干旱区典型流域近30 a土地利用/覆被变化和景观破碎化分析——以玛纳斯河流域为例

 利用1976年、1989年、2005年三期遥感影像,运用GIS和FRAGSTATS景观分析软件对玛纳斯河流域近30 a的土地利用/覆被变化和景观破碎化进行了研究。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用/覆被在过去30 a间发生了普遍的变化。耕地、建设用地不断增加,而草地、林地、水域、盐碱地不断减少。耕地主要是在草地上开垦出来的。②绿洲内部的耕地趋于集聚状态,破碎性降低,而绿洲边缘的耕地,破碎性增强。草地面积大减,破碎性增强,退化严重。沙地、水域破碎性也不断增强,林地、未利用土地的破碎化于1989年增强,2005年减缓。③驱动力分析表明,流域变化是自然和人类活动共同作用的结果,其中人口的快速增长、政策环境的变化和自然环境变化如干旱等是最主要的驱动因素。     

20世纪90年代无定河流域土地利用的时空变化

本文基于ArcGIS平台,以LandsatTM影像解译得到的三期土地利用数据为基础,结合统计分析工作,对无定河流域20世纪90年代土地利用数量、类型及其变化进行了分析。分析得出,前后2个5年间,无定河流域耕地、林地和未利用土地都是先减少而后稍有增加,草地则是先增加后稍有减少。在10年尺度上土地利用总的动态特征是,耕地与未利用土地面积减少,林地、草地面积增加。前5年无定河流域综合土地利用动态度为0.85%,未利用土地和草地的年变化率较大,耕地与水域年变化率较低。后5年无定河流域综合土地利用动态度为0.3%,林地与未利用土地年变化率较大,耕地与水域变化率较小。最后引入单一土地利用类型相对变化率反映出无定河流域土地利用变化存在明显的区域差异。     

新疆和田河流域土地利用/覆被变化及其驱动力分析

土地利用／覆盖变化及其驱动力分析是土地利用／覆盖研究的一个主要核心内容。利用1990年、1999年和2005年和田河流域3期土地利用数据,对和田河流域1990—2005年土地利用/覆被变化进行了定量的分析研究,同时利用相关分析和主成分分析探讨了土地利用/覆被变化的驱动力。研究结果表明:在15 a尺度上研究区土地利用/覆被变化总特征是耕地、林地、水域和建设用地面积增加,草地和未利用地面积减少;土地利用程度变化量为0.56%,流域土地利用处于发展时期;优势度没有发生明显的变化,未利用地一直最高。研究区土地利用/覆被变化的主要驱动力为人口因素、经济因素、富裕程度、政策因素、技术因素和水文因素等,各驱动因素以合力形式作用于土地利用/覆被使其变化,其中,人口因素在土地利用/覆被变化中起主导作用。     

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。     

考虑土地利用/覆被变化的集总式流域水文模型及应用

为了定量评估土地利用／覆被变化的水文水资源效应，提出考虑土地利用／覆被变化的集总式流域水文模型。该模型基于中国科学院土地资源分类系统的一级类型，将流域划分为6种不同土地利用及覆被变化类型；在每一类土地利用及覆被变化面积上，分别考虑蒸发和下渗的差异，并利用蓄满一超渗耦合产流模型计算该面积上的地表径流量和地面以下径流量；利用地貌汇流模型和线性水库模型将每类面积上的地表径流量和地面以下径流量演算至流域出El断面，从而得到流域的水文过程。模型参数包括流域地貌特征参数、产流参数和汇流参数，前者可以根据地理信息系统技术和遥感技术获得，而后者则需要根据流域的水文资料通过最优化方法求得。利用无定河流域1980-2000年的逐日降雨、蒸发及流量资料对该模型进行了参数率定与检验，率定期1986-2000年的水量平衡系数为0．999，年径流深合格率为100．0％；检验期1980-1985年的水量平衡系数为0．953，径流深合格率为83．3％，计算结果表明该模型在无定河流域具有良好的适应性。对模型产汇流参数进行合理性分析，得出无定河流域不同土地利用类型蒸发能力的相对大小关系为耕地〉林地〉草地〉未利用土地。     

1990—2005年疏勒河流域土地利用/覆盖变化分析

选择疏勒河流域为研究区域,利用1990年TM、2000年ETM和2005年TM影像为信息源,应用地理信息系统和遥感技术,提取三期疏勒河流域土地利用信息,并对土地利用动态进行了分析。结果表明,近15 a来,疏勒河流域土地利用变化缓慢,土地利用格局没有发生显著变化;不同土地利用类型中,耕地面积和建设用地增加较多;林地、草地面积减少;水域在1990—2000年间减少,2000—2005年间增加;未利用地在1990—2000年之间增加,2000—2005年之间减少。     

黄土丘陵沟壑区退耕驱动下土地利用变化——以陕西省安塞县纸坊沟流域为例

随着1999年退耕还林的实施,黄土高原丘陵沟壑区土地利用发生了显著的变化,为探讨这种变化规律及其驱动机制,以安塞县纸坊沟流域1991年、2000年、2013年TM/ETM影像为数据源,结合地形图、外业调绘资料等,基于RS和GIS技术分析了纸坊沟流域退耕前后的土地利用/覆被变化规律,并以2013年的土地利用格局为基础,应用CA-Markov模型确定的转移概率矩阵对2023年土地利用变化进行了模拟预测。结果显示:退耕还林提高了纸坊沟流域土地利用的年变化率;改变了各类土地之间的流转关系,很多其他类型的土地都转为林地和果园;加快了纸坊沟流域土地利用转移速率,退耕前全流域土地利用转移率仅为0.15,退耕后土地利用转移率达0.37,是退耕前的2.47倍,其中林地面积转入最为明显,主要来自耕地、草地、盐碱地面积的转出,耕地面积转入转出并存,但是以耕地转出为总趋势。预测表明:2013—2023年间土地利用将继续保持退耕后的变化趋势,总体上表现为林地和果园面积的增加,而耕地、草地和其他用地面积减少,但是随着退耕还林工程的深入,这种变化趋势会减小,最终林地、草地、耕地等面积将基本稳定,处于动态平衡之中。本研究将为黄土丘陵沟壑区后退耕时期区域的可持续发展规划提供一定的依据和指导。     

新开河流域土地利用格局变化图谱分析

基于地学信息图谱分析方法,运用ARC/INFO软件,以马尔柯夫空间概率模型为基础,利用新开河流域33 年(1969-2001 年) 土地利用格局4 期的空间数据(1969 年、1979 年、1992年、2001 年),合成了一系列土地利用格局变化图谱,通过图谱分析来了解新开河流域的土地利用格局变化规律。结果表明：在过去33 年期间该流域土地利用格局发生了显著变化。耕地大幅度增加,其净增面积1357.2 km²,占流域总面积超过32%,其主要来源于草地、沙地、沼泽地、林地;沙地变化有所起伏,占流域总面积不低于23%,虽然总体呈减少趋势,但流域的草地沙化、耕地沙化还比较严重;草地大幅度减少,其净减面积1582.6 km²,占流域总面积由36.2%缩减为18.5%,其主要来源于开垦草地为耕地、草地退化成沙地、沼泽地、盐碱地以及草地改造种植林地;居民地、盐碱地呈增加趋势,湿地、林地呈减少趋势。     

土地利用/土地覆被变化对大盈江流域径流的影响

为揭示大盈江流域土地利用/土地覆被变化对径流变化的影响,基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,通过设置不同情景,定量分析了土地利用类型变化对流域内径流的影响。结果显示:(1)SWAT模型在大盈江流域径流模拟中具有较好的适用性,率定期的模型参数R~2、Ens分别达到0.68、066,验证期的模型参数R~2、Ens分别达到0.69、0.67;(2)大盈江流域月均径流量与土地利用类型关系密切:把农业用地变成林地或者草地,径流量均会减少,把林地变成草地径流量则会增加,农、林、草3种土地利用类型中产流由强到弱依次为农业用地、草地、林地。(3)2006～2015年,大盈江流域土地利用类型变化主要为农业用地和林地转化为草地,这种转变导致流域的月均径流量略有增加,增加的径流量主要是由林地转化为草地所致,且林地转化为草地引起的径流增加量强于农业用地转化为草地引起的径流减少量。     

近40年和田河流域土地利用动态变化及其生态环境效应

通过对新疆和田河流域近40年来土地利用/覆被变化(LUCC)特点进行分析,研究其生态环境效应.通过对和田河流域上游、中游、下游土地利用变化的变化幅度、变化速度、综合动态度及区域差异分析,结果表明:(1)全流域、上游、中游和下游土地利用变化的幅度和速度均发生较大变化,全流域综合动态度为0.16,上游为0.08,中游为0.26,下游为0.16,并且存在明显的空间差异,上游相对变化率为0.5,中游为1.625,下游为1.0.(2)土地利用结构变化表现为林地、草地和水域明显减少,耕地、城镇用地和未利用地增加,反映出区域城镇化进程的加快和生态环境恶化的趋势.(3)上游山地生态系统冰川退缩、天然植被退化;中游绿洲生态系统耕地扩张迅速,土壤盐渍化,人工渠、水库增加显著;下游荒漠生态系统植被退化,水资源严重不足,土地沙化.     

Land Cover Status in the Koshi River Basin,Central Himalayas

The Koshi River Basin is in the middle of the Himalayas, a tributary of the Ganges River and a very important cross-border watershed. Across the basin there are large changes in altitude, habitat complexity, ecosystem integrity, land cover diversity and regional difference and this area is sensitive to global climate change. Based on Landsat TM images, vegetation mapping, field investigations and 3S technology, we compiled high-precision land cover data for the Koshi River Basin and analyzed current land cover characteristics. We found that from source to downstream, land cover in the Koshi River Basin in 2010 was composed of water body (glacier), bare land, sparse vegetation, grassland, wetland, shrubland, forest, cropland, water body (river or lake) and built-up areas. Among them, grassland, forest, bare land and cropland are the main types, accounting for 25.83%, 21.19%, 19.31% and 15.09% of the basin’s area respectively. The composition and structure of the Koshi River Basin land cover types are different between southern and northern slopes. The north slope is dominated by grassland, bare land and glacier; forest, bare land and glacier are mainly found on northern slopes. Northern slopes contain nearly seven times more grassland than southern slopes; while 97.13% of forest is located on southern slopes. Grassland area on northern slope is 6.67 times than on southern slope. The vertical distribution of major land cover types has obvious zonal characteristics. Land cover types from low to high altitudes are cropland, forest, Shrubland and mixed cropland, grassland, sparse vegetation, bare land and water bodies. These results provide a scientific basis for the study of land use and cover change in a critical region and will inform ecosystem protection, sustainability and management in this and other alpine transboundary basins.     

基于遥感技术和GIS的小流域土地利用/覆被变化分析

根据贵州省平坝县克酬流域1973年MSS影像数据,1989、1995、2000年Landsat TM影像数据,利用RS和GIS信息获取技术、空间分析技术和数理统计方法,分析了该流域土地利用的数量变化和空间变化特征,明确了土地利用变化的主要类型和方向,并探讨了土地利用变化和地形因子的关系。结果显示,该流域土地利用以农田和灌草用地为主,1973~2000年林地和灌草地减少,农田、水域、村镇、交通用地增加,林地转化为灌草、灌草转化为农田及农田转化为村镇居民点和公路用地是研究区主要土地利用变化类型。研究区土地利用空间分布与海拔高程、坡度等地形因子有密切关系。1973~2000年农田、林地和灌草分布的海拔高程和坡度均呈增加趋势,这和上述土地利用类型间的转化规律相一致。     

快速城市化过程中城市土地覆被的时空动态特征

1990—2005年间，是广州市经济快速发展和城市景观变化最大的时期，以同时段TM影像解译得到广州市的土地覆被类型图，从数量结构、空间信息及位置转移和景观等方面，分析了广州市土地覆被的动态特征．数量结构的研究结果显示：在快速城市化过程中广州市的耕地、林地等自然资源的利用程度在加大，自1995年起，这种变化的趋势开始减缓；土地覆被类型之间的信息与位置的转移变化频繁，并且表现出空间位置分异的特征．景观特征指数分析结果表明：广州市城市土地覆被向破碎化方向发展，城市建设用地呈扩展之势．     

岷江上游近50a土地覆被的变化趋势

本文的目的是通过典型区的研究，揭示我国西南山地系统土地利用/覆被变化的规律。本文通过对岷江上游大量历史材料和数据的分析确定：耕地大幅度增加和林地内部结构的剧变是50a来岷江上游土地利用/覆被变化的最主要特点。本文在对二者变化过程进行分析的基础上，总结了岷江上游山地系统土地利用/覆被变化的规律，有以下结论：（1）研究区土地覆被变化受山地自然条件控制，将继续以林地与草地为主体；（2）通达性的改善往往是山区土地利用/覆被大规模变化的开端；（3）土地覆被变化存在一个演替序列；（4）土地利用效益增长潜力较大的土地覆被类型快的速度增长。此结合可指导研究萄生态重建工作。     

Characterization of land cover types in Xilin River Basin using multi-temporal Landsat images

This study conducted computer-aided image analysis of land use and land cover in Xilin River Basin, Inner Mongolia, using 4 sets of Landsat TM/ETM+ images acquired on July 31, 1987, August 11, 1991, September 27, 1997 and May 23, 2000, respectively. Primarily, 17 sub-class land cover types were recognized, including nine grassland types at community level: F. sibiricum steppe, S. baicalensis steppe, A. chinensis + forbs steppe, A. chinensis + bunchgrass steppe, A. chinensis + Ar. frigida steppe, S. grandis + A. chinensis steppe, S. grandis + bunchgrass steppe, S. krylavii steppe, Ar. frigida steppe and eight non-grassland types: active cropland, harvested cropland, urban area, wetland, desertified land, saline and alkaline land, cloud, water body + cloud shadow. To eliminate the classification error existing among different sub-types of the same gross type, the 17 sub-class land cover types were grouped into five gross types: meadow grassland, temperate grassland, desert grassland, cropland and non-grassland. The overall classification accuracy of the five land cover types was 81.0% for 1987, 81.7% for 1991, 80.1% for 1997 and 78.2% for 2000.     

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。     

北方13省土地利用/覆盖动态变化分析

对北方13省1989~1999年的宏观土地利用/覆盖动态变化进行分析。结果表明:研究区草地、水体的退化以及未利用地的不断扩展增加区域生态系统的敏感性和脆弱性,生态环境压力进一步增大;土地利用/覆盖总体破碎度不断增加,土地利用向着多样化和均质化方向发展;10年间,各种土地利用/覆盖类型重心的空间位置均有所变化。水体变化最明显,其次为未利用地、耕地和城建用地;各种土地利用/覆盖类型变化表现出明显的区域差异。     

巴西土地利用/覆盖变化时空格局及驱动因素

土地利用/覆盖变化(LUCC)是全球变化研究的热点问题之一。本文采用人机交互方法基于2005 年基准年的Landsat TM/ETM遥感影像修正欧空局GlobalCover 2005 年土地利用数据,进而采用逆时相目视解译法从1980年基准年的Landsat MSS/TM遥感影像数据提取1980-2005 年土地利用/覆盖变化信息,分析其变化的时空格局及驱动因素。结果表明:1980-2005年的25年间,巴西土地利用/覆盖变化面积达79.43万km²,占土地总面积的9.33%。其中,单纯耕地像元面积增加了20.18 万km²;耕地/自然植被镶嵌混合像元区面积增加了10.70 万km²;林地面积减少了53.12 万km²;灌丛与草地净增加21.10 万km²;水体面积增加0.46 万km²;城乡建设用地面积增加7573.87 km²。由此导致热带和亚热带湿润阔叶林生态地理区、热带和亚热带干旱阔叶林生态地理区、热带及亚热带草原生态地理区、草原和沼泽湿地生态地理区、沙漠和旱生植物生态地理区以及红树林生态地理区内分别呈现不同的土地利用/覆盖变化特征。近25 年间,地形地貌、气候、植被等自然地理条件深刻影响着土地利用的宏观格局,而土地利用政策调控、经济及对外贸易发展、人口增加及空间迁移、道路修建等是导致巴西土地利用变化的主要原因。