基于GIS和Markov模型的土地利用时空变化研究

[目的]研究模拟土地利用的时空动态变化,以期为提高土地集约化程度、实施土地持续利用提供一定的依据。[方法]选取黄土高原罗屿沟流域2002年、2006年和2010年3期遥感数据,在RS/GIS技术支持下,结合软件ERDAS8.6进行图像预处理,通过监督分类获取罗屿沟土地利用现状图。在分析土地利用现状的基础上,采用Arcview3.2空间分析模块求得土地利用转移矩阵,应用Markov模型对罗屿沟流域未来土地时空变化过程进行模拟分析和定量预测。[结果]近10年来,罗屿沟流域土地利用变化速度较快,总的变化率达到2.016%,变化总面积2 847.29 hm2。其中,林地和坡耕地都有不同幅度的增加,林地总面积增加了7.24%,年平均增长高达0.8%,而坡耕地面积增加了4.78%,年平均增长0.53%,河床地、草地和未利用地面积逐年减少,其中河床地和未利用地分别减少了46.23%和38.22%;未来土地利用类型仍然是以林地和坡耕地为主,二者总面积达到89.48%时,土地利用结构会处于稳定状态。[结论]该研究为土地的合理利用提供了数据支持,同时也对实施土地持续利用具有一定的借鉴意义。     

中南丘陵区土地利用格局时空变化分析——以湖南省醴陵市为例

利用1993年和2003年遥感影像资料,结合地理信息系统技术,分析了湖南省醴陵市土地利用格局时空变化特点.结果显示:1) 1993-2003年醴陵市的土地利用结构变化不大,土地利用类型均以林地和水田为主,二者占研究区总面积的80%以上;其次是城乡建设用地,占研究区总面积的8%左右,其他用地面积都在5%以下.2) 土地利用变化以水田、旱地、园地、未利用地的减少和城乡建设用地、林地、水域的增加为主要特征,其中变化量最大的是水田,10年中减少了1 780.62 hm2,其次是林地和城乡建设用地;减少最快的是旱地,年平均减少75.4 hm2,城乡建设用地增加最快,年平均增加136.0 hm2.     

基于CA-Markov模型的黄河流域土地利用模拟预测研究

【目的】分析黄河流域现有的土地利用数据,揭示黄河流域未来30年土地利用时空格局的演变趋势。【方法】基于黄河流域1980,1990,2000,2010和2015年5期土地利用数据,采用元胞自动机-马尔可夫模型（CA-Markov）对2000和2010年的土地利用格局进行模拟,在满足精度要求的基础上,对2020,2030,2040和2050年的土地利用变化情景进行预测,并借助GIS空间分析功能,剖析黄河流域2020－2050年的土地利用时空格局演变趋势。【结果】基于CA-Markov模型的黄河流域2000和2010年土地利用模拟误差均小于10%,Kappa指数高达0.872 8和0.897 0,证实了CA-Markov模型在黄河流域土地利用模拟上的可行性及精度的可靠性;未来30年间,黄河流域主要土地利用类型为耕地、林地和草地;耕地和草地将减少约10%,林地将增加约5%,建设用地将增加约150%,且主要集中于宁蒙河段以及中下游地区。【结论】CA-Markov模型可较好地模拟预测黄河流域土地利用的时空演变格局,模拟结果可为黄河流域未来土地利用规划和管理及生态修复提供科学依据。     

丹江口市2010-2020年土地利用时空动态变化分析

[研究对象]基于国土变更调查数据,分析丹江口市2010-2020年土地利用时空动态变化过程。[研究方法]以2010年、2015年、2020年三个时期的国土变更调查成果为数据源,采用ArcGIS软件计算土地利用动态度变化指标,分析丹江口市土地利用时空动态变化过程。[研究结果]实验结果表明：2010-2020年期间农用地的变化表现在耕地和草地面积的减少,总面积减少944hm2^,分布重心整体呈现出向西南方向迁移的特征;建设用地总面积增加2882hm2^,建设用地重心向西南方向迁移;未利用地面积持续减少且减少幅度不断增加,减少面积达1938hm2^,变化重心向东南方向迁移。[研究结论]为研究区的国土资源管理和开发利用、城镇化的建设、开发环境保护等提供一定的科学依据。     

基于SWAT模型的阜平流域土地利用/覆被变化的径流响应

以阜平流域为研究区,基于1980、2005、2010年3期土地利用数据,采用土地利用转移矩阵分析阜平流域土地利用的时空变化情况,并构建适用于阜平流域的SWAT分布式水文模型,定量分析土地利用变化对径流的影响。结果表明:1980—2010年林地和草地是阜平流域的主要土地利用类型,共占流域面积90%以上,1980—2005年各土地利用类型面积变化不明显,2005—2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为林地,转换面积为1 007.55 km~2;通过敏感性分析,确定了10个敏感参数,在参数率定和模型验证期,R~2和Ens均大于0.80,说明SWAT模型能够较好地对阜平流域径流进行模拟;与2005年土地利用情景相比,2010年土地利用变化引起年均径流量减少0.44亿m~3/s,变化主要集中在7—9月,子流域1、11变化较大,主要位于流域东北部以及南部地区。     

秦岭金钱河流域土地利用景观格局变化特征研究

[目的]为揭示流域土地利用方式与气候变化的响应机制,并制定气候变化的适应策略。[方法]以2000和2015年金钱河流域的遥感影像为数据源,利用遥感影像处理方法对影像进行分类,采用叠置分析得到2000和2015年的土地利用方式转移矩阵;利用Fragstats软件在景观格局分析中采用了景观格局数量分析方法,在类型水平和景观水平上分别选取不同景观指数,系统分析了金钱河流域土地利用方式景观格局变化的时空特征。[结果]近15年来金钱河流域的土地利用类型均发生明显变化,草地、林地、建设用地的面积增加,分别增加了620.33、386.58、45.32 km~2,而水域、未利用地和耕地面积分别减少了555.34、452.71、44.17 km~2。景观格局分析结果表明,林地和水域面积始终占据优势,耕地和建设用地面积明显增加且破碎程度降低,分布呈现集中化,水域周边的景观要素增多。[结论]流域内水域面积减少明显,其主要原因是降水变化以及人为活动的影响;草地面积增多,主要转入类型为水域,多为断流的河流以及变小的河道;林地面积的增多以及耕地面积的基本平衡与政府施行的退耕还林、林地耕地保护政策有很大关系,因此短时间内政府政策的导向是土地利用变化的主要驱动因素。在景观格局的数量分析上研究区的破碎程度降低,景观呈均衡化趋势发展。     

安宁河流域土地利用地形梯度分异及其转型驱动因素

【目的】研究安宁河流域土地利用的时空演变、地形梯度分异特征及其转型的驱动因素，为区域土地利用规划及土地资源管理提供理论依据。【方法】选取海拔、坡度和地形起伏度3个地形特征，基于土地利用、自然环境和社会经济数据，借助CA-Markov模型、PLUS模型和地形分布指数等方法，分析2000—2020年安宁河流域土地利用时空演变特征、驱动机制和地形梯度分异，并进行2030年未来情景模拟。【结果】2000—2020年，安宁河流域土地利用以林地和耕地为主，二者分别占61.74%和24.86%以上；其次为草地和建设用地，分别占8.40%和1.02%以上；水域和未利用地面积较少，占比均低于1.13%。2000—2020年林地和建设用地迅速增长，其余地类不同程度减少，耕地、林地和草地与其他地类转化强烈。2020—2030年建设用地和林地有缩减趋势，其余地类呈增长趋势。耕地、建设用地和水域集中在地形起伏较小的低中海拔河谷地带，林地、草地和未利用地集中于地形起伏较大的中高海拔山区。海拔、坡度和人口密度是影响耕地、林地和未利用地变化的主要驱动因素，GDP、距水域和高速公路距离为草地、水域和建设用地变化的主要驱...     

典型岩溶湖泊湿地流域土地利用动态及模拟预测

为了掌握和揭示普者黑流域土地利用动态的变化特征,以TM影像数据为基础,采用GIS、数理统计等技术手段,对1990—2015年6期(每5年1期)的普者黑岩溶湖泊湿地流域影像进行解译,分别从土地利用动态度和土地利用结构方面分析该研究区25 a的土地利用变化特征,并基于CA-Markov模型对研究区未来30 a土地利用结构变化进行预测.结果表明:(1)1990—2015年普者黑流域土地利用结构变化表现出明显的差异,从土地利用动态度来看,未利用地利用动态度变化最大,其次是建筑用地、湿地和农地,林地和园地利用动态度变化最缓慢;从各土地利用类型间相互转化来看,转出面积以农地和林地为主,转入面积以农地、林地和湿地为主.(2)未来30 a研究区土地利用格局变化总体上体现了以农地为主,以林地、建筑用地和湿地为辅的特征,土地利用变化趋势与前25 a的演变规律基本保持一致.(3)与1990—2015年相比,2015—2045年普者黑岩溶湖泊流域土地利用格局出现了一些新特征,原有建筑用地增长率明显提高,湿地增长率降低,农地和林地面积先增加后减少.     

风沙化土地典型区延津县土地利用时空变化

运用3S技术分析了1979-2009年风沙化土地典型区延津县的夏季土地利用数量变化特征,结果显示,该区的土地利用类型变化显著;延津近30年土地利用的变化趋势为:耕地、水域和未利用地面积持续减少,林地和建设用地面积不断增加;这集中反映了人口素质提高、环保意识增强、人口增长、经济建设需求对土地利用变化的积极影响,应采取有效措施减缓耕地面积减少的趋势.     

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。     

库布齐沙漠地区生态系统格局演变及其驱动力分析

  目的  研究库布齐沙漠地区生态系统格局演变及其驱动力,厘清不同驱动因子对生态系统格局变化的影响程度,进而提出针对性的改进措施,为库布齐沙漠地区生态保护和高质量发展提供科学依据和决策支持。  方法  采用生态系统变化幅度、年变化率、动态度及景观格局指数分析了库布齐沙漠地区2000—2018年生态系统格局和演变特征,及主要驱动力对生态系统变化的贡献。  结果  （1）库布齐沙漠地区生态系统以草地、裸地和农田为主,三者共占91.46%,水域、建设用地和林地占比都很小。（2）研究期内,库布齐沙漠地区生态系统农田、草地和建设用地面积增加,林地、水域和裸地面积减少,生态系统演变以裸地转换为草地为主,同时草地转换为裸地也较为明显。（3）研究期内生态系统景观破碎化程度和景观多样性指数均上升。（4）生态保护与修复是生态系统格局演变的首要驱动力,贡献率为44.53%;土地退化是引发生态系统变化的第二驱动力,贡献率为23.87%;农田扩张、城镇化建设和水资源开发的贡献率分别为17.72%、8.51%和5.37%。  结论  为实现库布齐沙漠地区生态系统可持续发展,应科学实施生态保护修复工程,统筹推进山水林田湖草沙综合治理、系统治理、源头治理,重点防止土地退化,合理开发利用耕地,促进生态系统良性循环,维护区域生态安全。      

海口市农用地格局时空变化分析

【目的】从时空上对海口市农用地各用地类型的演变进行分析,为海口市农用地景观格局分析和农用地利用变化趋势分析提供科学依据,并为农用地适宜性评价提供前期研究基础。【方法】采用海口市1991、2001、2010年3期Landsat TM/ETM+和ALOS遥感影像数据,利用ENVI 4.4和ArcGIS软件对3期遥感影像数据进行分类,通过土地利用变化率得到海口市农用地在时间序列上的变化规律,并在ArcGIS中通过空间叠加分析获得海口市农用地转移矩阵和空间转化特征。【结果】1991~2010年海口市耕地、园地、林地、坑塘水面和牧草地的土地面积变化率分别为:-0.551%、0.480%、-0.701%、0.195%、-0.005%。从时间上看,1991~2010年海口市农用地面积减少较快,其中林地减少速度最快,其次是耕地,减少最慢的为牧草地,园地和坑塘水面面积均不同程度增加;从空间上看,农用地转化为建设用地的区域主要集中在建成区的外围地区,耕地和园地互相转化的区域分布均匀,其中中西部林地主要转化为园地,在东海岸和东寨港附近部分耕地和红树林转化为坑塘水面。【建议】应实现耕地占补平衡、切实保护耕地,加强林地保护、扩大植树造林面积,集约利用土地资源,实现农用地信息化管理,以降低人地矛盾,促进海口市农业可持续发展。     

基于生态系统服务价值的土地利用和生态环境评价——以广东省为例

在前人研究的基础上,根据1996和2008年的土地利用变更调查数据,结合实际情况,将广东省土地利用类型分为农田、园地、林地、草地、居民点等其他建设用地、交通运输用地、水利设施用地、湿地、水域和难利用地10种分析地类。然后利用土地利用变化分析方法,计算出广东省土地利用类型面积变化和年均变化率,在此基础上,利用生态系统服务价值评估方法,探讨了广东省生态系统服务价值的变化。结果表明,广东省土地利用生态系统服务价值呈减少趋势,从1996年的6 350.36亿元减少到2008年的6 323.94亿元,生态系统服务价值减少了26.42亿元,减少率为0.416 1%。农田、林地、草地、湿地、水域和未利用地的面积均有减少;而园地、交通运输、水域和其他建设用地面积都有增加。广东省1996～2008年土地利用变化的主要特征是农业结构内部调整和建设用地增加,土地利用结构变化和调整方向基本合理,生态环境处于稳定状态。     

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。     

湖南省补充耕地数量质量按等级折算试行研究

以湖南省农用地分等成果为基础,采用回归分析法建立农用地利用等指数与标准粮产量关系的数学模型,得到湖南省补充耕地的等级折算系数,并选取15个试行项目,按照折算的步骤,对其进行了检验。结果表明,湖南省补充耕地的等级折算系数最大为2.37,各等级折算系数符合实际,折算实施程序和方法可行。     

不同土地利用下黑土土壤团聚体有机碳贮量的变化

[目的]为了解土地利用方式变化对黑土土壤有机碳及贮量的影响。[方法]以黑土区草地、耕地、樟子松人工林和天然次生林土壤为研究对象,对土壤团聚体有机碳与碳储量的分布和积累进行研究。[结果]在不同土地利用方式下,土壤团聚体的组成比例存在一定差异,但均以〉2mm团聚体为主。土壤不同团聚体有机碳含量的分配并不相同。相较于林地土壤,草地和耕地均降低有机碳在小粒级团聚体中的含量,而增大大粒级团聚体有机碳的含量。在不同土地利用方式下．土壤团聚体有机碳贮量变化规律与团聚体组成比例相吻合。[结论]土壤团聚体有机碳贮量的变化中,占主导地位的是团聚体组成比例。土地利用方式的改变影响黑土有机碳在不同大小团聚体中的分布和贮量。     

宁夏盐池县土地利用变化对生态系统服务价值的影响

以宁夏盐池县1989、1995、1999、2003、2006和2009年6期TM影像为基础,运用GIS方法提取各年土地利用数据,分析盐池县土地利用动态变化;采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法,分析土地利用变化引起的生态系统服务价值变化。结果表明,1989-2009年间盐池县土地利用变化显著,林地和建设用地面积持续增加,草地面积先减少后增加,耕地和未利用地面积先增加后减少,水域面积小幅波动变化;研究期内盐池县生态系统服务价值总体呈增加趋势,林地面积的增加起到主导作用;盐池县生态系统服务价值构成中,草地居于主导地位,贡献率在49.8%-60.4%之间,林地的贡献比例持续增加,致使盐池县生态系统服务价值结构格局发生良性转变;各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,表明盐池县生态系统服务价值对生态服务功能价值系数缺乏弹性,研究结果可信。     

基于GIS的许昌市土地利用动态变化分析

以许昌市2006～2020年土地利用规划数据为基础,利用GIS软件对土地利用规划方案中土地结构调整可能引起的空间变化进行预测分析,从而分析许昌市的土地利用分类特征。结果表明:林地的动态度最高;通过对耕地、园地、林地以及建设占用耕地的特征分析,得出其对应的年变化率及空间差异,从而为土地规划和管理提供参考。     

快速城镇化地区土地利用动态变化的空间测算分析——以北京市顺义区为例

为深入探索城镇化空间推进的过程及其特征,利用顺义区1992、1999和2009年3期遥感土地利用/覆盖解译数据,采用土地利用动态度和土地利用变化空间分析模型,以及土地利用空间变化率指数,并运用900m×900m网格分析方法,对研究区土地利用空间动态变化和建设用地扩张进行定量、定位分析。研究发现:1)耕地在研究期间减少突出,减少幅度达24.26%,建设用地和林地增加幅度明显,分别上升了15.34%和11.37%;其他土地、水域和林地的动态度相对突出,分别为5.82%,4.16%和2.78%;林地在空间上新增和减少的规模变化最为明显,空间分析模型显示为20.52%;相对于整个研究区而言,耕地和建设用地的空间变化率突出,分别为1.98%和1.21%。2)网格分析显示,由城镇化推动的土地利用变化在1999—2009年间表现突出,在西南部区域呈现集中爆发态势。3)顺义区建设用地扩张呈现出由西南向中西部区域推进的空间特征,其城镇化进程带有明显的"摊大饼"式的特征。