太湖流域1995－2010年耕地复种指数时空变化遥感分析

为了重建太湖流域1995-2010年耕地复种指数时空变化过程,结合1995年NOAA-AVHRR的旬NDVI数据、2000-2010年250m16d合成的MODIS-NDVI数据和4期土地利用数据,利用傅里叶变换技术的HANTS方法重建农作物生长NDVI曲线,结合差分算法提取各时相复种指数。结果表明:太湖流域1995-2010年复种指数时空格局呈现以一年两熟为主,但一年一熟比例呈持续增长趋势,复种指数局部格局变化主要集中分布在上海市和浙江省;太湖流域复种指数呈北高南低的空间格局,1995-2010年总体呈较明显的下降趋势,从1995年189.4%持续下降到2010年167.3%,降幅从大到小依次为浙江省、上海市和江苏省;基于遥感和HANTS方法提取太湖流域复种指数在栅格尺度上精度达94.6%;受计算范畴差异及遥感数据空间分辨率影响,在县市行政区划单元尺度上,遥感方法与统计数据计算的复种指数平均误差约15.8%～21.6%。研究结果可为太湖流域农业政策制定及管理提供科学依据。     

我国东北地区土地资源变化态势分析

基于遥感和GIS技术,研究了1986-2000年东北地区土地资源变化趋势,并对空间差异和主要的驱动力进行了分析.结果表明,东北地区属于土地利用急剧变化型,由于人类活动的增加,导致耕地面积大幅度增加,林地、草地、水域和沼泽大量减少.从变化速率来看,水田增加最快,1986-2000年增长了20%,草地和沼泽减少最快,分别减少了17%和12%.分析东北三省土地利用特征的差异可知,辽宁省以水田和林地的减少及旱地的大面积增加为主,吉林省主要特征为水田和旱地的增加与草地的大幅度减少,黑龙江省主要特征为水田与旱田大幅度增加与林地、草地和沼泽的大面积缩减.东北地区耕地增加的分布区域是大兴安岭、小兴安岭、长白山地的山地丘陵,三江平原和黑龙江、吉林的半干旱、半湿润地区.林地减少的分布区域是大兴安岭、小兴安岭、长白山地的山地丘陵.草地减少的分布区域主要在黑龙江、吉林、辽宁与内蒙古东部交接地带的半干旱、半湿润的草原地区.气候变暖为耕地开垦提供了有利的前提条件,人口增加和区域经济的发展以及城市化进程的加快是重要的土地利用变化驱动因子.     

中国近30a耕地变化时空特征及其主要原因分析

随着中国经济的快速发展和人口的不断增加,在各项建设占用大量耕地和生态退耕与环境保护措施的双重影响下,中国的耕地面积在持续减少。对中国耕地随时间变化规律的认识以及其空间分布变化趋势的把握已成为重要的研究内容,这对于研究区域粮食安全和区域可持续发展也有重要的指导意义。该文在中国长时间序列土地利用动态时空数据库的支持下,对中国1987年到2010年的耕地变化过程进行了全面分析,揭示了中国近30 a来耕地变化的时空特征,分析了其变化的主要原因。研究表明,自1987年以来,中国原有耕地不断减少,北方地区为主的新垦耕地持续增加。以2000年为转折点,1987年到2000年耕地总面积略有增加,2000年到2010年耕地总面积逐步减少,近30 a间,耕地总量相对稳定。比较而言,2000年以前的耕地增加速度明显高于2000年以后的耕地减少速度。到2010年全国耕地总面积呈南减北增、减少速率最快的区域集中于长江三角洲、珠江三角洲地区,而增加速率最快的区域集中在新疆、黑龙江以及内蒙古部分地区。建设用地对耕地的占用持续强烈并有加强趋势,生态建设占用耕地是生态脆弱地区耕地面积减少的主要原因,对耕地的占用比例仅次于建设用地。对草地、林地的开垦是全国新增耕地的主要来源,对未利用土地的占用有增强趋势,近年来,包括盐碱地;沼泽地,甚至是沙地、戈壁等未利用土地被改造成耕地,同时也会带来区域水资源和环境等方面的一系列问题,尤应慎重。     

1962-2010年玛纳斯流域耕地景观的时空变化分析

为分析近几十年来玛纳斯流域水资源开发密集开发条件下耕地景观的时空变化,采用1962年、1977年、1989年、2000年和2010年5期遥感影像进行土地利用制图,并针对耕地信息,分别从时间变化过程、类型转化关系、空间格局等方面分析了近50 a来面积变化的时空特征,从气候变化与灌区建设的角度探讨了水资源空间配置与耕地扩张的关系。结果表明:1)近50 a来耕地和建设用地面积持续增加,未利用地、湿地和冰川雪地持续减少,草地在前20年增加、后30年减少;土地利用的变化程度总体上由剧烈逐渐趋于缓和;2)整体上耕地的变化由双向转化期逐渐过渡到单向转入期,草地和未利用地为各期主要转入类型,建设用地和草地为主要转出类型,各期的转入面积远大于转出面积,耕地总面积持续、快速增长。3)耕地扩张的重心由城市周边转向荒漠地区、由上游地区逐渐转移到下游,先后在昌吉、呼图壁、沙湾县、主要河流两岸及北部荒漠地区扩张,耕地景观也由杂乱破碎转的斑块转为成片连续的耕地带,耕地在景观中的优势进一步加强。4)耕地面积的扩张与降水和河川径流量的增加有关,耕地的扩张速度与方向与水库的空间分布及建成时间有明显的相关性,水库及灌渠建成的后一个时段往往会伴随一轮耕地的快速扩张。流域内水资源开发的潜力不足,已不能满足耕地的大规模扩张。适当控制耕地规模、优化用水结构、提高水资源利用效率,是集约化农业发展、生态环境保护的关键。     

基于遥感的2000－2009年三江平原北部耕地变化特征分析

该文以三江平原北部为研究区,基于遥感数据分析2000-2009年该区域耕地变化特征,旨在为土地整治、农田水利工程建设等耕地资源开发利用提供依据。结果显示:耕地面积由214.31增加至285.10万hm2,垦殖率升至67.3%,新增耕地主要为旱地;共有73.64万hm2土地被垦殖为耕地,主要来源为沼泽地、林地和草地,而同期退耕面积仅为2.84万hm2;58.67万hm2旱地转换为水田,9.06万hm2水田转换为旱地;水田呈现出集中分布的格局,占耕地总面积的比重升至30.10%;位于研究区东部北部的县市耕地增加较多,而位于西部南部的县市耕地增加的较少;今后该区域在农业发展特别是农田水利建设过程中,应加强水土资源优化配置研究,并主要通过土地整治来增加有效耕地面积。     

基于遥感的吉林省中西部耕地数量和质量空间格局变化分析

耕地数量和质量变化直接关系到国家粮食安全和社会稳定,研究粮食主产区耕地数量和质量变化具有重要的现实意义。该研究利用2000年、2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感数据和2351个样点土壤实测数据,对吉林省中西部耕地分布的空间变化和由此引起的不同质量等级耕地的时空特征进行分析。结果表明:2000—2013年期间,吉林省中西部耕地总量稍有增加,面积由5.61×104 km2增加到5.64×104 km~2,其中旱田面积增加645 km2,水田面积减少350 km~2。研究区耕地分布表现出明显的西部增加、东部减少的趋势;新增耕地最主要来源于湿地(66.04%)和草地(21.12%),传统耕作区(主要为城市周边)耕地大面积减少,其中45.08%转化为人工表面,28.85%和22.61%转化为林地和湿地;水田与旱田之间的相互转化比较剧烈。2000—2013年期间,研究区耕地质量总体呈下降趋势,净减少的耕地为一、二等地,其中一等地净减少305 km~2,长春市占96%,净增加的耕地是三、四和五等地,分别为235、148和218 km~2,主要分布在白城市和松原市。城市化占用和耕地保护政策的实施是该区域耕地数量和质量变化的主要驱动因素,研究时段内吉林省中西部优质耕地流失严重,存在突出的占优补劣问题。     

基于地貌分区的河北省近10年耕地时空变化分析

地貌可以制约地表水分和热量的分配,对耕地质量具有决定性的意义。该研究基于土地利用现状、地貌区划和降水等数据,利用空间分析、单一地类流向分析等方法,分3个时段从地貌分区的角度研究了河北省2009－2018年耕地时空变化情况。结果表明：1）近10年耕地面积基本保持稳定。耕地共减少2.91万hm2,平均每年减少0.32万hm2;平原和盆地耕地减少,丘陵、山地和高原耕地增加。2）耕地重心向北移动,耕地“上山”现象明显。2009－2012、2012－2015、2015－2018这3个时段内流入耕地较流出耕地平均海拔分别升高了321.89、120.25、102.78 m;流入耕地重心较流出耕地重心向分别向西北、东北、北方向移动了78.19、38.05、18.06 km。3）耕地向降水少、气温低的区域转移。流入耕地平均降水和气温低于流出耕地。降水量小于400 mm的区域耕地面积增加1.57万hm2,降水量大于400 mm的区域耕地面积减少4.48万hm2;平均气温大于8 ℃的区域耕地面积减少5.06万hm2,平均气温低于8 ℃的区域耕地面积增加2.15万hm2。4）流入耕地的主要来源为未利用地,流出耕地的主要去向为建设用地,村庄建设占用是最主要的去向。研究结果可为完善耕地占补平衡政策和耕地后期监管提供决策支撑。     

陕西省耕地质量时空变化特征及其分异规律

为从省域层面、地理区域、市域层面等3个空间尺度系统分析陕西省耕地数量和质量时空变化特征及其分异规律,以期为保护耕地资源、划定基本农田区、制定耕地质量管护对策等提供科学依据。该文基于陕西省2005—2015年长时间序列的耕地分等评价数据,采用GIS的空间分析、数理统计分析、地统计学分析等方法,结果表明:1)陕西省耕地数量在2005—2015年间整体呈下降趋势,近些年通过占补平衡及高标准农田建设,减少趋势已得到遏制,基本达到耕地数量动态平衡;2)陕西省耕地质量整体不高,平均利用等11.33;近十年来全省耕地质量总体上变化不大,但呈下降趋势;3)陕北地区作为陕西省耕地后备资源,积极开展土地整治工程,同时进行生态建设,耕地数量和质量均有所提升。该项研究成果为土地整治等耕地质量建设提供科学依据,为基本农田划定、占补平衡等耕地质量管理提供了基础支撑。     

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。     

1990-2013年挠力河流域耕地变化下水土资源平衡效应分析

为揭示挠力河流域耕地资源水分盈亏态势,该文以遥感数据、长时间序列气象数据和DEM数据为基本数据源,基于遥感和地理信息系统技术,从旱改水角度出发探讨1990-2013年间流域耕地变化下的水土资源平衡效应问题。结果表明:20多年间挠力河流域水田、旱地间变化极为剧烈,其变化以耕地内部转化为主;农田需水量由1990年的541 mm上升至2013年的581.82 mm,变化主要集中于流域西北部和中部地区,年实际蒸散量区间为438~587 mm,整体表现出"中间低,两头高"的分布特征;耕地水分盈亏程度变化明显,盈亏指数评价等级空间分布差异较大,除严重缺水耕地面积少量增加外,其余4种评价等级耕地变化强烈,其中正常缺水耕地的面积比例下降22.06%,其余3种评价等级耕地都出现较大面积的增加,表明流域耕地水分亏缺态势进一步加剧。该研究结果可为挠力河流域农田灌溉方案的制定提供借鉴和参考。     

基于多时相遥感影像的东北三省作物分布信息提取

该文选用覆盖东北三省2007年主要作物发育期内14个时相MODIS NDVI 250 m 16 d影像、2005年Landsat ETM+30 m影像和大量地面调查数据,借助ISODATA非监督分类算法、作物植被系数变化曲线光谱耦合技术和Google Earth工具,提取了主要作物分布的空间信息。基于Landsat ETM+30 m影像采用亚像素估算方法对耕地面积系数进行了计算,分别估算了东北三省的耕地、水稻、玉米和大豆的面积,并用各个县级地图做掩模提取了耕地、水稻、玉米和大豆的面积,与同期的统计数据组成4组配对样本进行对比验证。结果表明,4组数据经配对样本的T检验都呈显著性差异,耕地相关系数最高为0.92,依次为玉米、水稻和大豆,都在0.68以上,与统计数据吻合较好,而分析结果位置精度为85.7%,提取结果能较好的反映东北三省主要农作物的空间分布状况,可为其他区域尺度主要作物空间分布信息的提取提供借鉴。     

基于波谱分析技术的遥感作物分类方法

为获取东北三省作物类型分布信息,精确地进行粮食估产,该文以250mMODIS时间序列NDVI数据为主要数据源,以东北三省主要粮食作物水稻、玉米、大豆、小麦为研究对象,利用波谱分析方法对东北三省作物类型的空间分布进行研究。研究结果表明,大豆的遥感反演面积和统计面积的相关性最好(R2=0.770),其次是玉米(R2=0.710),水稻(R2=0.686)。该文使用的作物分类方法适用于试验条件有限,实测数据较难获得并以遥感数据为主要数据源且研究区域较大、作物类型单一、种植面积广的情况。     

基于遥感与GIS的土地用途转移分析——以洞庭湖区为例

采用遥感、GIS一体化技术，以1989～1990、1999～2000年获取的陆地资源卫星Landsat TM或ETM图像为主信息源，对洞庭湖区近10年土地用途的转移变化进行了检测，对驱动变化的主要因素进行了分析。结果表明，1990年以来的10年间，耕地减少0.9万hm²，占总面积的比重减少了0.32%；各类建设用地总计增加了0.75万hm²，比重增加0.26%；水域增加0.16万hm²，比重增加了0.06%。林地略有减少，草地、未利用地略有增加。流失的耕地中，绝大部分被退田还渔还湖，或被建设用地所占用。建设用地的扩张占地中，耕地被占74.08%，林地被占20.86%。土地利用、土地价格及税收等方面的政策、城市化与工业化、农业结构的调整、以及科技的进步对土地用途的转移有决定性的影响。     

基于混沌免疫算法和遥感影像的土地利用分类

为提高利用遥感影像进行土地利用分类的精度，采用了基于混沌免疫算法(Chaos Immune Algorithm)的多光谱遥感影像分类方法。首先应用混沌免疫算法对样本进行自学习得到全局最优的聚类中心，然后通过得到的聚类中心对整幅影像进行分类。该方法利用混沌变量的遍历性，进行粗粒搜索，优化免疫算法的初始抗体群；通过克隆选择算子、变异算子、抗体的循环补充操作，避免陷入局部最优解，得到全局最优的聚类中心。在对淮南矿区采用TM影像进行的土地利用分类中，试验结果表明该方法分类总精度为89.9％，Kappa系数为0.8     

中国区域多源土地覆被遥感产品精度分析与验证

国家及区域尺度的土地覆被信息对于解决环境演变、生物多样性保护、生态系统评价及环境建模等一系列问题起着至关重要的作用。该文以中国科学院CHINA2000数据为参考,从国家尺度比较了当前全球4种土地覆被遥感产品的分类精度,以便解释验证数据与参考数据在空间及专题上的一致性和异质性。结果表明:与参考数据相比,4种遥感产品的土地覆被类别的空间分布,从整体上表现出较高的一致性,但在局部区域差异性较大,特别是在景观异质性较强的西南和东南地区;GLC2000遥感产品从相关系数和总体精度方面都表现出与参考数据较好的一致性,其相关系数为0.92,总体精度为55.86%,GLOBCOVER产品则表现出与参考数据较差的一致性;4种产品与参考数据在空间上表现出明显的混淆现象,混淆主要发生于林地、灌木、草地和耕地之间,这表明粗空间分辨率遥感产品在识别叶类土地覆被类型的能力上仍需要改进,该文为中国用户合理利用遥感产品提供了科学合理的依据。     

黄河三角洲耕地变化及其驱动力的卫星遥感分析

Taking Kenli County in the Yellow River Delta, China, as the study area and using digital satellite remote sensing techniques, cultivated land use changes and their corresponding driving forces were explored in this study. An interactive interpretation and a manual modification procedure were carried out to acquire cultivated land information. An overlay method based on classification results and a visual change detection method which was supported by land use maps were employed to detect the cultivated land changes. Based on the changes that were revealed and a spatial analysis between cultivated land use and related natural and socio-economic factors, the driving forces for cultivated land use changes in the study area were determined. The results showed a decrease in cultivated land in Kenli County of 5321.8 ha from 1987 to 1998, i.e., an average annual decrement of 483.8 ha, which occurred mainly in the central paddy field region and the northeast dry land region. Adverse human activities, soil salinization and water deficiencies were the driving forces that caused these cultivated land use changes.     

基于多源遥感数据的河西走廊覆膜农田时空演变分析

农田覆膜在中国西北干旱区广泛应用,具有显著的增温保墒和增产效果。大面积覆膜会影响到区域气候特征,其残膜污染影响生态系统健康。准确识别覆膜农田的时空分布特征,对于农业水资源管理和生态环境保护具有重要意义。为了准确量化河西走廊覆膜农田时空分布,该研究基于多源遥感数据,使用植被指数,提出了一种确定覆膜农田识别时间窗口的方法,在窗口内使用快速覆膜识别算法提取了河西走廊近10年覆膜农田区域,并分析了其时空演变规律。结果显示当地覆膜农田识别最佳时间窗口为4月上半月,其覆膜农田识别总体精度为80%。河西走廊多年平均覆膜农田面积为38.3×10⁴ hm²,其中55.6%位于黑河流域,疏勒河和石羊河流域各占20.9%和23.3%。由于节水灌溉面积增加同时灌溉用水量减少,对覆膜的需求降低,河西走廊覆膜区域近10年减少了32.4%。该研究可为中国西北干旱区农业资源调查提供参考。     

基于遥感的矿业用地演变规律分析

矿业集聚区内的矿业用地分布直接关系到区域土地利用安全格局。该文以武安市为例,以1996年、2006年TM图为数据源,采用遥感资料自动识别软件（ENVI）和人工目视解译相结合的方法,利用ARC/INFO软件提取土地利用类型动态变化矩阵反映土地利用面积变化,表明区域内变化率最大的用地类型是工矿用地;通过景观分析软件FRAGSTATS3.3获取土地利用景观指数,表明工矿景观要素在区域中所起的作用在增加,各类用地分布的复杂程度提高,总体景观格局离散程度与变化幅度有限,矿业用地与矿产资源分布的总体集聚性非常强。     

面向对象的土地利用/覆盖遥感分类方法与流程应用

为了进一步提高干旱/半干旱地区土地利用/覆盖分类精度,该文以新疆石河子垦区为研究区,利用NDVI时间序列分析的方法确定了土地利用/覆盖遥感分类最佳时相组合;采用最佳指数因子OIF对参与图像分割的谱段进行选择;选择不同分割参数建立4级分割层次,构建了不同尺度的分类对象;针对其不同特点,分别选择基于知识的模糊分类和基于样本的监督分类方法;建立了面向对象的土地利用/覆盖遥感分类流程。采用地面实测数据对分类效果进行评估,与基于像元的分类方法相比,该文方法能够获取更高的分类精度,可为同类的研究与应用提供借鉴。     

基于遥感影像的县域土地功能分类及功能转换分析

城市化、工业化引起的土地利用/覆被变化改变了土地功能。为探索区域土地功能的演变规律,该文以河北省黄骅市为研究区,首先对土地功能进行分类,并应用GIS和RS数据,分析2008—2014年土地功能的空间分布特点及变化规律,采用生产能力核算模型和净初级第一生产力计算模型分别计算了生物性生产功能及生态环境功能值,从而揭示土地功能用地面积及功能值的演变过程。结果表明,参照建立的土地功能分类方法,研究区可以分为6大功能类及21个功能亚类。2008—2014年土地功能特别是生产和承载功能变化较剧烈;生物性生产功能与土地质量等别关系很大,而生态环境功能与土地利用方式密切相关;2008—2014年生物性生产功能值增长1%,而生态环境功能值则减少了1.1%,生物性生产功能的提升保障了粮食安全,但生态环境功能的降低则要求严格保护生态用地。该研究结果可以为土地功能评价、生态红线划定及土地利用规划等工作提供科学依据。