基于RS与GIS唐山市城镇扩展对耕地产能影响的定量评估

分析研究当前区域性耕地资源数量与质量的变化格局和态势,定量评估城镇扩展对耕地产能的影响,具有重要的理论和现实意义。以唐山市1993年和2003年两期Landsat TM/ETM遥感影像为主要数据,运用Erdas软件进行人机交互解译,并借助GIS软件分析城镇扩展对耕地面积和空间分布的影响。基于农用地分等成果为基础,通过典型调查,建立耕地利用等指数和耕地实际产量的回归模型,定量估算10 a间城镇建设用地扩展对耕地产能造成的损失。研究表明10 a来唐山市建设用地总量迅速扩展,主要增加源为耕地,城镇建设用地扩展占用耕地的面积达14.27×103 hm2,主要分布于丰润区和丰南区,即1993－2003年间唐山市城镇发展方向主要为南北双向扩展,该两区产能损失分别占全市总损失产能的41.88%与37.97%,且城镇扩展占用的多是7等以上城镇周边农业基础设施好、生产力水平较高的农田,损失产能达1.35×105 t,对区域农业生产和粮食安全产生了不容忽视的影响。     

基于遥感和GIS的城市扩张稳态指数及其应用

城市扩张是当今世界的全球化趋势,如何衡量城市扩张状态是城市扩张研究的热点问题。该文从道路网络与城市扩张的互动机制出发,提出一种计算城市扩张稳态的指数(urban expansion steady-state index,UESI)。选取纽约、伦敦、东京等13个世界级城市,利用核密度分析计算道路网络密度,通过遥感解译与空间分析提取近30 a城市扩张信息,最后建立路网密度-城市扩张模型。通过样本UESI指数计算开展比较分析,并对北京2025年城市扩张状态进行了预判。结果表明,UESI能够有效表征城市扩张状态,当UESI达到0.30,城市扩张处于稳定状态。该指数能够有效量化城市扩张状态和潜力,丰富了当前城市扩张量化研究。对于快速发展中城市具有重要的参考价值。     

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。     

基于遥感数据的城市空间扩张研究

城市化是区域人口增长与社会经济发展的综合进程,其最为明显的特征是城市空间扩张。采用基于RULEGEN的决策树分类方法从Landsat ETM+影像中提取昆明市建设用地信息,应用皮尔逊卡方检验和香农熵模型计算城市空间扩张的自由度和蔓延度。结果显示,在近8a中,该市城市扩张呈现较高的自由性和蔓延性以及明显的各方位不均衡性;空间扩张的时段自由度和蔓延度均呈现不同程度的下降趋势,城市发展趋于紧凑化。     

基于GIS的江苏省耕地质量等级评价

为科学评价江苏省耕地质量等级,提升耕地质量管理水平,按照国家标准《耕地质量等级》(GB/T 33469-2016),确定了适用于江苏省的耕地质量统一指标体系和等级划分标准,并应用GIS技术进行耕地质量数据处理和等级划分。结果表明:江苏省耕地质量高、中、低等级耕地分别占全省耕地总量的31.55%、48.05%、20.40%。各农区耕地质量等级由高到低依次为太湖农区、里下河农区和沿江农区、宁镇扬丘陵农区和徐淮农区、沿海农区。江苏省耕地主要存在盐碱、障碍层次、酸化、瘠薄、渍潜5类障碍因素,盐碱型主要分布在沿海农区、徐淮农区,障碍层次型主要分布在宁镇扬丘陵农区、徐淮农区、太湖农区,酸化型主要分布在里下河农区、宁镇扬丘陵农区,瘠薄型主要分布在沿江农区、徐淮农区,渍潜型主要分布在里下河农区、太湖农区。研究结果可为全面掌握江苏省耕地质量等级,了解存在的主要障碍因素,有针对性地培肥改良,促进耕地质量进一步提升提供科学依据。     

基于农用地分等修正的土地整治项目对耕地质量的影响评价

土地整治可提升耕地自然质量,改善耕地生产条件,研究土地整治项目对耕地质量的影响具有一定意义。该文以上高县2012年土地整治项目为例,在耕地质量等别年度更新的基础上,分析土地整治项目工程对耕地自然质量和生产条件的影响,通过判别耕地自然质量稳定因素和变化因素,增加土地利用修正因素构成评价体系,按农用地分等思路,从整治前后耕地质量等别的变化来研究土地整治项目对耕地质量的影响,并通过多元回归分析方法分析对耕地质量影响较显著的因素。研究结果为：整治后研究区自然质量等从9.06等提升至8.81等,利用等从6.03等提升至4.68等;土地整治项目对耕地质量变化影响较显著的因素主要有：有机质含量、土壤pH值、排水条件、灌溉保证率、田块规整度、路网密度。研究结果表明：耕地自然质量变化因素和土地利用修正因素的选取可准确反映土地整治项目工程特征,评价结果也符合耕地质量真实情况。该文的农用地分等修正方法对于整治后耕地质量评价是可行的,同时评价结果可作为土地整治绩效提供依据。     

黑土区田块尺度耕地质量遥感监测与评价

为了实现对田块尺度耕地质量的高空间分辨率监测与评价,本文以黑龙江省海伦东兴合作社为研究区,以多源遥感影像为基础获取以像元为单元的田块尺度的耕地质量信息,综合考虑当地耕地特点构建耕地质量评价指标体系,用主成分分析法确定各评价指标的权重,进行质量评价并将评价结果与干重(作物生物量)进行比较,探究利用遥感手段监测和评价田块尺度耕地质量的可行性。研究表明:利用遥感影像提取相应指数可以表征对应指标信息;在两期影像的基础上考虑地形因子进行土壤有机质(SOM)反演的精度较高;依据遥感影像进行评价得到的耕地质量结果与作物生物量相关系数为0.685,达极显著相关;借助多源遥感数据,将耕地质量差异精确到像元级,有利于实现田块尺度的耕地质量的定量评价。本研究成果可为耕地资源高效利用与管理、提高农田水肥利用效率提供参考。     

基于变化向量的耕地利用方式变化下耕地质量评价

耕地利用方式变化下耕地质量的变化研究意义重大。该文以浙江省耕地质量监测试点松阳县为例,以变化向量凸显耕地利用方式变化,探讨基于变化向量的耕地利用方式变化下耕地质量变化的快速评价方法。充分考虑各特征向量之间的联系以及不同意义不同量纲元素间的共同作用问题,选择典型相关分析CCA(canonical correlation analysis)构建变化向量;采用CCA为基础的多元变化检测MAD(multivariate alteration detection)最大限度的消除相关性影响,以方差最大的形式凸显耕地利用方式变化下耕地质量的变化;选择基于高斯混合模型(GMM)的期望最大化算法(EM)快速评价耕地利用方式变化下耕地质量的变化情况。重点分析基于快速评价的耕地利用方式变化下耕地质量变化区域的空间分布及其和传统因素法的对比分析。结果表明:基于变化向量法得到的耕地质量变化结果与传统的因素法在监测耕地质量水平不变的吻合度在80%~100%以上,耕地质量水平提高的吻合度在16.6%~50%,耕地质量水平下降的吻合度在66.7%~100%。提出的基于变化向量法的耕地质量变化评价模型能对耕地利用方式变化下耕地的质量变化做出正确的评价,评价方法科学、合理、易操作推广,为合理优化配置耕地利用方式提供定量数据支撑。     

基于耕地要素的耕地质量评价指标体系研究及其发展趋势

耕地质量评价作为衡量耕地内在基础条件与外在利用水平的重要手段,而科学合理的指标体系是评价的关键。本文在对耕地和耕地质量概念内涵梳理分析的基础上,基于耕地要素特征构建耕地质量评价指标体系,并提出了耕地质量评价的研究趋势。结果表明:耕地是气候、土壤、地貌、权籍、利用和基础设施等要素综合作用而形成的以种植农作物为主的土地利用类型;耕地质量是由自然因素与社会因素综合作用而形成的满足作物生长的适宜性程度,包括气候条件、地貌状况、土壤特性、利用特征、权籍属性和基础设施等方面,并具有保障国家粮食安全、满足公众对高效生产、绿色食品供给等多重效用的能力;基于耕地要素特征,从气候、地貌、土壤、基础设施、权籍和利用等层面构建耕地质量评价指标体系;耕地质量评价研究应注重多目标的综合评价,通过构建时间与空间的多尺度评价体系,借助遥感、地理信息系统等"3S"技术创建耕地质量诊断与评价新模式。     

基于多光谱遥感的耕地等别识别评价因素研究

为了判断应用遥感技术进行耕地质量识别的可行性,该文以多光谱遥感影像为数据源,采用遥感技术提取耕地质量影响因素,进行耕地质量遥感识别评价。通过建立反演模型和实地验证,有机质含量、地形坡度与表层土壤质地可以利用遥感影像有效获取;灌溉和排水因素理论上可以通过遥感影像识别,但资料获取较困难,可通过专题图和影像解译相结合的方法获取;剖面构型、障碍层次和土壤酸碱度等因素通过遥感识别的准确度较低。以自然等指数作为遥感识别评价成果,利用已有农用地分等成果对其进行验证,结果表明,在误差范围[7%,7%]内二者具有高度一致性,因此基于多光谱遥感进行耕地质量识别评价具有一定的可行性。该研究可为耕地等别评价因素识别、耕地质量评价和动态监测提供参考。     

SAR遥感技术在农业土地利用遥感调查的应用

成像雷达遥感全天候、全天时工作和穿透一些地物的特点，以及独特的成像原理，使其得以广泛的应用。该研究针对热点雷达数据ERS-2，以地处云量较多的杭州湾海涂围垦区为研究样区，根据地物目标的时域散射特性，采用分区分类策略，对预处理后的多时相雷达数据进行农业土地利用类型分类。研究结果表明全天时、全天候的雷达遥感数据能够替代多光谱遥感数据进行农业土地利用遥感调查，并显示出巨大的应用潜力。     

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。     

基于遥感的现代与传统农业区域土地利用格局差异分析

该文以黑龙江省富锦市为研究区,以第二次土地调查数据库成果为数据源,基于GIS平台和景观指数法分析国营农场辖区即现代农业区和地方政府辖区即传统农业区的土地利用景观格局的差异,旨在为土地整治项目布局提供依据。结果表明:研究区内林带、道路、渠沟构成了区域土地利用空间格局的框架,直接影响着各种地类的规模和形状。国营农场辖区即现代农业区内林带、道路、渠沟等农业基础设施纵横交错、体系健全、井然有序,林网密度为传统业农区的1.72倍,路网密度为传统农业区的1/2,渠网密度为传统农业区2.3倍。园地、林地、牧草地、其他土地、城镇村及工矿用地散布于研究区内。耕地作为区域景观的基质,遍布整个研究区,但现代农业区与传统农业区内耕地类型存在明显差别,前者水田比例明显高于后者。土地经营管理制度不同,是导致国营农场辖区与地方政府辖区土地利用格局差异的重要原因。该项研究为科学安排土地整治项目提供参考。     

基于农用地分等修正的土地整治项目耕地质量评价

提高耕地质量是土地整治的核心任务之一。在现有国土资源调查评价成果的基础上,快速有效地在项目尺度上对整治后的耕地质量进行评价,是当前土地整治研究与实践的迫切要求。该文从分析土地整治项目对耕地质量的影响入手,甄别敏感因素及稳定因素,在农用地分等基础上,补充自然质量和生产条件修正因素,建立相应的评价体系,并以海南省陵水县典型土地整治项目进行实证分析。研究结果表明:修正后的项目区综合自然等别由4.7提升至4.2,综合利用等别由4-3提升至3.2,修正后利用等指数与基准作物实际产量的相关系数为O.86,高于修正前的O.82,说明所构建的评价体系能有效反映土地整治项目对耕地质量的影响,分析结果满足实践中耕地质量的变化评价的需要。该研究可为项目尺度土地整治耕地质量评价提供参考和借鉴。     

基于农用地分等和土壤环境质量评价的耕地综合质量评价

该文从耕地生态管护的角度出发,探讨了如何实现土壤环境质量评价与农用地分等成果的融合。基于土壤环境质量评价和农用地分等的理论和方法,该文提出了耕地综合质量评估技术,即在农用地分等所建立的等级体系基础上,引入土壤环境质量评价系数概念,进一步利用该系数对农用地利用等指数进行修订,得到耕地综合评价指数,并以河南省洛阳市为例作了实证研究。根据洛阳市耕地质量综合评价结果,与原农用地利用等别相比,无污染的耕地综合等别保持不变,有污染倾向的耕地综合等别有所下降,存在污染的耕地等别降为末等。这些评价结果可以为土地利用管理、环境污染防治规划将提供更有效的依据。     

基于多源遥感数据的土地整治生态环境质量动态监测

土地整治生态转型是土地整治发展的必然趋势,在项目区尺度进行科学合理、客观直接、长期全面的生态环境质量监测评估具有重要意义。该研究基于多源遥感数据,选取典型土地整治项目,运用主成分分析法构建RSEI(remote sensing ecological index)模型,反演得到湿度、绿度、热度、干度指标以及RSEI指数,实现对项目区整治过程中生态环境质量变化的监测与分析。研究结果表明:1)湿度和绿度指标对项目区生态环境质量具有正向作用,而热度和干度指标起负向作用,且干度指标的影响最大;2)RSEI总均值在整治前、中、后分别为0.652、0.572和0.605;RSEI等级中的优良等级在整治前、中、后所占比例分别为78.73%、39.55%和63.29%;RSEI变差、不变和变好的比例分比为42.55%、46.25%和11.20%;3)项目区生态环境质量呈现"先下降-后上升-整体下降"的态势,表现为"整治期变差-恢复期变好-全过程变差"的总体特征,土地整治对项目区生态环境的扰动具有持续性,区域生态环境恢复与改善存在滞后期,在项目竣工5年后项目区的生态环境质量水平仍低于整治前。     

基于空间决策的城镇空间与农业生产空间协调布局优化

科学划定城镇空间和农业生产空间的空间开发管制边界,是兼顾城市发展与粮食安全的重要举措.该文以鹰潭市中心城区为例,借助GIS平台进行建设开发适宜性评价和耕地综合质量评价.基于2个评价结果开展城镇空间和农业生产空间协调优化布局研究.通过城市发展方向预测、新增建设用地规模、基本农田保护面积和耕地国家利用等四方面修正,形成城市开发边界和基本农田保护红线初步方案.根据空间矛盾协调原则做出空间决策,优化协调城镇空间和农业生产空间布局.研究结果为:中心城区建设开发适宜性分值由高到低呈现出以中心城区中心为圆心的“圈层”式的空间分布,中心城区耕地综合质量高的耕地主要分布在西部和东部;综合建设用地重心移动分析、凸壳原理分析城市扩张模式、基础设施与产业布局分析得出中心城区北部的夏埠乡、志光镇和鸿塘镇是中心城区未来发展的重点方向;引入耕地国家利用等指标,将基本农田保护红线方案划分为可调区和不可调区,城市开发边界方案与耕地保护红线方案不可调区布局冲突的空间决策为调整城市开发边界,优先保障耕地.城市开发边界方案与耕地保护红线方案可调区布局冲突的空间决策为调整耕地保护红线,优先保障城市发展.