中国沙漠化土地类型的分形研究

根据分形理论,对中国沙漠化土地类型进行了分形研究。基本结论为：①沙漠化土地斑块面积和形状指数的标度频度分形关系客观存在,不受统计时所使用的标度影响;②沙漠化土地类型的斑块周长面积分形关系客观存在,具有分形特征;③计算出沙漠化土地类型的分维,其中：潜在风移沙地分维最大,为1.5148,其图斑镶嵌结构最复杂;流动沙丘分维最小,为1.2422,其图斑镶嵌结构最简单;④计算出沙漠化土地类型的稳定性指数,其中：流动沙丘稳定性指数最大,为0.2578,其图斑镶嵌结构最稳定;潜在风移沙地稳定性指数最小,为0.0148,其图斑镶嵌结构最不稳定;⑤由于潜在风移沙地、潜在沙漠化土地稳定性差,所以,在防治沙漠化过程中,特别是要注重和加强对潜在风移沙地、潜在沙漠化土地的生态保护与恢复,防止人为作用的进一步破坏。     

基于典范对应分析的滨海滩涂围垦区景观格局与土壤盐渍化关系北大核心CSCDCSSCI

以江苏中部如东滩涂围垦区为研究区,利用典范对应分析探讨不同空间尺度景观格局对土壤盐渍化程度的影响和贡献度。结果表明:(1)研究区斑块密度、边缘密度、景观形状指数、聚集度指数、散布与并列指数较高,说明景观破碎化程度较高,景观结构复杂,景观分布受人为干扰的程度较大。(2)土壤中Na+和Cl-分别占阳离子总量和阴离子总量的87.4%和90.1%,土壤盐渍化指标的变异系数为53.49%~129.03%,反映了土壤盐分的非均匀分布。(3)研究区景观格局指数在100 m和200 m缓冲区尺度分别能累积解释土壤盐渍化程度变化的66.6%和80.1%,土壤盐渍化程度与农建地和水浇地面积比例呈正相关关系,与旱地面积比例呈负相关关系。(4)景观水平上的土壤盐渍化程度与最大斑块指数、蔓延度指数呈正相关关系,与斑块密度、边缘密度、景观形状指数、香农多样性指数呈负相关关系;斑块类型水平上,最大斑块面积指数、边缘密度、景观形状指数是影响研究区土壤盐渍化程度的共性指标。研究对于优化滩涂围垦区土地利用格局,降低土壤盐渍化程度具有重要意义。     

基于典范对应分析的滨海滩涂围垦区景观格局与土壤盐渍化关系

以江苏中部如东滩涂围垦区为研究区,利用典范对应分析探讨不同空间尺度景观格局对土壤盐渍化程度的影响和贡献度。结果表明:(1)研究区斑块密度、边缘密度、景观形状指数、聚集度指数、散布与并列指数较高,说明景观破碎化程度较高,景观结构复杂,景观分布受人为干扰的程度较大。(2)土壤中Na+和Cl-分别占阳离子总量和阴离子总量的87.4%和90.1%,土壤盐渍化指标的变异系数为53.49%~129.03%,反映了土壤盐分的非均匀分布。(3)研究区景观格局指数在100 m和200 m缓冲区尺度分别能累积解释土壤盐渍化程度变化的66.6%和80.1%,土壤盐渍化程度与农建地和水浇地面积比例呈正相关关系,与旱地面积比例呈负相关关系。(4)景观水平上的土壤盐渍化程度与最大斑块指数、蔓延度指数呈正相关关系,与斑块密度、边缘密度、景观形状指数、香农多样性指数呈负相关关系;斑块类型水平上,最大斑块面积指数、边缘密度、景观形状指数是影响研究区土壤盐渍化程度的共性指标。研究对于优化滩涂围垦区土地利用格局,降低土壤盐渍化程度具有重要意义。     

干旱区典型流域近30年土地利用/土地覆被变化的分形特征分析——以玛纳斯河流域为例

利用1976、1989、2005年三期遥感影像,运用GIS和分形理论研究干旱区典型流域——玛纳斯河流域近30年的土地利用/土地覆被变化的复杂性和稳定性。结果表明:玛纳斯河流域各时段的土地利用/土地覆被类型分布具有分形结构,土地利用/土地覆被类型形状复杂性和斑块的稳定性波动变化,1976、1989、2005年三时期的各种土地利用/土地覆被类型总平均分维值分别为1.394 0、1.363 4和1.389 9。总平均稳定性指数分别为0.606 0、0.636 6、0.610 1。三期土地利用/覆被类型平均稳定性排序为:沙地>未利用土地>居民点工矿用地>水域>林地>草地>耕地>盐碱地。耕地、林地、草地、盐碱地稳定性相对较差。通过对流域土地利用/土地覆被类型变化复杂性和稳定性的研究,可以为政府协调水土开发和调整土地利用结构提供支持。     

土地利用分类对景观格局指数的影响

基于景观格局指数的空间格局分析是当前景观生态学研究的重要基础内容,不仅数据源准确度、尺度效应显著影响景观格局指数,土地利用类型划分也对景观格局指数具有显著影响,但我们对这种影响的总体理解尚很缺乏。本研究选取24种常用景观格局指数,以深圳市宝安区为试验区,探讨景观格局指数随土地利用分类系统变化的基本规律。研究结果表明,土地利用分类对景观格局指数的确具有显著影响。而根据景观格局指数对土地利用类型数目变化响应的可预测性,可将其分为三类：① 第一类指数随土地利用分类系统变化的可预测性强,能用简单函数关系 (对数函数关系、S形曲线、反比曲线关系) 来表达,包括斑块数目、斑块密度、边界密度、平均斑块面积、景观形状指数、平均斑块形状指数、周长面积比分维数、平均斑块分维数、聚合度、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和修改Simpson多样性指数;② 第二类指数随土地利用分类系统变化可预测性较差,表现为典型的分段 (或阶梯形) 变化,存在多种可能 (S形曲线、直线、反比曲线与复合曲线关系),包括斑块面积标准差、斑块面积变异系数、最大斑块指数、面积加权平均斑块形状指数、面积加权平均斑块分维数、分离度和斑块结合度;③ 第三类指数由于在度量相关空间格局特征时考虑了土地利用类型数多少的影响,随土地利用分类系统变化呈无规律变化,难以用一种简单函数或分段函数来预测其变化行为,包括蔓延度、Shannon均匀度指数、Simpson均匀度指数、修改Simpson均匀度指数和优势度指数。这些指数随土地利用分类系统变化的变化规律,使试验区不同时期、不同土地利用分类系统下的空间格局比较成为可能。     

基于地理探测器模型的疏勒河流域景观生态风险评价及驱动因素分析

疏勒河流域地处河西走廊最西端,是典型的干旱内陆河流域,生态环境极其脆弱,也是我国重要的生态屏障之一。借助Fragstats软件从斑块和景观2个尺度,结合2000—2018年土地利用数据,评价分析疏勒河流域景观生态风险时空变化特征,利用地理探测器定量分析了该流域景观生态风险驱动因素。结果表明:(1)疏勒河流域主要景观类型为未利用地和草地,其斑块个数(NP)、景观形状指数(LSI)、最大斑块指数(LPI)和聚集度指数(AI)值均较高;2000—2018年蔓延度指数(CONTAG)值下降、香农多样性指数(SHDI)和香农均匀度指数(SHEI)值缓慢上升,流域景观破碎度严重。(2)疏勒河流域景观生态风险空间分布呈现北高南低,2000—2018年呈现流域景观生态风险逐渐下降趋势,其中较高风险和高风险地区面积下降明显。(3)人为干扰度是影响景观生态风险空间分布的主要因子,归一化植被指数(NDVI)次之,人口密度影响最小;景观生态风险的影响均为双因子增强或非线性增强,无显著差异大多表现在自然和自然因子间,自然和人为因子之间存在显著性差异。因此,对流域进行景观生态风险指数评价和驱动因素分析至关重要。     

重庆市浅丘带坝区土地利用与景观空间格局分析

选取重庆市沙坪坝区陈家镇为研究区,采用其建立的土地利用现状数据库,运用GIS的图形处理与空间分析功能,生成6种景观格局图并输入Fragstats for ArcView3.X软件,提取景观格局指数,借助于景观格局指数在生态过程与土地利用间所建立的一种关联,分析并探讨土地利用诱发下景观空间格局特征的响应.其结果:水田景观在景观类型中占据着绝对优势,其连接度表现较高,是景观类型明显的基质,受人类活动干扰强;冬水田景观要素接近于水田景观本底,且冬水田景观要素斑块个数、类型面积随着河流缓冲区距离的增大而增加;旱地景观中各景观要素斑块总体上分布比较零散,规律性不强;农村居民点景观要素是建设用地景观的主要类型,其斑块几何形状简单、规整,各斑块间的相似性强,外围边界接近于正方形或者矩形.     

秦岭中山区山地景观格局变化及驱动力分析——以宁陕县长安河流域为例

应用RS和GIS的方法,通过对1994年、1999年、2003年三期遥感影像的解译分析,结合野外考察,翻阅相关资料,对长安河流域近10 a来景观格局进行分析.以期得到秦岭中山区长安河流域近10 a间景观格局变化及驱动力因素.结果表明:近10 a间研究区景观斑块面积和斑块的数茸发生明显变化,天然次生有林地、人为影响次生林地、荒草地三种景观类型斑块数量大幅度增加;研究区景观多样性增加、景观破碎度指数增大、景观分维数增加,景观异质性增强;研究区各景观面积动态度变化显著,主要景观类型面积呈现"两增三减"的变化规律.自然环境的制约作用、人为活动干扰作用、政策导向作用作为本区景观格局变化的主要驱动力,决定和影响了景观格局的变化趋势,进而了本区生态环境的变化.     

近30年白洋淀湿地景观的时空变化特征

白洋淀是华北平原最大的湖泊湿地,其景观格局变化对雄安新区乃至整个京津冀的生态安全具有重要意义。采用目视和基于样本的面向对象方法解译了1988—2018年的Landsat影像资料,对白洋淀湿地景观进行分类,并分析了白洋淀湿地景观类型和格局的时空变化特征。结果表明:1988—2018年,沼泽向滩地和耕地以及湖泊向沼泽、滩地和耕地发生大面积转换,湿地景观面积占比下降15.8%,滩地替代湖泊成为面积最大的湿地类型;沼泽和湖泊的最大斑块指数(LPI)大幅减少,耕地最大斑块指数(LPI)持续增加。河流的形状逐渐复杂,库塘和耕地形状趋于规则。沼泽、湖泊和耕地的斑块连接程度较好,破碎化程度较低;景观破碎化和多样性增加,景观形状指数(MSI)变化微弱,各景观类型面积趋于均衡,优势景观类型的连通性减弱,对整个景观镶嵌体的控制作用减小,景观异质性增加。     

基于分形理论的鄱阳湖地区土地利用空间行为特征分析

土地景观形态能够反映土地利用空间行为特征。在对鄱阳湖地区1995年、2000年、2015年和2018年4个时间点的土地利用现状进行描述的基础上,通过分形维数、分形稳定性、斑块密度、斑块形状破碎度和景观隔离指数分析区域景观格局变化,并运用分形理论对土地利用空间行为进行分析。研究结果显示在1995年到2018年的20多年间,建设用地一直是分形维数最高的土地类型;但从时间尺度上,建设用地的分形维数呈下降趋势,表明建设用地空间形态在土地利用空间行为的作用下逐渐向有序方向发展。水田、旱地和有林地一直是分形维数最低的土地利用类型,且处于景观分形不稳定状态。斑块密度、斑块形状破碎化指数以及景观分离度指数的计算结果支持了分形维数分析的结论。从实现区域土地合理布局的角度,建议通过科学合理的规划,降低区域建设用地的分形维数,引导建设用地有序发展。对于诸如有林地、灌木林地、高覆盖度草地和水域等自然景观,应增加其分形维数以减少人为干扰,维护其稳定性。同时建议在国土空间规划中引入分形维数,将分形维数作为评价区域土地利用格局合理性的一项指标。     

土地空间分形结构的尺度转换特征

应用分形理论以及多元相关分析、灰色关联分析方法,分析浙江省慈溪市土地空间分形结构的尺度转换特征。结论为:①慈溪市、贵州省不同尺度分割区域的土地空间分形结构均客观存在,不因尺度不同而变化;②尺度转折点因尺度不同而出现,贵州省(省域尺度)土地利用存在尺度转折点,慈溪市(县域尺度)土地利用不存在尺度转折点;③不同尺度的慈溪市、贵州省土地空间结构的分维不仅主要受到土地类型本身几何属性的影响,而且其所受到的影响跨尺度存在;④尺度的差异造成不同影响因子的影响程度随尺度出现变化;平均图斑形状指数对慈溪市土地空间结构的分维影响最大,图斑数则对贵州省土地空间结构分维的影响最大。     

Forest landscape patterns dynamics of Yihe-Luohe river basin

Based on the information from forest resources distribution maps of Luoning County of 1983 and 1999, six indices were used to analyze spatial patterns and dynamics of forest landscapes of the typical region in the middle of the Yihe-Luohe river basin. These indices include patch number, mean patch area, fragment index, patch extension index, etc. The results showed that: (1) There was a rapid increase in the number of patch and total area from 1983 to 1999 in the study area. The fragment degree became very high. (2) The area of all the forest patch types had witnessed great changes. The fractal degree of each forest patch type became big from 1983 to 1999. The mean extension index of Robinia pseudoacacia forest, non-forest, shrub forest, sparse forest, and Quercus species forest increased rapidly, but that of economic forest became zero. The fractal dimension each showed that forest coverage has been promoted. (3) The changes of landscape patterns were different in different geomorphic regions. From 1983 to 1999 the vegetation cover area, the gross number and the density of patch, diversity and evenness of landscape were all reduced greatly in gullies and ravines, but the maximum area and the mean area of patch types were increased. In hilly region, both the forest cover area and the number of patch increased from 1983 to 1999, but the mean area of patch was reduced greatly. In mountain region, even though the area under forest canopy reduced from 1983 to 1999, the patch number was increased greatly, the mean area of all patch types was reduced, the extension index, diversity index and evenness index of landscape were all increased. Furthermore, because of different types of land use, human activity and terrain, the vegetation changes on northern and southern mountain slopes were different. According to these analyses, the main driving forces, such as the policies of management, market economy, influence of human activities etc. are brought out.     

近20年来伊洛河流域典型地区森林景观格局动态

Based on the information from forest resources distribution maps of Luoning County of 1983 and 1999,six indices were used to analyze spatial patterns and dynamics of forest landscapes of the typical region in the middle of the Yihe-Luohe river basin.These indices include patch number,mean patch area,fragment index,patdch extension index,etc,The results showed that;(1) There was a rapid increase in the number of patch and total area from 1983 to 1999 in the study area,The fragment degree became very high.(2) The area of all the forest patch types had witnessed great changes,The fractal degree of each forest patch type became big from 1983 to 1999 ,The mean extension index of Robinia pseudoacacia forest ,non- forest shrub forest ,sparse forest ,and Quercus species forest in creased rapidly,but that of economic forest became zero ,The fractal dimension each showed that forest coverage has been promoted.(3)The changes of landscape patterns were different in different geomprhic regions.From 1983 to 1999 the vegetation cover area,the gross number and the density of patch,diversity and evenness of landscape were all reduced greatly in gullies and ravines,but the maximum area and the mean area of patch types were increased ,In hilly region,both the forest cover area and the number of patch increased from 1983 to 1999,but the mean area of patch was reduced greatly,In mountain region,even though the area under forest canopy reduced from 1983 to 1999 ,the patch number was increased greatly,the mean area of all patch types was reduced ,the extension index,diversity index and evenness index of landscape were all increased.Furthermore,because of different types of land use,human activtiy and terratin ,the vegetation changes on northern and southern mountain slopes were different.According to these analyses,the main driving forces,such as the policies of management,market economy,influence of human activities etc.are brought out.     

科尔沁沙地土地沙漠化与景观结构变化的关系分析

从时空尺度分析了科尔沁沙地典型地区1975—2005年景观结构的动态变化对土地沙漠化的影响,结果表明:沙漠化程度在1975—2005年之间呈典型的抛物线变化趋势,其中在1985年达到最大值0.398;30 a来,景观尺度上的斑块密度由21个\5hm-2增加到52个\5hm-2,分维数由1.203增大到1.244,说明景观破碎化增强,结构趋向复杂、稳定;景观结构动态对沙漠化程度的影响分析表明,景观的多样化,促进沙漠化的正向发展;斑块密度越大,沙漠化程度越大,说明高的景观的破碎化程度和空间异质性对沙漠化过程对有促进作用。分维数对沙漠化过程的影响较为复杂,在2005年,分维数对沙漠化程度影响是正相关的,且有显著的线性回归关系,但在其他时间段上分维数对沙漠化的程度是负相关的,相关性不够显著。     

土地利用空间格局的图形信息表达初步研究

土地利用表现为在自然要素和人类活动的综合作用下的一系列异质性的图形。不同的土地利用空间格局的地学形成机制、生态功能、演化方向和对环境的影响各不相同,其空间图形也千差万别。运用景观生态学原理、地理图形信息理论,以位于中国北方农牧交错带的吉林省前郭县作为研究区,在GIS的支持下,归纳、抽象了各主要土地利用类型斑块形状及其描述参数,探讨了土地利用空间格局和空间分布的表达方法(VCM曲线),实现了土地利用空间格局图形的数量化描述和分析。其结果为从图形信息机理的角度研究土地利用格局的地学形成机制及生态功能、时空演化等方面奠定了基础     

土地利用空间格局及其变化的图形信息特征分析

运用地理图形信息理论和景观生态学理论，探讨了土地利用空间格局及其变化的图形化描述方法，并以吉林省前郭县为例，在GIS空间分析和统计分析模型的支持下，分析了研究区土地利用空间格局及其变化的图形特征。结果表明：每一土地利用类型图斑特征都可以用几个图形参数来刻画，图形参数随面积变化而变化的曲线可以有效地揭示和区分不同的土地利用类型特征，而土地利用空间格局及其变化则可用VCM曲线来描述。     

黄土丘陵区典型小流域土地利用变化研究——以陕西延安地区大南沟流域为例

利用航片解译和景生态学方法研究了陕北黄土丘陵区大南沟流域在20世纪70年代和90年代的土地利用结构的特点和变化，结果表：从1975年到1999年，梯田，坡耕地，稀疏林地，灌丛面积减少，所占百分比呈下降趋势，而有林地，果园，荒地所占百分比呈上升趋势，梯田，有林地，灌丛和茺地平均斑块面积在增大，而坡耕地，稀疏林地，果园的平均斑块面积在减小，果园和坡耕地分维数在变大，斑块形状趋于复杂化，而有林地，稀疏林地，灌丛，梯田和荒地的斑块分维数在变小，斑块形状趋势规则小，有林地，灌丛，果园，荒地的分离度在下降，稀疏林地，梯田和坡耕地的分离度在上升，说明有林地，罐丛，果园和荒地的地位在上升，而稀疏林地，梯田和坡耕地的地位在下降，全区单位面积的斑块数目的磁大，在一定程度上表明农田中地块之间的边界增多，其结果是导致一些土地资源和浪费和不利于土地管理，景观多样性指数和土地利用相对合理指数在增大，但变化较小，1997年与1975年相比，整体上土利用结构稍有好转，但这种土地利用结构远未达理想状态。