土地利用景观格局空间尺度效应研究

城市土地利用景观格局研究对城市规划设计和土地资源管理具有重要的理论价值和现实意义，而研究尺度的选择是其必不可少的部分。本文基于景观生态学方法，以武汉市为研究区域，选取聚集分散指数、斑块类型指数、形状指数三种类型指数对土地利用景观格局进行分析，同时引入层次分析法，研究武汉市土地利用景观格局的空间尺度效应及其响应特征，结果表明武汉市土地利用景观格局具有明显的空间尺度效应，随着空间尺度的增大，景观破碎程度增大，景观分布越来越分散，景观异质性减小，斑块之间连接度越来越弱。在此基础上，建立最佳尺度选择模型，并基于分型理论对最佳尺度的合理性进行验证，最终得出武汉市土地利用景观格局研究的最佳空间尺度为60 m。     

土地利用景观格局空间尺度效应研究——以武汉市为例

城市土地利用景观格局研究对城市规划设计和土地资源管理具有重要的理论价值和现实意义,而研究尺度的选择是其必不可少的部分。本文基于景观生态学方法,以武汉市为研究区域,选取聚集分散指数、斑块类型指数、形状指数三种类型指数对土地利用景观格局进行分析,同时引入层次分析法,研究武汉市土地利用景观格局的空间尺度效应及其响应特征,结果表明武汉市土地利用景观格局具有明显的空间尺度效应,随着空间尺度的增大,景观破碎程度增大,景观分布越来越分散,景观异质性减小,斑块之间连接度越来越弱。在此基础上,建立最佳尺度选择模型,并基于分型理论对最佳尺度的合理性进行验证,最终得出武汉市土地利用景观格局研究的最佳空间尺度为60 m。     

干旱区绿洲扩展过程中的景观变化分析

绿洲化过程中的景观变化和尺度效应是景观生态学研究的热点之一。针对这一目标以黑河中游张掖绿洲为研究区域,应用“3S”技术的缓冲分析方法,以绿洲标志景观类型农田、林地和湿地为核心,确定了不同时期绿洲范围并划分了老绿洲区和新增绿洲区。在此基础上,从景观组成动态和斑块连通度的尺度依赖特征两个方面分析了绿洲化过程中的景观变化机制和尺度效应。研究结果表明,绿洲化过程是以农田和建设用地斑块动态为主要特点。主要表现为：在不同的分区中,农田斑块以总面积和最大斑块指数增加为特点,说明农田斑块趋向集中连片分布;建设用地斑块总面积、斑块密度和最大斑块指数等3个指标都为增加,在景观上呈星点状扩张分布。老绿洲与新增绿洲的比较分析显示,新增绿洲的建设用地面积增加速率小于老绿洲,而农田面积的增加速率大于老绿洲。从景观斑块连通度的尺度依赖特点来看,在老绿洲中景观斑块类型的空间尺度依赖规律明显,但在时间尺度上的变化不显著;在新增绿洲内,林地、水域和建设用地的尺度依赖性比老绿洲高,其中林地、建设用地的空间变化规律明显,在时间尺度上无明显的差异;而水域斑块的尺度依赖性1985年高于2006年。     

滨海开发带景观格局指数的尺度效应及对土地利用变化的响应——以江苏省大丰市为例

以江苏省大丰市为例,基于景观生态学方法,从斑块类型和整体景观两个水平研究了滨海开发带景观格局指数的尺度效应及其对土地利用变化的响应。结果表明:斑块水平上,耕地、水域及水利设施用地是对尺度变化较为敏感的用地类型;斑块密度、斑块结合度指数、斑块聚集度指数、有效网格大小、面积加权平均形状指数是对尺度变化较为敏感的指数。景观水平上,不同转换尺度形成的土地利用景观的空间异质性差异不大;各景观指数随尺度增加均呈现出下降的趋势,其变化可用指数函数或二项式函数进行拟合。2008年以来土地利用变化使景观的丰富度和结构的复杂性有所提升,景观斑块的破碎度、连通性和聚集性降低,分离度增大。总体上滨海开发带土地利用变化使研究区景观格局更加合理,生态稳定性进一步增强。     

镇江市土地利用景观格局时空过程与驱动因素

以宁镇扬丘陵区的镇江市为案例地,基于1978—2012年遥感图像数据,从类型尺度和景观尺度2个维度分析镇江市土地利用景观格局时空过程特征;并通过PCA模型定量揭示镇江市土地利用景观格局时空演化驱动因素。结果表明:1)1978—2012年耕地是区域主导景观类型,其次林地、建设用地为区域优势景观类型;其中耕地、林地景观类型分别减少7.63%、1.21%,而建设用地景观增加8.87%;2)镇江市总体斑块数目增加,平均斑块面积、斑块形状指数和分维数下降,且耕地、建设用地及水域对区域景观格局演化响应最为显著;区域景观破碎度、集聚度及多样性指数不断上升,表明人类活动对研究区景观干扰不断增强,且存在镇江中东部高于西部的空间分异特征;3)人口快速增长是土地利用景观格局演变的直接诱因,城市化推动、经济持续发展是景观格局演化的重要驱动,而技术革新进步会对景观格局演变具有一定冲击作用;4大驱动力综合耦合作用1978—2012年镇江市土地利用景观格局时空演化过程。     

营口市景观空间格局及生态环境质量分析

根据营口市2007年土地利用相关图形数据,选用生态意义明确的景观格局指数和区域生态环境指数,从斑块和景观两个尺度对营口市景观空间格局进行定量分析,并揭示了景观格局对区域生态环境的影响.结果表明:(1)林地是营口市占地面积最大,斑块数最多的基质景观,面积比例高达49.80％,斑块个数为1 252个,占总斑块数的38.89％,斑块分离度为0.05;旱地和水田面积比例也较大,分别占21.76％和14.28％;城乡用地面积仅占11.66％,但其斑块数达1 198个;滩涂面积比例最小,仅为0.07％.(2)营口市生态环境质量较好,区域生态环境指数达0.48,高于相邻的盘锦市和瓦房店市.(3)营口市滩涂、沼泽面积较小.     

鄂尔多斯高原景观格局变化分析--以伊金霍洛旗为例

以位于内蒙古鄂尔多斯高原上的伊金霍洛旗为研究区域，以景观生态学的数量分析方法为基本手段，在土地利用现状分类体系下，以其1984、1991和1998年3个年度的土地利用图为基础。从区域和斑块类型两个尺度上，对其景观格局进行了数量分析。结果表明，在三个典型年度。天然草地为伊金霍洛旗的景观基质，景观格局指数的所有变化均是在此基础上发生和演变的。从整个景观尺度的格局指数变化情况显示，伊金霍洛旗景观的破碎化程度在增加；同时景观的异质性程度在下降，景观愈来愈有少数景观斑块类型所控制。而在斑块类型这一尺度上的格局指数变化说明，不同类型斑块的复杂性的变化趋势基本相同，即均有不同程度的增长，但增加幅度有限；同时还说明，不同类型斑块内部其大小差异的幅度在不断缩小。但从不同年度的变化情况来看，无论是区域还是不同的斑块类型，其格局指数的变化并不与总体的变化趋势同步。     

广州市中心镇建设用地景观格局及其影响因素分析

借用景观生态学“景观格局”的概念,运用GIS的空间分析功能,选取中心镇建设用地斑块景观集聚度指数、形状指数和破碎度指数等景观生态学指标,对广州市中心镇的建设用地格局进行定量分析.研究表明,近10年来中心镇的建设用地扩展速度基本呈先下降后上升的趋势,而景观集聚度则基本呈持续下降和先上升而后下降两种态势,景观形状也趋向于复...     

珠江三角洲景观空间格局分析

以2000年珠三角土地利用现状数据为基础数据源,编制珠三角景观类型图;在GIS与景观斑块分析软件的支持下,选取类型面积等9种主要景观格局指数定量分析珠三角的景观空间格局特征.结果表明:珠三角景观类型受人为活动影响很大,以耕作用地和城乡居民用地等景观为代表的半自然或人为景观占据了珠三角总面积的60%以上,且城市化水平越高,这种现象越为明显;类型水平上,珠三角各市景观空间差异普遍较大,尤以城乡居民用地、森林、草地等景观更为明显,景观的破碎化程度与城市化水平密切相关;景观水平上,各市斑块分布较为均匀.     

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.     

番禺区土地覆被及其景观格局时空特征分析

基于覆盖番禺区域4个时相的TM遥感影像,综合运用遥感与G IS技术手段,结合FRAGSTATS景观格局分析软件,从数量结构、空间信息及位置转移和景观指数等方面,分析了番禺区土地覆被与景观格局的动态特征。数量结构分析结果显示,城市化过程中番禺区的耕地、园地、林地等自然资源利用程度在加大,自2000年起,这种变化的趋势开始减缓;番禺区土地覆被各类型之间频繁地发生数量与空间位置的变化,空间位置转换面积大于其数量变化面积,而且集中发生在邻近广州市中心城区的西北地区及南沙区;景观指数分析表明,番禺区土地覆被向破碎化方向发展,景观格局动态变化迅速。     

景观格局的数量研究方法

依据景观局数量方法的研究进展,从单个斑块特征分析、单一景观要素的格局分析及景观镶嵌体特征分析等三个方面介绍了数量分析方法,并介绍最常用的和近年来发展的新方法。     

土地利用类型结构的多尺度转换特征

尺度一直是LUCC到GLP研究所关注的重要问题。以不同比例尺的辽宁省土地利用数据为例,以贵州省土地利用数据进行验证,系统探讨了土地利用类型结构在不同尺度间可能存在的转换特征。结论如下:(1)辽宁省土地利用的分形结构跨1 ∶ 10万、1 ∶ 50万、1 ∶ 100万这3个比例尺客观存在;(2)对不同比例尺的同一区域不同土地利用类型而言,各土地利用类型分维在不同比例尺之间存在的响应关系并不一致,某些土地利用类型的分维随着比例尺由1 ∶ 10万向1 ∶ 50万再向1 ∶ 100万的变小,分维呈现变大趋势,而某些土地利用类型的分维随比例尺的变化并不如此,所以,对于不同的土地利用类型而言存在一定的差别,不可一概而论;(3)不同尺度间的土地利用类型结构只能够在两两连续间隔的两种比例尺土地分维之间建立起关系显著的定量关系模型。所得结论对科学认知土地结构空间配置的多尺度特征以及建立相应尺度转换模型具有积极的参考意义。     

基于地质统计学方法的土地利用空间变异尺度分析

基于遥感和GIS解译得到土地利用专题图,采用景观指数法和地质统计学法,分析云南省呈贡县2001年、2003年、2006年土地利用格局的空间变异特征与尺度的关系及其控制因素。研究区土地利用空间格局的变异性在多个尺度上存在,且具有等级结构特征:不同尺度对应不同的空间格局;不同等级尺度下的过程是空间格局产生变化的控制因素;不同等级尺度上的格局可相互转换。     

农田景观空间异质性分析及遥感监测最优尺度选择——以三江平原为例

农情遥感监测需要高时间分辨率的遥感数据,目前这些数据大都为中低空间分辨率影像。在这些尺度下,像元内部往往是异质的,从而影响农情参数反演精度。因此分析和表达农田景观空间异质性和最优尺度选择对遥感农情监测质量的提高具有重要的应用价值。选取建三江农垦区四种典型农田景观为研究点,Landsat/TM NDVI为实验数据,利用实验变异函数对四种景观类型的各向空间异质性进行了分析, 而后通过变异函数模型拟合,定量分析了各个研究点的整体空间异质性,并在此基础上进行了研究区遥感监测最优尺度选择。研究表明:(1) 基于实验变异函数的结构分析方法,可定性地认识空间异质性的大小和方向,进而挖掘出其背后的自然和人为驱动因素。(2) 对实验变异函数进行拟合分析,可定量地刻画不同景观格局各自的空间异质性特性。此外,基于变异函数对空间异质性的定量表达,讨论了利用积分变程A结合Nyquist-Shannon采样定理进行最优尺度选择的方法。     

广州市土地覆被格局异质性的尺度与等级特征

基于SPOT遥感数据源形成广州市土地覆被类型图,在中心城区选取互相垂直的南北和东西两条样带,用Fortran编程计算各样带在125m、250m、500m和1000m 4个幅度下的景观多样性指数,以及Moran I、Geary C系数和半变异函数。再将样带分别自北向南和自西向东等间距划分,形成一系列面积相等的区域,计算各区域以及样带整体上的多样性指数的尺度方差。结果表明,土地覆被景观多样性在不同的研究幅度下都存在正的空间自相关性,并具有方向性。尺度方差结果显示,尺度方差与尺度和幅度都有关,随着研究尺度增大,尺度方差都呈下降之势,而随幅度增大,尺度方差并非单调变化。如125m和250m两种幅度时,方差随着尺度增大而减少。尺度方差结果进一步揭示研究样带上土地覆被存在多尺度等级结构,并且具有方向性特点,同时也反映尺度方差不失为景观异质性研究的一种有效方法。     

Spatial heterogeneity of urban land-cover landscape in Guangzhou from 1990 to 2005

Urbanization has been the most important process that changed land cover landscape in Guangzhou since reformation, especially since 1990. It is essential for monitoring and assessing ecological consequences of urbanization to understand landscape quantitative characteristics and its changes. Based on four land-cover type maps interpreted from remote sensing TM images of 1990, 1995, 2000 and 2005, combining gradient analysis with landscape metrics, the quantified spatial pattern and its dynamics of urbanization in Guangzhou was got. Three landscape metrics were computed within different regional areas including the whole study area, two transects along two highways (one N–S and the other W–E) and radiation zones with equal distance outwards the city center were set. Buffer zones for transects N–S and W–E were outlined along highways. The following questions should be answered in this paper: What responses were implied with changing spatial grain size or extent for landscape pattern analysis? Could gradient progress of urbanization be characterized by landscape pattern analysis? Did landscape metrics reveal urban expanding gradually? Were there directional differences in land cover landscape pattern during urbanizing development? The results gave some affirmative answers. Landscape pattern exhibited obviously scale-dependent to grain size and extent. The landscape metrics with gradient analysis could quantitatively approach spatial pattern of urbanization. A precise location for urbanized area, like city center and sub-center, could be identified by multiple landscape metrics. Multiple adjunctive centers occurred as indicated by analysis of radiation zones around the city center. Directional differences of landscape pattern along the two transects (N–S and W–E) came into being. For example, fragmentation of landscape in the transect W–E was obviously higher than that in the transect N–S. All in all, some interesting and important ecological implications were revealed under landscape patterns of two transects or radiation zones, and that was the important step to link pattern with processes in urban ecological studies and the basis to improve urban environment.     

1990-2005年广州城市土地覆被景观变化

Urbanization has been the most important process that changed land cover landscape in Guangzhou since reformation, especially since 1990. It is essential for monitoring and assessing ecological consequences of urbanization to understand landscape quantitative characteristics and its changes. Based on four land-cover type maps interpreted from remote sensing TM images of 1990, 1995, 2000 and 2005, combining gradient analysis with landscape metrics, the quantified spatial pattern and its dynamics of urbanization in Guangzhou was got. Three landscape metrics were computed within different regional areas including the whole study area, two transects along two highways (one N-S and the other W-E) and radiation zones with equal distance outwards the city center were set. Buffer zones for transects N-S and W-E were outlined along highways. The following questions should be answered in this paper: What responses were implied with changing spatial grain size or extent for landscape pattern analysis? Could gradient progress of urbanization be characterized by landscape pattern analysis? Did landscape metrics reveal urban expanding gradually? Were there directional differences in land cover landscape pattern during urbanizing development? The results gave some affirmative answers. Landscape pattern exhibited obviously scale-dependent to grain size and extent. The landscape metrics with gradient analysis could quantitatively approach spatial pattern of urbanization. A precise location for urbanized area, like city center and sub-center, could be identified by multiple landscape metrics. Multiple adjunctive centers occurred as indicated by analysis of radiation zones around the city center. Directional differences of landscape pattern along the two transects (N-S and W-E) came into being. For example, fragmentation of landscape in the transect W-E was obviously higher than that in the transect N-S. All in all, some interesting and important ecological implications were revealed under landscape patterns of two transects or radiation zones, and that was the important step to link pattern with processes in urban ecological studies and the basis to improve urban environment.     

Structural patterns of land types and optimal allocation of land use in Qinling Mountains

The case study based on Qinling Mountains in Shaanxi Province of China, in virtue of the information from TM image, classifies the land types and analyzes their spatial and temporal differential law, and puts forward three structural patterns of land types in mountainous areas, namely, spatial, quantitative and qualitative structures of mountainous land types. Furthermore, it has been noticed that the analysis of structural patterns can disclose the heterogeneity and orderliness of combination of land types, which can lay the theoretic foundation for comprehensively recognizing ecological characteristics and succession law of structure and function of land types. After the all-around comparative analysis, an optimal allocation of land use in Qinling Mountains has been put forward according to the principle of sustainable development and landscape ecology, which can lay the scientific foundation in practice for the structural adjustment and distribution optimization from the macro level to micro level.     

Structural patterns of land types and optimal allocation of land use in Qinling Mountains

1 IntroductionMountains，as one of the huge ecosystems in the world, play a significant role during human evolution and development[1]. As the treasury of ecological resources[2], mountains have faced the challenge of the degradation of their eco-environment and the difficulty in their regional poverty relief because of human unsuitable exploitation. The 53rd Conference of United Nations has claimed the year 2002 as the International Mountains Year and called on each country to pay attention…