中国道路网与生态系统破碎化关系统计分析

道路修建引起的生态系统及其生境破碎化具有一系列的生态效应,定量表达破碎化特征对于道路及其周边生态系统管理具有重要意义。本文以1:25万中国道路网矢量数据为基础,利用GIS和FragStat软件,分析了不同级别道路网络与破碎化的关系。研究结果表明:中国道路影响生态系统面积占全国国土面积的18.37％。在各级道路中,影响面积以等外公路最大,可达到161.76×104 km2,其次是二级公路可影响5.86×104km2,高速公路影响面积居第三位,达到4.59×104 km2,三级公路影响面积为2.27×104 km2,四级公路影响面积最小,仅有0.39×104 km2。在各级道路影响各类生态系统面积中,高速公路和一级公路对于农用地的影响比例最高,均在70％以上。公路级别越低,影响农用地的比例越低,四级公路和等外公路分别影响21.62％和27.40％;对于林地和草地的影响比例则大致相反,道路级别越低影响林地和草地面积比例越大:各类道路对荒漠和水体的影响比例没有显著差异。随着公路等级降低、公路条数的增加,生态系统的破碎化程度明显增加,表现为斑块数目显著增多,平均斑块面积减小;另一方面,平均斑块分维数显著增大,这说明道路切割出的斑块形状复杂性加大。     

高速公路建设对山地景观格局的影响--以云南省澜沧江流域为例

以云南省土地利用图为基本图件,借助地理信息系统软件,运用景观生态学原理和方法研究云南省国际大通道建设对山地景观格局的影响,选择了澜沧江流域中下游两个典型区公路段,通过计算不同缓冲区景观格局指数的变化来定量化研究公路建设对景观格局影响规律。结果表明,道路修建直接导致景观格局改变,斑块数目、斑块密度、边缘密度和分维数增加,景观异质性增加;进一步研究表明,道路建设对缓冲区200 m内的景观格局直接影响最大,200 m外的影响趋于缓和;而多样性指数和均匀度指数在不同缓冲区变化不是很大;分析结果也表明,澜沧江中下游土地利用的空间分异和地貌差异也导致道路建设对景观格局影响不同。     

内陆河小流域综合治理对景观格局的影响——以童子坝河流域为例

以1987年、2000年、2008年3期Landsat TM影像为信息源,在GIS 技术和景观分析软件Fragstats3.3支持下,获得了民乐县童子坝河流域研究区不同时期的景观类型信息和描述景观格局特征的8个景观指数数据,利用这些数据分析了实施综合治理前后流域景观格局的变化。结果表明:①在类型水平上,各种草地景观类型的斑块呈现边缘整齐、形状规则的特点,斑块的破碎化程度减小,聚合度增加;特别是高覆盖度草地的斑块数目、平均斑块面积都呈增加趋势,斑块边界形状变得连续、规则,显现出人为干扰的痕迹;河床、河漫滩景观的斑块数目减少,斑块边界形状趋于规整,贯穿连通性增强\.②在景观水平上,景观空间格局规整有序,景观多样性提高,异质性增加,破碎化程度减小,空间连接性增强,以高覆盖度草地为主的景观优势显著体现出来。③综合治理措施实施对童子坝河流域景观格局的影响是积极有效的,这可为内陆河小流域继续开展生态环境建设提供科学依据。     

湘西北侵蚀小流域生态恢复适宜度与景观格局特征

开展生态恢复区景观空间格局特征分析,对于山丘土壤侵蚀区的治理具有重要意义.以湘西北女儿寨小流域为例,运用景观生态学原理及空间格局分析方法,对流域生态恢复适宜度与景观格局特征进行了研究.结果表明:生态恢复对女儿寨流域土地利用结构有较大改善,土壤侵蚀量有效减少;林地面积最大,斑块数最多,流域以林地景观为基质;斑块形状较简单,斑块间相似性较强,景观面积有效性较小;流域景观多样性较高,但均匀程度较低,偏离度较大;整体景观的破碎度不高,但居民点的破碎化程度极大,不利于流域景观系统的稳定性.研究结论可为流域治理与生态恢复、土地利用结构调整、景观优化利用提供科学依据和参考.     

都市农业景观破碎化过程对生态系统服务价值的影响——以西安市为例

利用西安市土地利用解译图及社会经济数据,在界定都市农业景观的前提下,分析西安市都市农业景观破碎化过程,在此基础上分析都市农业景观破碎化对生态系统服务价值的影响。结果表明：① 1999-2011 年,西安市都市农业景观的斑块密度、分离度指数增加,都市农业景观呈破碎化趋势;② 都市农业景观分离度与都市农业生态系统服务总价值及各项价值均呈较强的负相关关系;破碎化过程中废物处理及土壤形成价值减少量最大,同时食物生产价值减少率最大,减少了12.73%,娱乐文化减少的价值量及减少率最小,为1.93%;③ 耕地、林地、水域呈景观破碎化趋势,而园地聚集度上升,同时耕地、林地、水域的生态系统服务价值下降,园地生态系统服务价值增加。     

基于遥感和GIS的松嫩沙地土地利用/土地覆被时空格局研究

利用1986年和2000年2期TM影像资料,建立相应的空间图形库系统,定量分析了松嫩沙地典型区近15a来土地利用数量变化,从土地利用斑块特征、斑块空间邻接关系变化和主导变化类型角度对土地利用/覆被格局进行了清晰的空间描述。结果表明,研究时段内该区土地利用量变和质变活跃。耕地面状成片、条带状延伸和斑块状空间扩展,从整体上呈现集中化特征。较大面积的草地和林地被分割、破碎化,小块盐碱化草地空间聚集与扩张。耕地与草地、草地与盐碱地空间相邻度变大,草地开垦强度增大、土地盐碱化日益严重。空间变化上表现为耕地、林地、草地和未利用地之间相互转化,以草地、林地-旱地,草地-未利用地,未利用地-旱地、水田及旱地-水田最为显著。     

道路影响域的界定及其空间分异规律 ——-以纵向岭谷区为例

以纵向岭谷区道路网络为研究对象,考虑地形等相关因子,利用GIS 图形叠加分析得到区域道路影响域的范围,进一步统计道路影响域面积与区域面积的比例,探寻道路对区域影响的空间分异规律,并分析其与道路密度、人口密度、村庄数目、生态承载力、平均海拔高度等因素的相关性。结果表明：纵向岭谷区道路不同等级具有不 同的影响域范围,区域道路影响的空间分布存在差异,由省会昆明逐渐向周边辐射减小,红河流域高于澜沧江流域和怒江流域。在纵向岭谷区东部、北部、西南部部分地区道路影响呈现显著的空间集聚效应。影响因子的相关性分析表明,道路影响域比例与平均海拔高度不相关,与道路密度、人口密度、村庄数目、生态承载力相关显著。     

哈尼梯田景观空间格局与美学特征分析

以地处哀牢山南段的元阳哈尼梯田景观为研究区,应用FRAGSTATS计算景观格局指标,运用ArcView计算并统计斑块粒度以及景观各类型间的空间邻接长度和数目比例,并分析了景观格局与美学特征的关系。结果表明:1)旱地、有林地、灌木林和水梯田的比例较高,并形成耕地与林地面积都超过景观总面积40%的优势格局,缺乏水域、裸岩或裸地等景观组分;2)居民地具有斑块数目多且小而分散的格局特征;旱地形状最复杂,分布最集中,天然草地和其他园地斑块数少且分布最分散;景观中既有处于绝对优势的巨斑块,又有数目众多的中等斑块,两者相间分布形成相对破碎和连通度中等的格局特征;3)景观中各类型间的邻接类型数、邻接边长度和数目百分比的差异非常显著,绝大多数类型都与旱地的邻接比例较高,受旱地影响强烈;4)景观中水梯田面积比重大,平均斑块面积大且斑块间距小,是形成梯田规模美的重要格局特征;5)耕地与林地在景观中的均衡构架,林寨田的立体分布格局是梯田格局和谐美的重要表征;6)景观空间邻接和斑块规模特征是景观格局的重要特征,探讨景观格局特征与美学特征的关系具有重要意义。     

基于斑块层次的土地利用变化对土地质量影响的初步分析——以河北省张北县为例

利用SPOT2/4、SPOT5 等遥感数据源, 以人工目视解译为主, 分析了1999 年到2003 年河 北省张北县土地利用( 耕地) 变化情况; 运用GIS 和统计分析的方法, 初步分析林草地转变为耕 地、耕地转变为林草地和未变化耕地斑块等的土地退化特征。从1999 年到2003 年, 张北县耕地 减少20229.5ha, 耕地的主要流向为林草地, 其中又以旱地转化为人工草地为主, 2003 年新增耕 地的主要来源为牧草地。除耕地转为疏林地外, 耕地转为林草地的其余类型未退化斑块的面积较 大; 林草地转化为耕地的情况比较复杂: 林地转化为旱地、牧草地转化为水浇地的斑块发生了比 较明显的土地退化; 而牧草地转化为旱地、其它土地转化为旱地、牧草地转化为菜地斑块中退化 斑块数和面积比例都不大。和未变化耕地斑块的退化特征比较, 旱地转化为牧草地, 退化斑块与 未退化斑块数量比例比较接近, 但未退化斑块面积比例远远高于未变化耕地斑块; 而牧草地转为 旱地的退化与未退化斑块数量和面积比例没有明显差别。旱地转化为林地的未退化斑块数量和 面积比例要大于林地转化为旱地的斑块。说明旱地向林草地转化有助于提高区域土地质量。     

河南黄河沿岸地区景观格局演变

利用1987年和2002年的遥感影像,借助于地理信息系统技术,结合河南黄河沿岸的区域特征,运用景观生态学的基本理论,分析河南黄河沿岸地区景观格局的演变,用于了解在自然过程和人类活动共同作用下的河南黄河沿岸地区景观格局的演变过程及影响机理。结果表明,在研究区域内,水浇地景观类型为占优势的景观类型。1987~2002年景观格局动态变化显著：河流景观、水浇地景观、林地景观和滩地景观类型的面积呈减小趋势,坑塘景观、稻田景观、旱地景观和建设用地景观类型面积则呈增加趋势。景观斑块总数量呈现出略微减少的趋势。景观空间特征表现为景观多样性增加,各景观类型所占比例差异减小。破碎化指数减小,景观整体破碎化程度有所减缓。景观空间构型明显,基本上是以大斑块为主,呈聚集型分布。特别是占优势的景观类型,斑块更加集中连片。自然过程特别是人类活动对河南黄河沿岸地区景观格局的变化有深刻的影响。     

基于TM数据的广州市番禺区土地覆被格局分析

以覆盖番禺区1990年、1995年、2000年、2005年4个时相Landsat-TM影像为主要数据源,借助GIS手段和景观生态学方法生成土地覆被图。在数量化研究LUCC的基础上,借助景观格局指数反映番禺区4个时相土地覆被的变化机制,对土地覆被景观格局生态效应研究提供依据。研究表明:番禺区的土地利用结构在1990~1995年间处于开发调整时期,2000年后土地利用结构调整趋于成熟,土地覆被变化伴随着城市化的进程趋于平缓。研究时期内,番禺区的景观破碎度增加,土地利用结构的复杂程度也在增加,人为因素导致的土地覆被类型变化的影响逐渐替代自然作用下土地覆被类型情况。     

长江三角洲生态用地破碎度及其城市化关联

破碎化是当今地表自然景观演化的重要形式。基于县(区) 行政单元,利用GIS 技术和景观生态方法,定量探讨了长江三角洲生态用地破碎分区及其城市化关联,研究结论有：① 建立了生态用地破碎度综合模型,并与城市化规模和空间构型等参数聚类,将全区划为2 个 高破碎区、3 个中等破碎区和2 个低破碎区;② 基于区县尺度和30 m 分辨率影像的生态用 地破碎度是城市化、生态用地特征及其他干扰源的综合表现,与城镇化水平和城镇用地比例 等规模参数相关性不明显,相关系数分别为0.303、0.432,但与城镇用地聚合度呈现明显的负相关,相关系数为-0.807;③ 破碎分区及破碎度的城市化关联为不同生态用地空间战略的选择提供依据,对面向生态保护的城市化空间引导和规划具有指导意义。     

Ecologically based landscape pattern optimization in northwest of Beijing

Supported by the technologies of remote sensing (RS) and geographical information system (GIS), we chose northwest of Beijing as a study area and gave priority to understanding of the spatial-temporal characteristics of landscape pattern change through visually interpreted Landsat TM images of 1989, 1996 and 2005. It is believed that there were a series of landscape ecological problems caused by city expansion: landscape ecological connectivity was low; landscape structure was simplified; the fragmentation of green land patch was more obvious on the plain areas, moreover, spatial distribution of green land was unbalanced. For this reason, this study adopted accumulative cost distance model, combined with ecosystem services and spatial interactions of landscape types, analyzed the spatial difference of the ecological function and the compactness of landscape structure in the study area, and further discussed the landscape pattern optimization proposal. We find that it is essential to protect and establish ecological sources, to establish urban ecological corridors, and to establish ecological nodes at the landscape ecological strategic positions so as to intensify spatial relationships among landscape elements and maintain continuity of landscape ecological process and pattern in the course of city expansion. The methods and final results from this study are expected to be useful for landscape ecological planning in Beijing region.     

治沟造地工程驱动的流域土地利用和景观格局变化——以黄土丘陵沟壑区典型流域为例（英文）

Exploring the impact of land consolidation on the changes of local land use and the landscape patterns is important for optimizing land consolidation models and thus accelerating the sustainable development of local communities. Using a typical small watershed in Yan'an City(Shaanxi, China), the impact of gully land consolidation on land use and landscape pattern change, based on high-resolution remote sensing image data and landscape pattern analysis, was investigated. The results showed that:(1) The terraces,sloping fields, shrub land and grassland at the bottom and both sides of the gully were converted mainly to high quality check dam land. Also, some of the shrub land, due to biological measures, was converted to more ecologically suitable native forest. Thus, the areas of check dam land and forests increased by 159 and 70 ha, while that of shrub land,grassland and sloping fields decreased by 112, 63 and 59 ha, respectively.(2) The average patch area and patch cohesion index for the check dam land increased, which indicated that the production function improved. The landscape shape index and the patch cohesion index for forestland and shrub land were maintained at a high level, and thus the ecological function remained stable.(3) At the watershed level, the degree of fragmentation of the landscape decreased and the landscape became more diversified and balanced; the anti-jamming capability of the landscape and the stability of the ecosystem improved also. Research suggests that implementing gully land consolidation in a rational manner may contribute to improvements in the structure of local land use and the patterns of landscape.     

基于GIS的土地整理景观效应分析

以北京市怀柔区的土地整理项目为例,基于GIS,应用景观生态学方法,分析了土地整理前后的土地利用结构和景观格局变化。结果表明:(1)土地整理实施后,项目区超过70％的面积为耕地,其他土地利用类型多转变为耕地。(2)土地利用的斑块数量和斑块密度降幅超过50％;平均斑块面积、最大斑块面积和最小斑块面积分别增加1.2倍、0.4倍和79倍,而斑块面积变异系数降低了24.18%。(3)土地利用斑块形状变得简单规则、空间分布集中,景观边缘密度、形状指数和分离度指数明显降低,降幅超过29％,分维数略有降低,而聚集度升高。(4)土地整理在减轻景观破碎化的同时也降低了景观多样性,斑块类型丰富度指数降低14%,而Shannon与Simpson的多样性指数和均匀度指数的降幅超过30%。     

On Squatters,Settlers and Early Surveyors: historical development of country road reserves in southern New South Wales

Country roads are an important social, economic and ecological component of agricultural landscapes in many parts of New South Wales. Using the Lockhart Shire Council area as a case study, this paper describes how present-day rural road networks are a historical vestige of past land-use decisions; a collection of Travelling Stock Routes, pastoral boundaries of early squatters, rail reserves, county and parish boundaries, and an ad hoc collection of mostly 1 chain (20.12 m) roads surveyed during the late 1800s. Road reserves were allocated across the landscape at the discretion of early surveyors, so new land titles could access vital water resources. Nineteenth-century surveyors faced many difficulties in surveying the extent of NSW, sometimes resulting in misalignments which today give ‘character’ to many country roads. Road reserves were often surveyed 2 or 3 chains wide to allow for predicted usage and provide materials for road construction. In the 1870s, Travelling Stock Routes of varying widths from 1 to 80 chains wide (one mile) were gazetted, which often form an integral part of many country road networks. In this way, present-day conservation values of many road reserves is a direct legacy of land policies, administrators and surveyors on the landscape today.     

基于最小阻力模型的土地整治中生态连通性变化及其优化研究

以南京市高淳区东坝镇土地整治项目为实验区,基于格局-过程-效应的视角,运用最小累积阻力模型分析土地整治对生态连通性的影响及生态格局优化途径。结果显示：① 从景观格局看,土地整治后生态景观破碎度降低,集聚度上升,较整治前更规整,但景观优势、空间连接度和多样性指数下降,不利于整个生态系统的自组织能力与可持续发展;② 从景观过程看,土地整治后原有的生态廊道被侵占和阻断,景观生态服务功能和强度均弱化。③ 从景观效应看,土地整治后生态功能连通性降低,生态流阻隔,形成明显的3个“生态孤岛”。因此,研究区在整治过程中需注意保护东-西方向生态流迁移关键通道和南-北方向、西南-东北方向辅助通道的畅通,努力优化整治区生态格局。     

南通市建设用地扩张情景模拟与景观生态效应

选择城镇化进程快速、区位条件特殊的南通市作为案例,集成CLUE-S模型与Auto-logistic回归模型构建适合不同情景的建设用地扩张的动态分布模型。通过1987年以来遥感影像获取的4个时段的南通市建设用地增长时空特征分析提取先验知识规则,模拟在基准、经济发展、生态保护等情景下建设用地增长与空间布局,通过景观学知识分析其空间扩张的生态效应。结果表明,1987年以来,南通市建设用地扩张剧烈,空间上围绕城区和乡镇中心快速蔓延,呈现“轴线增长-内部填充”交替的周期性波动规律。Kappa系数与模拟正确率（PCM）显示,构建的复合集成模型具有较高的可靠性,能够应用于对未来建设用地空间分布的模拟。模拟结果显示未来建设用地扩张集中在城镇周边,其中在经济发展情景下还有向东部沿海滩涂扩展的趋势。由于扩张剧烈,在建设用地集中区呈现出融合成更大面积分布区的现象。建设用地空间扩张的斑块密度和景观形状指数均较高,景观格局趋于不稳定,破碎化相对严重。