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。     

城市化过程中地形因素对城市空间结构演变的影响——以乌鲁木齐市为例

利用起伏度指数与分布比例指数模型,将地形与城市土地利用类型有机地结合在一起,探讨了地形对乌鲁木齐城市空间结构发展的影响.研究结果表明:两个模型多年相关数据的变化能反映城市空间结构的演变过程.居住用地的增长区从起伏度指数为7～8的地形空间上逐渐开始向起伏较高地形发展.其分布在起伏度指数上的区间扩大了9个单位.由于经济的快速发展,生产建设用地始终在不断地扩大,并表现出工业用地向外扩张和商业用地向内收缩两个变化过程.扩张的方向指向低地形地区,收缩则向金融商业中心.农用地面积始终在减少,并趋向消失,且起伏度低的地区减少得快,而高地形区减少得慢.未利用地分布区域向高地形空间退缩,市区内的未利用地通常被开发为绿地或公园.各种土地利用类型在起伏度指数梯度上分布的整体变化反映出大地形特征仍然是城市空间结构的发展框架.     

基于DEM的地形单元多样性指数及其算法

在阐述地形信息表达研究进展的基础上,提出基于DEM地形单元多样性指数的概念和算法。地形单元多样性指数综合了高程、坡度、坡位、坡向、汇流量和水域信息等要素。其算法集成地形位置指数和地形湿度指数算法,采用图层叠加分析,设定分类、分级指标,进行重分类组合,划分地形单元类型,利用窗口分析法计算地形单元多样性指数。以四川省为试验区,利用精度为100 m的DEM数据和水域分布数据进行模拟计算,地形单元划分为13种典型类型,统计窗口半径设为900 m,计算出的多样性指数值小于0.5的区域仅占总面积的11%,大于0.75的区域达57%,符合实验区地形特征,并对算法进行了可行性分析和验证。结果表明,该算法提取的地形单元多样性指数可以有效反映地表形态的多样性特征及其变化。该研究结果为进一步探讨基于DEM地表形态信息的概念体系,以及从微观到宏观的地形信息空间分析研究创造了条件。     

基于DEM的地形湿度指数及其应用研究进展

地形湿度指数以数字高程模型（DEM）为基础,综合考虑了地形和土壤特性对土壤水分分布的影响,在流域土壤水分空间分布的研究中具有重要的理论与应用价值。根据对汇流面积时空变化的分析,地形湿度指数可分为静态、半动态和动态地形湿度指数等类型。在利用该指数评价土壤水分空间分布状况时,需要考虑计算方法与DEM网格单元大小的影响及其普遍适应性等问题。同时,针对黄土高原干旱半干旱区实际的水分循环过程和产流机制与现有地形湿度指数假设条件的差异,提出了地形湿度指数在黄土高原地区的研究设想与应用途径,以期为该区的水土保持和植被恢复研究提供理论和实践支持。     

GIS支持下山区县域农村居民点分布特征研究——以栖霞市为例

运用GIS空间分析技术、景观指数法和Voronoi图Cv值相结合的分析方法,研究了胶东山区栖霞市农村居民点的空间均匀性特征,并探讨了农村居民点在地形梯度上的分布特征。结果表明:全市农村居民点分布的Cv值为58.84%,空间分布表现为随机分布;唐家泊镇、松山镇、臧家庄镇和翠屏街道4个乡镇的农村居民点呈集群分布,其他乡镇为随机分布;农村居民点分布的优势区间在1~3地形位,随着地形位的增大农村居民点的优势度降低;农村居民点的面积、斑块数目和平均斑块面积随地形位的增大而减少,平均斑块形状指数和平均斑块分维数随地形位的增大而增大;同时,公路是影响山区农村居民点空间布局的重要因素。研究反映了栖霞市农村居民居住习惯的差异,为农村居民点的整治和规划提供了依据。     

坡向和微地形对大型土壤动物空间分布格局的影响

尽管在景观和区域尺度上对土壤动物空间分布格局的研究已较多,但在小尺度上对局部微生境条件如何影响土壤动物多样性及其空间分布格局的研究还很少。以典型温带次生林为研究对象,采用样方法系统调查了林地阴坡和阳坡4个不同地形部位大型土壤动物群落的密度,并测定了不同地形部位的生境条件。采用三因子方差分析和对应分析等方法定量研究了坡向和地形部位对大型土壤动物群落密度的空间分布格局的影响。主要表现在：①在采集到的160个土壤样品中共检测到动物个体4 148个,分别隶属于26个不同的土壤动物类群;②坡向和地形部位对土壤动物的空间分布格局有显著的影响,但不同土壤动物类群对坡向和地形部位的响应模式存在一定的差异,这种差异的形成可能与不同土壤动物类群的生活习性和生物学特征密切相关。其结论是：在小尺度上,林地的坡向和微地形条件主要通过影响局部小生境的生物和非生物因子组合特征而对土壤动物的空间分布格局产生重要影响。     

基于地形特征的流域水文相似性

流域地形控制着地表径流的路径和累积水量的空间分布。地形指数ln(a/tanβ)反映了径流在流域中任一点的累积趋势以及重力使径流顺坡移动的趋势,流域地形可以用地形指数的空间分布来表示。地形指数可用作水文相似性指数,即具有相同地形指数的点对降雨具有相同的水文响应。TOPMODEL利用地形指数频率分布计算流域径流过程,可以认为:具有相同地形指数频率分布的流域具有水文相似性。分析认为长江流域上游的沿渡河流域与香溪河流域具有水文相似性,利用香溪河流域率定的模型参数计算的沿渡河流域径流过程,与实测过程拟合较好     

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。     

地形对山地森林景观格局多尺度效应

以TM影像和野外调查为数据源,3S技术为研究手段,分析了泰山的森林景观结构、景观异质性动态变化以及景观格局高程的分异。选择相对高差较大的区域设计了8个地形方位,采用3种由连续样方组成的辐射状样带,在遥感影像上进行信息采集,研究地形对森林景观格局的多尺度效应。分析了10个地形因子对森林景观分异的影响。结果表明:1.在景观尺度上,地形方位、海拔、山地类型是影响森林景观镶嵌格局的控制因素,坡向、坡度是重要因素,坡形、坡位是不明显因素;2.以TM影像为信息源,从森林景观分异和梯度分析上,首先要考虑海拔坡向指数、坡形坡位指数和海拔,并立足于地形方位;3.地形主要因子间存在着稳定的显著正相关,明显地对森林分异多尺度格局具有较强的综合解释能力,不论尺度大小对森林景观分异贡献率可稳定地达到70%左右,其解释量随尺度增大而增加,但可解释性减弱。     

基于RS与GIS的通化地区景观格局动态变化

在RS、GIS技术的支持下,利用MSS及TM影像数据对照地形图提取了通化地区1980、1995以及2000年景观生态格局信息,并利用景观多样性、景观优势度、斑块面积变异指数、景观破碎度、斑块形状指数等对该区的整体景观格局和各县(包括县级市)景观格局以及其动态进行了定量分析。结果表明在全区范围内,各种景观类型对应景观指数存在显著差异;通过对各县级行政单位的景观指数计算表明,它们的景观格局存在明显差异;从时间序列上看,无论是整个研究区、还是各县的景观格局在1995年与1980、2000年差异较大,而1980与2000年景观格局相似。     

土地利用变化的地形梯度特征与空间扩展——以北京市海淀区和延庆县为例

选择北京市海淀区、延庆县作为研究区,利用1992年、2002年遥感影像数据,借用地形位梯度指数,研究了土地利用变化的地形梯度特征及其空间扩展形势。研究表明:(1)海淀区建设用地受到经济和社会发展驱动明显,表现出既向低地形梯度位也向高地形梯度位扩展;但农业用地、果园因建设用地扩展受到挤压,表现为向更高地形位扩展态势;林地在高地形位得到了明显恢复,也有向更低的地形位扩张的趋势,但灌草地和未利用地在中高地形位受到林地挤压,低地形位受到农业用地、果园挤压,优势地形位明显萎缩;(2)延庆县建设用地扩展受地形位驱动作用明显,主要集中在低地形位区域;农业用地主要分布在较低地形位上,变化不大;果园在经济发展需求驱动下,向更高地形位扩展;林地在较高地形位得到较好恢复,对灌草地、未利用地产生了挤压作用,使得灌草地、未利用地在中高地形位的优势度降低,优势分布区间趋于萎缩。     

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。     

喀斯特高原盆地聚落空间演变——以贵州省红枫湖水系盆地为例

贵州是我国喀斯特分布最广的地区,喀斯特高原盆地是贵州主要的人口聚集地。充分认识高原盆地聚落的空间分布及其演化态势,对区域城镇规划、社会主义新农村建设及可持续发展有重要意义。以红枫湖水系盆地为例,基于GIS技术及相关软件,主要利用景观格局指数、Moran’s I系数以及居民点数据与等高线数据的空间叠置及转换技术,从水平和垂直两个维度对案例地区聚落空间分布的变化进行研究。研究表明:喀斯特高原盆地聚落的空间分布和演变具有强烈的喀斯特地域基因,在喀斯特地貌的限制下聚落总体分布分散;近年来聚落规模不断增加,在局部有一定小规模集聚并随地形限制而表现出不同的集聚形式和集聚程度;而随着数量的增多和规模的增大,聚落形态更为复杂且景观趋于破碎,空间分布更加复杂;喀斯特地貌的垂直空间特点在决定聚落的垂直分布及演变规律的同时也加剧了聚落空间分布的复杂性。     

伏牛山北坡森林景观变化的地形梯度特征分析

运用景观生态学基本原理,借助地理信息系统技术,利用地形位指数,分析伏牛山北坡森林景观动态变化的地形梯度特征。结果显示:森林景观动态变化与地形梯度有密切关系,1986和2003年,森林景观在地形梯度上的优势分布区间(P_ie>1)分别为9~30和10~30,即在的中高地形梯度上,且有向高地形位略为移动的趋势。森林景观类型保持不变部分、森林景观转化为非森林景观类型部分和非森林景观转化为森林景观类型部分所对应的在地形梯度上的优势分布区间(P_ie>1)分别为10~30,5~12和4~10、18~24。分析森林景观动态变化与地形位指数的相互关系,表明森林景观动态变化与地形位指数有显著相关关系。     

Characterization of landscape pattern based on land economic niche change: A case study in Ganzhou,Gansu Province,China

Land use change has a profound impact on biodiversity and ecological processes, and is closely related to changes in landscape patterns. This paper introduces the theory and method of land economic niche into landscape ecology, which provides a new method for spatial characterization of urban and rural spatial landscape patterns. Based on this theory, this paper analyzes the landscape pattern of Ganzhou District by using Landsat images as data source in 1995, 2000, 2005,2010 and 2015. We calculated the land economic niche by applying the niche potential theory. Combined with the theory of landscape ecology, we explored the effects of the land economic niche change on the landscape pattern at a county scale.The results show that economic niche of construction land, watershed and farmland increased during 1995–2015, and grassland declined significantly. The economic niche of farmland, construction land, watershed and grassland show a negative correlation with the number of patches(NP), fragmentation index(FN) and the fractal dimension index(FD), and had a positive correlation with the aggregation index(AI). There was no significant correlation between the forest land economic niche and landscape metrics. The change of land economic niche has a driving effect on the landscape pattern of the county, which can represent the economic development direction of Ganzhou District. The land economic niche is closely related to the landscape type which can directly obtain an economic benefit.     

基于地形因素的秦巴山区人口-经济空间格局及其影响机制研究

地形是影响区域人口分布和社会经济发展的重要因素,尤其在山地区域其影响和约束作用更加明显。以秦巴山区为例,基于SRTM数据提取高程和地形起伏度,借助多种空间分析和地统计学方法,分多个尺度对人口、经济空间的格局和分异特征进行分析,重点从地形要素定量揭示其与人口、经济空间的相互关系和影响程度。研究表明：① 秦巴山区人口经济空间分异特征明显,Lorenz曲线和基尼系数结果显示,人口分布具有不均衡性,但不均衡程度低于全国水平,Moran's I指数结果说明人口、经济空间具有一定集聚特征,且在像元尺度下集聚程度更明显;②人口、GDP密度呈现外围热、内部冷的空间格局,通过像元尺度的空间要素密度分析发现人口、经济要素在垂直方向上的分异十分明显;③ 样带研究中人口、GDP密度与海拔的变化曲线呈反向相关,人口、经济在小尺度范围对地形有一定的适应性;④ 经济发展对地形条件依赖性更强,人口和村庄对地形的适应性更加明显;地形的垂直分异特征导致自然环境和区域发展条件的空间差异,进而影响着人口、经济的空间分布格局。     

A case study on Landscape Component Niche based on Landscape Pattern Indices: Yanchi,Ningxia Province,China

Yanchi County is located in the agro-pastoral ecotone and belongs to the ecologically fragile area of Northwest China.It is important to study the evolution of landscape pattern to curb its environmental degradation.In order to intuitively show how the landscape pattern of the study area changes over time,Landsat Thematic Mappers(TM)and Landsat Operational Land Imager(OLI)data of 1991,2000,2010 and 2017 were used.This paper attempts to apply niche theories and methods into landscape ecology,and constructs a niche model of landscape components by using"n-dimentional hypervolume niche theory"and landscape pattern indices.By evaluating the spatial and temporal evolution of niche from the perspective of two-dimensional space to reflect the changes of landscape pattern in the study area over the past 26 years,new theories and methods were introduced for the characterization of landscape pattern.The results indicate that:1)The larger the attribute and dominance value of landscape components,the higher the ecological niche and the stronger the control effect on the overall landscape.2)The ecological niche of each landscape component was significantly different,just as its control effect on the overall landscape.3)The dynamic change of the ecological niche of each landscape component was different,with grassland,unused land and arable land always in a high dominant position,although the ecological niche of construction land and water area was always low.In general,the introduction of niche theory into the landscape ecology provided a new method to study the changes in regional landscape pattern.