基于遥感图像的1990—2020年盐城海岸带湿地景观时空动态变化

基于Landsat系列卫星图像、Google earth卫星图像等并利用面向对象的监督分类方法,在对景观进行两级分类的基础上,进行1990—2020年江苏省盐城市海岸带湿地景观的变化分析。结果表明：（1）30a中盐城海岸带自然湿地景观总面积呈下降趋势,人工湿地和非湿地景观面积比重上升。研究区整体与分区自然湿地面积占比变化趋势一致,呈现“下降-加速下降-略微抬升”的趋势,其中潮间淤泥海滩的变化速率最高。（2）盐城北区、南区湿地的潮间盐水沼泽分别为北区占比8.77%、南区占比17.64%。海岸带整体变化趋势表现为“自然湿地-人工湿地-非湿地”,其中2000年至2010年间湿地丧失速率最为显著,湿地总计面积净减少360.27km2,年均丧失率高达1.29%。（3）不同时间段盐城海岸带景观转移特征来看存在差异：在1990—2000年间,各湿地景观转移方向比较分散,大多以自然湿地或非湿地内部转移为主;在2000—2010年间,以潮滩向养殖水域转化为主导。在2010—2020年间,耕地、河流、林地和浅海水域都有向淤泥潮间海滩转化的趋势,潮间淤泥海滩、潮间盐沼水域和养殖水域转化趋势最强烈的方向为建筑用地。建议在经济发展的同时,合理布局规划、控制规模,保持盐城海岸带自然湿地的主要功能。     

盐城海岸带表层土壤重金属潜在生态风险分析

以2007年9-10月间采集的106个表层土壤样品为基础,分析了Cr、Cu、Ni、Zn、Cd等5种重金属元素的含量,计算了盐城海岸带重金属的Hakanson生态风险指数,研究了盐城海岸带的重金属生态风险格局。采用GS+软件,对生态风险指数进行了空间插值。结果表明：盐城海岸带的重金属生态风险呈现出明显的南北分异及海陆分异,北部开发较久的区域、内陆区域的生态风险值较高。对比农田与水产养殖区域与整个区域的平均生态风险值,农田区域的生态风险值接近整体的生态风险值,而水产养殖区域的生态风险值低于整体的生态风险值。就人为活动引入的重金属生态风险管理而言,盐城海岸带的重金属生态风险管理集中于人类活动较强和较弱的两个区域,〖JP2〗前者如北部射阳港、射阳电厂、大丰港等,后者如射阳丹顶鹤自然保护区、大丰麋鹿自然保护区以及南部辐射沙洲区域等,这些区域多数是生态价值较高的热点区域     

盐城海岸带土地利用与景观空间格局动态变化分析

以盐城海岸带为研究对象,利用土地利用转移矩阵、动态度和景观格局指数,分析该地区在近15 a内的土地利用与景观动态变化的规律,探究其驱动力因素。结果表明：整个研究期间,各景观面积占比大小分别为耕地>湿地>滩涂>林地>海洋>居民区。研究区自然景观比重逐年下降,人工景观比重持续上升,主要表现为原生滩涂逐渐减少,耕地、湿地、居民区面积增加,其中滩涂面积变化最大,减少了292.4 km²。湿地、林地、耕地、居民区等人工景观无序扩张,导致其类型水平景观破碎化加剧、边界被割裂的程度加剧,景观复杂程度加大,进而导致整个盐城海岸带的景观水平格局指数反映出景观破碎化加剧,景观整体形状趋于复杂,景观多样性下降,分布变得不均衡。相关性分析表明滩涂、耕地、居民区的面积变化主要受到社会经济因素的驱动,湿地、海洋、林地的面积变化受到自然因素的驱动。     

东港市湿地的景观格局变化及驱动力分析

在遥感与GIS的支持下,以东港市1989年TM影像和1999年ETM影像为主要数据源,通过选取和计算景观指数分析了东港市10年来的湿地的景观格局变化。分析结果表明:10年间人工湿地面积普遍增加,天然湿地面积普遍减少,平均分形维数大部分降低,湿地景观破碎度增加,多样性指数下降,优势度指数增加,均匀度指数下降,聚集度指数增加。湿地景观格局指数的变化,反映了城镇规模的扩大,水稻的大面积种植,养殖业的大力发展等人为活动对景观格局的深刻影响,人为活动已成为东港市湿地景观格局变化的主要驱动因子。     

基于遥感生态指数的上海南汇东滩海岸带湿地生态格局变化评价

海岸带湿地作为海陆系统的交错地带,生态功能日益凸显。然而,近年来沿海发达城市为满足经济的高速发展,大规模围垦开发严重挤压了海岸带区域的生态空间。以上海南汇东滩湿地为研究对象,取2000、2006、2012和2018年共4期的Landsat遥感影像,借助遥感生态指数(remote sensing based ecological index,RSEI)对研究区生态格局进行客观、定量、可视化的监测与评价。结果表明:(1)2000、2006、2012和2018年RSEI指数均值分别为0.295、0.227、0.405和0.489,进一步分级处理后,发现研究区生态环境质量主体由"较差"上升为"良好","优"与"较优"等级均有所增加,湿地生态环境质量略向好的方向发展;(2)对2000—2018年间RSEI指数进行差值变化检测,研究区内生态环境状况"变差"、"不变"、"变好"的面积占比分别为12.41%、53.32%和34.27%,以"不变"为主;(3)RSEI可以较好地反映2000—2006与2012—2018年间人类活动造成的海岸带生态频繁变化的现象,具体表现在RSEI指数明显减小与增大,该结果显示RSEI指数对南汇东滩湿地生态分析具有一定适用性。通过生态格局变化的可视化表达,可以较好揭示城市海岸带湿地生态演化进程,避免生态风险,实现城市可持续发展和科学管理。     

淮河流域中游湿地景观格局指数变化分析

利用淮河流域中游20世纪50年代的地形图和1980、2000年的遥感影像图分别提取、解译得到各时期的土地利用图和基于湿地二级分类的各湿地类型分布图,运用景观指数分析方法对淮河流域中游湿地景观生态变化进行分析评价。分析结果表明：1950~1980年湿地景观格局指数变化大,1980~2000年湿地景观格局指数变化很小。这些湿地景观格局指数的变化总体上说明淮河流域中游湿地格局由多样化、复杂性转为单一化、破碎性,湿地系统组分急剧减少、过渡带大量消失,湿地景观的连通性、异质性大大减弱,湿地系统的完整性、均衡性不复存在,从而导致湿地生态服务功能下降或不能得到充分利用。     

基于RS与GIS的北京近30年湿地景观格局变化分析

利用RS图像处理和GIS信息提取和分析功能,确定北京市区域湿地的景观分类系统,获取北京湿地景观数据。同时,基于Fragstats软件,运用景观生态学原理,通过选取景观面积指数、斑块数及斑块密度、斑块聚集度、景观形状指数、斑块分维数和景观多样性指数等空间结构指标,从景观水平上研究了1978—2005年近30年来北京湿地景观分布格局特征的动态变化过程。结果表明:1)北京地区的湿地资源面积呈现显著退化趋势,湿地面积由1978年的68491.63hm2减少到2005年的31416.31hm2,减少了54.0%;2)1978—2005年,北京湿地斑块趋向于不规则化,破碎程度急剧增加,导致湿地易消退、湿地功能难以发挥;3)随着人类干扰强度的增加,北京湿地类型多样性指数值在1.2以上,与均匀度指数呈明显正相关关系,二者均有增加趋势。     

基于GIS/RS的滨海湿地景观空间格局多尺度分析

[目的]为研究滨海湿地景观空间格局的多尺度变化。[方法]运用GIS与遥感技术、Fragstats景观分析软件,以辽宁省盘锦市滨海湿地为研究对象,选取了具有代表性的景观格局指数,从不同行政区单元及空间粒度出发,定量分析了区县级与地级市的景观格局空间尺度特征。[结果]空间粒度上,斑块密度、斑块数等景观指数具有明显的尺度效应,可预测性强。景观空间格局在地市级和区县级尺度都具有明显的尺度效应,表现出不同程度的规律变化,整体趋势一致。[结论]区县级和地市级尺度的湿地类型均受人类影响很大,景观破碎度增加,总体湿地景观结构向简单化方向发展。     

大庆市景观格局变化梯度分析

定量分析地区景观格局梯度变化的内在规律,对于监测和评价快速城市化过程的生态后果有着重要的现实意义.运用RS和GIS技术,基于大庆市1996、2001和2005年的IM和ETM+遥感影像,获得3个时期的景观类型图,选取西北向东南60km长5km宽和东北向西南105 km长和5 km宽的两条样带,应用移动窗口计算了相应的景观指数.结果表明,城市空间格局的多项景观指数可准确、定量地指示研究区两条发展轴线上10年来城市化的景观梯度时空分异特征,有助于理解城市形态的内在发展过程.     

郑州市黄河南岸景观格局变化及其对生态空间的影响

以郑州市沿黄河南岸6个区(县)1997、2009、2019年3期遥感影像为基础数据,借助ENVI、Fragstats和ArcGIS软件,运用景观单一动态度、土地利用转移矩阵、景观格局指数等方法,对研究区景观格局变化特征及对生态空间的影响进行了分析,并进一步分析了黄河南岸郑州段景观格局演变特征,揭示了郑州市沿黄河6个区(县)景观格局变化对黄河生态空间的影响。结果表明:(1)1997～2019年郑州市的快速发展使沿黄河大面积区域从郊区变为城镇,耕地面积占比由49.2%下降至21.4%,建设用地占比由5.36%上升至28.52%,土地利用变化整体处于不平衡状态,相互之间转换频繁;(2)1997～2009年,研究区处于无序蔓延的城市扩张状态,2009～2019年研究区内城市快速扩张的同时,开始注重区域内生态环境的建设;(3)研究区总体上景观格局呈现破碎化趋势,斑块形状趋于规则,景观空间分布不集中,连通性较差;(4)黄河南岸大堤外5000 m范围内生态空间被不断侵占,生境质量和连通性差。受人类活动不断增强的影响,近22年黄河南岸郑州段景观格局变化显著,生态空间不断被城市发展用地挤占,必将削弱黄河生态屏障功能,威胁区域生态安全。     

哈尔滨市城市土壤重金属空间分布特征及相关分析

利用GIS软件和地统计学方法分析哈尔滨市土壤重金属镉、铅、铜、锌(Cd、Pb、Cu、Zn)元素在市区内的含量分布、空间异质性以及元素之间的相互关系。样品为2008年10月在哈尔滨市区内采集的53个土样,采样面积为7 086 km2。分析结果表明,土壤重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn块金值与基台值之比C0/(C0+C)都在25%～75%之间,属于中等的空间相关性;Cu和Zn、Cd都存在极显著正相关,Zn不仅与Cu、Cd存在着极显著正相关还与Pb存在着极显著正相关。Cd元素分布表现出明显的阶梯状,由道外区向道里区逐渐降低,道外区域整体偏高含量在0.22～0.26 mg.kg-1之间,属于轻污染级(0.2～0.4 mg.kg-1);Pb元素平均含量为41.1 mg.kg-1,在轻污染级别以内(35～70 mg.kg-1),其中较高区域是南岗区和平房区;Cu元素的分布特征是东北部的道外区高于整个市区的平均值(34.54 mg.kg-1),而南部的南岗区、道里区、平房区、阿城地区低于平均值(34.54 mg.kg-1);Zn元素平均含量为108.6 mg.kg-1,略高于Zn的警戒含量100 mg.kg-1,其中道外区属于中污染级(200～300 mg.kg-1),含量在239.5～287.4 mg.kg-1。     

农田土壤重金属空间变异多尺度分析——以北京顺义土壤Cd为例

为了揭示土壤重金属的空间分异性及其空间结构特征,对2007年北京市顺义区农田土壤采样数据中Cd含量进行多尺度分析,采用半方差分析法和尺度方差分析法定量刻画了土壤Cd空间变异的空间等级结构和特征尺度。结果表明:顺义区土壤Cd含量的变异系数为44.9%,达到中等强度变异,土壤Cd含量具有较强的空间自相关性,且存在空间多尺度结构,3.5、9.6 km左右为土壤Cd的两个特征尺度,其在小尺度上受土地利用强度的影响,大尺度上主要受土壤类型的影响。多尺度分析方法可定量化解析农田土壤重金属空间变异,有效识别不同尺度上的主导因素。     

土壤重金属混合样采样数目和空间变异耦合规律研究进展

土壤重金属合理采样数目确定和空间变异特征分析是进行土壤重金属相关研究工作的前提和基础,为评估土壤重金属混合样采样数目和空间变异研究进展,通过广泛查阅国内外相关文献,对土壤重金属混合样本数、混合样分样点数目、组间及组内误差与空间变异耦合规律现状及未来研究方向进行了评述。结果表明：目前,已有研究只关注于已知变异单元内正态分布下混合样采样数目的确定,对于已提出的偏态分布下合理采样数目确定方法,均存在着采样数目高估或者低估现象,而且只关注于混合样点合理采样数目确定方法研究;针对不同的误差控制需求、正态或偏态分布、已知或未知变异单元,确定土壤重金属混合样本数及混合样分样点数目方法研究尚未开展;对于采样数据符合偏态或正态分布下,增加土壤混合样、混合样分样点数目与组间误差、组内误差降低趋势关系拐点尚不清楚;土壤重金属混合样本及混合样分样点数目与空间变异耦合规律也尚不明确。因此,识别增加土壤混合样、混合样分样点数目与组间误差、组内误差降低趋势关系的拐点,优化土壤重金属混合样本数、混合样分样点数与土壤重金属总体采样数目的关系,结合空间变异预测模型,构建样本量计算和空间变异识别的耦合模型,揭示土壤重金属混...     

地形因子对盐城滨海湿地景观分布与演变的影响

地形作为景观结构和空间格局的重要影响因子,不仅为景观格局的形成提供基础,其空间特征也影响着景观的演变过程.基于2002、2011年地形高程信息和遥感影像,运用GIS技术,并结合分布指数,分析了盐城滨海湿地景观分布与演变对地形因子的响应特征.结果表明:①盐城淤泥质滨海湿地总体地形变化平缓,海拔0-2.5m的区域占整个研究区面积的97％以上.其中,米草带主要分布于0.9-1.5m,碱蓬带主要分布于1.5-2.lm,而芦苇带则主要分布于2.1-2.7m.②2002-2011年9年间湿地景观时间变化明显,其中,芦苇面积增加了3倍,碱蓬面积由26.80％骤降至11.51％,同期,米草面积则增加了50％之多.③湿地景观空间分布特征与地形关系比较明显.其中,米草空间分布向0.6-1.2m区间演变,显示出强烈的向低海拔区间扩张的趋势;碱蓬分布范围随地形的升高总体上呈下降趋势;芦苇在地形较高区间上的分布指数增长迅速,其优势分布区间向2.1-3.0m扩展.     

沱江上源支流土壤重金属污染空间相关性及变异解析

为探究沱江上源支流土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr 5种重金属的空间变异及其相关性,运用Global Moran’s I和Anselin Local Moran’s I空间关联指数进行相关性分析,并利用半变异函数云分析其空间结构,最后利用克里金法对污染空间进行预测,并分析其变异成因。结果表明:研究区土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr 5种重金属含量大部分处于较低水平,且平均值均未超过国家土壤环境质量标准(GB 15618—2018)风险筛选值;土壤重金属含量与空间均呈现正相关的特点;除Hg外其他重金属产生聚类特征的可能性均很大,但从局部冷热点及异常值分析可知,Hg也存在聚类特征;Cd、Pb的空间连续性较好、相关性强烈且变程最长,As、Cr次之,Hg最差;重金属含量空间变异与企业分布、污水灌溉、大量施肥以及其他自然因素具有一定的相关性。     

典型区域土壤重金属空间变异与多变量均质性分区研究

为合理优化筛选土壤长期监测点位,对土壤监测区域开展均质性分区研究,以某山区金属矿下游耕地土壤中As、Cr、Pb、Zn、Cd、Cu、Ni、Hg 8种重金属元素含量作为研究变量,采用地统计分析方法对其开展空间结构特征分析,采用主成分-模糊聚类分析方法对土壤空间进行均质性分区研究。结果表明:研究区域8种重金属元素均具有空间自相关性,Hg、Cu、Ni、Cr为中度变异,As、Pb、Zn、Cd为高度变异;通过主成分-模糊聚类分析将8个重金属指标转化为3个综合指标,最终将研究区域合理划分为3个近似均质性的分区,As、Pb、Zn、Cd、Cu、Ni、Hg平均含量为分区1分区2分区3,Cr平均含量为分区3分区2分区1。通过主成分-模糊聚类分析方法得到的分区与实际土壤重金属含量空间分布情况相吻合,该方法可用于空间变异特征较复杂的土壤重金属多变量均质性分区。     

常规方法对新疆地方土壤元素空间分析及重金属风险评价

结合数理统计学和地统计学方法对博斯腾湖流域绿洲表土17种元素进行分析,探讨其含量、空间变异性、空间分布特征,并用地累积指数法和潜在生态危害指数分析其污染状况。结果表明:17种元素平均含量顺序为CaAlFeMnVZnCrNiCuPbAsCoSbMoTlCdHg。其中常量元素Al、Ca、Fe含量远远超过新疆土壤背景值,除重金属元素Co、Mo含量低于背景值外,其余12种重金属元素存在不同程度的超标,Cd、Hg超标率高达77%、62%。表土元素的空间变异特征显示,Fe、Mn、V、Cr、Co、Zn、As、Tl受结构性因素影响较大,其空间自相关性良好;Cu、Mo、Cd、Sb、Pb、Hg在较小范围内的空间自相关性良好,说明整体结构性特征依然存在,部分区域随机因素(农田、交通、工业生产)影响较大,影响因素复杂。Fe是地壳中稳定元素,受区域地质的影响。Al变程较小,除了受成土母质影响,还受随机因素影响。Ca是活动性元素,主要与风化淋溶、迁移、沉积等因素有关。空间分布结果显示大多数重金属在县城周边、交通干线以及工厂附近的区域含量高,As在西北部和东南部含量高,既有自然来源,也有人为来源。利用内梅罗污染指数法计算13种重金属污染指数,结果表明Co无污染,Mn、Cu、Tl、Pb的污染程度在警戒线内。V、Zn、Cr、Ni、As、Cd、Sb、Hg的内梅罗污染指数在1~2之间,属于轻微污染程度,其中Cd、Hg的污染指数值接近1.5,轻微污染程度稍高于其余重金属;单因子潜在生态风险结果显示Cd、Hg具有轻微生态风险,综合生态风险指数结果显示27%的样点存在轻微生态风险,73%的样点存在中等风险,主要是Cd、Hg的风险值较高,应该引起有关部门的重视。     

北京明长城两侧森林景观异质性和复杂性变化

为了分析北京明长城森林景观结构的空间异质性和斑块形状复杂性,以北京明长城两侧3 000 m范围为研究区域,在选取各类最常用指数的基础上,结合分形理论构建了复杂性评价指标,运用缓冲区分析方法对研究区不同缓冲幅度下的景观异质性与斑块形状复杂性状况进行了分析。结果表明:1)有林地和灌木林地分布面积较广,占总面积的83%左右,为研究区的优势景观。其中,有林地为景观基质,聚合性最强,连接性最好,破碎化程度最低;而疏林地和无立木林地斑块间离散程度高,景观连接性差,破碎化程度高。2)随着缓冲距离的扩大,同类型景观斑块邻近度增高,离散程度降低,景观连接性增强,平均斑块面积变大,破碎化程度在降低,景观异质性有所增强,斑块类型趋向于均匀分布。3)随着缓冲距离的扩大,景观斑块形状复杂程度逐渐增加,边缘效应影响也随之增强,景观结构稳定性则逐渐递减。