利用马尔柯夫过程预测蒙阴县土地利用/覆被格局变化

为了解蒙阴县土地利用/覆被的变化规律及其未来变化,由蒙阴县1997年和2007年2个时期的遥感图像获得的土地利用/覆被数据,确定土地利用/覆被的初始状态矩阵和转移概率矩阵,据此用马尔柯夫模型对研究区的土地利用/覆被格局的未来变化趋势进行了预测。结果表明:蒙阴县土地利用/覆被格局正处在一种变化状态,耕地、草地、水域及水利设施用地、未利用地面积在今后一段时期内仍呈减少趋势,到2017年耕地面积比例较2007年减少3.22%,林地、城镇村及工矿交通用地仍呈增加趋势,其中以林地增长幅度较大,到2017年其占比将达到43.45%。根据模拟结果可调整各类土地利用/覆被格局,为宏观决策提供科学依据。     

利用马尔科夫过程预测黄河三角洲新生湿地土地利用/覆被格局的变化

在ARC/INFO的支持下,由黄河三角洲3个时期的遥感图像和地形图获得的土地利用／覆被类型数据,确定土地利用／覆被的初始状态矩阵和转移概率矩阵,据此用马尔柯夫链模型对近代黄河三角洲的土地利用／覆被格局的未来变化趋势进行了预测。χ2检验表明,模拟结果与实际情况基本吻合,因此用该模型预测未来土地利用／覆被格局的变化是可靠的。结果表明,黄河三角洲土地利用／覆被格局正处在一种变化状态,耕地、柽柳芦苇地、翅碱蓬獐茅地、滩涂面积逐年减少：而水域、芦苇地、林地、柽柳地、建设用地则逐年增加。到2020年水域将达到6．54％,芦苇地8．02％,林地1．41％,耕地35．20％,柽柳地0．21％,柽柳芦苇地8．10％,翅碱蓬獐茅地5．46％,滩涂4．23％,建设用地30．82％,这预示着近代黄河三角洲人为干扰仍然是土地利用／覆被格局变化的主要方面。根据模拟结果可调整各类土地利用／覆被格局,为宏观决策提供科学依据。     

黄土水蚀风蚀交错区土地利用/覆被时空变化研究--以陕西省神木县六道沟流域为例

以陕西省神木县窟野河流域的六道沟为例,探讨利用景观格局数量指标计算法,并运用马尔可夫链转移矩阵研究不同时段土地利用/覆被的时空变化。其步骤如下:首先,数字化三期利用图,并在ARC/INFO下统一坐标系统;其次,遴选景观格局数量化指标;然后,在统计软件下计算各指标值;最后进行研究区域土地利用/覆被时间-空间变化的分析和讨论,得出土地利用/覆被经年经年变化趋势。其结果可为黄土高原水蚀风蚀区的土地资源合理利用、土地利用规划和控制水土流失等提供科学依据。     

1986-2013年南京市土地利用/覆被景观格局时空变化及驱动力因素分析

以南京市为研究对象,采用南京市1986年、1996年、2002年、2013年的四期土地利用/覆被数据,运用景观生态学原理,借助ArcGIS软件和Fragstats软件,从土地利用类型结构、变化速度、转化关系和景观格局等方面分析南京市近30年土地利用/覆被和景观格局的时空变化状况及其驱动因素。结果表明:（1）南京市近30 a中土地利用/覆被发生了剧烈变化,耕地在整个研究区起到主导作用,其面积比例均在48%以上,但是其优势度逐渐降低,大量自然景观向人为景观转变是研究区土地利用变化最显著的特征;（2）整体景观类型变化速度都在增大,而草地和其他用地变化最为活跃,林地相对最稳定,土地利用结构处于快速调整阶段;（3）耕地的转出最大,主要转向为居民点及建设用地;（4）景观格局变化明显,破碎化程度越来越高,景观格局趋向复杂化,景观结构不稳定性增加;（5）人口增长、经济发展、区域政策和城市规划等共同推动了研究区景观格局的变化。该研究结果对于南京市的科学规划及可持续发展提供重要参考。     

山东沿海地区土地利用和景观格局变化

为分析和预测山东省沿海区域土地利用和景观格局变化,该文将景观格局指数作为评价土地利用变化模拟模型的基本指标;基于RS和GIS技术分析2000-2010年土地利用和景观格局的变化特征,并尝试CA-Markov模型预测土地利用变化,发现其在景观格局预测方面的不足,因而探索和提出Spatial-Markov模型,该模型不仅适合于土地利用变化模拟,也适合于景观格局过程分析。具体包括:1)基于2000、2005和2010年的Landsat影像进行土地利用分类,分析10a间土地利用和景观格局的变化特征,表明:耕地面积不断减少,城镇和农村居民点用地不断扩张而占用大量耕地,草地等又不断开垦为耕地;区域景观格局破碎化趋势显著,人为干扰加剧,各种景观类型的分布向均匀化发展;2)基于Logistic-CA-Markov模型,以11个变量、2000和2005年土地利用分类图为基础,模拟的2010年土地利用图与观测值相比较,虽然得到的Kappa系数较高(0.8530),但难以支持对景观格局特征的预测和分析;3)提出Spatial-Markov模型,基于2000和2005年土地利用分类图模拟2010年土地利用,模拟结果的Kappa系数高达0.8872,且景观格局指数也与观测值非常接近,因此,选择该模型预测2015和2020年的土地利用和景观格局;4)预测结果表明,2010-2020年间耕地面积将继续减少,城镇、农村居民点将继续保持快速增长的态势;景观尺度除了分形维数,其他指数保持2000-2010年间的变化趋势,而在类型尺度,除水域和未利用地外,各种景观类型多个景观指数将总体保持原有的变化趋势。该研究可为山东沿海区域土地利用规划提供参考,并为土地利用预测研究提供了一种新的方法。     

基于土地利用变化的民勤县土地生态风险研究

利用1987、2000、2008年民勤县TM遥感影像数据,基于GIS技术和统计分析方法,分析民勤县土地利用/覆被生态风险的时空特点和结构演变,并选取土地利用综合指数和景观格局指数研究土地利用变化对土地生态系统造成的风险进行评价。结果表明:民勤县土地利用/覆被存在的生态风险主要集中在草地和未利用地,两者的面积占研究区总面积的75%以上。耕地、草地、未利用地三种土地类型间的相互转化是民勤县22年间最主要的土地利用变化。在人类活动对土地的扰动作用日益加强和区域经济社会发展目标趋同性的双重影响下,土地利用的广度和深度上不断增大,研究区斑块数量明显增多,景观破碎化程度加重,景观多样性指数和分形维数指数上升,土地生态风险程度增大。     

土地利用/土地覆被镶嵌体的分形结构模型研究

运用分形理论对四川省汶川县土地利用/土地覆被镶嵌体景观类型的分维值进行计算,并讨论了各种景观类型的分维性质。结果表明:土地利用/土地覆被镶嵌体具有统计意义上的自相似性,是一种随机分形结构;景观类型的分维值越大,其形态越复杂,反之越简单。SI(稳定性指数)>0,表示景观在其形态复杂状态下的一种稳定性,SI越大,该景观形态越稳定;反之亦然。SI<0,表示景观在其形态简单状态下的一种稳定性,SI越小,该景观形态越稳定;反之亦然。景观类型的分维值随时间变化而增大,该景观的形态变得复杂,反之,该景观形态变得规则。土地利用/土地覆被镶嵌体的分维值是研究土地利用/土地覆被镶嵌体景观格局的一种综合性的定量指标。     

三峡库区土地利用/覆被变化及其驱动力研究进展

土地利用/覆被变化(LUCC)研究是区域生态环境变化研究的基础,随着三峡工程的建成及投入使用,三峡库区土地利用/覆被和生态环境发生了较大变化。在以往研究的基础上,从土地利用/覆被变化特征、转变方向及其驱动力方面对三峡库区LUCC研究进行了总结和梳理,发现三峡库区LUCC的主要特征是建设用地和水域面积增加,主导方向是耕地、林地和草地相互转化及向建设用地转化,主要驱动力是三峡工程建设、人口增长、社会经济发展和国家宏观政策。已有研究对土地利用/覆被格局演变及其空间变异性认识不足,今后还需加强三峡水库成库不同阶段整个库区土地利用/覆被格局演变过程研究,移民安置区土地利用/覆被格局变化过程研究,以及库区未来土地利用/覆被格局与变化的模拟研究,以实现对库区土地利用/覆被未来发展趋势的预测和调控。     

内蒙古自治区呼和浩特市1990-2010年景观格局变化及其驱动力

[目的]探究内蒙古自治区呼和浩特市景观格局的变化与驱动因素,以期为研究区经济社会可持续发展和区域水资源可持续利用提供理论支撑。[方法]利用1990,2000和2010年的3期土地利用类型遥感影像,运用ArcGIS及Fragstats景观分析软件,并结合景观生态学的分析方法,对内蒙古自治区呼和浩特市1990-2010年土地利用/覆被和景观格局变化进行分析。[结果]①研究区近20 a土地利用类型变化明显。耕地和林地面积增加,草地面积减少,而水体面积总体保持一致,但呈现先减少后增加的变化过程。②景观结构多样性增加,类型斑块数增加,破碎化程度加剧。③研究区土地利用/覆被和景观格局变化是人为因素和气候因素共同作用的结果,第1主成分和第2主成分为人为因素,第3主成分是自然因素。3个主成分对研究区土地利用和景观格局变化贡献率分别为51.34%,23.49%,10.90%。[结论]研究区土地利用和景观格局变化主要是人为活动中的耕地面积、人口数量、GDP、一产产值和气候因素中的降雨因素所致;自然因素贡献不大,人为因素中政策因素影响更加直接。     

三峡库区开县蓄水前后景观格局变化特征

三峡工程是世界上举世瞩目的大型水电水利工程,其建成后具有巨大的综合效益,但水库蓄水完成后,也引起库区内的土地覆被与景观格局的变化。为了及时掌握水库蓄水后库区土地覆被及景观格局变化情况,该文以三峡库区重庆市开县为研究对象,基于2002、2007和2010年3期遥感影像资料,运用遥感与GIS技术和景观格局分析方法,利用ArcGIS9.3、Ecognition8.0、Fragstats3.3等软件分析了研究区土地覆被与景观格局动态变化特征。研究表明:由于受2002-2010年间水库蓄水影响,开县土地覆被与景观格局均有剧烈变化。该地区景观优势类型是森林、灌木、旱地、草地和水田。景观类型水平上,旱地、水田、草地景观面积减少且破碎度增加,但森林、水体、建设用地面积增加,同时连通性增加;景观格局水平上,景观总体破碎度增加,景观优势度降低,但景观多样性增加,有利于该地区生态系统稳定。开县2002-2007年和2007-2010年2期景观格局变化表现出不同的特征。研究结果及时反应了水库蓄水前后的土地覆被与景观格局变化特征,为水库未来土地利用合理规划与生态景观设计提供依据。     

Evaluating land use/land cover changes and fragmentation in the Camili forest planning unit of northeastern Turkey from 1972 to 2005

Changes in land use/land cover have important consequences on the management of natural resources including soil and water quality, global climatic systems and biodiversity. This study analysed the spatial and temporal pattern of land use/land cover change in the Camili forest planning unit that includes the Camili Biosphere Reserve Area within the Caucasian hotspot, in the northeast corner of Turkey. To assess the patterns during a 33‐year period, the necessary data were obtained from forest stand maps and evaluated with Geographic Information Systems and FRAGSTATS. Results showed that the total forested areas increased from 19 946·5 ha (78·6% of the study area) in 1972 to 20 797·3 ha (81·9 per cent) in 2005 with a slight net increase of 851 ha. Softwood cover types (411·8 ha) completely transitioned to other cover types over 33‐year period. In terms of spatial configuration, the total number of forest fragments increased from 172 to 608, and mean size of forest patch (MPS) decreased from 147·7 ha to 41·8 ha during the period. Nearly 84 per cent of the patches in 1972 and 93 per cent of them in 2005 generally seem to concentrate into 0–100 ha patch size class, indicating more fragmented landscape over time that might create a risk for the maintenance of biodiversity of the area. There were apparent trends in the temporal structure of forest landscape, some of which may issue from mismanagement of the area, social conflict, and illegal utilization of forest resources due to ineffective forest protection measurements. The study revealed that it is important to understand both spatial and temporal changes of land use/land cover and their effects on landscape pattern to disclose the implications for land use planning and management. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

天生桥一级水库蓄水前后库周土地覆盖变化研究

采用天生桥一级水电站水库库周1987年和2002年两景TM遥感影像,进行建库前后土地覆盖变化分析,绘制出相应的土地利用图。通过FRAGSTATS方法,对7个有代表性的景观空间结构与异质性的定量指标进行计算,研究了该区域景观生态结构与景观格局变化。研究结果表明,天生桥一级水电站的建设对周围的土地覆盖影响不大,建库前分布最广的灌丛面积从1987年的33%减少至2002年的20%,而草地由1987年的31%增至2002年的39%,成为建库后覆盖面积最广的土地利用类型。但在1987～2002年的15年间,景观空间     

近代黄河三角洲段渤海海岸线缓冲带土地利用时空特征分析

通过解译1986、1996和2001年遥感图像,获得了黄河三角洲海岸带土地覆被数据。将该地区土地覆被分为9种类型：水域、芦苇、林地、耕地、柽柳、柽柳芦苇、翅碱蓬獐茅、滩涂、建设用地,并将3 km宽的海岸带分为6个缓冲带,每个带宽0.5 km。运用ARC/INFO软件和景观生态学方法,研究了渤海海岸线缓冲带的土地利用和景观格局变化。主要结果如下：在空间上,1986年和2001年各缓冲带土地利用程度综合指数随着距海岸线距离的增大而升高,两者呈直线关系;但在1996年,两者之间未呈现直线关系。在时间上,各缓冲带土地利用程度综合指数逐年增加;除了优势度外,所研究的其他景观格局指标与距海岸线的距离没有显著关系。     

基于时序NDVI图谱库提高土地覆盖分类精度的方法

为提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,该文以河南省为试验区,首先将MODIS土地覆盖产品(MCD12Q1)分为高精度区域和低精度区域,然后通过构建时序NDVI图谱库并利用图谱曲线相似性测定方法,改进MCD12Q1低精度区域的分类精度。结果表明:1)时序NDVI是土地覆盖的重要分类特征,二者之间具有较强的关联性。2)利用时序NDVI图谱库能够明显提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,改进后的MCD12Q1的总体分类精度分别由72.76%(比较评价)、64.52%(样本评价)提高到83.05%和81.72%。3)不同土地覆盖类别精度提高的程度不同,林地、草地、耕地、人工地表以及水体的生产者精度分别提高35.36%、29.51%、2.98%、6.96%和6.11%。4)对于判定时序NDVI曲线相似度的2种具体方法而言,最小距离法(minimum distance,MD)总体上优于光谱角度匹配法(spectral angle mapper,SAM)。综上,保留现有土地覆盖产品中分类精度较高的部分,基于时序NDVI图谱库改进分类精度较低的部分,是提高现有土地覆盖产品分类精度的有效方法。     

黄土区大型露天矿农业用地格局演变的分析

在矿区废弃地的恢复中，格局变化的研究将对矿区生态系统的变化起着至关重要的作用。其中，农业用地格局演变的过程及覆被类型的变化，对矿区的生态安全、耕地保护及土地资源可持续利用具有重要的现实意义。该文以山西平朔矿区为例，基于GIS平台，在分析矿区土地动态变化的基础上，运用景观生态学理论与方法，对平朔矿区景观动态变化过程、特征及覆被类型的变化进行了研究，特别对矿区农用地的变化做了重要分析，结果表明：大型露天矿区生态系统景观动态变化过程包括生态破坏过程的景观变化(土地挖损、土地压占、土地占用)和生态重建过程的景观变化(地貌重塑、土壤重构、植被重建)；经过20年的人工控制的生态重建后，矿区土地利用空间格局由以旱地—疏林地格局演变为以林地—建设用地为主的重建生态格局；矿区生态重建已经改变了原脆弱生态系统的生态环境，其中农业用地增加了50%，但由于管理制度等原因，复垦的农用地目前大部分尚不能转换为耕地使用。     

基于CLUE-S模型县域土地利用情景模拟与碳排放效应分析

土地利用与变化产生的碳排放是国家温室气体排放清单核算中的重要组成部分。该研究以辽宁省沈阳市法库县为研究区域,基于2013年土地利用现状数据,运用CLUE-S模型对法库县2019年土地利用变化格局进行模拟与验证。在此基础上,通过设置基线情景、农业发展、建设发展、生态保护、土地利用结构优化5种模拟情景预测2030年法库县土地利用分布空间格局及各情景下土地利用碳收支状况。结果表明：1）CLUE-S模型对法库县土地利用格局变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.989 6,模拟总体精度达到99.14%;2）在5种模拟情景中,土地利用结构优化情景下2030年法库县土地资源利用效果最优,是法库县中长期发展阶段较为适宜的土地利用模式;3）法库县2013-2019年碳排放量增长5.53%。5种模拟情景同2019年相比,除生态保护和农业发展情景外,其余模拟情景下法库县碳排放量均呈现增长趋势,其中土地利用结构优化情景增幅最小,为2.29%。研究结果可为法库县土地利用优化布局、国土空间规划编制及碳减排相关政策制订提供参考依据和决策支持,研究方法也可为其他区域土地利用格局预测及碳收支变化提供借鉴。     

基于综合多尺度特征决策树模型的土地利用变化分析

针对当前土地利用变化模型研究中较少考虑多尺度融合的问题,尝试构建综合空间多尺度特征的决策树模型(decision tree model,DTM),并与典型数据挖掘方法模拟效果进行对比。选取1995年、2000年和2005年的南京市土地利用现状为数据源,并以1995年和2000年两期数据为训练样本,以空间剖分的土地利用单位(9.5km2大小的格网单元)为模拟单元,构建综合模拟单元内部特征、邻域特征和全局特征的空间多尺度DTM,利用此模型对2000-2005年南京市土地利用变化进行模拟与分析,同时将该模型与朴素贝叶斯(naive Bayes,NB)、BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)模型进行模拟精度的对比。结果表明:DTM模拟精度为88.97%,高于NB、BPNN和SVM模型的模拟精度(分别为84.44%、87.13%和83.46%)。本文提出的综合多尺度特征的DTM具有与典型数据挖掘方法相类似或更好的精度,而且还具有运算效率高、可解释性强以及简单易扩展等突出特点,有利于LUCC模型的异地复用和决策支持。     

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对乡村人地系统的影响

深入开展土地整治对区域乡村人地系统的影响研究对于优化土地整治模式、促进乡村振兴具有积极意义。该文以延安市某典型小流域为例,结合高分影像数据、景观格局分析和人文实地调查,从土地利用、景观格局、生态安全、社会响应和综合研判等角度探讨了黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对当地乡村人地系统的影响。研究表明:1)在土地整治工程措施的作用下,沟道底部及其两侧的台地、坡耕地、灌木林地和草地大多转变为高产稳产的坝地,部分灌木林地由于生物措施转变为生态功能更强的乡土适生林地;坝地和林地分别增加159.06 hm2和69.75 hm2,灌木林地、草地和坡耕地分别减少112.37、63.26和59.06 hm2。2)坝地平均斑块面积和凝聚度增加,生产功能提升;乔木林地和灌木林地的景观指数、斑块凝聚度指数均保持在较高水平,生态功能稳定;流域整体的景观破碎化程度降低,景观趋于多样化和均衡化发展,景观抗干扰能力和生态系统稳定性得到提升。3)从生态安全效应来看,流域植被和生态环境明显改善,土壤侵蚀显著减少,防洪能力明显提升,但局部存在生态安全隐患。4)人类活动对流域地理环境变化有所响应,土地规模化、农业机械化、就业兼业化和非农化程度提高;但仍存在农业结构单一、效益不高等问题。应着力创新"共同商议、协同推进"的乡村治理机制,进而发挥土地整治综合效能,促进流域乡村转型与振兴。