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.     

基于土地利用的祊河流域生态系统服务价值动态变化

为了保护生态环境和合理利用土地资源,以1978年、1985年、1995年、2005年、2015年5个时点的土地利用数据为基础,采用生态系统服务价值评估法、空间自相关分析、热点分析等方法分析了1978—2015年祊河流域生态系统服务价值时空演变规律。结果表明:(1)流域土地利用变化趋势为耕地和草地减少,建设用地、水域、林地、未利用地增加。各地类间的转移以耕地向建设用地的转移为主,其次是耕地向林地以及耕地和草地之间的转移。(2)流域生态系统服务总价值变化呈"先减少后增加再减少"的波动减少趋势。耕地和草地的服务价值减小,林地、水域和未利用地的服务价值增加;土壤形成与保护、食物生产、生物多样性保护、气体调节、原材料和气候调节的服务价值减小;水源涵养、娱乐文化和废物处理的服务价值增加。(3)流域生态系统服务价值呈空间集聚分布格局且集聚程度略有减弱。冷点区范围呈明显的扩张趋势,且集中分布于平邑县、费县和兰山区的城区内;热点区范围基本保持不变,主要分布在蒙山山脉、水库、河流和低山丘陵。     

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。     

鄂西南地区土地利用格局时空变化及轨迹特征分析

准确识别土地利用格局时空演变规律和轨迹特征,对科学推进该地区生态保护和社会经济高质量发展具有重要意义。采用1990年、2005年和2018年3期土地利用数据构建鄂西南地区土地利用变化轨迹序列,利用土地利用变化各项指数、弦图可视化、标准差椭圆方法,从地类总量变化特征、数量变化轨迹特征和空间变化轨迹特征3个方面开展,揭示近30年来鄂西南地区土地利用格局时空演变特征与变化趋势。结果表明:(1)土地利用总量变化稳定性特征明显。林地和耕地始终是研究区主要土地利用类型,耕地持续减少,建设用地持续增加,土地利用变化活跃但整体态势平缓。(2)土地利用格局数量变化轨迹主导性特征鲜明。1990—2005年以耕地和林地之间相互转换及林地的流出为主,2005—2018年以耕地、林地和草地之间的相互转换、建设用地的进一步扩张为主,整体上地类的变化表现为空间位置上的转移。2005—2018年比1990—2005年土地利用变化类型更多样,土地利用变化行为更活跃。(3)空间变化轨迹集聚性和分异性特征显著。2005—2018年综合土地利用动态变化强度更大。近30年来研究区土地利用格局变化重心、面积、方向和扩散趋势存在空...     

松嫩平原西部地区土地利用/覆被变化的驱动力分析

利用1986年和2000年两期TM影像资料,在空间图形库系统支持下全面分析了松嫩平原西部地区土地利用/覆被数量变化和土地利用空间格局变化,揭示了近15年来研究区土地利用时空变化特征.表现为耕地、盐碱地从整体上呈现集中化,林地、草地不断破碎化.耕地与草地、草地与盐碱地空间相邻度增大,草地开垦和土地盐碱化日益严重.对不同经济类型区即农区、半农半牧区和牧区土地利用变化的社会经济因素的区域相似性和差异性分析表明,人口的压力、落后的畜牧业和经济利益驱动是近15年该区土地利用变化的主导因素.     

环京津贫困带土地利用变化的地形梯度效应分析

地形因素与土地利用变化的关系研究是土地利用/覆被变化研究的重要内容。该文以环京津贫困带为研究区,选取1985年、1995年、2000年和2010年Landsat TM影像为数据源,运用地学图谱分析法,从地形起伏度、坡度变率、坡向和地形位角度,系统分析了环京津贫困带土地利用变化的地形梯度特征,探讨了土地利用变化的地形梯度效应及其成因。结果表明:1)1985-2010年环京津贫困带土地利用类型分布呈现明显的层级性。耕地、水域和建设用地的优势分布区集中于低地形梯度区,草地优势分布区集中于中高、高地形梯度区,林地和未利用地优势分布区集中于高地形梯度区。2)研究区土地利用变化以稳定型图谱和反复变化型图谱为主,林地、耕地和草地是主要的土地利用类型,林地向耕地转换再又转换为林地是反复变化型图谱的主要类别。1985-2000年人地矛盾突出,土地利用变化以"林地-耕地"、"草地-耕地"和"未利用地-耕地"为主,耕地向较高地形梯度区扩展;2000年后社会经济发展和退耕还林政策的实施,土地利用变化以"耕地-建设用地"、"耕地-林地"和"草地-林地"为主,耕地在原优势地形位的优势度增大、草地和未利用地的优势分布区向更高级地形位集中,林地优势分布区向较低地形位扩张。3)土地利用变化地形梯度分布特征及分异效应是自然因素、社会经济因素和政策因素共同作用的结果,自然因素是基础,社会经济因素和政策因素是重要推动力。该文为研究区土地利用动态优化配置和生态环境建设提供了科学依据和决策支持。     

陕西省2000-2018年土地利用时空演变及驱动因素

[目的] 分析陕西省土地利用变化及驱动因素,为促进该省土地资源综合优化配置和社会经济可持续发展提供科学依据。[方法] 基于2000,2010和2018年陕西省的土地利用遥感监测数据,通过土地利用动态度、土地利用转移矩阵、空间自相关等方法定量分析陕西省土地利用的时空演变特征,并利用主成分分析法对其土地利用变化的驱动力进行分析。[结果] 各土地利用类型面积均有不同程度的变化。其中,耕地面积下降最多,工矿建设用地面积增速最快,水域面积变化最小。土地利用类型受自然条件的影响,空间差异性显著。农村居民用地、未利用地、耕地、林地、草地的空间聚集性强,水域、城镇居民用地和工矿生产用地的空间集聚性性相对较弱,草地、工矿建设用地形成新的集聚区。陕北高原和关中平原土地利用转移相对频繁,陕南山区土地利用转换相对较小。榆林市和延安市主要表现为耕地向林地和草地转移以及未利用地和草地向工矿建设用地转移,西安市主要表现为耕地和农村居民用地向城镇居民用地转移。土地利用变化的主要因素是城市化发展过程中社会经济的发展以及产业结构的调整。[结论] 陕西省土地利用变化区域差异较大,应因地制宜制定土地利用规划,促进人口—经济—生态之间的协调发展。     

松原市沙区土地利用变化及其对土地沙化的影响研究

利用1988年,2000年的遥感图像数据,求得吉林省松原市沙区土地利用变化的转移矩阵,根据计算结果,分析探讨了松原市沙区监测期间土地利用变化特征及区域差异。结果表明:松原市沙区土地利用变化显著,耕地、林地大幅度增加,草地与未利用地减少且空间差异明显,土地利用变化的主要驱动力是人口增长和土地收益高低。在此基础上探讨了土地利用变化方向对该区土地沙化演化的影响,研究表明:耕地向草地和林地的转移有利于沙化的逆转,林地向草地和耕地转移会使沙化进一步发展。     

基于CA-Markov的哈尔滨市土地利用变化及预测

为探讨哈尔滨城市化进程中土地利用时空演变规律以及驱动机制。该文以1989年、2001年和2007年LandsatTM影像为数据源,借助于地学信息谱图理论,运用RS和GIS技术分析研究区域18a土地利用格局变化,以2007年土地利用格局为基础,利用CA-Markov模型和并引入终极状态概率,预测2025年土地利用情况和平衡状态下土地利用空间分布格局。研究结果表明:区域土地利用格局以耕地为主,其面积比例均超过60%,其次是林地和居民工矿用地;稳定型图谱空间分布广泛,占研究区域总面积比例最大,"耕地→耕地→耕地"是其面积最大的变化图谱,"林地→林地→林地"次之,持续变化型所占比例最小,"未利用地→林地→耕地"是其面积最大的变化图谱;CA-Markov模型预测结果表明从2025年到土地利用终极状态期间,耕地面积持续减少,居民工矿用地持续增加,耕地→居民工矿用地是其主要转化轨迹,其他地类变化量相对较小,基本上处于动态平衡状态中,该文为土地利用合理规划、生态恢复和区域经济发展提供依据。     

秦巴山区土地利用时空格局及地形梯度效应

自然景观的垂直地带性为区域土地利用的垂直景观格局奠定了基础,同时也决定了垂直景观带上土地利用的强度及其变化情况。该文采用地形位指数、分布指数、土地利用程度综合指数和土地利用信息图谱法等,分析了1989-2010年秦巴山区土地利用格局的地形梯度效应和图谱信息,揭示地形控制下土地利用时空格局和土地转移的变化规律。结果表明:1)秦巴山区土地利用以林地和耕地为主,呈西林东耕分布;1989-2010年间林地减少显著,建设用地增加明显,其中耕地是建设用地主要转入来源,林、草地是耕地主要转入来源。2)秦巴山区各生态亚区用地类型差异明显,各生态亚区土地利用转移方向也存在差异性。3)秦巴山区土地利用强度指数呈东高西低,中高周低的态势;土地利用强度变化率稳定少动,增加趋势不明显;土地利用动态度呈中高周低的态势,整体变化不大。4)水域、建设用地和耕地主要集中在地形起伏度小和坡度小的低地形位,且耕地主要转移为其他两种用地类型,建设用地有向中低地形位分布的趋势。林地和草地集中在地形起伏大、坡度陡的中高地形位,且存在着相互转移演替现象,中低地形位往往是耕地、林地、草地间的相互转换,未来势必加强坡耕地和低山丘陵区林草地的管治工作。     

基于RS和GIS的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年、1995年、1999年、2003年、2006年和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,贡献率为49.8%~60.4%,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。     

青海省海西州土地利用变化强度分析与稳定性研究

基于青海省海西蒙古族藏族自治州1995年、2000年、2010年和2018年4期土地利用数据,采用土地利用变化强度分析方法,从间隔层次、类别层次和转移层次3个方面对海西州1995—2018年土地利用变化强度及稳定性予以研究,深入分析了海西州不同层次土地利用强度变化过程与模式.结果表明:(1)间隔层次,海西州1995—2...     

1999-2009年青海省德令哈市土地利用/覆盖变化特征

以1999年的ETM数据和2009年的矢量数据为数据源,在RS和GIS技术的支持下,分析了青海省德令哈市1999-2009年土地利用/覆盖的时空变化特征,并借助马尔科夫模型,预测了德令哈市未来20 a的土地利用/覆盖演变趋势。结果表明,德令哈市土地利用类型以草地为主。在1999-2009年这10 a中,草地面积减少最多,减少部分主要退化成未利用地;未利用地减少面积仅次于草地,减少部分主要转化成林地;耕地减少面积位居第3,减少部分主要转化成林地;林地增加面积最多,主要来自耕地和未利用地的转化;耕地的空间动态度最大,其次为林地。在未来20 a中,德令哈市耕地和草地的面积会持续减少,林地和建设用地的面积将继续增加。     

基于CA-Markov的河西走廊土地利用变化研究

基于河西走廊1990年、2000年土地利用矢量数据，通过空间叠加和构建土地利用分布与变化的1 km-Grid数据集以研究20世纪90年代土地利用分布与变化的数量特征和空间格局特征，并运用马尔可夫模型和元胞自动机技术对2010年土地利用分布情景进行预测。研究表明：河西走廊以未利用土地和草地为主；20世纪90年代，耕地、城乡工矿居民用地增加，而林地、草地、水域和未利用土地减少；多种土地利用类型的开垦在区域土地利用变化中处于主导地位，其中“草地→耕地”和“未利用→耕地”2个变化类型的规模最显著。主要交通线与大的河流附近人类活动强烈，因而土地利用类型及变化类型比较多样，空间格局复杂。CA-Markov模型模拟结果表明2000～2010年间6个土地利用类型将保持原有的变化趋势和变化速率，因此，迫切需要加强对林地、草地和水域的保护，控制和阻止盲目开垦耕地的行为，推进退耕还林还草工程，促进区域生态环境质量的保护和改善。     

基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究

地形在一定程度上影响着土地利用变化, 对土地利用空间格局的形成具有重要影响。利用GIS空间分析功能, 结合地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数, 系统分析了1990-2008年间河北省太行山区土地利用变化的地形梯度特征, 探讨地形因素对土地利用方式选择及空间格局的影响, 并定量分析了地形梯度上的土地利用程度状况。结果表明: 各种土地利用类型空间分布及其变化明显受到地形因子的影响和制约, 总的分布特征为: 随着地形位的升高, 耕地的分布指数呈现降低趋势, 草地、建设用地、水域和未利用地先升后降, 而林地则升高; 研究期间林地的优势地形位的上限增加了2个地形位, 草地已失去高地形位上的分布优势, 在中地形位上的优势分布区间增加了3个地形位, 水体的优势地形位在低地形位上有所扩展, 未利用地的优势地形位明显收缩, 而耕地、建设用地优势地形位基本保持稳定; 土地利用程度综合指数随着地形位的增加而不断下降。根据地形梯度上土地利用程度的定量表达, 将研究区地形位划分为3个区段: 耕地、水域、建设用地和未利用地的优势地形位区域、草地和林地的优势分布区、林地的优势地形位区域, 其面积分别占研究区总面积的45.79%、41.30%和12.91%。在此基础上对河北省太行山区土地资源的合理利用和生态环境恢复提出了相应建议和措施。     

近30年中国主要耕地后备资源的时空变化

为了增强对中国耕地后备资源变化的理解,以便更好的利用和管理中国有限的土地资源,提高生态保育水平,确保区域生态安全,文中采用LandsatTM、CBERS、HJ1、"北京一号"等遥感影像数据(包括1980s末、1995年、2000年、2005年、2008年和2010年共6期)分析未利用土地的时空演变,运用土地利用动态度模型、分布密度模型、未利用土地变化强度指数模型、重心模型和转移矩阵等数学方法分析未利用土地的时空演变格局。基于这些数学模型的计算结果,揭示出中国未利用土地近30a来的演变特征:1)中国未利用土地总量持续减少,共净减少了11545.14km2,且在除了1995-2000年的其余4个监测时段均为净减少,但减少量趋缓。2)中国未利用土地的动态度总体表现为先增大后减小,在2005-2008年达到峰值0.06%后逐渐减小。3)中国未利用土地变化也表现出明显的空间异质性,净减少最多的省份是黑龙江省,共净减少了4469.08km2,其次为新疆维吾尔自治区净减少了3725.93km2;净增加最多的是内蒙古地区,共净增加了2942.44km2。同时未利用土地变化强度指数也呈差异性分布,黑龙江省和山东省总体处于高度减少区,甘肃、宁夏和吉林省总体处于中度减少区,内蒙古地区总体处于中度增加区。4)未利用土地与耕地、草地、水域间的相互转化较为剧烈。未利用土地减少去向主要以草地生态恢复、耕地开垦、水域面积扩展等占用为主,同时伴随着因草地退化、耕地撂荒退化和水域干枯水面缩减后成为未利用土地的状况。5)作为中国主要的耕地后备资源,从20世纪80年代末至2010年,未利用土地开垦为耕地的重心已经由东北的黑龙江省向西北的新疆维吾尔自治区、甘肃省和山东省的黄河三角洲地区转移。近30a来中国的未利用土地格局发生了如此剧烈的变化,有的变化有助于改善区域生态环境,而有的变化确加剧了当地脆弱的生态环境,因此对于未利用土地的开发和利用,应该因地制宜,实行先评价再利用和保护的策略。     

近20年黄土高原土地利用/植被覆盖变化特征及其成因

近20年来黄土高原土地利用结构发生了显著变化,生态环境取得举世瞩目的成效,揭示黄土高原土地利用/植被覆盖的变化特征及成因是促进区域土地利用空间格局优化的关键环节。运用GIS技术,对黄土高原2000年、2010年、2017年的遥感数据进行转移矩阵,系统研究了黄土高原地区、各省份和生态分区的变化特征并定性分析了造成土地利用变化的主要驱动力。结果表明:(1)黄土高原的土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主。2000—2017年,耕地、草地和水域都呈减少趋势,分别减少了19 860 km²,42 410 km²和5 630 km²,而林地、建设用地和未利用地面积有所增加,分别增加30 650 km²,9 840 km²和27 410 km²; 草地为主要的转入与转出地类。(2)黄土高原7个省域主要土地类型与区域变化规律基本一致,草地退化现象在甘肃与宁夏的不同时间段较为严重,具体表现为甘肃省在2000—2010年有7 830 km²草地转移为未利用地,而宁夏在2010—2017年有8 900 km²草地转入未利用地。(3)黄土高塬沟壑区、丘陵沟壑区、风沙区和土石山区及河谷平原区水域面积持续减少,且主要向耕地发生转移,同时生态区土地利用主要发生耕地与草地的动态转移。(4)黄土高原土地利用/植被覆盖变化的主要驱动力是社会因子,其中国家政策的实施起到了主要的推动和促进作用,而人类活动等的影响相对小一些。研究结果可为黄土高原土地利用规划提供科学支撑,也为该区生态保护和高质量发展服务。     

1980-2018年中越边境带广西段土地利用变化及驱动力

[目的]探究中越边境带广西段土地利用变化特征及其驱动力,为优化该地区土地利用结构提供依据.[方法]采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵和莫兰指数分析中越边境带广西段1980-2018年土地利用变化时空特征,并构建多元线性回归模型探究其驱动力.[结果]①1980-2000年和2000-2018年两个时段中越边境带广西段的...     

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。     

延河流域土地利用空间格局模拟对比研究

为探究延河流域土地利用演变规律及未来空间格局分布,基于延河流域1986年、2000年和2010年3期土地利用数据,利用土地利用空间转移动态图及土地利用转移面积矩阵等方法,分析了延河流域1986—2010年土地利用/覆被变化的时空规律; 运用Logistic-CA-Markov模型和MCE-CA-Markov模型分别预测了2030年延河流域土地利用空间格局,并对模拟结果进行了对比分析。结果表明:延河流域1986—2010年耕地降幅最为明显,减少了557.10 km²,主要转为草地、林地和建设用地; 林地和草地面积持续增加,建设用地扩张迅速,分别增加了378.34,136.97,48.17 km²,水域及未利用地面积总体变化不大,生态恢复政策是影响延河流域土地利用变化的主要因子。Logistic-CA-Markov预测得到的2030年延河流域耕地和草地减少明显,建设用地和林地则增幅较大,流域经济发展需求较高,这种情况下应准确把握地区经济发展与资源利用的关系,根据区域特点因地制宜制定适合当地发展的政策。而MCE-CA-Markov预测得到的2030年延河流域耕地、林地、水域及建设用地均有增加,且耕地增幅最明显,这种利用结构表明流域经济发展相对较缓,实现了对流域环境的保护,但应积极探索土地利用新结构,最大限度发挥资源优势,从而实现流域经济与环境的可持续性发展。