近40 a三江源地区土地利用变化动态分析及预测

针对三江源草地退化、水土流失及环境恶化等问题,根据三江源1980—2015年7期1∶100 000土地利用数据集,运用Arc GIS 10.0空间统计分析工具,定性与定量相结合的方法分析了该区土地利用时空动态变化及未来变化趋势,结果表明:(1)研究期土地利用变化显著,分为3个时期:前15 a(1980—1995年)草地退化,中间5 a(1995—2000年)土地利用变化缓慢,后15 a(2000—2015年)退化草地恢复。(2)从土地利用结构看,1980—2015年,低、高覆盖度草地、水域、建设用地波动上升,未利用地明显减少,减少了17.61%,中覆盖度草地和林地基本不变,草地总面积增加了13.45%,主要由未利用土地转化而来。(3)从土地利用类型转化看,以低中高覆盖度草地、未利用土地与水域之间的转化为主。(4)据CA-Markov模型预测:水域基本保持不变,高、低覆盖度草地、未利用土地、耕地和建设用地面积不断增加,林地面积减少。(5)人口、经济结构变化及政策的实施是土地利用变化的主要原因,生态资产的供需平衡是驱动因子。因此提出加强基础文化建设、保护天然草地、优化土地利用生产模式,使土地得到合理利用,促进该区可持续发展。     

伊犁河谷西部土地植被覆盖演化及驱动力分析

为了揭示伊犁河谷西部地区土地植被覆盖演化的驱动因素,选取2001—2016年16景卫星影像数据,基于"3S"技术,运用图像分类、叠加分析、统计分析等方法,分析了研究区土地植被覆盖时空演化规律,应用地理探测器模型定量探究了影响土地植被覆盖演化的主要驱动力。结果表明:(1)2001—2016年,裸地、草地、林地、耕地占总面积87%,占土地利用类型主导地位,构成区域土地利用基本格局,建设用地持续增加,冰川、沙地及水域面积持续减少;(2)研究区植被大面积稳定演进,低植被覆盖面积减少约1333 km~2,高植被覆盖等级面积持续增加1020 km~2,植被覆盖由中低等水平向较高和高植被覆盖等级转变;(3)利用地理探测器识别出研究区土地植被覆盖演化受自然和人类因素共同影响,降雨、气温、人口、GDP及高程为演化的主要因子,部分因子对土地植被变化的差异性显著,出现双因子协同增强现象;(4)气象要素是区域土地植被覆盖演化的主要驱动因素,人类活动为次要驱动因素。     

基于RS和GIS的区域土地利用动态变化及演变趋势分析

以山丹县1985年和2000年TM系列遥感数据为主要数据源,采用国家农委的土地利用现状分类系统,通过GIS空间分析技术,从土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化等方面定量分析了研究区域15年间土地利用的时空变化情况。在此基础上,利用Mark-ov模型,对该区域未来30年内的土地利用动态变化及演变趋势进行了分析。结果表明:15年间研究该区域的土地利用的基本特征表现为:耕地、水域和未利用土地总量增加,其中水域和未利用土地增幅较大;林地、草地、和城乡居住建设用地总量减少,其中草地和林地下降最快,草地植被利用过渡或退化较为严重,水资源利用态势更加严峻,耕地的稳定性较强,其它类型土地的稳定性较差。未来30年内该区域的土地利用变化基本趋势是:耕地、水域面积、未利用土地将持续增加,城乡居住建设用地增长缓慢,林地、草地将持续减少。增加的耕地和未利用土地将主要来源于草地和林地植被的人为减少或自然退化,生态环境将趋于恶化。     

基于NDVI的乌梁素海湿地植被变化

运用3S技术,以1987、2000年和2010年的Landsat5 TM遥感影像为基础数据源,计算乌梁素海湿地3期的归一化植被指数(NDVI),基于NDVI像元二分模型反演了植被覆盖度。通过转移矩阵对比不同年际间各等级植被覆盖度的转化比例,并分析植被变化的驱动力。结果表明:1987—2010年,乌梁素海地区植被覆盖度总体较好,其中,低植被覆盖度(20%)所占比例由30.81%降低到了16.57%,中等植被覆盖度(20%~50%)所占比例变化不大,保持在14.50%左右,而高植被覆盖度(50%)所占比例则由原来的15.68%提高到了31.05%,整个地区的荒漠化土地在逐渐减少,农田的土地利用面积逐年增加。影响植被覆盖度的因素主要有人为因素和气候因素,人为因素不仅包括人类的生产活动对植被产生的影响,还包括对不同土地类型的利用及相关政策的实施等所产生的影响;气候因素则主要体现在温度和降水。     

汾河流域土地利用变化及生态环境效应

选取汾河流域为研究区，采用土地利用动态度、地学信息图谱、生态价值指数和植被覆盖度综合分析研究区2000年、2005年、2010年、2015年及2018年土地利用变化及生态环境影响效应问题。结果表明：（1）2000—2018年，流域建设用地、林地呈现增长趋势，增长面积分别为1350.90 km²、85.50 km²，增长率分别为92.83%、0.96%；耕地、草地出现小幅下降趋势，缩减面积分别为729 km²、674.10 km²，缩减率分别为-5.02%、-7.63%；水域及未利用土地维持多年平均水平，平均面积为297 km²、7.92 km²。空间格局呈现建设用地、耕地集中于流域核心区，草地、林地集中于边缘区的分异特征。（2）各时序综合土地利用动态度、土地转移图谱、土地利用涨落势变化近似，显著变化区主要位于流域盆地及其与山地过渡区，多年综合土地利用动态度为4.34%，单一土地利用动态度及土地利用涨势幅度最高的是建设用地及林地。（3）基于不同的主导土地利用...     

南疆典型绿洲土地利用空间格局变化特征分析——以疏勒县为例

利用新疆疏勒县三期遥感影像解译得到的数据,对疏勒县土地利用空间格局变化进行深入分析。分析结果表明:(1)研究区内耕地、林地、草地和建设用地四者之和面积占该区总面积的52.97%,盐碱地和沙地等未利用地占44.35%。1990～2006年间,林地、草地、建设用地面积大幅度增加;盐碱地和沙地面积大幅度减少。其充分说明人类活动对土地利用/覆被类型变化影响越来越强烈。(2)研究区土地利用/覆被类型转移的主要方向是耕地转化为林地和草地,草地和沙地转化为耕地,耕地和草地转化为建设用地,草地转化为沙地。土地利用变化经历了"显著变化-缓慢变化-显著变化"的过程。(3)景观格局分析表明,在人类活动的影响下,研究区景观破碎度、多样性增大,优势度减小。驱动力分析表明,人口增长和经济发展因素是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时还受产业结构和政策因素及人类干扰强度的影响。     

塔里木河干流景观格局的时空变化分析

应用遥感技术,从景观格局着手,运用景观生态学的原理和方法,对比分析塔里木河干流断流前、治理前、治理后三个阶段的景观格局。结果表明:(1)1972年至2000年间,高覆盖度植被和水域面积逐年下降,低覆盖度植被面积增加最快;上、中游农用地有所增加,主要由高覆盖度植被和沼泽演变而来;下游由于河流断流,原有农用地被弃耕,变为荒地;(2)2000年至2006年间景观面积增加最多的是农用地,主要转移来源为沼泽、有林地、灌丛、草地;面积减少量最大的以低覆盖度植被最为典型,主要去向是水域和荒地;斑块数目增加最多的是农用地;(3)从1972年至2006年,整体景观斑块个数和斑块分维数都在增加,说明整体景观的破碎度和整体形状复杂程度在增加;(4)以1972年各景观类型为起点,经过生态治理,景观在某种程度上已经得到恢复,但恢复程度与起点相比还相差很远。     

塔里木河下游土地利用/覆盖变化环境效应

利用 1988和 2 0 0 0年Landsat 5的 4、3、2 (RGB)波段合成影像解译结果 ,采用中国科学院资源环境数据库中的全国 1∶10 0 0 0 0土地资源利用分类系统 ,基于GIS(Arc/info 7.1)对塔里木河下游近 12a来土地利用 /覆被变化进行了研究 ,在此基础上研究了生态环境效应。结果表明 ,(1) 2 0 0 0年研究区土地利用以未利用地和草地为主 ;(2 )景观格局指数表明 :多样性指数在增加 ,景观破碎度均在 0 .2以下 ,说明景观连通性高 ,抗逆性强 ;疏林地分维数值最大 ,说明其空间形状较简单 ,廊道效应较低 ;景观基质是沙地 ,且沙漠化在进一步加强 ;(3) 1988- 2 0 0 0年 ,耕地、水域、未利用地和城镇用地有所增加 ,而林地和草地则在减少 ;(4) 12a间 ,未发生转化的土地占 99.6 5 % ,发生转化的仅 0 .36 %。其中 ,改善类土地面积大于退化类土地 ,开发类土地净增长面积也大于同期弃耕类土地 ;(5 )研究区LUCC除受暖温带大陆性干旱气候的影响外 ,人类活动改变地表水的地域分配及对天然植被的破坏 ,则是引起生态环境退化的主要原因。     

塔里木河综合治理前后干流环境变化

采用TM卫星遥感影像数据,对塔里木河干流2000年和2010年的环境变化信息进行提取,分析了塔里木河近期综合治理工程实施前、后干流区土地覆盖/利用类型的变化状况,构建了塔里木河干流环境质量评价模型,对其治理前后环境状况进行了综合评价,并对比分析了塔里木河上、中、下游变化的差异性。结果表明:2000—2010年,塔里木河干流区耕地、草地、水域面积显著增加,林地和未利用地的面积显著减少,而建筑用地面积变化幅度较小;其中,林地、草地与未利用地向耕地的转化,林地向草地的转化,以及天然草地与未利用地向水域的转化是土地覆盖类型间的主要方向;塔里木河干流上、中、下游区各类型变化程度和速率存在显著差异。综合治理工程实施后,塔里木河干流环境质量总体表现出一定程度的好转,除上游处于一般级别外,其他地区仍然处于较差的环境级别;其中上、中游区环境质量评价指数(ecological index,EI)变化不明显,而下游区EI指数则显著增加,说明治理工程的实施使下游绿色走廊来水量增加,生态输水区的环境得到显著改善,地下水得到补充,两岸植被恢复明显。     

近25a新疆LUCC对气候变化及人类活动的响应

根据新疆1981-2005年气象数据及两期土地利用/土地覆盖数据,运用改进的Holdridge植被生态分区模型、土地利用程度模型以及重心模型,分析了新疆LUCC对气候变化和人类活动的响应程度及变化趋势。研究表明:25年间新疆温度升高,降水增多,气候变化使得区域内植被群落格局发生变化,北部地区的未利用地向草地、灌木等生态类型转化;同时人类活动的加剧使得区域西北地区农用地和建设用地增加,生态环境也得到一定程度的改善。在气候变化和人类活动共同作用下,研究区土地利用程度重心由北偏西48度移动了3.87km,其中气候影响使土地利用程度重心由北偏东33度移动了1.25km,人为影响使其由北偏西66度移动了3.88km。     

Impact of land use/land cover types on surface humidity in northern China in the early 21st century

In the context of global change, it is essential to promote the rational development and utilization of land resources, improve the quality of regional ecological environment, and promote the harmonious development of human and nature for the regional sustainability. We identified land use/land cover types in northern China from 2001 to 2018 with ENVI images and ArcGIS software. Meteorological data were selected from 292 stations in northern China, the potential evapotranspiration was calculated with the Penman-Monteith formula, and reanalysis humidity and observed humidity data were obtained. The reanalysis minus observation (RMO, i.e., the difference between reanalysis humidity and observed humidity) can effectively characterize the impact of different land use/land cover types (forestland, grassland, cultivated land, construction land, water body and unused land) on surface humidity in northern China in the early 21^st century. The results showed that from 2001 to 2018, the area of forestland expanded (increasing by approximately 1.80×10⁴ km²), while that of unused land reduced (decreasing by approximately 5.15×10⁴ km²), and the regional ecological environment was improved. Consequently, land surface in most areas of northern China tended to be wetter. The contributions of land use/land cover types to surface humidity changes were related to the quality of the regional ecological environment. The contributions of the six land use/land cover types to surface humidity were the highest in northeastern region of northern China, with a better ecological environment, and the lowest in northwestern region, with a fragile ecological environment. Surface humidity was closely related to the variation in regional vegetation coverage; when the regional vegetation coverage with positive (negative) contributions expanded (reduced), the land surface became wetter. The positive contributions of forestland and water body to surface humidity were the greatest. Unused land and construction land were associated with the most serious negative contributions to surface humidity. Affected by the regional distribution pattern of vegetation, surface humidity in different seasons decreased from east to west in northern China. The seasonal variation in surface humidity was closely related to the growth of vegetation: surface humidity was the highest in summer, followed by autumn and spring, and the lowest in winter. According to the results, surface humidity is expected to increase in northeastern region of northern China, decrease in northern region, and likely increase in northwestern region.     

基于土地利用/覆被变化的绿洲城市土地生态风险综合评价——以甘州区为例

土地利用/覆被变化通过改变土地生态系统的结构和功能,影响地区生态系统的安全与健康程度。基于甘州区2001-2008年的土地利用变更数据,建立土地利用生态风险评价指标,结合马尔可夫概率转移矩阵,对该区域土地利用变化的生态效益风险及其社会影响进行综合评价。同时,借助GIS技术与相关统计分析方法,对甘州区2008年土地利用/覆被现状存在的生态风险进行空间量化分析。研究表明：① 2008年,甘州区土地利用/覆被存在的生态风险集中在耕地和未利用地,两者的比例占全区总面积的87.32%;② 甘州区土地利用类型研究期内发生了复杂的相互转换,地类交错地带生态风险尤为显著;③ 土地利用程度指数的上升,反映出土地利用的广度、深度不断增加,土地利用处于发展期;④ 甘州区2008年较2001年的土地综合风险指数有所上升,人类活动的影响在一定程度上增加了区域潜在的生态风险。     

土地利用变化时空特征与区域发展关系研究——以渭干河流域为例

基于三期遥感影像图,通过土地利用相对变化率、净变化速度和土地利用程度综合指数等,分析渭干河流域近20年土地利用变化与利用程度的时空差异,并探讨土地利用程度与社会经济发展水平的关系。研究结论如下:(1)渭干河流域土地利用类型以草地和未利用地为主,其类型分布和面积变化存在时空差异。1990—2008年流域林地、水域、建设用地面积逐渐增加,草地、沼泽、未利用地有所减少,耕地面积先增后减,总体有所增加。(2)因未利用地面积比重较大,流域各县的土地利用程度普遍不高,但近年有明显提高。库车、沙雅、新和三县土地利用程度综合指数逐渐增长,拜城县先增后减,总体有所增长。流域各县的土地利用效益均逐年增长,后期增长率远大于前期。(3)土地利用程度与区域社会经济发展水平存在正相关,土地利用程度综合指数越高,单位面积GDP和空间城市化水平越高。未利用地面积比重的空间差异对各县市城市化水平之间的差异具有较大影响。(4)人类活动加剧、社会经济发展等因子是流域土地利用变化主要驱动因素。     

干旱地区生态移民土地利用变化生态风险 ——以宁夏红寺堡区为例

以全国最大的移民安置中心——红寺堡区为研究对象,基于1995、2000、2005、2010年和2015年五期遥感数据,采用RS和GIS技术,选取土地利用程度、耕地垦殖指数、景观多样性指数和景观破碎度等指数构建生态风险指数模型,并运用生态风险模型和空间分析方法对红寺堡区1995—2015年的土地利用变化及其生态风险的时空分布特征进行分析。结果显示：研究时段内草地面积下降明显,共减少29 494 hm²,耕地、林地、水域和建设用地面积呈上升趋势,其中建设用地面积增幅最大,而未利用地面积虽波动明显,但研究时段始末变化不大;1995—2015年研究区生态风险不断下降,生态风险指数由1995年0.3972下降至2015年的0.3235;红寺堡生态移民安置区各乡镇生态风险空间分布变化较大,不同类型区间均有转换,且不具有规律性,1995—2005年间以最高风险区和较高风险区为主,2005—2015年间以中等风险区和较低风险区为主。通过地理探测器对影响红寺堡生态移民安置区生态风险因子进行探测发现,林地、草地和植被覆盖度等指标因子对安置区生态风险具有较大影响,因此在通过扬黄灌溉工程和基本农田建设,增强农田生产能力,保障生态移民安置区经济发展和生态安全的同时,应注重安置区生态用地面积的增加与建设,以此来增加安置区植被覆盖度和降低其生态风险程度;生态保护、摆脱贫困和经济发展是生态移民的主要方向,因此红寺堡安置区在发展过程中在追求经济实力提升的同时,也要注重生态安全的保障,将生态安全放在全区发展的重要位置。     

2001—2010年策勒绿洲-沙漠过渡带的变化及其成因

通过分析多年的NDVI,探讨策勒绿洲-沙漠过渡带的空间结构变化,并结合同期自然环境和人为活动情况进行讨论。结果表明：① 过渡带植被变化总体上受地下水位控制,植被由绿洲向沙漠梯度递减;其内部植被覆盖区域与裸沙地并存,植被分布呈斑块状。根据过渡带NDVI的变化,将过渡带分为单向渐变型、双向渐变型和突变型过渡带。② 2001—2010年策勒绿洲-沙漠过渡带边界变化剧烈,过渡带内边界主要受控于人为活动;过渡带外边界主要受控于自然因素。③ 虽然绿洲地下水受到持续过度开采,绿洲-沙漠过渡带不断被开垦成为耕地,但是由于封育保护,2001—2010年过渡带植被略有改善,基本上保持其自身的稳定。④ 策勒绿洲-沙漠过渡带NDVI变化趋势与年降水量的变化趋势相一致,但变化幅度相差较大。     

大庆市土地利用变化及驱动机制分析

大庆是短时间内人地关系及土地利用发生剧烈变化的地区,其变化特征在全世界范围内已具有典型性和代表性。以大庆为研究区域,在GIS与RS技术支持下采用主成分分析法研究大庆市近20年土地利用变化特征及驱动机制。结果表明:1)1987-2005年大庆市未利用地、建设用地、耕地和林地呈增加态势,其他地类减少;2)土地利用向无序发展,土地利用多样性增加;土地利用程度下降,整体处于调整期;3)研究区土地利用变化的主要因素是社会经济驱动、粮食生产及气温因素;4)随经济社会和石油产业持续发展,社会经济因素中总人口、GDP、采油井等是主导;粮食生产因素主要包括与粮食生产密切的粮食产量、年均降水量及年蒸发量;同时研究区气温呈升高态势,导致气候趋于干旱,加之采油造成地下水位下降,从而加剧土地"三化"、湿地萎缩等。     

Response of ecosystem service value to land use/cover change in the northern slope economic belt of the Tianshan Mountains,Xinjiang, China

Land use/cover change (LUCC) is becoming more and more frequent and extensive as a result of human activities, and is expected to have a major impact on human welfare by altering ecosystem service value (ESV). In this study, we utilized remote sensing images and statistical data to explore the spatial-temporal changes of land use/cover types and ESV in the northern slope economic belt of the Tianshan Mountains in Xinjiang Uygur Autonomous Region, China from 1975 to 2018. During the study period, LUCC in the study region varied significantly. Except grassland and unused land, all the other land use/cover types (cultivated land, forestland, waterbody, and construction land) increased in areas. From 1975 to 2018, the spatial-temporal variations in ESV were also pronounced. The total ESV decreased by 4.00×10⁸ CNY, which was primarily due to the reductions in the areas of grassland and unused land. Waterbody had a much higher ESV than the other land use/cover types. Ultimately, understanding the impact of LUCC on ESV and the interactions among ESV of different land use/cover types will help improve existing land use policies and provide scientific basis for developing new conservation strategies for ecologically fragile areas.     

Study of the intensity and driving factors of land use/cover change in the Yarlung Zangbo River,Nyang Qu River,and Lhasa River region,Qinghai-Tibet Plateau of China

Land use/land cover (LULC) is an important part of exploring the interaction between natural environment and human activities and achieving regional sustainable development. Based on the data of LULC types (cropland, forest land, grassland, built-up land, and unused land) from 1990 to 2015, we analysed the intensity and driving factors of land use/cover change (LUCC) in the Yarlung Zangbo River, Nyang Qu River, and Lhasa River (YNL) region, Qinghai-Tibet Plateau of China, using intensity analysis method, cross-linking table method, and spatial econometric model. The results showed that LUCC in the YNL region was nonstationary from 1990 to 2015, showing a change pattern with "fast-slow-fast" and "U-shaped". Built-up land showed a steady increase pattern, while cropland showed a steady decrease pattern. The gain of built-up land mainly came from the loss of cropland. The transition pattern of LUCC in the YNL region was relatively single and stable during 1990-2015. The transition pattern from cropland and forest land to built-up land was a systematic change process of tendency and the transition pattern from grassland and unused land to cropland was a systematic change process of avoidance. The transition process of LUCC was the result of the combined effect of natural environment and social economic development in the YNL region. This study reveals the impact of ecological environment problems caused by human activities on the land resource system and provides scientific support for the study of ecological environment change and sustainable development of the Qinghai-Tibet Plateau.     

Land use/land cover change responses to ecological water conveyance in the lower reaches of Tarim River,China

The Tarim River is the longest inland river in China and is considered as an important river to protect the oasis economy and environment of the Tarim Basin. However, excessive exploitation and over-utilization of natural resources, particularly water resources, have triggered a series of ecological and environmental problems, such as the reduction in the volume of water in the main river, deterioration of water quality, drying up of downstream rivers, degradation of vegetation, and land desertification. In this study, the land use/land cover change (LUCC) responses to ecological water conveyance in the lower reaches of the Tarim River were investigated using ENVI (Environment for Visualizing Images) and GIS (Geographic Information System) data analysis software for the period of 1990-2018. Multi-temporal remote sensing images and ecological water conveyance data from 1990 to 2018 were used. The results indicate that LUCC covered an area of 2644.34 km² during this period, accounting for 15.79% of the total study area. From 1990 to 2018, wetland, farmland, forestland, and artificial surfaces increased by 533.42 km² (216.77%), 446.68 km² (123.66%), 284.55 km² (5.67%), and 57.51 km² (217.96%), respectively, whereas areas covered by grassland and other land use/land cover types, such as Gobi, bare soil, and deserts, decreased by 103.34 km² (14.31%) and 1218.83 km² (11.75%), respectively. Vegetation area decreased first and then increased, with the order of 2010<2000<1990<2018. LUCC in the overflow and stagnant areas in the lower reaches of the Tarim River was mainly characterized by fragmentation, irregularity, and complexity. By analyzing the LUCC responses to 19 rounds of ecological water conveyance in the lower reaches of the Tarim River from 2000 to the end of 2018, we proposed guidelines for the rational development and utilization of water and soil resources and formulation of strategies for the sustainable development of the lower reaches of the Tarim River. This study provides scientific guidance for optimal scheduling of water resources in the region.