基于FLUS模型的汾河流域生态空间多情景模拟预测

选取汾河流域为研究区,基于2015年、2018年土地利用类型数据,并采用EES模型筛选了对应基准年的20项驱动因子数据,利用FLUS模型,在验证模型精度有效性的基础上,模拟预测了2024年、2030年生产空间优先、生活空间优先、生态空间优先以及三生空间协调4种情景下汾河流域生态空间的时空演化特征及成因。结果表明:(1)2018—2030年汾河流域生态空间呈现两类演变趋势,在生态空间优先、三生空间协调情景下呈现线性增长,分别增长5.92%、5.13%;生产空间优先、生活空间优先情景下呈现线性下降,分别下降9.40%、2.20%;生产、生活、生态空间用地结构比例维持4:1:5。(2)时空格局上,生态空间位于流域边缘山区,生产、生活空间位于核心盆地,生态、生产、生活空间整体呈现依次嵌套的格局特征;生态空间核心区变化幅度较小,边缘区变化显著。(3)2024年、2030年三生空间协调情景、生态空间优先情景下生态空间的演变趋势近似,受流域自然-社会发展趋势及国家政策影响,未来可利用后备土地资源有限,流域生态空间变化较小但也存在胁迫隐患。基于此,本文建议严格遵循"三线"(永久基本农田保护红线、生态保护红线、城镇开发边界线)基本原则,合理规划三生空间后备土地资源,对生态空间边缘区(生态敏感区)积极治理保育,核心区限制开发,促进流域科学发展。     

20世纪70年代中期以来奈曼旗土地利用变化及生态环境效应研究

本文在遥感技术与GIS技术支持下,以内蒙古自治区奈曼旗近二十五年来的土地利用为例,对土地利用/覆盖的时空演变、景观格局变化及其生态环境效应进行了探讨。结果表明:1976—2000年间,奈曼旗发生土地利用变化的面积约占总面积的22.70%,发生变化的土地总面积为184015.51hm2。林地、未利用地面积明显增加,耕地面积明显减少,减少幅度约为21.86%。景观斑块的聚集程度变小,破碎程度加大,趋于离散分布。从生态效应上来看,土地利用变化引起的生态环境质量变化呈现出改善和恶化并存的趋势,主要表现在草地生态功能的退化以及土地的沙化、盐碱化,沙地有扩展蔓延趋势;林地面积的增加、耕地面积的减少对提高区域生态质量和生态功能起到了积极的作用。     

农牧交错区三生空间时空演变特征与影响因素——以内蒙古呼和浩特市为例

农牧交错区是我国北方重要生态安全屏障及粮食产地,探索其“三生”空间演变规律与影响因素对生态脆弱区国土空间优化及可持续发展具有重要意义。本文运用土地利用动态度、用地转移矩阵、地理探测器等方法研究2000—2020年内蒙古典型农牧交错区呼和浩特市“三生”空间演变特征及影响因素。结果表明：（1）研究期内呼和浩特市“三生”空间整体动态变化平缓（0.02%～0.04%）,生态、农业生产、牧业生产空间趋减,生活、其他生产空间增加。（2）2000—2020年呼和浩特市“三生”空间格局变化显著,主要表现为城区外围生活空间侵占农牧业生产空间,土默川平原及北部、东南部丘陵地区农业生产、牧业生产、生态空间相互转换;（3）研究区生态、农业生产、牧业生产空间在前10 a相互转化剧烈,2010—2020年有所减缓;生活、其他生产空间呈净转入状态并在后10 a突增。（4）平均坡度是影响农牧业生产空间布局的主导因素（0.24～0.4）,产业发展、人类活动和农业生产规模对当地空间格局影响较大,精细化治理背景下,政策引导的作用日益突出。     

关中平原城市群“三生”空间生态环境效应及影响因素研究

以关中平原城市群为研究区域，对2000-2020年“三生”空间土地利用情况进行测算，多尺度对2000年、2005年、2010年、2015年、2020年五期生态环境效应的时空变化特征进行分析；使用地理探测器对影响地区生态环境效应的因子进行探测。结果表明：1)关中平原城市群以生产用地和生态用地为主，研究期间农业生产用地面积持续性减少，生态用地和生活用地面积持续性扩张。2)2000年-2020年关中平原城市群的生态环境质量指数和正向效应在空间上体现为中低周高，时间上呈现波动上升趋势；该地区总体生态环境质量呈现正向发展趋势。3)土地利用强度、耕地面积占比、地形起伏度是影响关中平原城市群生态环境效应的关键驱动力，剩余自然和社会经济因子共同塑造研究区生态环境效应；影响因子的交互作用大于单因子对生态环境效应的影响。关中平原城市群在发展过程中应以生态环境保护为优先，发展绿色产业，重视城市建成区绿化和生态建设；同时严守耕地红线，提高已有耕地的生产效率以保护粮食安全。     

土地利用的“反规划”与底线思维——以内蒙古科尔沁左翼后旗为例

通过建立土地利用规划分类体系、规划属性数据库、分区属性库、“三生用地”空间格局构建流程等,形成了规划空间格局构建的思路与方法,并按照“反规划”和底线思维理念采用系统动力学、景观生态学和地学统计学分析等方法对科尔沁左翼后旗土地利用数量和空间格局构建进行了研究.结果表明:按照生态优先理念,基于底线思维构建的“多规合一”用地格局是现势性强的理想用地状态,国家全面系统的机制体制创新改革和不同层级政府、社会力量的协同配合是最佳实现路径.     

新疆甘家湖湿地土地利用变化及其生态环境效应

应用1972-2008年3期遥感数据和GIS软件空间分析方法对新疆甘家湖湿地土地利用变化进行了分析,并采用生态环境质量指数模型建立了研究区各土地利用类型与生态环境质量之间的数量关系,分析了土地利用变化对生态环境质量的影响。结果表明:1972-2008年间,甘家湖湿地土地利用发生了较大的变化,沙地面积增加,且速度较快,沼泽地及水域面积减少,林地的内部转移量较大;生态环境质量指数具有下降趋势,下降的主要驱动力为林地和沼泽地面积的变化;甘家湖湿地土地利用的变化已经引起湿地功能退化,土壤质量下降,植被退化及土地沙化加剧等生态环境质量问题。     

基于退耕还草背景的科尔沁沙地土地利用景观格局分析

以2000、2005年的土地利用矢量数据为基础数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,从区域和旗县2个尺度,定量分析了科尔沁沙地实施退耕还草工程5年间土地利用景观格局的变化态势,并揭示了土地利用景观格局变化对区域生态环境的影响。结果表明:⑴退耕还草5年间,科尔沁沙地的水田、旱地、有林地、灌木林地、疏林地和高覆盖度草地景观的面积及空间分布的连续性趋于增大,而沙地、盐碱地、水域及沼泽湿地景观的面积及空间分布的连续性趋于减小;各旗县景观斑块类型的变化趋势不尽相同。⑵退耕还草5年间,科尔沁沙地的景观多样性降低0.97%,景观优势度增大3.08%,景观破碎化程度降低2.00%,整体景观组成趋于简单;各旗县景观结构的变化趋势不尽相同。⑶退耕还草5年间,科尔沁沙地旱地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著负相关(P=0.008,r=0.674,n=14),而高覆盖度草地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著正相关(P<0.001,r=0.876,n=14),表明科尔沁沙地实施退耕还草工程期间,风蚀严重的旱地的退耕和高质量草地的建植是提高区域生态环境质量的关键。     

内蒙古农牧交错带土地利用转型生态环境效应及分异机制——基于三生空间主导功能判别视角

农牧交错带生态环境脆弱，探究其土地利用转型生态环境效应有利于改善该地区生态环境，推动该地区城市的可持续发展。基于遥感数据和ArcGIS空间分析技术，采用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、生态贡献率及地理探测器模型，探讨了内蒙古农牧交错带“三生空间”视角下的土地利用转型生态环境效应及空间分异驱动因素。结果表明：1) 2000-2020年，内蒙古农牧交错带基于“三生空间”的土地利用转型主要表现为生产空间的缩减，生态空间的稳定以及生活空间的扩张。2)2000-2020年，内蒙古农牧交错带生态环境经历了先恶化后改善的变化过程，各期质量指数分别为0.582、0.580、0.583,导致生态环境质量改善和恶化的转换类型主要是耕地、未利用土地和草地之间的转化。3)影响内蒙古农牧交错带生态环境质量空间分异的核心因子是耕地面积占比，关键因子是坡度、地形起伏度和降雨量，因子之间的交互作用主要呈双因子和非线性增强的关系特征。4)内蒙古农牧交错带在推进退耕还林工程的同时还应加强生态安全屏障保护力度，加快构建以国家公园为主体的自然保护体系。     

中亚阿姆河跨境流域景观生态风险时空演变特征分析

以中亚阿姆河流域1995—2018年6期土地利用遥感数据为基础,应用景观生态风险指数模型、半方差分析、空间自相关等方法分析该跨境流域景观生态风险时空演变规律.结果表明:(1)自1995年以来,研究区景观格局发生了显著变化,裸地面积增加最多(22704.66 km2),以林地、草地、水体转入为主,水体面积减少最多,占比由...     

北方农牧交错带地区土地利用的粒度效应研究——以化德县为例

粒度是土地利用过程运算的基本单元,不同的粒度影响着土地利用分析结果.粒度效应产生的基础之一是空间异质性,所以具有区域性,开展典型地区的粒度效应研究具有意义.文中以化德县为例,利用GIS和Fragstats平台,以分析土地利用结构、空间转移矩阵和景观格局指数为途径,对北方农牧交错带地区的土地利用的粒度效应进行了研究.结果表明:农牧交错带地区主导土地利用过程的地类为草地和耕地,合适粒度范围在10-50hm2之间,其中以10-20hm2范围最适宜.粒度效应与地类面积的数量结构和空间分布格局有关,并受计算方法的影响.基于面积优势原则进行粒度粗化的过程中,研究区内各地类斑块的面积差异是影响粒度效应的关键,其中优势地类对粒度效应具有主导作用.     

新疆玛纳斯河流域绿洲景观生态脆弱性时空分异

以2000年、2005年和2014年3期Landsat TM影像为基础数据,运用景观敏感度和景观适应度指数构建景观生态脆弱度评价模型,采用空间分析方法和统计学方法研究其时空分异特征以及空间关联格局,结果表明:(1)2000—2014年,耕地、建设用地和未利用地增加、林地减少较快,水域和草地缓慢减少,流域景观生态脆弱性呈上升趋势。其中,2005年以后脆弱性上升明显,结构性因素对景观格局变化的影响逐渐增大,但非结构性因素始终居于主要地位。(2)流域景观生态脆弱性具有高度的空间自相关性,表现为明显的空间关联性和空间依赖性,呈高-高集聚和低-低集聚、趋同空间正相关格局。(3)脆弱性空间分异较为显著。2000年以较低和中等脆弱区为主,两者所占面积比例为57.36%,较高和高脆弱区分布在西北部;2005年大部分地区处于较低和中等脆弱区,流域中下游较高脆弱区向东部延伸;2014年脆弱度水平明显增大,高脆弱区所占面积比例为10.9%,较高和高脆弱区向中游以及中上游扩张,城市空间扩张和建设用地扩大是导致脆弱度增大的主要动因。(4)中上游脆弱性空间扩张强度、方向、趋势与中下游脆弱性变化密切相关,说明人工绿洲建设进入高强度集聚规模和大规模生态外部性的空间发展阶段,应加强全流域统筹、全要素规划、全过程管理的生态建设与重构。     

新疆地区近15年来土地利用时空变化及驱动力分析

以20世纪80年代末新疆土地利用数据库及2000年、2005年两期新疆遥感影像为信息源,结合土地利用变化数量和空间分析模型及马尔科夫过程,分析新疆近15年来的土地利用变化强度及各地类间的转移变化状况,揭示该区域土地利用的时空变化特征和规律.最后采用马尔科夫过程预测各土地利用类型的变化趋势,并对土地变化的驱动力进行分析.结果显示:耕地面积处于上升状态,其年变化幅度最大;林地面积总体呈减少趋势且减少部分主要被开发为耕地;草地面积总体呈下降趋势.水域面积不断增加.工矿居民建设用地增加迅猛.由马尔科夫过程预测结果显示自2000年以后,草地、林地面积逐年增加,耕地面积呈下降趋势.人口增长,农业科技进步和农业结构调整,政策因素,社会经济发展等是驱动新疆土地利用变化的主要因素.     

近35年黑河中游临泽县荒漠化时空分异及景观格局变化

以黑河中游临泽县近35年Landsat遥感影像为数据源,基于3S技术、土地利用变化模型和景观格局研究方法,开展研究区荒漠化时空演变及景观格局动态研究.结果表明:研究区荒漠化土地面积总体减小,轻度荒漠化土地面积减少的幅度、空间位移和景观格局变化最大,中度和重度荒漠化土地面积及景观格局相对波动且逐渐向绿洲内部移动,极重度荒漠化土地移动距离最小且主体和景观格局相对稳定;在绿洲开发受限,荒漠化以重度和极重度为主的背景下,应以防治土地沙漠化和盐碱化扩张为主,合理调控绿洲开发活动,实现黑河中游绿洲的可持续发展.     

新疆艾比湖流域景观格局尺度效应

通过了解流域景观格局指数的尺度效应,能客观反映土地利用景观格局及其动态变化。以MODIS和OLI为数据源,针对地区社会经济活动频繁、人为干扰强烈和生态脆弱等特性,以土地利用/土地覆盖(LUCC)类型为斑块类型划分依据,将流域内的LUCC类型划分为7种景观类型,选取类型水平和景观水平来计算景观特征指数,分析不同景观格局尺度效应的响应情况。结果表明:(1)在类型水平上,随着空间分辨率的不断降低,MODIS和OLI影像所计算的斑块密度都随着粒度的增大而减小;斑块面积的变化趋势相似,除个别地类变化剧烈外,其余各地类的变化幅度较小。MODIS影像中各地类的周长面积分维度的总体趋势是减小的;OLI影像所计算的周长面积分维度的总体趋势成基本持平状态。凝聚度指数、边缘密度、斑块面积百分比、斑块类型面积和有效网格大小的散点图分布较为集中,有个别尺度下的某一土地利用类型出现异常的现象。(2)在景观水平上,不同遥感影像中各景观指数的变化趋势表现出不同形式,且不同景观指数间的变化趋势也存在差异。随着空间尺度的增大,斑块密度、景观形状指数和斑块数量均呈现单调下降的趋势;最大斑块指数的变化趋势不确定;香农多样性和香农均匀性指数的整体变化趋势相对稳定。     

基于分形理论的新疆土地利用空间格局分析

应用地理信息技术,提取基于遥感影像的新疆土地利用空间数据,通过分形模型,计算20世纪80年代末、90年代末和2005年3个时期各土地类型的分形维数和稳定性指数,定量分析其土地利用空间格局变化,并以此为依据,探讨各土地利用类型的复杂性和稳定性,同时结合土地利用变化动态度指数,探讨新疆土地利用空间格局变化的原因。结果表明:80年代末至2005年水域分形维数逐年增大,土地利用斑块形态不规则程度递增,并在空间上呈扩张趋势;但其稳定性呈逐年下降趋势。除水域外的其他各大土地利用类型,在80年代末至90年代末,其分形维数呈递增趋势,复杂性递增且达到最高点,土地利用斑块形态趋于不规则,空间上呈扩张趋势;而稳定性递减且达到最低点。90年代末至2005年分形维数呈递减趋势,土地利用斑块形态趋于规则,空间上呈缩小趋势,其稳定性呈逐渐增强趋势。     

咸阳市土地利用变化及生态风险

基于1990年与2007年2期土地利用遥感数据,采用RS,GIS技术和统计分析方法,对咸阳市1990-2007年的土地利用变化状况进行了分析,在此基础上,研究了由土地利用变化引起的咸阳市生态风险问题。结果表明：①17 a间咸阳市土地利用整体呈现耕地面积和未利用地面积减少,林地、草地、建设用地面积增加的趋势;②生态风险指...     

近20年大同市土地利用/覆盖遥感变化分析

应用多分类器集成方法获取1993-2013年4个时期的土地利用/覆盖分类图,利用动态度、转移矩阵及土地利用程度变化模型研究大同市近20年的土地覆盖时空变化特点,结果表明:(1)20年间区域有林地、人工林和建设用地面积的增长速度较快,灌木、裸岩、裸土和草地的面积减少较快。大同市整体土地覆盖变化反映了耕地林地增加、城镇扩展、灌草地和未利用地不断减少的土地利用变化格局;(2)大同市土地流失的来源为灌木林、草地及未利用地,地类去向为有林地、建设用地及农业用地,未利用地大部分被转化为林、草、农业用地;(3)阳高县、左云县、市辖区的土地利用程度最高,灵丘县的土地利用程度最低,建设用地及农业用地的增加使得大同市整体土地利用处于发展期;(4)大同市土地覆盖变化剧烈,主要受人口压力、资源开采及生态修复政策的影响。建议加强生态恢复功能,优化空间开发格局,并建立持续定期的遥感监测。     

基于电路理论的生态格局识别与保护研究——以宁武县为例

基于电路理论中电荷随机游走特性与连接模型,采用生态源地识别、生态廊道构建等生态安全格局研究一般范式,对山西省宁武县生态格局进行了研究。结果表明:1) 18块生态源地以林地和草地为主,水域和湿地为其补充,分布相对分散,占县域面积23%; 2) 41条生态廊道(含34条关键廊道,潜在廊道7条)主要围绕次生原始森林分布,由草地和灌木林地组成; 3)生态廊道改善系数介于0-9. 27,夹点区域相对集中于县域南部; 4)将生态源地、生态廊道、夹点区域、改善区组合构成了综合生态安全格局,并划定保护区、改善区和发展区等3个类型区。     

辽中南城市化水平评价与区域环境影响的时空演变

运用多层次模糊综合评价方法对辽宁中南部1995、2000和2005年的城市化水平进行评价,并利用G IS空间分析和地统计分析功能研究区域环境影响强度的空间格局、时空变化趋势及其成因。结果表明:辽中南地区城市化水平总体为:1995年<2000年<2005年,港口城市的地位优势不断显现;区域发展和城市建设对区域环境的影响强度不断增加,区域环境影响强度的变化趋势与各类土地利用类型及城市发展程度基本一致。     

泾河流域粮食产量与生产潜力时空分布特征及其与MODIS-GPP的关系

以黄土高原泾河流域为例,利用2001—2012年的MOD17A2H GPP数据、流域范围28个站点气象及辐射数据,以及农业统计年鉴数据,采用MK趋势检验和回归分析等方法,对流域尺度GPP、生产潜力与粮食产量的时空分布特征及相互关系进行了分析。结果表明：（1）研究时段内,泾河流域单位面积年GPP随时间呈增加趋势,流域平均GPP为519.6 g·m^-2·a^-1。GPP空间格局总体上与降雨分布特征一致,自西北向东南逐渐增加,北部为GPP低值区,两侧山地林区和河川区为GPP高值区,南部的长武、正宁、旬邑、彬县一带是GPP次高值区。（2）泾河流域光温生产潜力在空间上整体自西向东呈增加趋势,南北向呈“马鞍形”分布,范围为16 462~21 786 kg·hm^-2; 气候生产潜力在空间上自西北向东南呈增加趋势,其变化范围为4 945~12 412 kg·hm^-2;研究时段内,二者的年际变化趋势都不显著。(3)泾河流域粮食产量在空间上自西北向东南增加,2001—2012年间单位面积粮食产量逐年增加,流域内大部分县区的作物气候生产潜力与粮食产量差值在6 000 kg·hm^-2以上。（4）对各站点数据的统计分析表明,空间分布上泾河流域单位面积粮食产量、作物气候生产潜力及GPP两两之间的相关性分别达到了极显著水平;时间过程上单位面积粮食产量与GPP之间显著相关。单位面积粮食产量与MODIS-GPP时空间的极显著相关性展示了通过遥感数据估算粮食产量的有效性,有助于推进区域粮食产量的预测预报。