中国土地利用空间分形结构及其机制

应用分形理论对中国土地空间分形结构及其机制问题进行了有益探讨。首先计算了中国不同土地利用类型空间结构的分维与稳定性指数;其次,分析了北京、安徽、江苏、广东、贵州、新疆、西藏、辽宁等8省区的土地分形结构;进而,在计算北京等8省区土地结构分维与图斑数、平均图斑面积、平均图斑形状指数、第一产业、第二产业、第三产业关联度的基础上,探讨了区域土地图斑数和相应图斑形状指数对土地空间结构分维的重要影响。指出:土地结构分维所能体现出的信息主要还是受到土地类型本身几何属性的影响。     

甘肃民勤绿洲土地空间结构动态变化及其灰色预测

根据分形理论,不仅揭示了民勤绿洲不同时期土地空间分形结构,而且计算了民勤绿洲土地空间结构分维与稳定性指数,并分析了二者的动态变化趋势;进而根据灰色系统理论建立了民勤绿洲土地空间结构分维非等间距预测模型。所得结论对于民勤绿洲生态环境建设具有积极意义。     

基于Logistic回归模型的内蒙古多伦县土地沙漠化驱动力分析

以内蒙古多伦县1960、1975、1987、1995、2000、2005年的土地沙漠化矢量数据及2010年2015年的遥感影像、地形图为主要数据来源，运用NEVI5.0和ArcGIS10.2软件提取8个时期土地沙漠化空间信息，划分为轻度沙漠化、中度沙漠化、重度沙漠化、严重沙漠化等不同类型进行时空分异特征分析。结合研究区实际情况，选取海拔高程、年均气温、降水量、平均风速、牲畜数量、第一产业、居民点距离等统计数据，运用Logistic回归模型定量分析了土地沙漠化动力机制，为京津风沙源区防治土地沙漠化，改善生态环境提供科学理论依据。结果表明：1960-2015年间多伦县土地沙漠化面积呈减少趋势，其中1960年到1995年间呈发展趋势，1995-2015年间呈减少趋势；1960-1995年间各类土地沙漠化增长的主导因子是第一产业和居民点距离；而在1995-2015年间影响各类土地沙漠化的主导因子是降水量、牲畜数量、第一产业和居民点距离。今后，继续控制牲畜数量、实施土地沙漠化治理政策来逆转土地沙漠化发展。     

中国沙漠化土地类型的分形研究

根据分形理论,对中国沙漠化土地类型进行了分形研究。基本结论为：①沙漠化土地斑块面积和形状指数的标度频度分形关系客观存在,不受统计时所使用的标度影响;②沙漠化土地类型的斑块周长面积分形关系客观存在,具有分形特征;③计算出沙漠化土地类型的分维,其中：潜在风移沙地分维最大,为1.5148,其图斑镶嵌结构最复杂;流动沙丘分维最小,为1.2422,其图斑镶嵌结构最简单;④计算出沙漠化土地类型的稳定性指数,其中：流动沙丘稳定性指数最大,为0.2578,其图斑镶嵌结构最稳定;潜在风移沙地稳定性指数最小,为0.0148,其图斑镶嵌结构最不稳定;⑤由于潜在风移沙地、潜在沙漠化土地稳定性差,所以,在防治沙漠化过程中,特别是要注重和加强对潜在风移沙地、潜在沙漠化土地的生态保护与恢复,防止人为作用的进一步破坏。     

威海市土地利用分形特征动态变化

基于威海市三期土地利用遥感解泽数据,应用土地利用空间形态分形模型,获得了1985年、1995年和2000年三个时期威海市各主要地类的分形维数和稳定性指数;通过叠加分析等方法,计算出了1985-1995年、1995-2000年和1985-2000年三个时间段各主要地类动态度.在此基础上.对威海市土地利用分形特征时空格局变化特点、动态度变化特点进行了研究.结果显示:1985年、1995年和2000年分维数较大的主要地类均是未利用土地、城镇用地和水域等,分维数较小的地类均是农村居民点和其他建设用地.从1985年到2000年,各主要地类的分维数平均值旱现出逐渐减少的趋势,总的来看,土地利用类型的形态向着简单、规则的方向发展.在不同时段,各主要地类的分维数和稳定性指数变化特点存在较大差异.农村居民点、其他建设用地和未利用土地在三个时期的空间结构较稳定,水域、城镇用地、草地和耕地在三个时期的空间结构较不稳定.1985-1995年,威海市城镇用地年增长率最大,林地年减少率最大;1995-2000年,城镇用地年增长率最大,水域年减少率最大;1985-2000年,城镇用地年增长率最大,未利用土地年减少率最大;威海市城镇扩展迅速,城镇化趋势显著.社会经济快速发展、政府规划、城镇化等因素是威海市主要地类分形维数、稳定性指数和动态度变化的主要原因.     

干旱区不同土地利用类型的时空分形特征研究——以塔里木河干流区域为例

以新疆塔里木河干流1990年、2000和2007年土地利用数据为例,应用分形理论来分析干旱区内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及动态变化性,通过建立距离河道不同的缓冲区范围来变化空间尺度,研究分形的空间尺度变化效应。结果表明,各种土地利用类型都具有空间分形特征,1990年土地利用分形维值由大到小的顺序是其它用地>牧草地>耕地>林地>居民及独立工矿用地>未利用地,2000年和2007年土地利用分形维值大小顺序为其它用地>牧草地>耕地>林地>未利用地>居民及独立工矿用地;通过空间结构稳定性指数分析得到天然植被(林地、牧草地等)的空间结构稳定性比较小。随着空间尺度的逐级扩大,各土地利用类型的分形特征依然存在,但分形维数减少,土地利用空间结构总体趋于简单状态下稳定。     

额济纳三角洲近15年土地利用分形特征及变化

分形理论在土地利用变化领域有着广阔的应用前景。通过论述土地利用斑块分维数、稳定性指数的计算方法及代表意义。而后,借助遥感和地理信息系统空间技术,以额济纳三角洲为例,计算了沙漠化地区土地利用斑块的分维数和稳定性指数,分析了它们的变化特征及其所隐含的地理学意义,为区域生态环境保护和可持续利用提供决策依据。     

21世纪初科尔沁沙地沙漠化程度变化动态监测

基于RS与GIS技术,以2000年TM影像和2005年ETM影像为信息源,划分土地利用类型并建立目视解译标志,利用ERDAS的图像和数据处理功能,对科尔沁沙地2000年以来沙漠化程度的动态变化进行了监测。结果表明,监测期内轻度沙漠化土地面积增加635.8 km²,具有明显增加的趋势。中度、重度和严重沙漠化土地面积均减少,减少面积分别为195.0 km²、313.8 km²和145.6 km²。对于各类沙漠化土地而言,轻度沙漠化土地面积均增加,严重和重度沙漠化土地面积均减少,中度沙漠化土地在沙丘活化或流沙入侵沙漠化土地中增加,其他两类中均减少。沙漠化土地逆转过程中,轻度和重度沙漠化土地逆转较为明显;新增沙漠化土地中,中度和重度沙漠化土地所占比例较大。     

土地空间分形结构的尺度转换特征

应用分形理论以及多元相关分析、灰色关联分析方法,分析浙江省慈溪市土地空间分形结构的尺度转换特征。结论为:①慈溪市、贵州省不同尺度分割区域的土地空间分形结构均客观存在,不因尺度不同而变化;②尺度转折点因尺度不同而出现,贵州省(省域尺度)土地利用存在尺度转折点,慈溪市(县域尺度)土地利用不存在尺度转折点;③不同尺度的慈溪市、贵州省土地空间结构的分维不仅主要受到土地类型本身几何属性的影响,而且其所受到的影响跨尺度存在;④尺度的差异造成不同影响因子的影响程度随尺度出现变化;平均图斑形状指数对慈溪市土地空间结构的分维影响最大,图斑数则对贵州省土地空间结构分维的影响最大。     

黄土高原典型地貌类型的土地利用分形特征

以山西省闻喜县1∶1万土地利用现状数据库为数据源,运用GIS技术,基于DEM数据及地貌特征将闻喜县分为河谷、塬地、丘陵、山地4种地貌,计算各地貌下不同土地类型的分维数和稳定数,并对计算结果进行分析比较。结果表明:不同的地貌特征不仅对土地利用结构有影响,对其分维指数和稳定性指数也有影响;相同地貌特征下不同的土地类型分维数和稳定性指数存在着差异,分维数越高土地利用类型的结构越复杂,稳定性指数越高土地利用类型的结构越简单。通过对分维数和稳定性指数的研究可为优化土地利用结构和可持续利用土地资源提供依据。     

基于RS和GIS的内蒙古多伦县土地利用变化对生态服务价值的影响

采用内蒙古多伦县1987年、1995年、2000年和2005年的TM影像,运用GIS方法提取了各年的多伦县土地利用动态变化数据。采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法对多伦县土地利用数据进行分析处理,测算了多伦县土地利用变化引起的生态系统服务价值变化。结果表明,1987~2005年间多伦县土地利用变化十分剧烈,耕地、林地、城镇用地、水域面积呈增加趋势,草地、未利用地面积呈减少趋势。土地利用类型主要由未利用地和草地向林地、耕地变更,并且草地和未利用地面积持续减少,林地和城镇用地面积呈持续增加趋势;多伦县生态系统服务价值1987~1995年间呈下降趋势,而1995~2005年间呈增加趋势,其生态系统服务价值处于可持续发展状态;耕地、林地和草地生态系统服务价值占多伦县总生态系统服务价值的比例较大,耕地、林地和水域的生态系统服务价值均呈增加趋势,而草地和未利用地生态系统服务价值呈减少趋势;各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,表明多伦县生态系统服务价值对服务价值指数缺乏弹性,研究结果可信。     

北京周边沙源区沙化土地光谱特征初探

针对我国土地沙化及 90年代以来环北京地区频繁发生的沙尘天气 ,以北京周边的河北省丰宁县、内蒙古多伦县及镶黄旗为研究区 ,用美国ASDFieldSpecTM FR全波段野外光谱仪对不同类型沙化土地进行了野外光谱测量 ;根据测量结果 ,对不同沙化土地的光谱特征及其响应机制进行了探讨 ,认为土壤湿度、草地类型、草群高度和盖度以及不同物候期植被光谱特征与沙化土地的平均光谱特征相关。应从区域植被和土壤的特征光谱段分析沙化土地的光谱特征     

沙漠化过程中生物量损失的初步评估——以内蒙古科尔沁地区为例

内蒙古科尔沁地区近50a来沙漠化土地经历了发展-再发展-逆转的过程,到2000年,该地区的不同类型和程度的沙漠化土地总计达50200km²,态势依然严峻。研究表明,沙漠化过程中生物量的损失主要体现在生态系统的退化中,其基本特征是伴随着生态系统的结构功能逐渐受到破坏,植被沙生化和土壤沙质化,最终导致低级的沙漠(地)生态系统的形成,生物生产量的降低。2000年度科尔沁地区旱作农田由于沙漠化过程所造成的地上生物量损失约为68.6万t,放牧草地的地上生物量损失量约为1008.2万t,总的损失量为1076.8万t。而在可以进行计算和评估的41a间,该地区由于沙漠化过程所造成的地上生物量损失量约为44148.8万t。     

内蒙科尔沁沙地奈曼地区沙漠化土地综合整治初步研究

内蒙奈曼旗沙漠化土地面积广大(占总土地面积69.5%), 危害也严重。沙漠所在当地政府支持下设立研究站对沙漠化土地进行综合整治取得明显的生态, 社会、经济效益。主要是采取调整土地利用结构, 压缩低产农田, 改良土壤, 种植高效益经济作物, 固定流沙, 造防护林等措施, 已初见成效。     

基于MODIS时间序列数据的沙漠化遥感监测及沙漠化土地图谱分析——以内蒙古中西部地区为例

土地沙漠化是内蒙古中西部地区主要的生态环境问题之一,遥感与图谱分析为其研究提供了有效的技术手段。基于MODIS数据产品,反演时间序列的沙漠化监测指标,结合决策树分类法提取沙漠化土地信息,并提出新的沙漠化修正指数进行沙漠化土地动态分析;采用地学图谱分析方法提取了3个不同时间尺度上沙漠化土地的时空复合图谱信息,对沙漠化土地类型变化、土地沙漠化的程度等进行分析。结果表明:(1)遥感监测指标与决策树分类方法相结合可以有效地提取沙漠化土地信息。(2)2000-2014年内蒙古中西部地区的沙漠化程度与面积总体上呈减轻与减少趋势,2011-2014年间沙漠化总面积年平均值约为17.2万km²,比2000-2010年沙漠化总面积年平均值减少约2万km²。(3)沙漠化土地变化具有多时间尺度的特征,短时间尺度与较长时间尺度上沙漠化的动态变化趋势不同。各类型沙漠化土地动态度的绝对值随时间尺度的增加而降低。不同时间尺度沙漠化土地的净逆转比例也不同,2005-2010年和2005-2014年沙漠化土地净逆转比例较大,分别为13.95%和9.08%。受研究时段长度的限制,10 a或更长时间尺度上进行沙漠化动态变化趋势及其成因机制的分析可能更为合理;而5 a或更短的时间尺度,可能仅对揭示沙漠化高风险区或快速恢复区等热点地区有帮助。(4)2000-2014年毛乌素沙地及阴山北麓的农牧交错区等地区呈现相对稳定逆转的态势,而浑善达克沙地中西部等部分地区沙漠化土地变化较不稳定,近5 a仍呈现恶化的态势。     

半荒漠地区天然草场类型图的编制及载畜量估算——以内蒙古伊克昭盟公卡汉苏木为例

本文以内蒙古伊克昭盟公卡汉苏木为例,论述了半荒漠地区的草场特征,基本类型,利用现状,分布规律等;并以现场调绘的航空相片为基础,编制了草场大比例尺的类型图;量算了草场面积,估算了草场载畜量,证实了该区草场已经过牧;提出了草场改良利用的建议和整治以及草场沙漠化的措施;对该区草场建设和制定畜牧业发展规划具有一定的参考价值和指导意义。     

沙漠化地区可持续发展评价:Ⅱ.应用

采用层次分析方法并结合沙漠化具体特征给出了沙漠化评价指标的权重计算方法,并以奈曼旗为例详细说明了沙漠化地区的可持续发展评价过程。结果表明,基于沙漠化治理提出的可持续发展评价体系较准确地反映了沙漠化地区影响可持续发展的关键因素,提出的评价方法也行之有效,评价结果可以为当地的可持续发展提供建议。从1975—2000年,奈曼旗地区可持续发展水平逐步提高,沙漠化程度不断减轻,人类活动和社会经济条件基本呈好转趋势,自然条件波动较大。进一步的发展措施可归纳为：调节人类活动以适应脆弱的自然条件,改善社会经济条件以改变不合理的人类活动等。     

Desertification Reversion in Relation to Land Use Change and Climate in Naiman County, Inner-Mongolia, China

Analyses of desertified land and land use change in Naiman County of Inner-Mongolia showed that there was a fluctuated in-crease of rain-fed cropland in the period from 1951 to 1960, then decreased until the middle of the 1990＇s, then increased again, while irrigated cropland consistently increased. The woodland and build-up land consistently increased while grassland area de-creased. The area of water body increased from 1975 to 1995 and then decreased while river beach decreased. Wetland change fluctuated with a maximum of 303.53km2 in 1995 and a minimum of 62.08 km2 in 2002. Invasion of cropland into river beach does not only change land coverage on the beach, but also the hydrological process of the river systems and deeply influence wa-ter availability. The correlation between cropland and underground water table is negative and significant. Increase of irrigated cropland is the primary cause of water availability reduction. Water table reduction is negatively correlated to cropland. The total desertified land has decreased since 1975. A rapid increase occurred before 1959, but it is difficult to assess the change of deserti-fication due to lack of data from 1959 to 1975. Changes of different types of desertified lands were different. There is no signifi-cant correlation between land use and different types of desertified land, but there is a significant negative correlation between woodland and total desertified land. The correlation between grassland and total desertified land is positive and significant. There is a significant correlation between different land cover and key factors such as water body and annual precipitation, river beach and runoff, area of shifting dune and annual precipitation, and cropland and underground water table. Desertification reversion in Naiman County is fragile and will be even much more fragile due to population growth, rapid land use and climate change. This will lead to continued invasion of irrigated cropland into more fragile ecosystems and reduction of water availability.     

以防沙治沙为目标的土地利用方式调整——以内蒙古自治区多伦县为例

风沙现象的发生与作用力(风力)大小和下垫面特征密切相关,土地利用方式反下垫面的特性,从而影响风沙现象的发生和发展。本文以地处半干旱地区的内蒙古多伦县为例,在充分查明原有每个土地利用地块抗风蚀特性,和生态安全性的基础上,根据下列原则:(1)依照大的地貌类型或地貌区域的差异,进行宏观尺度上土地利用格局配置;(2)不再沙化条件下维持生态安全;和(3)充分考虑目前现实状况,进行以防沙治沙为目标的土地利用方式调整。调整结果反映在两县市的1∶250000土地利用图上。另外,对多伦县的土地利用格局也作了初步探讨。