基于GIS的景观空间格局地形分布及生态效应的研究——以黑龙江省尚志市帽儿山地区为例

采用地形位指数描述区域地形差异,并利用无量纲的分布指数对景观组分空间分布特征进行定量分析;通过地形差异揭示景观空间格局分布规律,并对各景观要素定量赋值,通过生态效应模型研究土地利用综合生态效应。结果表明：自然景观主导区域景观格局,人为景观次之,半自然景观则明显处于支配地位;各景观组分在地形位梯度上的分布格局表现出显著分化,低段区域上各景观组分竞争激烈,分布相对集中,高段区域,限制了部分景观的生存发展,景观组分相对单一;生态环境质量好的区域,自然景观为主体;生态环境质量中等的区域,处于自然景观和人为景观的过渡地带;生态环境差的区域,以人为景观为主体。     

景观格局变化的水质净化服务响应关系研究进展

景观格局变化对生态系统水质净化服务具有重要影响.为深入探究景观格局对水质净化服务的影响机制,通过国内外相关文献的系统梳理,总结出不同时空尺度下,景观格局对水质净化服务的影响存在差异,即水质净化服务对景观格局的响应具有尺度依赖性.相同尺度下,不同地形条件和景观基质也会使得景观格局对水质净化服务的影响表现出空间分异性.同时,景观格局与水质净化服务之间存在阈值效应,这使得决策者进行景观格局优化与水质保护时需要更为全面地考虑各种因素.针对当前研究存在的水质净化服务对景观格局响应的特征空间尺度不明晰、景观配置及空间分异特征研究有待加强,阈值效应不明确等问题,未来需开展多等级多尺度的对比研究,从不同侧面阐释景观格局与水质净化服务作用的特征尺度,发展能表征生态过程的景观格局指数,加强景观配置对水质净化服务影响的研究,深化不同影响因素下,两者之间空间分异特征探索,探究水质净化服务对景观格局响应的阈值识别方法,有效地判定阈值,为区域景观格局优化和水环境管理提供决策支持.     

基于RS和GIS的黑河流域景观格局变化研究

以黑河流域为研究区域,选择2000、2005、2010年的Landsat TM/ETM+影像、ASTER GDEM为数据基础,结合遥感技术、地理信息系统、数理统计和景观生态学方法,对黑河流域生态景观格局特征及十年变化进行分析。从生态景观格局变化来看,2000-2010年黑河流域生态系统景观格局空间分布得到整合,景观破碎化程度降低、景观格局走向完整,景观形状简单且变化较小。三个研究时期内,黑河流域上中游多林地、草地,下游多农田和城镇;流域大部分生态景观类型在斑块数、面积及空间格局上都发生了不同程度的变化,但林地始终是其景观基质,属于绝对优势景观;湿地景观类型在研究期的前五年整合强度较大;农田是唯一一个面积减少的景观类型,也是面积变化最大的景观类型,在这十年间农田转化为了林地、城镇、湿地和裸地,且对林地贡献率最高、城镇次之;城镇景观格局逐步趋于完整。     

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。     

吉林省西部湿地土地利用格局变化的多情景模拟

吉林省西部属于生态脆弱区,湿地作为重要的生态单元,其发展变化对区域生态环境产生重要影响。近年来,由于受到较多的人为干扰,该区域湿地变化极为显著。为了充分发挥湿地生态环境功能,促进区域生态环境改善,以吉林省西部2000-2010年湿地变化数据为基础,基于情景分析法设置了自然变化（情景1）、规划优先（情景2）和生态优先（情景3）三种情景,利用CLUE-S模型对2020年湿地空间格局进行模拟,并从湿地空间分布变化特征和景观抗干扰能力两个方面对不同情景下的湿地格局进行分析评价,旨在了解不同情景下湿地格局的差异性,寻求合理的湿地空间分布格局。结果表明：CLUE-S模型的土地利用预测正确率为84.54%,κ指数为0.83,能够较好地模拟2020年湿地格局变化,特别是对沼泽湿地、水域和建设用地模拟效果较好;不同情景下湿地空间格局特征具有明显的差异性,三种情景下的沼泽湿地的质心均偏向西南,水域的质心均偏向东南,而水田的质心在情景1中偏向东北,在情景2和情景3中偏南,沼泽湿地和水田在情景3比情景1中具有更强的聚集性,而水域恰相反,情景1比情景3中具有更强的聚集性;不同情景下的湿地景观抗干扰能力不同,2010-2020年,情景1中的所有湿地类型的景观干扰指数都逐渐增加,而情景2和情景3中沼泽湿地和水域的景观干扰指数逐渐降低,尤以生态优先情景的下降幅度最大。表明在实施科学的生态建设时,湿地景观具有较强的抗干扰能力。     

西安都市圈道路网络化对景观格局的影响

在快速城市化过程中,道路网络快速扩张对区域生态景观的分割、隔离、破坏等是导致生态景观过程与格局演变的重要原因。研究道路网络化对景观格局的影响可为快速城市化地区生态、道路建设和区域可持续发展规划提供参考。本文以西安都市圈为例,利用GIS和RS技术,基于西安都市圈TM遥感影像和Arcgis 10.1、Fragstats 4.2软件平台,通过构建道路网空间指数,定量评价了路网空间结构和景观格局变化,并从空间上分析了道路网络化对景观格局的影响。结果表明:1)1985—2015年,西安都市圈路网发育不断成熟,基本呈现以西安市区为中心、空间指数向四周递减(除杨陵区和阎良区外)且东高西低的趋势。2)随着城市化进程的不断推进,西安都市圈景观呈现多样化、复杂化和破碎化。其中:园地、林地和建设用地规模扩大,景观聚集度上升;耕地、水域及滩涂景观破碎化程度不断加深。3)30年间,高等级道路的修建、低等级道路的不断完善以及市内环路打通等,使得西安都市圈路网逐渐完善,景观优势度下降,破碎化程度上升,形状趋于规则化。此外,路网发育的程度不同对不同地类的影响各不相同:路网成熟的区域,建设用地面积较多,形状较规则,呈聚集状态,林地面积较少,且零星分布,破碎化程度较高;道路结构简单的区域,林地聚集成片,聚集度较高,耕地、水域及滩涂在路网空间指数各等级影响域内均呈现破碎化状态,且形状较不规则。     

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.     

江汉平原水域空间格局时空演变特征及其驱动因素分析

为从景观生态角度揭示江汉平原水域空间变化和影响因素,利用GIS和生态统计技术,通过土地利用转移、空间自相关、景观指数和冗余分析等方法,对2000—2020年江汉平原水域空间格局演变及其驱动因素进行研究。结果表明：2000—2020年,由于人造地挤占耕地、耕地挤占水域空间,江汉平原水域面积减少了36%;水域全局和局部莫兰指数变化明显,边界密度急剧减小,四湖流域等局部水域空间聚集度和连通性显著下降;降水、气温以及耕地和人造地解释了水域景观变化的45.8%,其中降水和气温影响微弱,连片耕地侵占是水域面积减少的主要原因之一,人造地对水域破碎化贡献更大更直接。2000年以来江汉平原水域面积变化显著,分布趋于破碎,形状复杂度和连通性降低,表征农业活动和城镇化的耕地和人造地对水域景观格局影响更为剧烈。     

云南腾冲地热景观空间分布研究

选取腾冲典型的53处地热景观,采用地理集中指数、景观平均分布值与不平衡指数,揭示地热景观空间分布特征及其控制性因素。研究表明:腾冲地热景观不平衡指数值小,表明整体分布均衡,地热景观数量地域相差不大;地理集中指数值稍大,且大于景观平均分布值。研究区地热景观小范围聚集于清水乡热海景区;腾越镇、中和镇、芒棒镇、曲石镇、猴桥镇、五合乡是地热景观开发潜力区。研究结果揭示了腾冲地热景观的空间分布规律,可为地热景观保护及其全域旅游开发提供借鉴。     

近15a乌鲁木齐市城市用地扩展动态及其空间特征研究

以乌鲁木齐市为例,在遥感和GIS技术的支持下,对干旱区城市土地利用结构、空间格局动态变化与城市扩展的空间特征进行定量分析.采用1987年、2002年两期陆地卫星影像为基础数据源,提取了研究时段内乌鲁木齐城市土地利用变化信息;结合景观生态学原理和方法,对研究区城市景观的动态变化进行定量分析.并引入建成区空间密度作为定量指标,分析总结了乌鲁木齐市扩展变化的空间特征.结果表明,1987-2002年间乌鲁木齐城市土地利用状况发生了较大的变化:城市建成区和绿地面积增长,水体面积减少;景观斑块分离度增强,边界构成曲折化,整体格局趋于复杂;在空间上,城市扩展主要沿西、西北及东北3个主要方向进行,并形成了建成区密度由内而外递减的空间分异特征.     

库尔勒市城市空间扩展特征及其驱动因素研究

以库尔勒市1990年、1995年、2000年、2005年、2010年以及2015年6个时期的Landsat TM/ETM+影像作为基础数据,借助ENVI 4.5、Arc GIS 10.1等专业软件对影像进行监督分类和空间分析。在此基础上,分析库尔勒市近25 a来土地利用时空变化规律、城市空间扩展趋势及演变过程、城市重心转移方向及距离和城市空间扩展形态变化特征等。研究表明:近25 a间库尔勒市建设用地面积大幅度增加,所占比例不断上升,年均增加速率为15.18%。耕地和未利用地对城市建设用地扩展贡献较大。城市向东南方向扩展,城市重心向东南方向转移了总共2 118.46 m。城市空间扩展紧凑度呈下降趋势,分形维数呈上升趋势,表明城市空间扩展趋于结构疏散化、形状复杂化。针对于以上特征及扩展趋势,分析了库尔勒市城市空间扩展的驱动因素并提出一些对策建议,为城市可持续发展提供科学依据。     

北京城市洪涝问题与成因分析

利用社会经济统计数据和水文气象资料,探讨城市化背景下北京城市洪涝特征、形成机制及影响因素。近50年来城市内涝逐渐成为北京洪涝灾害的主要类型,随着城市化迅猛发展,城市内涝积水点数量在时间上表现为显著增加趋势,在空间上呈现出由内环逐步向外环扩张趋势,与城市化发展空间格局关系密切。从水循环的角度分析城市洪涝形成机制,指出区域气候变化和城市化发展改变了城市降水格局,汛期降水量和极端降水事件呈现下降趋势,但城区短历时强降水事件呈现增加态势;城市化发展改变了区域下垫面条件、城市流域产汇流特性和城市排水格局,进而影响了区域水循环过程和水量分配,在一定程度上增加了城市洪涝灾害风险;同时城市基础设施建设水平不足、排水排涝标准偏低、应急管理能力不足等因素,导致城市洪涝发生风险增加,降低了城市洪涝综合应对能力。     

Urban expanding pattern and soil organic, inorganic carbon distribution in Shanghai, China

Soil carbon stock changes induced by land-use change play an essential role in the global greenhouse effect and carbon circulation. This paper studies the urban expanding patterns and spatial characteristics of soil organic carbon (SOC) and soil inorganic carbon (SIC) distribution and evolution during the urbanization process of Shanghai, China, based on the data of the regional geochemical survey. Urbanization process in Shanghai, China, has been quickening greatly since the 1980s. The urban area expanded from 193.08 km² in 1980 to 1,570.52 km² in 2005, or up from 3.05 to 24.77% in the past 25 years, and the urban expansion circled the central city region according to the RS images acquired in the periods of 1980, 2000 and 2005. The urban topsoil is slightly enriched with SOC and SIC, which shows obvious spatial variability. By comparison of SOC and SIC distribution in the central urban area, urbanized area during 1980–2000, 2000–2005 and the suburban area, the SOC obviously accumulates in the central urban area, while SOC density in the urbanized area decreases; similarly, the SIC obviously accumulates in central urban area; furthermore, the SIC density increases with urban land use duration extending and urban ecosystem evolving. This paper provides the characteristics of SOC and SIC distribution and evolution during the course of urbanization, which may be useful for assessing the impact of land use and urban development on SOC and SIC pools in urban ecosystem.     

基于3S技术的岩溶地区城市景观生态安全评价——以贵阳市为例

基于景观生态学理论,借助多时相遥感数据与GIS空间分析技术,运用“压力-状态-响应（press-state-response,PSR）”模型,构建岩溶地区城市景观生态安全评价体系,通过空间叠加分析得到2000年和2013年贵阳市城市生态安全等级分布图,并就其空间分布规律与演化特征进行了对比分析,结果表明:2000年、2013年贵阳市城市生态安全指数均较低,2000年处于安全级别以上的值为3.04,2013年处于安全级别以上的值下降到1.78,在空间分布上呈西南向东北递增的趋势;在2000-2013年间,景观生态安全指数除湿地以外其他景观类型均呈现明显的下降趋势,其中农田恶化较为明显,湿地是唯一改善的景观类型。研究时段内贵阳市景观生态安全状况处于恶化趋势,因而建议在今后的城市规划与建设中应优化土地利用格局,以提高城市景观生态安全水平。      

Monitoring of urban heat island in Shanghai,China, from 1981 to 2010 with satellite data

This paper investigates the urban heat island (UHI) characteristics of Shanghai, China, during 1981–2010 using Landsat thematic mapper/multispectral scanner and moderate-resolution imaging spectroradiometer satellite data from the perspectives of time and space, with further analysis of the landscape pattern, the urban heat island effect ratio, and formative factors. The results show the following: (1) From the interannual variation, the secondary-medium temperature area and the medium temperature area are the main bodies of Shanghai UHI, accounting for 67.16–83.69 % of the total area, and have a rising trend over time. (2) From the landscape pattern, the secondary-medium temperature area and the medium temperature area have a dominant position over the whole UHI landscape pattern of Shanghai; the relatively high-temperature area gradually decreases, and its dominance over the whole UHI landscape pattern declines. (3) From the spatial distribution, the pattern in which the urban area initially had complete domination has gradually transformed to become primarily urban area centered and other construction land supplemented with rapid urbanization. Rapid increase of the green land in the urban area has to some extent reduced the UHI characteristics of the Shanghai area in recent years.     

中国地级及以上城市紧凑度的综合测度及其空间关联分析

从经济紧凑度、 土地利用紧凑度、 人口紧凑度和基础设施紧凑度等方面, 构建城市紧凑度的综合测度模型. 运用主成分分析法, 对2009年中国287个地级及以上城市紧凑度及其空间溢出效应进行综合测度. 结果表明: 紧凑度大致以"塔河-凭祥"一线为界, 以东区域的城市紧凑度水平较高, 以西的地区城市紧凑度水平低. 紧凑度Moran's I高值区连片集中在珠三角和长三角两个区域, 中心城市紧凑度的带动性和辐射性较强. 紧凑度呈现明显的热点-次热点-次冷点-冷点自东向西带状分布的格局. 经济发展、 土地利用结构和人口密度是目前中国地级以上城市紧凑度的重要决定因素, 城市土地利用因子表现相对较均衡, 而经济发展和人口密度两个主因子则表现出较强的不均衡性.     

Using landscape indicators and Analytic Hierarchy Process (AHP) to determine the optimum spatial scale of urban land use patterns in Wuhan,China

Quantifying land use patterns and functions is critical for modeling urban ecological processes, and an emerging challenge is to apply models at multiple spatial scales. Methods of determining the optimum scale of land use patterns are commonly considered using landscape metrics. Landscape metrics are quantitative indicators for analyzing landscape heterogeneity at the landscape level. In this study, due to their widespread use in urban landscape analyses and well-documented effectiveness in quantifying landscape patterns, landscape metrics that represent dominance, shape, fragmentation and connectivity were selected. Five metrics include Patch Density, Contagion, Landscape Shape Index, Aggregation Index and Connectivity. Despite a wide application of landscape metrics for land use studies, the majority mainly focuses on the qualitative analysis of the characteristics of landscape metrics. The previous models are limited in exploring the optimum scale of land use patterns for their lack of quantitation. Therefore, taking the City of Wuhan as an example, the land use unit was treated as a patch, and the landscape pattern metrics at different spatial scales were calculated and compared so as to find the optimum one. Furthermore, a mathematical model of landscape metrics was proposed to quantify the scale effect of urban land use patterns, generating a complementary tool to select the optimum scale. In addition, Analytic Hierarchy Process (AHP) was introduced to determine the respective weights of the chosen landscape metrics in this model. Fractal dimension was ultimately applied to verify the chosen optimum scale of our study region. The results indicated that 60 m is confirmed to be the optimum scale for capturing the spatial variability of land use patterns in this study area.     

2005-2015年贵阳市生境退化程度对土地利用变化的响应

基于2005和2015年贵阳市土地利用数据,利用InVEST模型,分析了2005-2015年贵阳市生境退化程度对土地利用变化的响应,结果表明:（1）2005-2015年贵阳市城镇建设用地、农村居民点和有林地大幅增加,水田和旱地大幅下降,其他地类变化相对较小;水田和旱地转化为城镇建设用地、农村居民点和有林地最为突出;（2）10年间,贵阳市生境退化程度以下降为主,生境退化程度增加区主要分布在南部,下降区主要分布在北部、东部和西部;（3）生境退化程度热点变化以低值减少和高值减少为主;生境退化程度热点空间变化主要分布于南部。退耕还林政策及快速城镇化引起的水田和旱地转化为有林地、城镇建设用地和农村居民点是导致该区生境退化程度变化的主要因素。      

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.     

土地资源利用的景观生态优化方法

空间格局的生态优化是以往土地利用优化配置中的薄弱环节 ,景观生态学的发展与完善为弥补此项不足提供了一个全新的研究视角 ,在此方面已进行了长期的理论与方法探讨。为进一步促进景观生态学与土地利用优化配置的结合 ,探索土地资源利用空间生态优化的有效途径 ,文章系统阐述了近几十年景观生态学在土地利用优化配置的应用研究中采用的主要方法及其发展 ,并重点讨论了基于格局分析的土地利用生态优化途径及其发展前景。