程度处于稳步发展阶段;(3)在人口、经济和政策等因素的影响下,耕地和建设用地等生产、生活用地面积增加,草地、未利用地等生态用地面积减少,因此对流域内"三生用地"的保护应着重加强生态用地的恢复和管控,合理划定生态用地红线,保护耕地和基本农田,集约利用已开发的存量建设用地。     

生态脆弱区土地利用变化及驱动力——以河北省张北县为例

[目的]研究河北省张北县的土地利用变化及其驱动因素,为该区域土地管理决策和土地资源可持续利用供科学依据。[方法]以1989,1995,2000,2010年TM遥感影像为数据源,运用遥感、地理信息系统、数理统计分析等技术与方法,系统分析了张北县土地利用变化的时空特征,剖析了土地利用变化的驱动因素。[结果]张北县主要地类为耕地、林地和草地,1989—2010年土地利用数量变化主要表现为耕地和草地面积的减少,林地和建设用地面积的增加,其中2000—2010年土地利用变化更为剧烈;地类转换主要表现为耕地、草地向林地转变以及耕地、草地向建设用地的转变;空间变化主要表现为东部坝头地区林地增加明显,中部平原地区建设用地扩张明显。[结论]近20年来张北县土地利用变化明显,主要受自然及社会经济因素综合影响。此外政策因素也是该区域土地利用变化的主要驱动因素。     

1995-2016年三岔河上游土地利用变化对径流的影响

[目的]分析1995—2016年间黔中水利枢纽工程的水源区——三岔河上游流域降雨、径流以及土地利用变化情况,通过探讨土地利用变化对径流的影响,为预测未来流域水资源变化规律和黔中水利枢纽工程水资源的调配提供一定的参考依据。[方法]采用常规线性回归和结果模拟来分析降雨和径流的关系,利用土地利用动态变化指标和转移矩阵研究土地利用变化对径流的影响。[结果]20 a来三岔河上游降雨和径流总体呈波动下降的趋势,其演变过程划分为两个阶段：1995—2010年（第一阶段）降雨和径流呈持续下降趋势,2010—2016年（第二阶段）降雨和径流总体呈波动下降趋势,但径流下降幅度较大。1995年以来,流域土地利用结构变化比较明显。草地和林地面积增加5.33%和3.63%,耕地减少了6.92%,耕地向草地、林地和建设用地的转换构成土地利用变化的主导过程。除降雨影响外,土地利用变化是造成径流持续减少的主要原因。2010—2016年,草地和林地分别增加了19.93%和5.25%,耕地和未利用土地分别减少13.93%和87.97%,表明土地利用变化是造成径流大幅减少的主要原因。此外,黔中水利枢纽工程平寨水库的修建,在一定程度上对径流减少具有重要作用。[结论]三岔河上游土地利用变化与径流的变化联系紧密,土地利用变化的结果使径流量减少。     

海河上游清水河流域土地利用变化特征

[目的]海河上游清水河流域处于半湿润向半干旱过渡的生态环境脆弱区,研究该地区土地利用时空变化规律,旨在为当地生态环境建设提供一定的决策依据。[方法]基于清水河流域1990—2018年4期Landsat遥感影像解译的土地利用数据,在优选的最佳空间尺度下通过Logistic-CA-Markov模型对清水河流域土地利用变化进行分析和预测。[结果]①近30 a来清水河流域土地结构主要以耕地、林地、草地为主,三者面积之和比例超过总量的96%;其中,建设用地面积持续增加且变化程度最剧烈。②通过对受试者工作特征(ROC)曲线进行拟合优度评价,在100 m×100 m空间尺度下,各个地类ROC值达到最优水平。③2018—2027年间,草地和水域面积预计分别减少42.44,5.43 km~2,耕地、林地和建设用地面积分别增加16.51,16.89,14.67 km~2。[结论]①100 m×100 m是针对具有典型小流域特征的清水河流域进行预测模拟研究的最合适尺度;②因2022冬奥会的筹备促使建设用地的开发力度加大将成为未来清水河流域土地格局变化的主要因素。     

近30年乌伦古河流域土地利用与生态系统服务价值变化研究

[目的]识别新疆乌伦古河流域近30 a土地利用/覆被变化及生态系统服务价值响应,为指导该区水土资源优化配置提供科学依据。[方法]选取研究区1989,1998,2006和2017年4期Landsat系列遥感影像,综合利用3S技术,监测并分析研究区近30 a LUCC时空演变特征,采用修正后的生态系统服务价值当量因子,计算并分析生态系统服务价值响应。[结果]①近30 a乌伦古河流域耕地和建设用地面积呈持续增加扩张趋势,水体和湿地面积呈微增加趋势,未利用地呈显著减少趋势,林地面积呈波动增加趋势,草地面积1989—2006年呈减少趋势,2006—2017年呈微弱增加趋势。其中,耕地净增加量最大(847 km~2),未利用地净减少量最大(744 km~2),各土地利用类型转移显著区域主要位于福海县、杜热乡和齐干吉迭乡;②乌伦古河流域土地利用综合指数由1989年的146.75增加至2017年的168.29,生态系统服务价值(ESV)由1989年的2.635亿元增加至2017年的2.915亿元,净增加0.28亿元。[结论]近30 a乌伦古河流域各土地利用类型面积均发生不同程度变化及相互转换,研究区土地资源总体处于高强度发展期,生态系统服务价值做出相应响应,总生态系统服务价值增加。     

近15年来洮儿河流域土地利用变化研究

流域土地利用/覆盖变化研究是当前全球变化研究的重要内容。通过对1986和2000年洮儿河流域两期Landsat-TM遥感影像资料的解译,在ArcGIS技术的支持下,采用土地利用转移矩阵、土地利用综合指数和重心模型等数学方法,探讨了洮儿河流域近15年来的土地利用变化过程。近15年来,流域内耕地面积明显增加,林地面积明显下降,草地面积略有上升,水域面积略有下降。流域上游林地减少主要转为草地,部分转为耕地,林地重心向流域东南方向漂移;流域中下游草地被大面积垦殖为耕地,并有部分转为林地。草地重心向流域上游西北方向漂移;耕地面积明显增加,重心也明显向流域中游漂移,并有部分耕地转为林地和草地。洮儿河流域土地利用程度逐渐增强,土地利用程度综合指数明显上升,流域开发有加强趋势。     

陕北榆林市土地生态价值及生态风险动态分析

以榆林市的遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱的理论和方法,在RS和GIS的支持下,生成了榆林市1985-2000年的土地利用及生态价值变化图谱;在此基础上,对该区土地利用及生态价值的时空变化特征进行了分析,并作了土地生态风险动态评估.研究表明,研究期内,榆林市未利用地及水域面积减少,耕地、林地、草地及建设用地面积增加,其中草地增加最多;未利用地向草地流转及草地与耕地的相互转化占了全区土地利用类型总变动量的79.59%,其中,北6县以未利用地向草地及草地向耕地流转为主,南6县以草地向林地及耕地向草地转变为主;土地利用变化使该区生态价值总量增加了3.11%,其中,北6县占总增量的86.74%;榆林市土地生态风险降低,与土地生态价值的变化情况能够相互印证.     

基于RS和GIS的小流域土地利用时空变化分析——以甘肃省天水市罗峪沟流域为例

根据甘肃省天水市罗峪沟流域1986年矢量格式的土地详查数据库,1990年、1995年和2001年的Landsat TM影像数据,利用地理信息系统和遥感技术,结合空间分析技术和数理统计方法,分析了天水市罗峪沟流域土地利用的数量变化和空间变化特征.明确了研究区主要的土地利用类型,研究区综合土地利用动态度和研究区主要的土地利用类型之间的转移及其速度.结果显示:近11 a该流域土地利用以耕地和林地为主,两者占土地总面积的80%以上;研究区1990-1995年综合土地利用动态度为0.23%,1995-2001年综合土地利用动态度为1.09%,1990-2001年综合土地利用动态度达0.89%;土地利用类型转移的主要方向是向林地转移,占总变化面积的86.82%.其次是转向草地.占总变化面积的10.93%.再次是转向耕地和未利用地,分别占总变化面积的1.183%和1.060%.耕地流向林地的转移速度平均每年35.67 hm~2;耕地的另一个主要流向是草地,其平均每年转移速度3.41 hm~2;未利用土地减少的幅度也比较大,其主要的转向是林地,平均每年转移速度6.09 hm~2;未利用地另外一个转移方向是草地,平均每年的转移速度是1.77 hm~2;河床地流出方向主要是林地,其平均每年转移速度是5.31hm~2;其次是未利用地和耕地,其平均每年的转移速度分别为0.58 hm~2和0.16 hm~2;还有其它各种类型之间的转移,其平均每年的转移速度相对较小.     

干旱高原湖泊湿地土地利用变化与驱动因素分析——以泊江海子湿地闭流区为例

鄂尔多斯高原湖泊湿地土地利用变化及生态趋势研究,可为干旱区资源管理、环境保护和生态规划提供科学依据和决策支持。基于Landsat卫星系列影像及气候数据,采用支持向量机(SVM)方法对1986—2019年的16期影像进行监督分类,通过变化检测、叠加分析,获得土地利用转移矩阵及各土地利用类型空间变化,定量描述了不同时段土地利用数量及空间转化特征。结果显示:(1)研究期间裸地、低覆盖度草地和高覆盖度草地是流域主导土地利用类型,占整个研究区的93%～99%,水体、建设用地及林地在总体面积中所占比例很少,分别为1%,1%和2%;(2)34年间土地利用状况发生了较大的变化,主要表现为裸地、水体面积减少,低覆盖度草地、高覆盖度草地、林地和建设用地面积增加,其中建设用地面积增幅最大,增加了44.3倍;(3)研究区土地类型的转换主要发生在裸地、低覆盖度草地、高覆盖度草地之间,裸地转入转出主要为低覆盖度草地,总体转出速度高于转入速度,裸地面积大幅减少31.79%,低覆盖度草地分两个阶段持续转化为高覆盖度草地,使高覆盖度草地占比从14.63%增加到35.98%。(4)受气候变化和人类活动共同影响,研究区土地利用变化剧烈,且人类活动影响占主导地位。