霍林河流域中下游土地利用变化及生态安全响应

以GIS和RS技术为平台,选取1970年和2005年霍林河流域中下游的土地利用数据,从景观生态学角度提出了景观生态指数来反映LUCC变化所带来的生态效应。在此基础上,构建生态安全评价指数（ESI）研究霍林河流域景观生态安全的时空变化特征。研究表明:35 a间土地利用变化显著,导致景观生态安全指数的时空分异性较强,生态安全程度总体呈下降趋势,由于研究区特殊的生态环境,使该区域生态安全指数分布形态及其下降幅度存在较大的差异,较高的生态安全指数（ESI>0.7）主要分布于该区域的西北部,整体呈现由西北向东南下降的趋势。该文应用景观方法研究生态安全,揭示不同景观类型间的迁移转化特征,并进一步识别区域生态环境的变化趋势及其内在因素,对区域生态建设和资源开发具有指导意义。     

京津冀地区土地利用/覆被与景观格局变化及驱动力分析

本文利用土地利用转移矩阵和景观破碎化指数、景观多样化指数采用典型样带对京津冀地区1990年、2000 年土地利用数据进行了土地利用/覆被变化(LUCC)和景观格局变化(LPC)的定量及定性分析, 探讨了其影响因素, 为该区域土地资源可持续利用提供依据。结果发现区域内居民地附近LUCC 和LPC 强度最大, 尤其北京、石家庄等地变化明显。利用多年社会经济统计数据, 通过相关分析和主成分分析, 定量地确定社会经济、农业生产条件和交通是京津冀地区LUCC 和LPC 的主要驱动因子。而后,定性分析了地形复杂度和政策对京津冀地区LUCC 和LPC 的影响, 发现西部及北部山区地形较复杂, 人类活动干扰较小, 故LUCC 和LPC在平原地区表现更突出。但生态政策如退耕还林还草和土地开发整理等对西部山区LUCC 和LPC 有不同程度的影响。最后, 综合分析各驱动力在不同地区影响的差异, 发现社会经济发达的大城市的驱动因素主要为社会经济, 而传统农业区主要受农业生产条件的影响。通过以上定量及定性分析京津冀地区LUCC 和LPC 的驱动因子, 尤其是对驱动因素的时空分异规律分析, 为土地管理决策、土地资源保护等提供了科学的依据和指导。     

珠江三角洲地区土地利用和景观格局变化研究

珠江三角洲是中国经济快速发展地区之一,土地利用发生剧烈变化。利用1990,2000,2006年3期遥感解译数据,借助GIS空间分析功能和景观格局指数,分析了珠江三角洲土地利用和景观格局时空演变过程。研究结果表明,1990—2006年,珠江三角洲土地利用发生变化的面积13 580.81km2,占土地总面积的32.93%,后6a变化速度明显快于前10a;城镇用地、农村居民点、其它建设用地快速扩张,水域面积显著增加,水田、旱地、林地面积快速减少;斑块数量显著增加,土地利用景观不断破碎,多样性增强。水田、旱地、林地、水域和城镇用地近圆指数较小,斑块形状复杂;分维数介于1.26～1.44,各地类形状趋向复杂,人类对其干扰不断增强;林地是整个区域土地利用格局的基质,分离度最小,水田、城镇用地、旱地和水域的分离度相对较小,呈现连片分布状态。     

湟水流域近10年土地利用与景观格局演变分析

以青海省湟水流域为研究区,采用中分辨率TM影像和HJ-1卫星CCD数据,利用2000、2005、2010年3个时相的土地利用遥感解译数据,计算了森林、草地、水域、农田、城镇用地和未利用地6个一级分类的土地利用类型转移矩阵,提取了景观格局指数,在此基础上分析了土地利用变化与景观格局的演变特征。结果表明,湟水流域土地利用变化最明显的是农田、城镇用地和草地,其中农田呈持续减少态势,城镇用地和草地呈增加态势;从土地转移矩阵来看,城市扩张带来的建设用地增加是造成流域农田减少的主要原因,而草地的增加主要受益于退耕还林还草和流域生态建设等政策的实施。从景观斑块类型的变化来看,变化最大的是农田和城镇,10年期间,农田在面积减少的同时景观分离度增加,城镇用地在面积增加的同时景观聚集度增加,这说明城镇用地在由中心向外扩张的过程中,空间分布较紧凑且连接性较好;与此同时,草地的斑块个数、斑块密度呈明显减小趋势,而农田与城镇用地的斑块个数、斑块密度总体呈增加趋势,这说明人类活动的不断扩张导致了湟水流域景观破碎度增加。从景观整体水平来看,景观水平指数中边缘密度、形状指数、香农多样性指数、香农平均度指数均呈增加趋势,这说明湟水流域景观结构异质性呈增加趋势。     

拉林河流域土地利用变化及其生态环境效应分析

拉林河为松花江的一级支流,发源于张广才岭山脉的老爷岭,流域内土地肥沃、人口密集,是国家重要的商品粮生产基地。基于TM卫星遥感数据及调查资料,对拉林河流域1976-2015年土地利用时空变化特征及其生态效应进行了研究,结果表明:随着流域人口的增加和经济的发展,流域内耕地面积和建设用地面积不断增加,林地、草地、水域、未利用地面积趋于减少;耕地是拉林河流域最主要的土地利用类型,林地、草地转为耕地是其最主要的土地利用转变类型;1976-2015年整个流域景观斑块数量呈现减少趋势,景观破碎度逐渐降低,集中分布的趋向性愈加明显。拉林河流域的土地利用变化导致了诸多环境问题,如土壤侵蚀加剧、水资源短缺、水质恶化、湿地面积萎缩、生态功能下降等,使流域生态环境更加趋于脆弱。     

平阴县中部低山丘陵区土地利用景观格局分析

根据研究区的土地利用现状资料,在地理信息系统软件Mapinfo、Arcview的支持下,得到研究区土地利用景观图,利用景观指数计算软件Fragstats计算得一系列景观指数。通过对其分析,发现该区是以耕地为主的典型农村景观,耕地占优势,林地、园地的比例较大,但是交通用地比重太小,景观总体上不尽合理。在此基础上,为进一步优化土地利用景观结构提出了一些相关建议。     

典型生态县域土地利用时空与景观格局变化

综合利用3S技术和景观生态学方法,以大洼县2000年、2005年和2010年的TM遥感影像和其他辅助数据为基础,利用土地利用转移矩阵分析了研究区近10a土地资源数量变化情况,利用选取的景观格局指数分析了研究区近10a土地利用空间格局演化的时空变化特征。结果表明:1)耕地、滩涂和建设用地是大洼县景观类型主体,合计占区域总面积的77.45%;2)景观破碎化过程日益严重,景观结构趋向不稳定;3)土地利用数量结构和空间格局不甚合理。因此,需要针对这些问题,采取科学合理的措施来解决土地资源利用过程中带来的生态环境问题。     

基于GIS和RS的煤矿区土地利用景观格局梯度变化研究

为了揭示煤炭开采驱动力与土地利用景观格局变化的耦合关系,应用GIS和RS技术,采用景观软件FRAG-STATS,从景观水平和斑块水平两个层次上对乌东矿区及其周边区域景观指数的变化规律进行了研究。结果表明：煤炭资源开采对区域影响强度的不同是区域景观格局产生梯度变化的主要原因。研究成果有助于探索煤炭开采对土地利用空间格局的影响,也可为同类地区土地利用空间格局的研究,提供科学参考依据。     

长江上游地区土地利用/覆被和景观格局变化分析

利用1980年、1990年和2000年3个时期土地利用数据,将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合,运用Arc Info和Arc View以及Fragstats(栅格版),分析了长江上游地区1980~2000年间的土地利用/覆被和景观格局的变化。结果表明：研究期间,林地和耕地大幅度减少,草地和建设用地面积显著增加,水域和未利用地相对变化幅度不大。研究区土地利用类型转移的主要方向是林地转化为草地和耕地、耕地转化为建设用地和草地、草地转化为未利用地。通过对该区斑块类型级别指标的分析,得出水域、建设用地和未利用地分离度和破碎度较大,而耕地、林地和草地在宏观政策和人类活动强烈干扰下,分离度和破碎度呈现先降低后升高的趋势。通过对景观级别指标的分析,得出整个区域景观结构日趋破碎,景观异质性也逐渐提高,土地向着多样化和均匀化发展。长江上游地区脆弱的生态体系对土地利用变化响应强烈,造成水土流失和沙漠化程度加剧,自然灾害频发等景观生态效应。可通过调整景观尺度上的土地利用方式,使长江上游地区生态建设及水土资源实现可持续发展。     

中国北方13省土地利用景观格局变化分析(1989～1999)

以北方13省为研究区，对该区1989～1999年的宏观土地利用景观格局变化进行了分析。结果表明：决定该区景观格局的主体要素类型为草地、难利用地和林地．其次为耕地。1989～1999年期间，区内景观异质性程度在逐渐提高．土地利用向着多样化和均匀化方向发展。景观空间格局变化特征是：耕地、林地和城镇用地破碎度最大；林地、草地和水域受到人类活动的严重干扰．斑块空间分布不断分散和破碎化．分离度和破碎度指标增加。草地的破碎度增加最为显著，严重影响该区农牧业的正常生产。景观要素之间的转化关系主要表现为林、草地和耕地之间的相互转化．以及草地退化为难利用地。表征了该区生态建设实践和生态破坏活动的相互作用以及草地的严重退化趋势．说明北方13省存在较为严重生态环境问题．急需解决。     

山东半岛典型流域土地利用变化对径流的影响分析

采用3S技术，根据1：250000地形图生成DEM，确定出大沽夹河流域的边界，以烟台市1986年、1992年和2000的ETM影像为基础信息源，分析了1986-1992年和1992～2000年两个时期的土地利用变化，建立了两个时期的径流量与降雨量的回归方程。研究结果表明，1986-1992年间，果园和居民地分别增加了14286．99hm^2和5363．63hm^2，仅农村居民地与城镇分别增加了100％和138．10％。其中，由农田转化为果园的面积最大，为10754．35hm^2，占果园增加量的75．27％，而居民地主要由果园和农田转化而来，其中842．40hm^2是由果园转化而来，4093．14hm^2是由农田转化而来，分别占居民地增加量的15．71％和76．31％；与此同时，农田和有林地的面积却分别减少了14108．46hm^2和9383．13hm^2，分别主要转化为果园、有林地和农田，仅水浇地就比1986年减少了23％。1992-2000年间，果园的增幅比1986-1992年间增大，居民的增幅降低，有林地的减幅却比1986～1992年间明显增大，减少了25．54％。两个时期的径流量与降雨量分别呈线性回归关系和对数回归关系，1986-1992年这一时期的土地利用变化对径流的影响与降雨量的变化是同向的，而1992-2000年期间土地利用变化对水的需求降低，有利于径流量的增加。     

晋江西溪流域土地利用变化的输沙响应

[目的]对晋江西溪流域不同子流域的产沙情况进行模拟与分析,并模拟单一土地利用类型对输沙量的影响,为晋江流域水资源质量改善提供科学支撑。[方法]构建流域月产沙的HSPF(hydrological simulation program in fortran)模型,分析实际情况下的产沙情况,模拟园地、耕地和林地3种不同极端土地利用情景对流域输沙量的影响。[结果]①月泥沙的相关系数(R~2)、Nash-Suttcliffe效率系数(Ens)、相对误差(R_e)在率定期分别为0.849,0.789和-5.720%,在验证期分别为0.836,0.837和10.790%,模型具有较高的精度;②年平均产沙量较高的地区主要分布在园地和耕地比例相对较高区域;③从年尺度上看,园地、耕地和林地情景的输沙量与基期相比变化情况分别为23.56%,20.39%和-17.42%。从月尺度上看,所有情景在丰水期的输沙量都大于枯水期,其中5月和7月3种土地利用情景的输沙量表现为:耕地园地林地,6月和8月3种土地利用情景的输沙量表现为:园地耕地林地;④山地茶果园不合理开发和坡耕地比重较大且没有采取合适的水土保持措施是园地和耕地情景年输沙量上升的主要原因,林地遭受破坏且林种结构不合理是林地情景降低输沙量有限的主要原因。[结论] HSPF模型在流域输沙量模拟中具有较高精度;研究区园地和耕地导致输沙量上升,林地可降低输沙量但降低幅度有限。     

南四湖流域土地利用及其景观格局变化分析

以1987年、2000年、2014年的Landsat影像数据为基础,借助ENVI,ArcGIS,Fragstats等软件,提取了土地利用信息,计算了景观指数,定量分析了流域土地利用变化及其对景观格局的影响。结果表明:（1） 近30年来,南四湖流域土地利用变化突出表现为耕地向建设用地的转化,耕地面积减少1 069.15 km²,建设用地面积增加1 573.26 km²。2000—2014年,土地利用综合动态度为0.461%,是1987—2000年的4倍。（2） 景观结构上,耕地是流域的主导斑块,面积约占70%,30年来占景观面积的比例降低了3.85%,斑块形状趋于复杂;建设用地日益发展为优势斑块,占景观面积的比例指数增加了6.1%。耕地与建设用地斑块在景观中的变迁,使得流域自然生态功能受到较为严重的干扰。（3） 流域总体的景观特征表现为优势斑块明显,景观比较完整,但空间异质性较高而连通性较低。近30年来景观结构由较完整的大斑块主导、演化成小斑块圈点状穿孔于大斑块的格局,景观破碎化较为严重。     

玛纳斯河流域景观格局演变特征与驱动机制分析

干旱区景观格局演变特征与驱动机制分析对区域水土资源可持续利用具有重要意义,选择了西北干旱区水土开发的典型区域玛纳斯河流域,基于GIS/RS技术对研究区的1990,2000,2005,2010年TM影像数据进行土地利用分类处理,运用景观生态学的原理分别从类型水平和景观水平上计算出8个景观指数,探讨景观格局变化以及其驱动力。结果表明:（1）研究区草地和未利用土地的优势逐渐减小,耕地的优势逐渐上升,景观多样性升高,优势度下降,趋于分离、破碎化方向发展。（2）人类活动使草地和未利用土地转为耕地,类型转化逐渐由双向转化逐渐趋向于单向转化,草地面积的变化和聚集度指数成线性关系,草地面积每减少1%,聚集度作出减少0.66的响应。（3）降水与气温都有明显的增长,前十年的永久冰川雪地的最大斑块指数和聚集度下降的幅度,均大于后十年,响应了M-K趋势分析“降雨、气温和径流的突变点都集中在1995年左右”。最后提出需要合理规划流域土地利用模式和水资源配置方案,不能挤占生态用水,要实现水土资源的合理开发。     

黄河流域景观生态风险分析及预测

[目的] 探究黄河流域近20 a土地利用变化并对2030年土地利用进行预测,分析景观格局指数,揭示生态风险状况,助力黄河流域景观保护修复和规划治理。[方法] 使用FLUS模型,根据2000,2010,2020年土地利用数据,结合社会、经济、地形、气候等因子对该区2030年土地利用状况进行预测,通过景观指数构建景观生态风险指数,并进行深入分析探讨。[结果] ①2000—2020年耕地面积减少12 150 km²,林地面积增加2 514 km²,建设用地面积增加10 620 km²。②黄河流域优势景观为草地和耕地,但优势性逐渐降低,整体景观连通性增加、聚集性减弱,景观多样性呈增长趋势,但整体仍不均衡。③工作区景观生态风险以低、较低风险为主,中风险为辅,共占该区总面积88%以上,各生态风险区在空间上相对稳定,在时间上呈逐步恶化趋势。④预测2030年建设用地面积增速减缓,耕地、草地、未利用地面积继续减少,景观破碎度增加,低、较低生态风险区域增加1.12%,高风险区域增加0.26%,其余风险区域变化较小。[结论] 国家人口增长、城市逐步扩张对土地利用影响巨大,进而导致景观破碎,加之黄河流域环境脆弱,风沙强度大,荒漠化程度高,区域生态风险增高,需要国家更加关注该区域的生态保护和高质量发展。     

涪江流域景观生态风险空间异质性特征分析

对涪江流域景观生态风险进行评估可以为该区域制定生态风险防控措施、提高生态系统服务功能提供科学参考。从“自然—社会—景观格局”3个维度选择海拔、土壤类型、地表覆被类型等10个景观生态风险胁迫因子构建评价指标体系,利用空间主成分分析(SPCA)、空间自相关分析等方法对涪江流域景观生态风险的空间异质性特征展开了研究。结果表明:(1)整体上涪江流域的景观生态风险等级呈西北部高于东南部地区,并呈集聚分布模式,其中在松潘、平武、北川、安岳、潼南等区县形成了“热点”区域,梓潼、游仙、盐亭、中江等区县形成“冷点”区域,主要受自然和景观格局维度因子影响较为明显;(2)研究区处于中度及以上风险等级区的面积为25 596.51 km²,占流域总面积的65.36%,主要分布于上游的松潘、平武、北川等县(区);(3)景观类型与生态风险等级空间分布有密切的联系,低度、较低生态风险区的分布与涪江干流走向契合。涪江流域景观生态风险的空间异质性特征明显,且面临的生态风险问题较大。     

三工河流域绿洲景观格局的定量分析

荒漠绿州景观格局是不同类型、不同大小、不同形状和不同开发程度的地块（生态系统）在空间上构成的镶嵌体。景观镶嵌结构的差异反映出不同的功能，通过计算一些景观指数，对荒绿洲景观格局作出定量分析。人类活动强烈的景观要素或纯粹的人工景观中，表征复杂的景观指数往往高于人类活动较轻的景观要素，而表征稳定性的指数正好相反；处在干旱内陆荒漠中的绿洲景观，其抵抗外来干扰的能力低，恢复力弱，人类不合理的活动极易破坏其稳定状态，从而导致荒漠化发生。     

黑河流域额济纳绿洲景观格局分析

黑河流域额济纳绿洲是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲。干旱荒漠绿洲有其自身的景观生态特点。根据地貌、水文条件状况及区域土地利用格局等因素将额济纳绿洲划分为3个景观格局分析单元即古日乃拐子湖盆区、冲积平原区、马鬃山剥蚀低山残丘区,依据景观生态特点划分出10个景观嵌块体类型。利用景观空间格局指标分析了荒漠绿洲景观格局及其变化,得出额济纳荒漠绿洲景观空间格局的基本特征,说明额济纳荒漠绿洲区生态环境退化已十分严重,必须进行维护和保护。     

过去(1958-2007)和未来(2011-2060)50年淮河流域气候变化趋势分析

根据淮河流域1958-2007年观测资料和ECHAM5/MPI-OM模式对该流域2011-2060年气候变化的预估结果,分析淮河流域1958-2007年平均气温、极端高(低)温、农业界限温度和年降水量变化,并对2011-2060年气温和降水量变化趋势进行预估。结果表明:(1)淮河流域年平均气温,20世纪90年代以前以降温为主,90年代中后期增温显著;季节变化上,春秋两季气温呈波动增加趋势,冬季增温速率较高,夏季则呈下降趋势,极端气温事件出现次数和温度变化幅度均减小。淮河流域热量资源的时间变化以增温趋势为主,各界限温度初日提前,终日推迟,持续日数和累积温度增加。从区域分布上,流域东部增温趋势强于西部。1958-2007年年降水量和极端降水等无突变性的增加或减少趋势;季节变化上,流域夏季降水量变幅较大。(2)3种排放情景下淮河流域年平均气温升高趋势一致,且SRES-A1B情景升温幅度大于其它两种情景且约在2040年突变增温,3种情景下季节平均气温均为冬季升高最快;未来年降水量有微弱增加,但M-K检测均无显著变化趋势,未来50a淮河流域季节降水仍以春、夏季降水为主,约占全年降水量的70%。     

基于DEM的乌鲁木齐河流域降水量时空变化分析

根据乌鲁木齐河流域9个气象站1961-2009的逐月降水量资料,采用三维二次趋势面宏观地理因子模拟与反距离平方加权残差订正相结合的方法,建立全流域年降水量变化倾向率、突变前后降水增量、年和各月降水量多年平均值以及年降水量变异系数等降水量气候要素空间分布数学模型。在ArcGis平台上进行数据栅格化处理,实现基于数字高程模型（DEM）数据的乌鲁木齐河流域降水量时空变化的精细化分布式模拟。结果表明：（1）196l-2009年,乌鲁木齐河流域年降水量平均以15.29mm/10a的倾向率呈显著（P〈0.05）的递增趋势,并于1987年发生了突变性增多,但各地降水量增多倾向率和突变前后降水增量差异明显,总体表现为海拔越高的区域,降水量增多越明显。（2）乌鲁木齐河流域年降水量的空间差异十分明显,流域末端的北部平原降水量不足250mm,向南随着海拔的升高降水量渐增,在海拔1900-2200m的天山北坡中山带出现降水量为550～600m的最大降水带,之后,随着海拔高度的继续上升,降水量又呈减少趋势,至3500m以上的河流源头区域,年降水量不足450m。（3）年降水量变异系数随海拔的升高而减小,即海拔越高的区域降水量的年际间波动相对越小。（4）年内逐月降水量的空间分布格局表现为明显的周期性变化特征。冬季（12-2月）降水较少,各月降水量的高值区主要在低山带和山前洪积、冲击平原,而降水量的低值区在海拔2500m以上的高山带。春季（3-5月）降水量较冬季多,降水量的高值区也逐渐向高海拔山区上移,而降水量低值区则由南部高山带逐渐向北部平原迁移。夏季（6-8月）是一年中降水量最多的季节,各月降水量的高值区逐渐上移到海拔2000-4000m的中、高山带,而降水量低值区在北部平原地带。秋季（9-11月）降水量逐渐减少,最大降水高度带也向低海拔区域移动,而降水量低值区则向中、高山带上移,至11月,最大降水带回复到低山带和山前洪积、冲击平原地带,最少降水带再次上升到2500m以上。