基于PLUS和InVEST模型的渭河流域土地利用与生境质量时空变化及预测

生境质量是关系人类福祉和实现可持续发展的重要基础,对区域生态保护和土地资源可持续利用具有重大意义。以渭河流域为研究对象,基于2000、2010年和2020年的土地利用数据,应用斑块生成土地利用变化模拟（Patch-generating land use simulation,PLUS）模型、生态系统服务和权衡的综合评估（Integrated valuation of ecosystem services and trade-offs,InVEST）模型预测并评价了土地利用与生境质量时空变化特征。结果表明：（1） 2000—2020年渭河流域建设用地和草地面积逐年增加,林地面积略微增长,耕地面积持续减少;2020—2050年土地利用变化趋势同2000—2020年基本一致但剧烈程度显著下降,建设用地扩张趋势减缓,耕地减少幅度下降,草地面积占比超过耕地跃居流域第一。（2） 2000—2020年流域内生境质量两极分化趋势明显,低生境质量和高生境质量区域面积有所增加,中等生境质量的面积减少,整体生境质量水平呈上升趋势;2020—2050年生境质量水平继续保持逐年上升趋势但增幅放缓,生境质量变化强度下降,低生境质量区域面积逐渐减少,中等生境质量面积保持稳定,高生境质量面积有所增长。研究结果可为渭河流域土地资源可持续利用和高质量发展提供相应科学依据和决策参考。     

“三生”空间视角下西北地区生态环境质量分异机制的地理探测

基于土地“三生”功能视角,采用生态环境质量指数测度2000—2020年西北地区土地利用转型的生态环境效应,并且综合运用热点分析工具、地理探测器等方法探讨生态环境质量的演变特征与分异机制。结果表明：（1）西北地区“三生”空间地域分异显著;“三生”空间结构演化呈生产、生活空间增加,生态空间缩减的变化趋势。（2）生态环境质量指数从2000年的0.22720升至2010年的0.22724后降至2020年的0.22699,生态环境质量整体保持相对稳定。（3）生态环境质量空间上呈“东南较高、西北次之,中部较低”的格局特征,生态环境质量格局演化的冷、热点区主要聚集于东南和西北部,与区域内人口、产业的空间分布具有趋同性。（4）生态用地结构、归一化植被指数和人类活动是生态环境质量空间分异的主导因素,自然因子内部以及自然因子与社会经济因子的交互协同作用共同影响了区域生态环境质量的空间分异效果。     

黄河流域生境质量时空演变及其影响因素

黄河流域是中国重要的生态区域,探究该流域生物多样性时空变化特征对区域生态保护修复具有重要意义。运用InVEST模型评估黄河流域2000—2018年生境质量并结合空间自相关模型探究其时空变化及分布特征,利用地理探测器单因子探测和交互探测方法分析生境质量空间分异特征的驱动因子。结果表明：2000—2018年,黄河流域平均生境质量指数为0.631,整体呈现小幅下降趋势,下降幅度为0.16%,在空间上表现出西高东低的分布特征;黄河流域生境质量在空间上表现高度正相关特征,表现为生境质量相似值在空间上集聚,生境质量低值区域集中在黄河流域下游、关中平原以及汾河谷地区,生境质量高值区域集中在黄河上游青藏高原地区;土地利用/覆被是生境质量空间分异最重要的驱动因子,q值为0.5560,而且任何两种驱动因子对生境质量空间分异的交互作用都要大于单个驱动因子的作用,土地利用/覆被与气温、海拔、降雨量、坡度以及NDVI的交互因子均大于0.5。     

半干旱区生态风险时空演变及其影响因素的地理探测——以宁夏盐池县为例

深入探究半干旱区景观格局变化规律,明确其生态风险时空演变特征与影响因素,对优化半干旱区景观格局、防范和治理生态风险、促进区域可持续高质量发展具有重要意义。以宁夏回族自治区盐池县为例,基于2000—2020年土地利用数据,通过景观格局指数构建生态风险模型,结合地统计分析和地理探测器模型,对其景观格局变化及生态风险时空演变与影响因素进行综合研究。结果表明：（1） 2000—2020年盐池县耕地和未利用地面积下降,其余地类均呈增加趋势,其中建设用地扩张速度最快,年均增长率为6.90%。（2） 2000—2020年盐池县景观斑块数、斑块密度、景观形状指数和香浓多样性指数上升,最大斑块指数和蔓延度指数下降,表明景观格局呈破碎化、复杂化和分散化的发展态势。（3） 2000—2020年盐池县生态风险指数由0.1465下降至0.1312,其中高、较高和中等风险区面积占比分别下降5.25%、24.21%和5.44%,而低和较低风险区面积占比分别增加14.11%和20.79%,空间上呈现出北高南低的分布格局。（4） 随着社会需求的日益增长和人类活动的加剧,自然因素对生态风险空间分异格局的影响逐渐弱化,而社会经济因素作用不断增强。     

生态安全视角下乌鲁木齐市土地利用冲突时空格局演变分析

从生态安全角度识别区域土地利用冲突,处理好城市发展和土地利用的协调关系,对实现区域可持续发展尤为重要。在土地利用冲突理论分析框架和“压力-状态-响应”（PSR）模型下,借助生态系统服务价值和生态风险评价因子构建了一个土地利用冲突测度模型,对2000、2010年和2020年乌鲁木齐市土地利用冲突的时空演变格局分析方法,并且利用FLUS模型对2030年土地利用冲突变化进行模拟预测。结果表明：（1）2000—2020年,乌鲁木齐市73%以上的面积是无冲突和轻度冲突区域。土地利用冲突的热点区由乌鲁木齐中心城区北部及西南地区蔓延至其南部及北部的山区林地周边、达坂城区盐湖两边的冲积扇附近,分布范围有所扩大;冷点区主要聚集于中心城区周边以及东、南部的山区林地范围内。（2）气候、地形地貌等自然因素仍是土地利用冲突强度空间分异的主导因素。（3）生态系统服务价值与土地利用冲突之间存在空间正相关,而生态风险与土地利用冲突之间则存在显著的空间负相关关系。（4）2030年,虽然乌鲁木齐市的土地利用高度冲突区增幅最大,但无冲突、轻度冲突区仍居于优势地位。研究结果为乌鲁木齐市土地利用冲突提供了一个诊断指标体系和方法...     

山地丘陵区土地利用分布及其与地形因子关系——以河北省怀来县为例

为探究山地丘陵地区不同地形因子对土地利用空间格局的影响,以河北省怀来县为例,研究了各土地利用类型在不同地形上的分布特征。同时,定性和定量分析了土地利用景观格局与地形环境的相关性。研究表明:土地利用景观格局分布存在明显的地形梯度特征,较高地形级别主要分布着林地和草地,其分布指数在较高地形级别占据优势位;而受人类活动干扰影响较大的城乡建设用地、采矿用地、耕地、园地和水域的优势位分布在较低地形级别上。移动窗口法得到的景观格局指数的分布定性显示出土地利用景观格局随地形变化的梯度特征,典范对应分析结果定量显示出典范对应分析排序的前4个轴的累计土地利用景观指数—地形解释变量为96.98%,地形因子第1排序轴与土地利用变化景观格局指数特征第一排序轴的相关系数达到0.671,其土地利用景观格局指数与地形因子存在显著的相关性。由此可见,高程、坡度和地形起伏度这三类地形因子对山地丘陵区的土地利用类型的结构和空间分布起着重要的影响作用。     

干旱绿洲农业区土地利用转型生态环境效应及分异机制——基于三生空间主导功能判别视角

干旱绿洲农业区生态环境脆弱,开展土地利用转型生态环境效应研究能为该区国土空间优化和农业农村可持续发展提供参考依据。论文以张掖市甘州区为例,采用转移矩阵、生态环境质量指数、移动窗口法、生态贡献率及地理探测器模型,对干旱绿洲农业区土地利用转型生态环境效应及分异机制进行研究。结果表明：① 1990—2020年生产和生活空间持续扩张、生态空间总体减少,结构从“单一农业空间增加”向“转换类型多元化”转变,功能由“生态转生产为主”向“生产与生活、生态与生产多功能相互转换”演变。② 1990—2020年土地利用转型生态环境效应总体为正,耕地面积占比较大的村镇质量指数相对较高;其他生态空间向林草水生态、农业生产空间转型的生态正效应最大,林草水生态空间向其他生态、农业生产空间转型的生态负效应最大,2010—2020年农业生产空间过度扩张挤压林草水生态空间引起的生态环境负效应正在显现。③ 人口密度、地均GDP和植被覆盖度是生态环境质量分异的关键因子,降水量、土地开发强度、耕地面积占比和地均水资源量是核心因子;因子交互作用使农业生产空间增加和林草水生态空间压缩权衡博弈产生自适应稳态机制,从而形成了总体偏低的生态环境质量格局;村镇在面对干扰冲击时的自组织、适应性和转型能力不同,导致经济发展和土地利用方式不同,进而塑造了村镇分异的生态环境质量格局。     

资源型城市生境质量空间分异格局及其影响机理研究——以唐山市为例（英文）

退化的生态环境一直是全球资源型城市可持续发展的挑战。尽管此问题已经引起了学界的广泛关注,但从自然与人为因素相互作用的角度探讨资源型城市生境质量的空间分异格局及其影响机理的研究较少。本文以唐山市为例,基于综合生态系统服务价值和InVEST-HQ模型对生境质量进行评估,利用空间自相关识别唐山市生境质量的空间分异特征,并借助地理探测器模型和空间生产理论探讨唐山市生境质量空间分布差异的影响因素及其影响机理。结果表明:(1)2019年唐山市生境质量总值为3.45×10~(10)元,每公顷生境质量价值为24435.05元。唐山市生境质量值呈现出"南北偏热,中西偏冷"的分布格局。(2)县域尺度上迁西县生境质量最优,路北区生境质量最差;乡镇单元上上营乡生境质量均值最高,开平街道最低。(3)自然环境条件是影响唐山市生境质量空间分异的重要基础因素。城市化和工业化因素是唐山市生境质量空间分异的重要外在动力。平均海拔、平均坡度、原材料业密度和人口密度对生境质量空间分异的贡献均大于0.40。任意两因子对生境质量的交互作用均为增强。人口聚集、工业资源丰富、交通便利的区域成为生境质量低值区,景观格局优美、降雨充沛、气候舒适的区域成为生境质量高值区。空间生产理论可以用来解释生境质量空间分异的形成机理。     

松嫩高平原县域土地利用空间格局地形梯度特征分析——以巴彦县为例

以黑龙江省巴彦县为研究区,基于研究区DEM数据,运用土地利用类型的分布指数、土地利用结构的信息熵、均衡度和优势度,明确研究区土地利用空间格局的地形梯度特征及地形因子对土地利用空间格局的影响。结果表明：① 研究区土地利用空间格局在地形因子的作用下存在明显的梯度特征,旱地、水田、草地、水域、建设用地及其他用地主要分布在较低地形级别区,林地主要分布在较高地形级别区。② 除林地以外,其他土地利用类型分布的优势地形位均位于较低地形级别区,林地分布的优势地形位位于较高地形级别区,各土地利用类型分布的优势区域不尽相同。③ 研究区土地利用结构的信息熵及均衡度变化趋势相同,优势度的变化趋势与信息熵、均衡度的变化趋势相反,土地利用空间格局与地形因子具有显著的相关性。     

流溪河流域土地利用景观生态安全动态分析

在GIS技术支持下,基于景观干扰指数和景观脆弱度指数构建景观生态安全评价指标体系,分析流溪河流域2000年、2005年和2009年3相土地利用景观生态安全变化。景观生态安全指数定量化地表征了流域景观生态安全状况,结果表明：（1）流域景观生态安全格局受城市化及人类活动干扰显著增强,林草地和耕地面积减少,园地面积增加,10年间各景观类型的破碎度、分离度总体呈现增加趋势,且流域内优势景观类型发生改变,2000年和2005年以林草地和耕地为优势景观,而2009年优势景观转变为林草地和园地;（2）2000-2005年,流域过半景观生态安全格局发生了变化;2005-2009年期间流域景观生态安全转移率约为60%,约有90%的流域景观生态安全格局在空间分布上发生了变化;（3）2000年整个流域景观生态安全指数都大于0.6,其中大于0.8的面积占99.99%;2005年,生态安全度大于0.6的面积比例为98.48%,景观生态安全指数大于0.8的面积较2000年降低55.93%;景观生态安全度大于0.6的区域2009年比2005年减少了72.93%,主要分布于流域上游;整个流域范围内没有生态安全指数大于0.8的区域分布,流域景观生态安全度呈现整体降低趋势。     

耦合土地利用格局与过程变化的生态干扰评价——以长三角地区为例

基于长三角地区2000年、2010年和2018年土地利用数据,分析该地区农用地、建设用地和生态用地时空变化特征,耦合生态斑块空间格局变化、生境面积增减和生态破碎化过程,提出生态干扰格局指数和生态干扰过程指数,定量评价土地利用变化过程中的生态干扰。结果表明：① 2000—2018年,建设用地快速扩张占用了大量农用地及生态用地,土地利用强度呈现先增后减的趋势;② 生态干扰格局指数和生态干扰过程指数时空差异明显,经济发展和城镇化水平较高的地区更易出现生态负干扰,且干扰程度趋于增加;③ 尽管部分区域生态用地净面积有所增加,但其实际受到的生态干扰过程并未减轻,甚至呈现负向化发展趋势。研究有助于深入理解生态用地变化过程中蕴含的生境数量、质量和空间关系,能够为快速城镇化地区生态文明建设和治理提供决策依据。     

人类活动及气候变化影响下伊犁河谷生境质量预测研究

生境质量是衡量生态系统服务功能及其健康程度的重要指标,准确预测生境质量的演变对于推动区域生态环境的高质量发展至关重要。耦合系统动力学-斑块生成土地利用模拟（SDPLUS）模型与生态系统服务和权衡的综合评估（InVEST）模型,预测了2035年不同气候情景下（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5）伊犁河谷土地利用/覆被格局变化,并评估了其生境质量时空演变特征。结果表明：（1）1980—2020年,伊犁河谷土地利用类型呈现“4增2减”的变化趋势。2035年4种气候情景下,伊犁河谷林草地面积降幅较大,建设用地扩张趋势较为明显,挤占了城郊优质耕地资源。（2）伊犁河谷生境质量等级与土地利用/覆被类型密切相关。生境高值及较高值区主要分布在地形崎岖的林草地覆被区,低值及较低值区主要分布在人类活动集聚区及南北天山未利用地覆被区。（3）1980—2020年,伊犁河谷生境质量呈现下降趋势。生境质量退化区主要分布在伊犁河-巩乃斯河流域以及特克斯河流域附近。（4）2035年4种气候情景下,伊犁河谷生境指数持续走低。生境指数均值排序为：SSP1-2.6>SSP2-4.5&...     

基于景观格局的广州市边缘区生态压力研究——以番禺区为例

基于RS、GIS技术和统计分析方法,选取破碎化指数、斑块结合度指数、分形维数3个景观指数和土地利用脆弱性指数构建生态压力指数,以番禺为例从景观尺度研究城市边缘区在城市化梯度上的生态压力空间分异。结果表明:不同用地类型的景观指数在3个梯度区内依人为干扰的强烈程度出现明显的空间分异,生态压力呈现自北向南依次降低的空间分布格局。景观生态压力强弱的分布与区域内土地利用方式和强度具有较高的相关关系,人为干扰是影响景观生态压力扩散的重要原因。     

黑河流域生态系统服务的地形梯度效应及生态分区北大核心CSCD

黑河流域是中国西北地区生态安全重要屏障,厘清该地区生态系统服务的梯度效应对制定差异化生态保护政策具有重要意义。基于InVEST模型和CASA模型等方法,利用多源遥感数据量化2018年黑河流域典型生态系统服务,结合海拔、坡度、地形起伏度和地形位指数因子分析各生态系统服务的梯度效应,根据地形分布指数划分生态分区。结果表明:(1)黑河流域产水、土壤保持、植被固碳和食物供给服务空间分布差异明显,高值区在上游祁连山区,低值区在下游荒漠区。(2)各生态系统服务在各地形梯度上存在明显层级分布,总体上随地形梯度等级的提升而呈先增加后下降的趋势。(3)流域多重生态系统服务重要区空间分布差异明显,生态系统服务重要性随着地形梯度等级的提升而提升。(4)基于地形分异规律,黑河流域可划分为核心生态保护区、山地生态提升区、可持续发展区和生态防护治理区。     

三峡库区(重庆段)生态屏障带土地利用冲突演变特征分析

近年来,飞速发展的城市化除带来经济的持续增长同时,土地利用冲突已逐渐影响到区域的可持续发展。本文构建了土地利用"类型-格局-过程"冲突的测度指数,以三峡库区(重庆段)生态屏障带为研究区,分析了从2000至2015年的土地利用冲突演变,结果表明:(1)土地利用类型冲突空间分异明显。从2000至2015年类型冲突指数值升高,冲突程度加剧,空间上呈都市核心和都市拓展区严重渝东北(南)轻度的分异特征。(2)土地利用格局冲突中建设空间和生态空间破碎度指数增长较快且空间分异显著。建设空间破碎度指数表现为渝东北(南)高都市区低,而农用空间和生态空间破碎度指数则刚好相反,即渝东北(南)低都市区高。(3)土地利用过程冲突空间分异同样明显。主要表现为都市区程度加剧,城市发展新区、渝东北和渝东南程度一般。(4)总体而言,从2000年至2015年研究区土地利用冲突程度加重,并且空间分异明显需制定不同的土地相关政策。都市区建设用地的不断拓展使其土地利用冲突程度严重,需对该区城市建设方面挖掘更协调的开发模式;作为都市区的外延区,城市发展新区具备了足够可供开发的建设空间和潜力,可缓解都市区日益加剧的土地利用冲突;渝东北生态涵养区和渝东南生态保护区的土地利用冲突程度整体可控,但城市建设区和自然保护区存在一定冲突,必须切实加强空间管控和对策。其不同区域的土地利用冲突特征结果可为未来土地资源空间优化、城市建设和区域可持续发展提供科学依据。     

基于土地利用格局重建的区域生境质量时空变化分析

区域生境质量决定了区域内生物多样性状况,是生态系统服务功能和生态系统健康程度的重要体现,生境质量变化研究对区域生态安全具有重要的意义,重建区域生境质量空间格局可以还原历史时期的生态环境本底,为揭示区域生态环境质量演变规律提供科学支撑。选取高程、坡度、坡向、GDP、人口、温度、降雨量、河流距离、城市距离和海岸线距离10个土地利用变化驱动因子,构建CA-Markov模型参数,模拟得到历史土地利用空间数据。在此基础上,运用InVEST模型重建泛长三角地区生境质量空间格局,并对计算得到的生境退化度指数和生境质量指数进行等级划分与统计分析。结果表明：① 土地利用模拟精度验证结果显示Kappa系数为0.88,土地利用空间格局重建方法可行,可以在此基础上开展生境质量模拟研究。② 泛长三角地区1975—2010年生境退化度逐期上升,生境退化等级在空间分布上呈圈层递变分布规律。生境质量则表现为逐期下降,高值区主要分布于山区,低值区大部分位于建成区;1975—2010年期间,低值区逐渐向周边高值区域演变,生境高值区域趋于破碎化。③ 1975—2010年生境质量时空变化特征表明：生境质量差等级区域,其生境难以修复,维持原状居多;生境质量较差等级区域易继续恶化,且易发生在建成区周边区域,占比为研究区总面积的6.40%;生境等级为良好和优等的区域,其生境等级易转换为差等和较差等级,使得该区域的生境破碎化,该类型的面积占比为研究区总面积的5.68%。④ 1975—2010年期间,研究区土地利用变化显著,对生境质量造成了巨大的影响;研究区生境质量逐期变差,其生境质量等级位于较差及以下区域面积占比均达到了60%以上,建设用地为生境质量最大的威胁因子。     

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。     

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。     

金沙江流域生态系统服务的权衡与协同效应评价（英文）

全球气候变化和人类活动已经威胁到流域生态系统。金沙江作为长江上游,研究其生态系统服务功能对维护整个长江流域的生态安全、促进生态可持续性具有重要意义。基于生态系统服务与权衡综合评价（InVEST）模型和修正通用土壤流失方程（RUSLE）模型,对2000–2020年金沙江流域生态系统提供的5种生态系统服务功能：产水量（WY）、生境质量（HQ）、土壤保有量（SR）、食物供应（FS）、碳储量（CS）进行了评价,并分析了它们的时空变化特征,权衡协同关系及其驱动因素。结果表明:（1）2000–2020年间,金沙江流域的各生态系统服务总量除生境质量外都存在不同程度的波动,各生态系统服务在空间分布上基本呈现出东南高西北低的空间格局。（2）CS＿SR＿HQ和WY＿SR＿FS之间存在显著的协同关系,WY＿CS之间存在显著的权衡关系。（3）CS＿SR＿HQ的主要驱动因素是净初级生产力（NPP）和土地利用类型（LU）,WY＿SR＿FS的主要驱动因素是年降雨量（PRE）、LU和降雨侵蚀（R）,WY＿CS的驱动因素在研究期内较多变。     

国家重点生态功能区人类活动与生境质量时空变化特征及空间效应

基于1995—2020年多源空间数据,通过InVEST模型与人类足迹指数法,探究国家重点生态功能区生境质量与人类活动时空分布特征,进一步采用双变量局部自相关与空间杜宾模型测度两者空间依赖性与空间效应。结果表明：（1）25 a间研究区生境质量逐年下降,总体上呈“西部由南向北递减、东部交错分布”的格局。（2）25 a间人类活动强度与广度均不断加深,高低值分布以“胡焕庸线”为界。（3）人类活动与生境质量有明显的空间依赖性,LISA聚类图表明高-高、高-低、低-高集聚类型下生态区数量分别为15、5、5,无低-低集聚区。（4）不同自然-社会背景下,典型人类活动对生境质量影响的空间效应方向不同,但都有显著的空间溢出效应。具体表现为：高-高集聚区内人口与GDP分布总效应为正,贡献度以人口分布为主;高-低集聚区内人口与GDP分布仍以正向的空间溢出效应为主,但GDP贡献最高;低-高集聚区人口分布影响效应为负,GDP仍是以高贡献的正向空间溢出效应为主;无论何种集聚区,交通道路都是以负向的空间溢出效应为主。较科学地评估了国家重点生态功能区生态环境与人类活动的发展现状,丰富了研究的方法与思路;数理分析基础上的...