地理探测器方法下甘肃白龙江流域景观破碎化与驱动因子分析

基于GIS技术、景观格局指数、主成分分析和地理探测器的方法,定量分析了1990~2014年甘肃白龙江流域的景观破碎化及其驱动因子。结果表明：1990~2014年甘肃白龙江流域景观破碎化程度先增加后降低;研究期间流域东南部的景观指数变化最为剧烈和复杂,主要是文县和武都区;人类干扰（人类活动强度和土地利用类型）和地形因子（高程、坡度和坡向）对景观破碎化空间分异的影响显著不同,其中人类干扰是景观破碎化空间分异的主要驱动因子。     

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。     

韧性视角下中国超大城市绿带破碎化与连通性测度分析——以北京、西安及成都为例

城市绿带是阻止城市蔓延、提高城市生态安全格局的重要手段。为了探究不同时段不同城市绿带随城市发展的非线性变化,研究基于韧性城市建设视角,采用土地利用转移矩阵、景观格局指数等定量方法,测度分析2000—2020年北京、西安和成都3个典型环状超大城市绿带破碎化与连通性。研究表明：(1) 2000—2020年3个城市扩张模式以外延式扩张为主,绿带不断遭到城市建设用地的侵占,绿带及缓冲带内耕地分布范围自中心向外围显著缩小,草地和森林分布范围扩大且呈现破碎分散的特征。(2)城市绿带内建设用地面积占比持续上升,建设用地快速扩张对北京绿带内生态用地侵占最为显著,其次是西安和成都,侵占面积占比分别为44.09%、43.21%和37.02%;建设用地面积占比从绿带及其缓冲带内部到外部呈现先下降后趋于平缓的趋势,耕地面积占比呈现先上升后趋于平缓的趋势,森林、草地等其他生态用地呈现轻微波动。(3) 2000—2020年3个城市绿带破碎化程度整体降低,北京绿带连通性逐渐降低,西安和成都绿带连通性呈现先降低后增强的“V”型变化趋势,然而不同城市绿带不同景观破碎度与连通性的变化显著不同,3个城市绿带内耕地破碎化程度...     

中国建设用地扩张对景观格局演化的影响

探索建设用地扩张对景观格局变化的影响机理是理解人类活动对生态系统功能、格局和过程变化影响机制的关键。但中国全国尺度建设用地扩张过程对景观格局演化的影响研究明显不足。基于此,突破传统行政区划单元的分析方法,以覆盖全国的10 km格网为基本单元,基于1975-2014年建成区比率数据来表征建设用地扩张水平,运用同期土地利用数据计算相应的景观指数,定量刻画了建设用地扩张及景观格局的时空演化过程,并运用空间计量经济模型定量解析了建设用地扩张过程对景观格局演化的影响效应。同时,基于全样本、不同时间点、不同规模城市和不同区域城市的对比揭示建设用地扩张过程对景观格局演化影响的时空差异性。研究结果表明：40年间建成区比率值增长了3倍,高于同期的人口城镇化增长水平,东、中和西部间呈现出显著的梯度差异性,而且差异程度逐步增加,大、中、小城市之间的差异也较为显著。1975-1990年、1990-2000年和2000-2014年3个时间段的年均增速分别为5.87%、2.32%和2.32%。景观格局总体上也经历了显著变化,优势景观类型的主导性逐步降低,景观格局趋于破碎化,复杂度增强,邻近度趋于离散,聚集度逐步降低,结合度渐高,景观多样性和均匀度均有所提高。随着建设用地扩张水平的提高,景观越来越趋于破碎化,人类活动对景观的干扰强度和频率也不断增强。例如,建设用地扩张水平每提高1%将导致景观斑块数量提高0.45%左右。但是建设用地扩张水平与景观复杂度的变化在空间上存在错位。建设用地扩张水平的提高在一定程度上使同类型斑块间的距离变近,景观聚集度出现降低趋势,景观越来越呈现多种要素的密集格局,斑块聚合和集群性增强,相应的结合度也越来越高,景观均衡化趋势和均匀分布越来越明显。同时发现,不同规模城市和不同区域的影响差异显著,除地理区位因素差异性不显著外,其他控制要素也对景观格局演化具有差别化的影响。     

基于两种新型景观指数的张掖绿洲植被格局动态研究

通过遥感与GIS技术分析张掖绿洲植被格局动态,验证了Frohn(1998)提出的两种新型景观指数PPU(Patch Per Unit)和SqP(Sq)[Square Pixel]在时间序列上对于植被景观格局分析的适用性和敏感性。分析结果显示PPU和SqP(Sq)指数分别对应聚集度和分维数这两种传统景观指数呈相似的变化趋势和统计相关性,但其针对景观类型的变异系数相对于聚集度和分维数都较高,即其指数值对各植被斑块类型辨识的敏感性更强,对景观破碎化程度和斑块形状复杂度的时空演变具有更好的预测性。通过对新型景观指数特性的分析及动态对比,表明张掖绿洲植被景观的空间异质性和斑块形状复杂度呈现逐渐增强的总体态势。     

厦门市同安区不同扩展轴上的景观格局梯度分析与比较

城市扩展轴上的景观格局梯度变化特征及其变化原因的研究,是了解城市化对城市景观生态影响过程与机制的一个理想途径.本文选取厦门市同安区为研究对象,采用梯度分析结合景观格局分析方法,分别在沿同集路方向与沿往翔安的324国道方向的城市扩展轴上布设样带,通过移动窗口取样,运用景观格局指数进行景观格局梯度分析与比较.结果表明,在斑块类型水平上,沿同集路方向的扩展轴各项指数受城市化影响较明显,沿324国道方向的则不明显;在景观水平上,城市化造成沿同集路方向扩展轴景观形状更为复杂,景观多样性减少,景观格局由原本的多种景观均势并存转变为以城镇景观为主导的格局,景观更为破碎化,而沿324国道方向景观形状没有明显受城市化影响,但城市化促使景观多样性增加,景观格局由原本的以耕地景观为主导的格局转变为多种景观均势并存的格局,景观破碎化程度方面则没有明显受城市化影响.城市化水平的不同造成了城市扩展轴景观格局梯度变化特征的不同,周边地区城市化水平、城市建设布局模式、地域自然景观特征等因素则影响景观格局梯度变化的幅度与峰值的出现.     

基于遥感和GIS的干旱区绿洲景观破碎化分析--以金塔绿洲为例

以2个时期的遥感图像所解译的土地利用数据为基本信息源，基于GIS工具，选用斑块密度、廊道密度、斑块破碎度、分离度和斑块面积变异系数5个指标对金塔绿洲的破碎化程度进行了分析。结果表明：(1)1990～2000年，金塔绿洲总体的景观破碎化程度轻微地降低。(2)从景观类型上看，基质的破碎化程度增强；水浇地面积增大，趋于集中分布，破碎化程度降低；城镇用地破碎度增加，分离度减小。这些变化与人类开发利用活动的程度和方式有关，体现了荒漠基质受人类影响而逐步形成的典型农业型绿洲的特点。     

黄河流域景观破碎化对土壤保持服务影响研究

基于2000年、2005年、2010年和2015年土地利用现状遥感监测数据,分别采用景观格局指数和当量因子法测度了黄河流域多尺度景观破碎化和土壤保持服务的时空特征,并且综合运用热点分析工具、普通最小二乘法和空间回归分析模型,探索了2000—2015年黄河流域多尺度土壤保持服务时空演变特征及景观破碎化对土壤保持服务的影响机制。结果如下：① 黄河流域土壤保持服务低值区主要集中分布在黄河流域上游青海-甘肃-宁夏-陕西-内蒙古沿线地区以及流域下游河南和山东,另外省会城市以及周边地区同样是土壤保持服务低值区,土壤保持服务具有显著的尺度依赖性;② 研究期间黄河流域土壤保持服务变化的热点区域主要分布在流域上游黄土高原地区,冷点区域主要分布在黄土高原的周边地区,不同尺度下土壤保持服务变化冷热点差异显著;③ 回归结果显示,经济社会因子与土壤保持服务具有显著的负相关;自然本底因子中海拔和林地面积比重与土壤保持服务具有显著的正相关;景观破碎化指数对土壤保持服务的影响差异性显著。未来黄河流域不同分区土壤保持和土地利用政策的制定不仅需要考虑自然本底和经济社会驱动因子,还应考虑多尺度景观格局破碎化以及空间溢出效应,跨区域协同治理对于黄河流域土地利用政策制定和生态系统保护具有重要现实意义。     

城市空间破碎化研究进展及其展望

在辨析城市空间破碎化概念基础上，以空间破碎化在城市方面研究为主题对1998—2016年间SCI和SSCI数据库中相关文章进行文献计量，对城市空间破碎化研究的内容、方法和进展开展评述。从研究主题看，相关研究多以土地利用、生物多样性保护、环境可持续发展为主题展开，遥感和GIS技术应用是主要的技术趋势。从测度方法看，以土地功能碎化与景观破碎化测度为主，采用景观格局分析的方法，涉及多种景观维度或指数的综合运用。从城市空间相关的研究来看，以现象描述为主，主要着眼于城市内部空间重组，探讨不同类型空间破碎化的表现、产生原因和应对思考。未来城市空间破碎化研究应综合多学科的视角和方法，从空间上一体化运行的相关实体要素出发研究城市空间破碎化内涵、测度方法，结合空间大数据挖掘应用的新技术新方法开展系统综合的研究。     

基于GIS的徐州市区景观格局变化分析

以徐州市区2000年和2006年土地利用基础数据为数据源,建立景观类型与土地利用类型的对应关系。将徐州市区景观划分成农业景观、园林绿地景观、居住景观、工业景观、商服公共设施景观、水体景观、交通景观和其他景观8种类型,获得2000,2006年徐州市区景观分类图。计算出景观格局指数,利用GIS的空间分析功能,对徐州市区景观格局及其变化特征进行分析。结果表明:在城市化驱动下,徐州市区农业景观主要向居住景观、工业景观转移,商服公共设施景观、居住景观和工业景观的相互转移频繁;农业景观在空间上逐渐分散,其余的景观类型呈现聚集的趋势;徐州市区呈现出景观异质性程度、斑块破碎化程度和斑块复杂化程度均加强的景观格局变化趋势。     

土地经济生态位变化下的城乡空间景观格局表征——以广东省惠州市为例

土地利用变化对生物多样性和生态过程有着深刻的影响,与城乡景观格局变化密切相关。尝试将土地利用变化驱动力——土地经济生态位的理论和方法引入到景观生态学当中,为城乡空间景观格局空间表征提供新的方法。通过选取表征景观格局指标的破碎化指数、分形维数,利用Envi4.8、Arcmap10.0,Fragstasts4.1等软件,以广东省惠州市为例,在分析土地经济生态位与景观类型、景观指数之间的关系基础上,对土地经济生态位变化下的城乡空间景观格局进行表征。结果表明：不同景观土地面积数量的增减与该类型土地经济生态位升降具有一致性的规律,土地经济生态位上升,相应的景观土地面积增大,反之则减小;土地经济生态位越小,表征景观格局的景观破碎化指数、分维数指数越大,破碎化指数与分维数指数的增减与土地经济生态位升降表现出一致性的规律,土地经济生态位上升,相应的破碎化指数、分维数指数则增大,反之则减小;城乡空间景观格局变化的发生主要出现在土地经济生态位高的区域。土地经济生态位的变化是城乡景观格局变化的重要影响因子,能够很好解释城乡空间景观格局特征。     

Methodological Advances in the Spatial Analysis of Land Fragmentation

This article evaluates the effect of moving window (MW) size on observed fragmentation spatial patterns and proposes a method to identify an effective MW size using Simpson's diversity index. To test the robustness of the proposed method, we demonstrate its use in six cities in the Phoenix metropolitan area that have substantial variation in land composition and configuration. Next we explore the effects of gradient observation scale and the role of scale in removing noise. We compare and discuss two popular approaches to measuring urban-to-rural fragmentation gradients—concentric ring- and transect-based approaches—highlighting the usefulness of each approach in an extensive and rapidly urbanizing region. This study provides a new method for selecting window size, offers insights on scale effects, and provides guidance on gradient scale selection to achieve the best representation of land fragmentation patterns for urban analysis.     

Analyzing the Impacts of Urban Expansion on Green Fragmentation Using Constraint Gradient Analysis

Many existing gradient analysis methods are arbitrary or too simple in gradient partitioning and unsuitable for cities with irregular forms. We propose an improved gradient analysis method with urban structural features as spatial constraints to properly partition an urban area into more homogeneous buffers. Taking the Wuhan metropolitan area in China as an example, we use the improved gradient partitioning method and six landscape metrics to characterize urban expansion and green space fragmentation in 1989, 2001, and 2013 and investigate the relationship between urban green fragmentation and urban expansion using correlation analysis and regression modeling. The results show that the fragmentation of built-up area in each buffer generally decreases from 1989 to 2013, but the fragmentation of green space increases. For each time point, with growing distance from urban centers, the fragmentation of built-up area increases and green space fragmentation decreases. This shows that urbanization exerts a significant influence on fragmentation of urban green space from both a temporal and a spatial perspective. Intensive urban expansion moved outward mainly at the cost of agricultural land and resulted in more fragmented green space in the urban fringe. Further quantitative analyses show that the area ratio and fragmentation of the built-up area are statistically negatively correlated with the fragmentation of green space. The improved gradient analysis with spatial constraints can generate more homogeneous ring gradients and then lead to more reasonable results, thereby helping to better understand how urban expansion affects landscape dynamics.     

伊犁河三角洲景观结构的影响机制研究

在遥感和水文数据的支持下,根据伊犁河三角洲作为典型的中亚干旱区内陆河流域尾闾区域特点,确定了伊犁河三角洲的景观分类系统。通过采用景观结构梯度分析法、景观干扰度指数和景观Kappa指数等方法,系统地分析了近32 a（1975-2007）伊犁河三角洲景观结构的时空演变特征,并对景观结构的影响机制做了充分地探讨。结果表明：（1）沿着一定的地形梯度和水文梯度,伊犁河三角洲流域景观表现出特殊的纵向结构、横向结构的梯度特征和景观内部特征,与地表水直接关联的景观类型表现尤为明显,如湖泊、沼泽、漫滩。（2）在人为活动和自然环境的双重影响下,近32 a伊犁河三角洲景观结构的空间变化具有一定的周期性和不稳定性,主要体现为景观类型面积和空间位置的变化,其中以湿地景观类型的变化最为显著。（3）生态干扰对景观结构的影响因景观类型的不同存在显著的差异性和时空变异性,以湖泊和沼泽受干扰作用最为明显。高、中、低三种干扰强度区域的空间分布及面积变化同样具有一定的周期性和不稳定性。（4）水利工程建设和自然环境是影响伊犁河三角洲景观结构的主要驱动力。水利工程对伊犁河的拦蓄引起景观结构变化的作用最为深远,它通过改变三角洲上游的水文情势直接影响整个区域的景观结构。而自然环境因素中的地形和水文条件主要影响湿地景观类型的时空分布,气候因子则直接影响河川径流量。     

Landscape pattern change and driving force of blowout distribution in the Hulun Buir Sandy Grassland

The land coverage pattern changes for the past 50 years in a typical region of the Hulun Buir Sandy Grassland were interpreted and analyzed based on a series of remote sensing images in 1959, 2002, 2004 and 2009. The temporal and spatial changes of landscape patterns were revealed and the driving forces were analyzed. The results show that all land coverage types had large variable amplitudes. The grassland area decreased, whereas other areas increased. Owing to implementation of artificial sand fixation from 2004 to 2009, the areas of flowing blowouts and depositional area decreased by 71,369 and 128,835 m², respectively. The average patch area reduced, but the number of blowouts increased, fractal dimension increased, and blowout structure became complex. The fragmentation index increased, whereas contagion index decreased. Driving force analysis shows that human factors such as overgrazing are slightly larger than natural factors of increased temperature and decreased precipitation.     

论城市空间破碎化研究

空间破碎化是城市空间演进的客观现象,表现为城市空间单元碎化、空间分割加强、空间联系弱化和空间整体功能下降,具有空间形态的封闭性、空间联系的阻隔性和空间功能的失配性等特征,是城市品质提升和可持续发展的重要制约因素,是城市空间格局与过程分析的新内容。“空间破碎化”是对“景观破碎化”的拓展和深化,有助于从更为综合整体的空间视角研究城市。“空间破碎化”研究应遵循“格局过程刻画→形成机理分析→调控模式设计”的分析框架,围绕城市空间破碎化的概念、特征、测度、机理、动态模拟和调控模式等内容,采用景观指数、空间句法、多智能体情景模拟和地学信息图谱集成的方法进行多学科融贯的综合分析,可为制定城市发展政策、促进城市发展转型、实现城市可持续发展提供理论指导和方法支撑。     

长江经济带景观格局动态演变及其景观生态环境效应

利用2000年、2010年、2020年3期土地利用遥感监测数据,通过景观格局指数、区域生态环境质量指数定量探究长江经济带土地景观格局的时空变化特征及其生态环境响应。研究表明：① 长江经济带上、中、下游区域的林地、草地等生态用地与人造地表的分布存在空间错位,生态用地主要转为耕地和人造地表;② 景观层级上,斑块的聚合度降低、破碎化程度加剧、多样性程度有所增加,类型层级上,耕地的破碎化程度增加,人造地表在空间上的连接度加强,趋于规模发展;③ 2000—2020年,经济带生态环境质量改善和恶化并存的特征弱化了整体生态质量的时间变异性,生态环境质量指数的低值区与长江经济带三大城市群的分布存在空间布局相似性;④区域土地资源供给与发展水平的空间错位、土地利用主导功能转型下的生态变化、人口虹吸效应、产业结构等影响长江经济带生态环境的空间分布。     

长沙市土地利用格局变化的空间粒度效应

基于2003年、2006年、2009年及2013年的遥感图像对长沙市土地利用进行分类,在ArcGIS 10.0、ENVI 4.8、Fragstats 4.0和Excel 2007软件的支持下,通过上推尺度像元的比例占优法改变空间粒度,从类型水平和景观水平上分析了土地利用格局变化的粒度效应。得出以下结论：① 类型水平上,随着粒度的增大,各土地类型的指数呈现出3种变化趋势:增大、减小及无明显规律;随着时间的变化,空间粒度越小,对斑块密度及斑块形状指数变化的影响越明显。空间粒度越大,对斑块结合度和斑块集聚度变化的影响越明显。② 景观水平上,随着粒度的增大,蔓延度指数先减小后基本不变;香农多样性指数和香农均匀度指数缓慢减小;随着时间的变化,蔓延度指数呈减小的趋势,香农多样性指数和均匀度指数呈增大的趋势。90 m是本研究中分析空间粒度的最佳值。