基于景观尺度的黄土丘陵区植被覆盖时空变化——以山西省晋城市为例

植被覆盖是评价区域生态环境状态的主要影响因子.基于景观生态学的分析方法,以2006-2015年的MOD13Q1遥感数据为基础,获取植被覆盖指数,对山西省晋城市植被覆盖时空变化进行研究.结果表明:研究区植被覆盖呈现增加趋势,主要增加的类型为高植被覆盖.植被覆盖指数分布与高程和坡度正相关,即高程越高、坡度越大的地区植被覆盖指数越高.在景观尺度上,植被覆盖的类型呈现出一种集中趋势,即景观内部异质性和多样性降低,高植被覆盖斑块对景观的支配程度加强且逐渐处于优势地位.在斑块类型尺度上,以高植被覆盖为主,且斑块所占比例呈增加趋势.此外高植被覆盖景观破碎程度减小,复杂度降低,形状逐渐规则.     

艾比湖绿洲实际蒸散量变化特征及与景观格局的关系

基于Budyko曲线方程计算新疆艾比湖绿洲1960—2013年实际蒸散量的年际和季节变化特征,选取研究区四期遥感影像进行土地利用/覆被分类,使用Fragstas 4.2软件计算景观格局指数,并分析实际蒸散量与景观格局指数之间的关系。结果表明：艾比湖绿洲实际蒸散量多年平均值为162.97 mm,并呈上升趋势,变化速率为7.76 mm·（10a）^-1;夏季和秋季的实际蒸散量为上升趋势,春季则呈下降趋势;年实际蒸散量在1987年发生突变性增加,夏季和秋季实际蒸散量的突变年份分别为1992年和1975年,春季不存在突变点,这与降水量的突变状况一致,说明降水量的变化对实际蒸散量的变化有很大影响。四期土地利用/覆被图中荒漠占主导地位,耕地和城镇用地增长较为明显,分别增长了409.69%和704.56%。斑块类型级别上,不同地类的景观格局指数差异明显;景观级别上,各景观格局指数均为波动增加趋势。斑块类型级别上,仅有水域斑块数量NP和斑块密度PD与实际蒸散量呈显著负相关;景观级别上,实际蒸散量与最大斑块指数LPI、蔓延度指数CONTAG及景观连通性指数COHESION呈负相关,与斑块数量NP、斑块密度PD等指数呈正相关。实际蒸散量与聚集度指数AI的相关性最高,达到0.953（P<0.05）;与NP和PD的相关性最低,仅为0.148。因此,AI指数在艾比湖绿洲可以较好地表征实际蒸散量的变化。     

松嫩流域湿地景观动态变化

以1975、2000、2007年遥感影像为数据源,应用RS与GIS技术,运用动态度模型景观梯度和景观格局指数,对松嫩流域湿地景观信息进行动态分析。结果表明:松嫩流域湿地总面积从25 574.94km2(1975年)减少到18 152.58km2(2000年)后增加到25 761.01km2(2007年),动态度由-1.21%增加到了5.99%。天然湿地景观梯度(DI)总体呈收缩的趋势,人工湿地反之,梯度最高值由37持续增加到了69,50DI≤70的高值分布区从无到有,在2007年共有高值区5处。湿地的香农多样性指数增加了0.210 3,景观多样性增加,斑块破碎程度加剧;香农均匀性指数增加了0.097 2,聚集度指数减少了8.005 1,湿地景观在空间配置上趋于零碎和分散,连接程度减少。人工湿地的斑块密度大幅增加,面积加权的平均斑块分形指数略大,具有较高的不规则程度。     

基于TM遥感影像的闽西山区土地利用景观格局分析

根据1985年和2000年TM影像进行人工解译,提取各土地利用类型数据,计算了研究区的斑块指数、多样性指数、优势度、破碎度、分维度及形状指数等景观格局指标,并进行分析。结果表明,研究区有林地在整体景观格局上起基质作用;各主要景观类型均具有较大的边界曲折性;在研究时段内斑块总数下降,多样性也下降,反映土地利用向大景观要素集中。     

近30年吉林市景观格局变化及气候效应

在ArcGIS、ENVI、Excel和FRAGSTATS软件支持下, 利用景观指数中的斑块数量、最大斑块指数、斑块密度、周长面积分维数、聚集度和香农多样性指数, 对1980年、1995年和2010年的吉林市景观格局进行了分析。结果表明:近30年间吉林市斑块数量、斑块密度、周长面积分维数和香农多样性指数呈先增加后减少的趋势, 聚集度呈先减少后增加的趋势, 最大斑块指数逐渐减少;林地景观面积、草地景观面积一直在减少, 湿地景观面积呈先增加后减少趋势, 旱田景观面积逐渐增加。在东北地区气候变化背景下, 吉林市景观格局的变化对该区气候产生了一定的影响, 使该区气温上升、降雨量减少。吉林市景观格局变化与气温、降雨量变化的空间分布格局有较好的对应关系。     

新疆喀什噶尔河流域1990-2010年土地利用/覆被及景观格局的变化特征

采用新疆喀什噶尔河流域1990、2000和2010年的Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据, 结合GIS技术, 分析了喀什噶尔河流域近20 a土地利用/覆被及景观格局动态变化特征, 并对其变化原因进行探讨. 结果显示: 在1990-2010年喀什噶尔河流域耕地、建设用地、盐碱地、水域湿地、裸土地和其他未利用地面积呈不断增加趋势, 变化幅度分别为73.92%、51.44%、24.27%、10.24%、6.47%和2.98%; 林地、草地和沙地面积减少, 变化幅度分别为-4.13%、-17.16%和-0.73%; 裸石岩砾面积近20 a基本维持不变. 利用转移矩阵可知, 流域新增耕地面积主要来自于16.46%的草地和3.36%的林地; 新增建设用地主要来自于1.46%的耕地和0.22%的草地; 新增水域湿地面积主要来自于0.18%的草地; 新增盐碱地面积主要来自于0.28%的草地. 1990-2010年的20 a里喀什噶尔河流域耕地和水域湿地分布趋于集中, 景观优势度增强, 且斑块之间的联系不断增强. 林地和草地面积减少, 景观趋于破碎化, 景观优势度降低. 喀什噶尔河流域土地利用类型及景观指数的变化受人口、经济、政策和技术的多重影响, 导致流域耕地面积增加、植被退化. 因此, 合理利用流域水土资源对流域生态环境安全十分重要.     

资源型城市景观生态风险的时空分异:以乌海市为例

为探究大型露天煤矿开采对西北干旱荒漠区景观生态风险的影响,以及资源型城市转型背景下的时空动态,以资源衰退型的内蒙古自治区乌海市及周边县域为研究区,结合现有景观生态风险评价中的干扰度、脆弱度指标,增加受威胁指数来综合构建资源型城市景观生态风险评价框架。基于乌海市2005—2015年景观类型数据,从时间和空间上分析景观生态风险及其动态。结果显示:(1)2010—2015年景观类型之间转移相较于2005—2010年更剧烈,年变化强度分别为7.43%和3.44%,工矿用地与城市建设用地最活跃,但年增加强度减小。(2)林地、水域和湿地损失度先略增加后大幅度减小,其他土地和草地损失度呈增加趋势,工矿用地先减小后略增加;城市建设用地和工矿用地受威胁指数最大,其余类型的景观受威胁指数均有上升趋势,但其他土地、水域和湿地增加趋势逐渐减慢。(3)2005—2015年景观生态风险指数升高,空间分布总体呈西、中部高而南北低的格局,而不同等级风险区表现为低风险区由边缘向中心转移,而高风险区依托原有高风险区扩展。研究期风险区变化显著的是西部沙地高风险区,矿区东部其他土地因周围分布灌丛和草地,风险始终低于西部其他土地。根据不同风险等级中工矿用地的面积占比情况,将工矿用地占比控制在5%以内可达到控制总体景观生态风险的目的。研究为资源型城市通过合理的景观配置进行生态风险管控提供了依据。     

基于RS和GIS的喀斯特山区生态系统构成与格局及转化分析——以贵州毕节地区为例

为了更好地了解贵州省毕节地区生态系统类型的构成、格局与转化特征,本文基于面向对象分类和空间统计与分析技术,对毕节地区2000年和2010年生态系统类型进行提取,并对生态系统构成、格局和转化特征进行定量分析。结果表明:从生态系统构成和格局看,2010年研究区生态系统类型以林地和耕地为主,分别占研究区面积的42.65 ％和42.51 ％;2000和2010年该区均具有较高的斑块数和较小的平均斑块面积,说明该地区景观破碎化程度较高;2010年斑块总数较2000有所减少,表明研究区景观连通性得到改善,景观整体趋于规整化;2010年旱地斑块总面积和平均斑块面积有所减少,针叶林、草地则增加,显示该地区退耕还林还草项目的实施有所成效;旱地和针叶林的聚集度都增加,表明二者连通性增强、景观更加集中。从生态系统转化特征看,2000-2010年,研究区生态系统类型间转化总面积为1 298.25 km2,面积明显减少的是旱地和水田,明显增加的主要为林地、草地,土地面积转移矩阵显示旱地主要向林地、草地转化;受旱地面积较大影响,毕节、黔西、大方的面积变化和生态系统转化剧烈程度都较大,8个县（市）的生态系统类型相互转化强度值均为正值,可见生态系统覆被类型均向着较好的方向发展。      

2000-2014年蒙古高原植被覆盖时空变化特征及其对地表水热因子的响应

利用MODIS NDVI数据、同期地表水热组合数据和植被类型数据,对2000-2014年蒙古高原生长季和三季（春、夏、秋季）植被覆盖时空演变特征及其对地表水热因子响应模式进行分析。研究表明：这15 a来,蒙古高原生长季及三季归一化植被指数NDVI均呈增加趋势,且呈显著增加趋势区域主要集中在内蒙古地区,一定程度上反映了该地区生态恢复工程的有效性。研究区植被覆盖变化与地表水分指数LSWI有密切的关系,因此证明研究区植被覆盖的增加归因于自然和人为因素的共同作用。不同类型植被NDVI均呈增加趋势,其中荒漠植被NDVI增加最明显,森林植被增加平缓,且存在季节性差异。此外,不同类型植被NDVI受水热因子影响也存在季节性差异。     

典型岩溶湖泊湿地流域景观格局动态变化及趋势预测

岩溶湖泊湿地流域作为景观格局变化的热点研究区域,探讨景观格局动态变化及预测趋势,为岩溶流域生态安全研究提供科学依据。应用遥感与地理信息系统技术,结合普者黑岩溶湖泊湿地流域实际情况,分别对该地区1990、1995、2000、2005、2010、2015 年6 期遥感影像进行分类、解译,系统地获取地区景观格局状况,分析动态变化特征,并运用CA-Markov 模型对未来湿地景观格局进行模拟预测。结果表明:1990?2015年普者黑岩溶湿地流域景观格局随时间变化显著,景观破碎化程度总体呈现增加趋势,斑块数（NP）从861增加到889,景观类型的优势斑块面积在逐渐增加,而多样性指数从1.064下降到0.966;2020?2030年普者黑岩溶湿地流域建筑用地、农地和湿地景观类型面积在增加,农地和林地在减少,其中,较为突出的是建筑用地占有率由2.79%上升到2.97%,农地占有率60.12%增加到60.74%,湿地占有率6.67%上升7.02%,而林地占有率由26.70%下降到26.40%。景观格局进行预测可以发现湿地面积、建筑用地面积和农地变化幅度最大,本文相关研究和预测结果可为普者黑流域生态保护提供一定的建议和参考。      

黑河流域中游张掖绿洲景观格局研究

在解译的张掖绿洲土地利用/土地覆盖图的基础上, 进行相关的景观类型综合处理, 计算了绿洲景观格局的多个指数. 结果表明, 绿洲景观的组成以戈壁、沙地、耕地和草地为主, 体现了荒漠基质受人工影响而形成的典型农业型绿洲的特点. 绿洲内居民点众多, 仅与少数类型邻接并且比较分散, 戈壁、平原旱地和沙地分布则比较集中. 盐碱地和裸岩石砾地的形状最复杂, 戈壁的形状则最简单; 同时, 平原旱地、戈壁和裸岩石砾地的连接性均较好, 在景观中占有较大比重, 类型间的物质和能量迁移比较通畅.     

论冰缘寒区景观生态与景观演变过程的基本特征

冰缘区复杂多样的地域环境和分异显著的生物带谱特征,形成了高寒环境条件下特有的景观生态格局和结构。景观异质镶嵌具有三向性带谱规律,并表现出不同方向上景观过渡的渐变和突变差异,在空间上形成４种基本景观结构类型。景观嵌块以环境和干扰类型为主,景观结构简单、粗粒化。景观格局变化速度快、范围大,气候条件变化、各类冰缘作用尤其是冻土冻融条件的改变。是景观生态过程的驱动力,形成特有的冻融生态过程。     

新疆荒漠露天矿区生态受损及砾幕层重构方法研究

露天矿开采过程中的岩土剥离、土地压占导致大面积的地表、植被及地下水系被破坏和景观格局的改变,带来一系列生态环境问题。西北荒漠矿区作为我国未来煤炭资源战略的重要接替区,若无针对性的生态修复对策,将会严重威胁到我国国土生态安全。选取西北荒漠区7座典型露天煤矿,采用实地调研与实证研究法、遥感影像法、比较研究法等,从地貌重塑、砾幕层重构、荒漠植被重建3方面进行研究。结果如下:(1)新疆7座露天煤矿均有不同程度的土地扰动情况,白石湖矿区土地压占情况最严重,达到1 190.3 hm²;五彩湾矿区土地占用面积最大,为2 251.0 hm²;将军戈壁土地挖损面积最严重,达到1 007.3 hm²;大南湖矿区裸地面积最多,达到20 164.2 hm²;伊犁露天煤矿周边植被较多,达到343.3 hm²;西黑山矿区周边交通用地最多,达到194.3 hm²。(2)选择最具有代表性的五彩湾露天矿区进行砾幕层研究,其砾幕层面积比例由2000年的60.12%下降到2010年的31.28%,再上升至2017年的42.75%。(3)五彩湾矿区生物量为12.53 g/(m²·a),景观多样性指数为0.219 3,景观优势度为1.780 7,景观均匀度为0.109 7,其生态承载能力较弱,生态体系阻抗干扰能力较差,且区域的生态完整性较低。(4)五彩湾矿区植被覆盖率在2000年至2005年呈现上升趋势,2005年达7.72%,2005年至2015年呈现下降趋势,2015年降至3.89%。总的来说,西北荒漠露天矿区生态受损程度较为严重,应以砾幕层重构为主,采取人工支持引导的方式,提高自然生态修复的速率与效果,使受损生境通过自身主动反馈,走向自发恢复的良性循环。     

Desert riparian forest colonization in the lower reaches of Tarim River based on remote sensing analysis

The ecological water conveyance project that pipes water from Daxihaizi reservoir to lower reaches of Tarim River has been implemented ten times since 2000. After ecological water conveyance, restoration has taken place for vegetation along the dried-up lower reaches of the Tarim River. The changes of vegetation fluctuated yearly due to ecological water conveyance. In order to reveal the detailed process of vegetation changes, remote sensing images from 1999 to 2010 were all classified individually into vegetated and non-vegetated areas using the soil-adjusted vegetation index threshold method. Then inter-annual changes of vegetation over a period of 12 years were obtained using a post-classification change detection technique. Finally, spatial–temporal changes distribution of vegetation cover and its response to ecological water conveyance were analyzed. The results indicate: (1) vegetation area increased by 8.52 % overall after ecological water conveyance. Vegetation between 2003 and 2004 increased dramatically with 45.87 % while vegetation between 2002 and 2003 decreased dramatically with 17.83 %. (2) Vegetation area gain is greater than vegetation loss during 1999–2000, 2001–2002, 2003–2004 and 2009–2010 periods. Although vegetation restoration is obvious from 1999 to 2010, vegetation loss also existed except for the periods above. It indicates that vegetation restoration fluctuated due to ecological water conveyance. (3) Spatial distribution of vegetation restoration presented “strip” distribution along the river and group shaper in the lower terrain area, while spatial distribution of vegetation loss mainly located in the upper reaches of river and area far away from the river. (4) Vegetation restoration area had a positive relative with total ecological water conveyance volume. The scheme and season of ecological water conveyance had also influenced the vegetation restoration. The vegetation change process monitoring, based on continuous remote sensing data, can provide the spatial–temporal distribution of vegetation cover in a large-scale area and scientific evidences for implementing ecological water conveyance in the lower Tarim River.     

A new artificial oasis landscape dynamics in semi-arid Hongsipu region with decadal agricultural irrigation development in Ning Xia,China

Understanding the ecological mechanisms and processes driving changes in our landscapes is significant for ecological conservation. This work used remote sensing with the extending contingency-based method to quantify the interchange relationship of land use types, and landscape metrics including spatially nuanced difference at patch level to track immigrants’ resettlement impacts at the semi-arid Hongsipu region with decadal agricultural pumping irrigation development in Ning Xia, China. Landsat-TM images acquired in 1989, 1999, 2003, and 2008 were used to study landscape changes in three periods, the earlier development from 1989 to 1999, the middle period in 1999–2003, and final stage in 2003–2008. The results showed the over 50 % landscape area experienced drastic change in each period with heavy immigrants’ perturbations since 1998. The nearly natural landscape with 1:1 area between desert and steppe in 1989 10 years before development, however, became the overwhelming barren landscape with almost 80 % of the study area in 2008, grassland and shrub land almost disappeared respectively, and cultivated land climbed to the third large type from about 2 % in 1989 to more than 16 % in 2008. The landscape became more fragmented, more regular shape with human disturbance spreading from the northwest low mountain and flat basin to the southeast diluvial fan, even high mountain at the end. Although Hongsipu pumping irrigation zone alleviates poor population pressure in the fragile ecological southern mountainous areas of Ningxia, the new artificial oasis creates another possible new ecological risk of the study area. Therefore, besides the economic development, the ecological conservation and restoration measures should be also the primary objectives in order to successful resettlement immigrants.     

黑河流域典型景观植被带陆面过程同步观测研究

为了解内陆河流域不同尺度内与水循环及生态过程有关的水分、热量分布规律,在黑河流域上中下游选取3个典型植被景观带建立观测场,并布设环境观测系统(ENVIS)进行环境要素的同步观测.结果表明,山区森林草地灌丛复合生态区陆面是冷性湿润的下垫面,中游绿洲荒漠接触带是干性、较湿润的下垫面,下游荒漠河岸林景观带是干热性的下垫面.     

干旱内陆流域景观格局变化下的景观土壤有机碳与氮源汇变化

以黑河流域中游绿洲区域为例,近10年来,在干旱内陆流域受人类活动强烈影响的区域,景观的破碎度降低,景观异质性减弱,显著的景观变化表现在:耕种景观与荒漠化景观的扩张和沼泽草甸景观与水域景观的萎缩,其中荒漠草原景观面积的10%、山地草原景观的49.8%以及沼泽草甸(包括盐化草甸)景观面积的16.8%演变为耕种景观类型;相反,17.4%的荒漠草原景观面积和20.2%的沼泽草甸退化为沙漠与戈壁景观,另有13.02%的灌耕地面积演变为荒漠草原.景观空间格局演变驱动景观土壤N、C的源汇变化,近10年来,黑河流域中游地区由于景观空间格局变化形成的景观N净排放和有机C净释放分别达到50.65×104T和530.17×104T.山地草原景观的荒漠化与耕种利用、耕种景观的荒漠草原化、沼泽草甸与山地草甸景观以及荒漠草原景观的耕种利用和这些景观的沙漠化发展是造成区域N、C损失的主要途径.     

Dynamics of land use/cover changes and the analysis of landscape fragmentation in Dhaka Metropolitan, Bangladesh

Rapid urban expansion due to large scale land use/cover change, particularly in developing countries becomes a matter of concern since urbanization drives environmental change at multiple scales. Dhaka, the capital of Bangladesh, has been experienced break-neck urban growth in the last few decades that resulted many adverse impacts on the environment. This paper was an attempt to document spatio-temporal pattern of land use/cover changes, and to quantify the landscape structures in Dhaka Metropolitan of Bangladesh. Using multi-temporal remotely sensed data with GIS, dynamics of land use/cover changes was evaluated and a transition matrix was computed to understand the rate and pattern of land use/cover change. Derived land use statistics subsequently integrated with landscape metrics to determine the impact of land use change on landscape fragmentation. Significant changes in land use/cover were noticed in Dhaka over the study period, 1975–2005. Rapid urbanization was manifested by a large reduction of agricultural land since urban built-up area increased from 5,500?ha in 1975 to 20,549?ha in 2005. At the same time, cultivated land decreased from 12,040 to 6,236?ha in the same period. Likewise, wetland and vegetation cover reduced to about 6,027 and 2,812?ha, respectively. Consequently, sharp changes in landscape pattern and composition were observed. The landscape became highly fragmented as a result of rapid increase in the built-up areas. The analysis revealed that mean patch size decreased while the number of patches increased. Landscape diversity declined, urban dominance amplified, and the overall landscape mosaics became more continuous, homogenous and clumped. In order to devise sustainable land use planning and to determine future landscape changes for sound resource management strategies, the present study is expected to have significant implications in rapidly urbanizing cities of the world in delivering baseline information about long term land use change and its impact on landscape structure.