基于LUCC追踪分析的生态系统服务价值时空变化研究

  目的  为了更好地揭示生态系统服务价值时空变化特征及趋势,加强对生态系统服务价值（ESV）空间变化描述。  方法  该研究以博斯腾湖流域为例,结合使用逐像元的追踪分析、趋势分析等方法,试探究土地利用/覆盖变化（LUCC）对生态系统服务价值的影响。  结果  （1）博斯腾湖流域主要的土地利用类型是荒漠,其次是草甸和裸地。研究期内,水田、荒漠、草甸、湿地、水域、旱地、建设用地面积增加;草原、灌木、裸地、针叶、阔叶、冰川积雪面积减少,2005—2010年综合土地利用动态度最大。（2）2000—2018年博斯腾湖流域未发生变化的土地即稳定型占流域总面积的60.43%,中等变化型、回归型和激烈变化型多分布于人类活动较强的绿洲地区。（3）2000—2018年博斯腾湖流域ESV总体上呈现波动增长趋势,流域ESV主要由草甸、水域和湿地构成,水域、旱地、草甸和草原是流域ESV变化的主要贡献因子和敏感因子,其中草原为负向贡献因子。（4）博斯腾湖流域ESV呈西北高、东南低,高值（博斯腾湖）点缀在低值区的空间分布特征。有明显增大与明显减少趋势的地区均分布于博斯腾湖周围湿地,流域北部大部分ESV呈轻度增加趋势,绿洲区轨迹等级和ESV变化趋势从城市至绿洲边缘呈:中等变化型（ESV轻度减少）— 渐变型（ESV轻度增加）— 中等变化型（ESV轻度减少）环状相间结构。  结论  该研究发现博斯腾湖流域南部土地利用轨迹等级、ESV变化趋势均高于北部的空间差异,并采用土地利用追踪分析与ESV趋势变化相结合的方式,揭示了绿洲城市的土地利用冲突现状及ESV时空变化,对博斯腾湖流域土地利用调控和生态环境保护提供参考。      

基于Landsat影像的抚仙湖流域土地利用变化及预测研究

以云南抚仙湖流域1974年、1988年、1996年、2001年、2005年、2010年和2015年7期Landsat遥感影像为基础数据,通过目视解译和支持向量机相结合的方法进行土地利用类型分类,并采用土地利用动态度、综合程度指数、转移矩阵等模型,定量分析抚仙湖流域土地利用类型的变化过程,最后基于CA-Markov模型对未来土地利用情况进行预测模拟。结果表明:1974—2015年乔木林、灌草丛和水域面积呈持续下降趋势,主要的转出方向为农田,建设用地面积增加主要来源于农田,湿地和裸地呈逐年增加趋势,上述变化趋势与当地社会经济快速发展有关;总体分类精度为90.29%,满足精度要求;土地利用预测趋势为乔木林、水域面积保持减少态势,灌草丛、湿地面积呈增加趋势,农田扩张现象依然存在。本研究可为抚仙湖流域土地及水资源的科学规划、保护和合理利用提供参考。     

中国陆地区土地利用/覆被时空格局变化及驱动力分析

为了揭示21世纪初的10年,中国陆地区域土地利用格局的时空变化,基于全球30 m地表覆盖遥感数据产品(GlobeLand30),采用定性分析与定量分析相结合的方法,在中国陆地区域和流域尺度上,对10年间的土地利用转移矩阵与土地利用动态度进行实证研究。结果表明：研究区内土地利用类型主要以草地、森林和耕地为主,其中草地、耕地和湿地面积不断减少,分别减少了140413、20480、692 km ²,裸地和人造地表的面积增长的比较明显,增长了99645、26302 km ²;草地—裸地、草地—森林之间的转化较为剧烈,灌木地和人造地表的变化速率最大,达1.80%。各子流域内,土地利用类型时空格局变化不同,大部分流域以草地、耕地和森林为主。区域内草地、裸地和人造地表类型的变化明显,人为因素对土地利用格局的影响较大且活跃,自然因素的影响较为持久和稳定。     

基于GEE的天山野果林分布区土地利用变化分析

基于谷歌地球引擎（Google earth engine,GEE）遥感大数据云平台,通过Landsat系列影像,运用随机森林算法,结合光谱指数、地形特征进行土地利用分类,通过地学信息图谱、土地利用动态度分析天山野果林分布区1997—2021年土地利用时空变化特征。结果表明,通过GEE平台,利用随机森林算法,可以快速实现土地利用分类,总体分类精度均大于90.00%,Kappa系数均高于0.85;1997—2021年天山野果林分布区主要为耕地、林地和草地,三者占总面积的90%以上;土地利用变化以草地向耕地的转变以及林地向草地的转变为主;建设用地、耕地、水域面积持续增加,变化呈聚集分布,林地先减后增,总体占地面积减少严重;建设用地增长速度最大,变化最为剧烈,未利用地、林地总体减少速度较大,变化较为剧烈。     

2000—2008年晋西北地区土地利用/覆被变化研究

利用晋西北河曲、保德、偏关地区2000,2008年2个时期TM遥感影像数据,在Erdas,Arc GIS等地理信息系统支持下,解译影像处理数据并建立土地利用变化转移矩阵,对研究区域近8 a的土地利用/覆被变化进行研究。结果表明,2000—2008年间,河曲、保德、偏关地区土地利用类型变化表现出草地、森林和居民工矿建设用地明显增加,农田、未利用地呈减少趋势,水域面积变化不大。农田大量转化为草地、森林和居民工矿建设用地,反映出研究区域生态环境有所改善和城镇化进程加快的趋势,土地利用/覆被变化幅度大且流转方向一致,结构调整趋于合理,退耕还林还草政策以及林业生态工程建设成效显著。     

湘西洛塔地区土地利用变化研究

利用遥感解析数据,依据土地利用动态变化模型和土地利用空间格局的变化分析,研究了湘西洛塔地区不同时期土地利用的变化。结果表明:该地区林地面积和水域面积比重偏小,灌木面积和草地面积比重偏大;在土地利用变化速度方面,密灌、裸土草地、灌丛处于增长阶段,灌丛草地处于下降阶段,其余的变化不明显,综合土地利用动态度呈下降的趋势;在土地利用变化程度方面,土地利用整体呈衰退的趋势;在土地利用空间格局方面,多样性和均匀度整体呈增加的趋势,优势度呈下降的趋势。     

基于GIS的土地利用变化对矿区生态系统服务价值的影响

运用GIS技术对山西繁峙县金方圆矿区土地复垦方案(2013—2028年)的土地利用数据进行处理,对研究区进行生态系统服务价值估算,分析了矿区土地利用类型变化及其所引起的生态系统服务价值的变化。结果表明,2013—2028年间土地利用类型变化较大,其他草地、采矿用地、其他林地和裸地呈减少趋势,有林地、灌木林地、人工牧草地呈增加趋势;土地利用类型变化主要是其他草地和采矿用地向人工牧草地、灌木林地和有林地转变,其中,以其他草地和采矿用地减少为主,人工牧草地呈平稳增加趋势;期间生态系统服务价值呈现先下降后升高的趋势,研究区内生态系统服务价值占比以林地和草地为主。矿区土地复垦方案的实施,驱使土地利用类型向着耕地、有林地和草地等生态系统服务价值系数较高的地类转变,不断提高矿区生态系统服务价值总量,对保障区域生态安全和生态系统可持续发展具有重要意义。     

干旱区内陆河流域土地利用结构时空变化分析——以塔里木河流域为例

为了解西北内陆干旱地区土地利用结构变化特征,以塔里木河流域为例,选取2009—2015年的土地利用数据,分析了土地利用动态变化、土地利用程度变化及土地利用结构时空变化。结果表明,2009—2015年塔里木河流域建设用地、耕地和其他农用地面积呈增长趋势,园地、林地、草地、水域、未利用地面积持续下降;土地利用综合指数呈增长趋势,土地利用的集约化程度逐渐提高,但总体水平较低;土地利用结构有序性和结构性稳步增长,其中阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区土地利用结构有序性和优势度较低,而和田地区和巴音郭楞蒙古自治州土地利用程度较低,保持有序状态。     

喀斯特山区都市土地利用变化与ESV关系研究——以贵州省贵阳市为例

为合理利用喀斯特山区的土地,选取贵州省贵阳市作为研究区域,基于Logistic-CA-Markov模型预测不同情境下2020年贵阳市土地利用情况并对土地利用变化驱动下的生态系统服务价值(ESV)进行评估。结果表明,贵阳市在2000—2010年年间,草地、耕地、林地均有向居民工矿用地转移的趋势,居民工矿用地面积增加202.53 km2,耕地面积减少了452.90 km2,ESV呈上升趋势,林地生态系统服务价值贡献最大;借助Logistic-CA-Markov模型模拟出贵阳市2010年土地利用格局,得到其Kappa系数约为0.78,说明模拟的效果较好,经济快速发展情境下的贵阳市2020年居民工矿用地较自然情境下的面积增加更多,林地、草地、耕地均有所减少,在空间上主要以城区为中心扩展;基于预测结果评估土地利用变化驱动下的ESV,2010—2020年年间各土地利用类型服务价值均有所下降,情境Ⅱ中ESV下降了87.93千万元,经济建设对生态环境已经产生了负面影响,喀斯特山区都市的生态环境形势仍然严峻。     

基于LandsatTM/OLI数据的吐鲁番绿洲土地利用/覆被变化研究

[目的]运用3S技术研究1990~2015年吐鲁番地区土地利用/覆被变化情况。[方法]以吐鲁番地区1990年landsat5 TM影像及2015年landsat8 OLI影像数据为基础,运用3S技术,基于光谱特征的最大似然监督分类法和人机交互式目视解译方法,获取1990、2015年吐鲁番绿洲土地利用类型数据。最后运用土地利用格局变化指标分析方法及空间转移矩阵方法,探讨了1990~2015年吐鲁番绿洲土地资源的结构特点和变化规律。[结果]吐鲁番绿洲呈扩大趋势,绿洲面积增加,未利用地减少。其中,耕地、草地、园林地面积增加显著,裸地和盐碱地面积减少,沙地面积小幅增加。绿洲区域内建设用地和水域面积增加,但绿洲外围的尾闾湖—艾丁湖却呈萎缩趋势。[结论]该研究为吐鲁番地区生态环境保护提供了基础数据与科学依据。     

延河流域土地利用景观格局分析

【目的】查清延河流域土地利用/覆盖格局,为该区域土地资源合理利用、改善水土保持措施提供理论依据。【方法】利用ENVI 4.0软件对2006年延河流域遥感图像进行处理,结合野外考察,在ArcGis 9.0平台下获得延河流域土地利用现状分布图;从景观格局的角度,根据国标2007《土地利用现状分类》的二级分类体系,将研究区土地利用现状划分为住宅用地(城镇住宅用地、农村宅基地)、耕地(水浇地、旱地)、园地(果园)、林地(有林地、灌木林地)、草地(天然牧草地、其他草地)、水域及水利设施用地(内陆滩地、湖泊水面、水库水面、河流水面)和其他土地(裸地、沙地、沼泽地、设施农用地)共7个大类17个二级类,分析了土地利用的数量结构和景观形态结构特征。【结果】延河流域土地利用类型中旱地的面积比最大,约为37%,其次是天然牧草地、裸地和有林地,分别为22.17%,23.6%和14.4%,其他类型面积均较小;旱地、有林地、天然牧草地和裸地频率比相对于其他土地利用方式较高;所有土地利用类型中,沼泽地平均面积指数最大,其次是裸地和天然牧草地;旱地、有林地、天然牧草地、裸地等图斑形状简单且各形状的图斑数呈正态分布;耕地为主要的土地利用方式,耕地、林地、草地和水域及水利设施用地的优势度较大。【结论】延河流域土地资源开发的重点是开展土地整理和规模经营,减少土地利用地块数量,降低形状指数,增加水域、人工草地和林地等生态用地面积,提高土地利用集约度和促进土地利用的多样化、均匀化;今后土地利用结构调整的方向是:增加生态系统稳定性和提高生态系统服务功能的经济价值。     

基于RS的海陆交接带土地利用格局演变研究——以盐城大丰段为例

以盐城大丰段为例,利用1992、2002年2个年份的遥感影像分析了海陆交接带的土地利用类型及其格局变化规律。研究发现,10年间,6种土地利用类型均发生变化,滩涂、垦区、耕地面积呈减少趋势,建筑用地、水体、绿地面积呈增加趋势,其中滩涂面积减少的比重最大,水体面积增加的最多,绿地面积变化最小。自然条件是促使土地变化的基础,人口压力、经济发展、政治政策等社会经济因素深刻影响了土地利用类型的变更,是促使土地格局演变的主导因素。     

芜湖市城市热岛效应时空变化分析

目的利用2006年Lantsat7 ETM~+影像和2014年Lantsat8 TIRS影像作为数据源,对芜湖市城市热岛效应时空变化进行分析,探讨芜湖市城市热岛效应产生的原因。方法利用ENVI软件对芜湖市地表亮温进行反演,对地表亮温进行归一化处理,按照等差级数对结果进行密度分割,再结合芜湖市土地利用分类结果,对芜湖市城市热岛效应时空变化进行分析。结果结果表明,芜湖市城市热岛效应显著,热岛强度和范围都有所增加,极高温区分布较少,强热岛区主要分布在镜湖区和弋江区。从2006年到2014年,建筑物和裸地由镜湖区和弋江区逐渐扩展到新芜区,面积分别增加6.76%和7.26%,农田和林地分布在周边乡镇,面积分别减少2.25%和5.02%,水体面积减小0.12%;高温区由镜湖区和弋江区扩展到新芜区,面积增加33.41%;低温区主要分布在郊区,面积减少50.25%。结论不同土地利用类型对城市热岛效应影响差异性较大:建筑和裸地温度最高,其次是林地和农田,水体温度最低;而且土地利用面积的变化与热岛区面积变化趋势相同,土地利用变化是引起芜湖市热岛效应的主要因素。     

近20年密云县土地利用变化的时空特征研究

在RS和GIS技术的支持下,基于1988、1992、1996、2000、2004年Landsat遥感图像和2008年中巴地球资源卫星（CBERS）影像,对北京市密云县1988-2008年的土地利用信息进行提取,并计算了土地利用类型面积和转移矩阵,在此基础上定量分析了1988-2008年密云县土地利用变化的时空特征。结果表明,1988-2008年密云县城市化现象较为明显,土地利用类型中林地及耕地所占比重较大,未利用地变化最为显著,其次林地及耕地面积均有明显增加,水域面积有明显减少趋势,草地面积所占比例相对较少,面积变化不大。     

基于遥感影像的宝鸡市金渭2区土地利用动态变化分析

利用1988年9月、2000年5月、2004年6月3个时期的陆地卫星遥感影像数据对宝鸡市金渭2区土地利用动态变化进行分析。选取了土地利用变化幅度、单一土地利用动态度、综合土地利用动态度和土地利用程度变化指数4个模型以及土地利用类型转移矩阵,利用RS和GIS信息处理技术,对宝鸡市金渭2区土地利用时空变化特征进行了分析。结果表明,总体趋势和基本特征是:耕地面积迅速减少,园地面积迅速增加,同时居民点及工矿用地也有较大幅度的增加,林地呈现减少趋势,而未利用地有增加趋势,水域面积变化不大。     

土地利用变化对生态系统服务功能的影响——以密云水库流域为例

生态系统服务功能与人类福利息息相关,土地利用变化是生态系统服务功能退化的主要驱动力之一,以人地关系紧张,生态系统服务功能变化剧烈的密云水库流域为对象,分析流域1990-2009年土地利用的变化,采用空间显式的生态系统服务功能评估软件InVEST中的“产水量”、“土壤保持”、“水质净化”模型,研究流域土地利用变化对生态系统服务功能的影响.结果表明1990-2009年密云水库流域土地利用变化剧烈,农田、草地和水体的面积分别减少了30％、48％、61％,林地、建筑用地和裸地的面积增加,增幅分别为30％、230％、282％.随着土地利用变化,生态系统服务功能相应产生着显著变化,研究期内,土壤保持功能和固碳服务分别增加46％和19％,但水资源供给服务和水质净化功能分别减少了3％和25％.农田面积的减少和森林的扩张改善了土壤保持服务,森林面积的增加同时也改善了固碳服务,但会削弱水资源供给服务,建筑用地的扩张会大幅度削弱水质净化功能,为维持和改善流域整体的生态系统服务功能,应加强对森林和建筑用地的控制.其研究为密云水库流域土地利用科学管理决策提供参考.     

洛阳市土地利用变化特征及驱动力分析

以洛阳市2000、2005、2010和2015年土地利用面积数据为基础，分析其土地利用变化特征及驱动因子，结果表明，研究时段内洛阳市土地利用变化快速，林地面积整体上呈减少趋势，建设用地、耕地和园地面积呈增多趋势；2005—2010年洛阳市土地利用程度水平增长较快，且土地利用程度变化量和变化率达到最大值；相关分析表明，社会因素与经济因素对洛阳市土地利用变化影响明显。     

烟台地区土地利用趋势分析

以TM影像为基本信息源,结合土地利用现状图和土地详查数据,分析了烟台地区1992～2005年的土地利用变化趋势及格局.结果表明:1992～1995年烟台地区居民工矿建设及交通用地面积大幅度增加,耕地和水域面积则呈减少趋势;土地资源开发利用程度较高,未开发土地利用难度较大,耕地后备资源贫乏.     

基于转移矩阵的上海市土地利用变化分析

土地利用的变化对水土流失有着重要的影响,近15年来经济发展迅速,土地利用结构变化明显,同时造成了一些环境问题如水土流失,虽然较轻微但也会在局地影响经济发展。因此,研究上海市的土地利用变化状况对水土保持工作有着十分重要的意义。经研究发现,上海市近15年来土地利用变化情况如下:2000—2015年,研究区总体上耕地、水域、未利用土地和草地面积呈减少趋势,而城乡工矿居民用地、林地面积呈增加趋势,水域面积变化不明显。土地利用类型变化主要为耕地、草地与未利用土地变化为城乡工矿居民用地与林地。     

河北坝上土地利用变化对生态服务价值的影响

目的定量研究土地利用背景下生态系统服务价值的时空变化特征,旨在正确认识不同生态系统服务功能对土地利用变化的响应机制,为坝上区域土地利用格局优化与生态经济协调发展提供参考。方法本文以河北坝上张北、沽源、丰宁3县为研究对象,采用GIS空间分析方法,分析了2000年以来土地利用时空动态变化特征,并在此基础上利用陆地生态系统服务价值估算模型评估了生态系统服务价值及其对土地利用变化的响应,进而探讨了该地区生态与经济发展的协调性。结果（1）2000—2015年坝上地区湿地、草地面积逐渐减少,分别减少28、26 km2,建筑用地面积持续增加,共增加24 km2,其他土地利用面积稍有增加;草地和湿地主要向农田转移,建筑用地的增加主要来自于农田、湿地的转移。（2）坝上地区生态系统服务价值总体上呈“西低东高”的趋势,低值区主要位于张北西部,而高值区主要位于丰宁南部燕山森林区;15年间,坝上地区85.92%的区域生态系统服务价值呈增加态势,生态系统服务总价值共增加334.83亿元,其中,气候调节服务价值增加最多,增加了90.44亿元,土壤保持、水文调节、水资源供给价值先增后减;草地、森林和湿地对生态系统服务总价值的贡献率在85%以上,对生态系统服务的影响最大。（3）坝上地区人均生态系统服务价值逐渐增加,生态经济协调度为0.09,处于潜在危机区,坝上地区的生态经济系统具有潜在的危险性。结论坝上地区生态系统服务价值逐渐提高,但对坝上生态系统服务功能起重要贡献作用的草地和湿地退化明显,经济发展仍受生态压力的制约,生态环境仍然脆弱。