基于CLUE_S模型的矿区土地利用变化情景模拟——以徐州市贾汪矿区为例

以徐州市贾汪矿区1986、1996、2006和2016年4期遥感影像为数据源,基于CLUE-S模型,在传统Logistics回归模型的基础上引入空间自相关因子形成Autologistic回归模型,选取政策、自然环境、社会经济和空间约束等因素,对贾汪矿区2016年土地利用空间分布格局进行模拟以检验精度。在此基础上对研究区2026年趋势发展、经济发展和生态保护3种情景下的土地利用空间分布格局进行了模拟。结果表明：1）Autologistic回归模型在土地利用情景模拟过程中能够更好地反映真实的土地利用格局;2）研究区2016－2026年不同情景下,建设用地在3种情景下均呈现明显的增加趋势,未利用地面积持续减少,其中经济发展情景下建设用的增幅最大,生态保护用地情景下建设用地增幅最小,在生态保护情景下,林地、耕地等生态用地受到保护,建设用地的扩展速度被抑制。 关键词：土地利用变化;CLUE-S模型;Autologistic回归模型;情景模拟;贾汪矿区     

北京丰台区土地利用变化及其经济驱动力分析

采用GIS技术和统计分析技术,基于1984、1992和1995～2001年土地利用图件和数据,分析了1984年以来北京丰台区土地利用变化历史过程及其空间分异特征。土地利用变化的基本特点是农业用地面积大幅度下降,非农用地面积快速增加,且随着时间的推移,变化高峰地域在由内向外传递。对1999年土地利用类型数据与经济产值数据匹配结果表明:土地经济产出效益巨大差异的存在是驱动丰台区土地利用从农业用地,尤其是耕地向非农业用地转化的最大动力所在。利用1992～2001年的非农业用地与固定资产投资、人口,二、三产业增加值进行的相关分析显示,固定资产投资、人口增长和第二产业的发展对非农业用地扩展有着显著的作用。     

徐州煤矿区土地利用格局演变分析

利用徐州东矿区1979年、1987年、2001年三个年份的遥感影像分析了矿区景观要素及其景观格局的变化规律。从1979年到1987年,沉陷积水面积增加299.35%,农用地减少7.83%,建设用地增加48.4%。从1987年到2001年,东矿区农用地减少了13.04%,建设用地增加了37.62%,而沉陷积水区增加了137.26%;农用地的9.55%转变为建设用地,5.15%转变为沉陷积水区;建设用地的5.25%转变为农用地,主要集中于报废矿井工业广场附近,是由于部分地方小煤矿关闭后,一些废弃物堆场得到了复垦,3.21%转变为沉陷积水区,主要也是分布在各矿工业广场附近;有14.86%的沉陷积水区转变为农用地,主要位于原沉陷积水区的边缘部分,有10.88%转变为建设用地,主要集中在韩桥矿和权台矿的工业广场范围内。因此,应该加强对沉陷积水区的复垦和综合治理,因地制宜发展生态农业、养殖业、林业、牧业及其加工业,最大限度地利用土地资源。     

What are the transitions of woodlands at the landscape level? Change trajectories of forest,non-forest and reclamation woody vegetation elements in a mining landscape in North-western Czech Republic

This study answers the following research questions: 1) What are the change trajectories of woody vegetation elements at the landscape level? 2) What are the differences in change trajectories amongst the various categories of forest, non-forest and reclamation woody vegetation? 3) How do the change trajectories differ in mining and non-mining landscapes? The study area, measuring 209.6 km², is located in the north-western part of the Czech Republic and may be broken down into 76.8 km² of mining landscape and 132.8 km² of non-mining landscape. Brown coal mining began in this region during the second half of the 18th century and led to the radical transformation of the landscape, including woodlands, during the second half of the 20th century. The source data for this study was obtained from the original stable cadastre maps (1842) and the landscape field mapping performed in 2010. The various woody vegetation elements (forest, non-forest, and reclamation woody plants) and land use/cover (LULC) categories were identified. The GIS symmetrical difference tool was subsequently used to perform an overlay analysis for the individual woody vegetation elements in order to study the change trajectories and to obtain information about the woodlands that have remained unchanged (continuous), the ones that have disappeared (extinct), and the ones that have newly appeared in the landscape (recent). In the case of the non-mining landscape, the total proportion of woodlands has increased (from 17 to 32%), but there has been a decline in the overall volume of forest woody plants found in these areas (from 93 to 74%). As far as the mining landscape is concerned, there has also been an increase in the area covered by woodlands (from 10 to 20%), however, the proportion of forest woody plants has decreased to a much greater extent (from 90 to 31%). From the perspective of extinct woody vegetation, 23.3% of all types of woodlands in the mining landscape may be classified as such, as compared to 10.8% in the non-mining landscape. The primary causes of this decline are mining activities and newly built-up areas. More continuous woody vegetation may be found in the non-mining landscape (42.1%) as compared to the mining landscape (15.4%). Recent woody vegetation, which has primarily replaced grasslands and partially arable land, prevails in both the mining (61.3%) as well as the non-mining (47.1%) landscapes. Different categories of woodlands (forest, non-forest, and reclamation woody vegetation elements) exhibit various change dynamics due to their different structure and the functions they serve. At the most basic level, there has been an overall increase in the occurrence of woodlands in the studied areas. However, once GIS spatial analysis is applied it is possible to see more complex processes in the development of woodland areas as characterised by gains and losses, and it is possible to identify mining and agricultural extensification as the two most significant factors behind the historical changes. Mining leads to a direct decrease in the area of woodlands; conversely, the spontaneous succession of vegetation resulting from agricultural extensification and forest reclamation facilitates woodland recovery. Forest reclamation and reforestation are essential on order to ensure the time continuity of woodlands in both types of landscape, i.e. mining and non-mining. The study presented in this paper proves that it is relevant to analyse the changes occurring in different woodland categories separately. The same methodology may be applied when studying the change dynamics of other important landscape elements, such as wood pastures and wetlands.     

珠三角村镇建成区的空间型态：特征、类型和产业影响因素

改革开放以来,珠三角地区的工业迅速发展,村镇土地利用快速非农化,其中以东莞、中山、佛山3市最为典型。论文以3市为案例,探讨2010年来珠三角村镇建成区空间型态。研究数据主要包括广东省2015年土地利用现状数据和2009—2015年间3市的土地利用数据。首先,通过斑块密度、空间离散度、空间均匀度、平均斑块面积、分形维数、景观破碎度、缓冲区分析、Moran's I指数这8个指标,分析建设用地的空间形态特征。其次,分析工业用地与非工业建设用地、建设用地与交通道路的空间分布关系,比较并总结3市的村镇建成区空间类型。最后,基于灰色关联分析法,探讨影响空间类型的产业发展因素。研究发现,东莞村镇建设用地呈现高度破碎均匀分布型,佛山呈现团状离散型,中山介于二者之间,为中度碎化分散型;3市的产业发展能较大程度上影响其形成不同的建成区空间型态。未来,基于产业经济作为村镇建成区空间特征变化的主因,珠三角可以结合粤港澳大湾区规划建设,通过调整产业结构、布局以及交通和土地利用,优化村镇空间布局。     

拉萨地区土地利用变化情景分析

根据西藏拉萨地区1990年、1995年和2000年3个时点的土地利用数据,应用马尔科夫过程模型分析了未来20年内拉萨地区的土地利用情景变化,并与90年代制定的拉萨地区土地利用规划面积进行了对比研究。研究结果:1)10年间,土地利用类型变化最广泛的是牧草地。变化方向主要由牧草地向耕地、园地、林地、居民点及水域转变,其中变成林地的面积最大,为2338.25hm²(占变化面积的94.093%);2)拉萨地区未来20年中土地利用类型发展趋势是耕地、牧草地、水域和未利用土地面积将进一步减少,林地、园地和居民点面积将进一步增加;3)土地利用规划面积与基于马尔科夫模型的土地利用变化情景分析结果比较吻合,马尔科夫过程模型对制定该区域土地利用规划具有重要的参考价值;4)由于土地利用变化是一个复杂的过程,不仅受到众多自然因素的影响,而且受到未来土地利用政策、社会经济发展、区域内大型工程项目及其他人类活动等不确定因素的影响,从而不同土地利用类型之间的转移概率会发生变化,使得基于马尔科夫过程模型预测的精度有一定的局限性。     

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。     

基于3S技术的内蒙古乌审旗景观格局研究

以乌审旗2005年30 m分辨率的TM遥感影像为基本数据源,在ArcView和ArcMap支持下,得到乌审旗景观分布格局图,并对景观单元特征指数、斑块形状指数、斑块数破碎化指数、斑块分维数、景观异质性指数进行统计分析。结果表明,在乌审旗21 495个景观斑块中,斑块数目最多的为沙地景观,共有10 357块;总面积最大的也是沙地,为6.28×109m2;水域景观总面积最小,仅为5.36×107m2;平均面积最大的是工矿用地,为4.26×106m2;景观斑块密度最大的是耕地。各类斑块形状均较复杂,近圆度极小,居民点由于受到人为规划的影响呈现明显的几何形状特点,故景观形状指数最小;随着人类干扰强度的增加,从自然景观、半自然景观到人工景观,多样性指数、破碎化指数均依次减小,景观多样性指数沙地最高、工矿用地最低;居民点的优势度指数最高,其均匀度指数最低;整个研究区各景观分数维值均小于1.4,景观的自相似程度比较高。     

环渤海区域土地利用类型动态变化研究

利用环渤海区域1998,2000,2003,2005,2007年份的分县土地利用详查变更数据,选取耕地、园地、林地、牧草地、水域、城乡居民及工矿用地和未利用地等土地利用类型,在GIs技术与定量模型支持下,进行了环渤海区域不同时段及其内部不同区域土地利用类型变化格局的模拟和分析.结果表明:1998-2007年,环渤海区域水域、耕地减少幅度较大;土地利用类型变化动态度为0.93%:环渤海区域土地利用变化存在明显的区域差异.     

北京西部山地景观生态整治与景观规划--以北京房山区史家营乡的典型研究为例

北京市西部山区是因矿区开发使山地景观生态环境破坏的重点地区,在北京市生态环境整治与建设中具有十分重要的典型意义。不合理的煤炭资源开采导致了矿点密度大,采空塌陷区分布广,水资源急剧减少,水质污染严重,植被大规模遭破坏,水土流失严重,泥石流等灾害加重以及煤尘污染问题突出等一系列环境问题,呈现出山地生态系统遭受严重破坏的景观生态特征。本文以史家营为例,在典型调查的基础上,规划了景观生态环境恢复与重建区、种植养殖和观光生态农业示范区、果粮养殖生态农业区、林草放牧生态畜牧业示范区、生态旅游区的五个景观规划区域,探讨了生态型矿业、中低山特色生态农业和生态旅游发展的产业发展模式,并初步提出了景观生态整治的措施。     

“美国2050”空间战略规划及启示

“美国2050”空间战略规划是美国第一个综合性的全国国土空间战略规划,由联邦政府提议,旨在研究和构建美国未来40-50年空间发展的基本框架,以应对21世纪面临的各种挑战。在分析“美国2050”空间战略规划制订的背景的基础上,文章从基础设施规划、巨型都市区域规划、发展滞后地区规划、和大型景观保护规划四个方面系统介绍了“美国2050”空间战略规划的核心内容。归纳总结了“美国2050”空间战略规划的特点,探讨了“美国2050”空间战略规划在理念、方法、机制等方面对中国国土空间规划的启示。     

Modelling the spatial allocation of second-generation feedstock (lignocellulosic crops) in Europe

This paper presents a modelling approach for the spatial allocation of second-generation feedstock (lignocellulosic crops) under a reference policy scenario in European Union of 28 Member State (EU-28). The land-use modelling platform (LUMP) was used in order to simulate the land-use changes from 2010 to 2050. Within the LUMP, the land demand for these lignocellulosic energy crops was derived from the Common Agricultural Policy Regionalised Impact analysis model. Suitability maps were generated for two main energy crop groups: herbaceous and woody lignocellulosic crops, using multicriteria analysis techniques. Biophysical factors (climate, soil properties and topographical aspects), natural and artificial constraints and location-specific land categories were defined as relevant components within the platform. A sensitivity analysis determined the most influential factors to be temperature, precipitation, length of growing period and number of frost-free days. The results of the modelling exercise in the LUMP reflect the significant renewable energy contribution from energy crops in EU-28, which was estimated to be between 2.3 EJ/year (in 2020) and 6.3 EJ/year (in 2050), accounting for 2.3% and 9.6% of total energy consumption in the EU-28. The results of the allocation were aggregated at regional level to analyse trends. Regions with considerably high demand were identified in Germany, the United Kingdom and Poland.     

近25年横断山区国土空间格局与时空变化研究

横断山地提供多种生态系统服务,具有极高的生态价值,然而近年来面临人类活动强度增强所带来的国土空间可持续开发与管控挑战。利用横断山区1990年、2000年、2010年和2015年土地利用数据,分析不同海拔各种国土空间类型的数量、结构变化以及空间格局变化特征,揭示国土空间格局变化规律及影响因素。结果表明,横断山区国土空间海拔较高,垂直差异性明显,并且以生态空间为主体,生产、生活空间主要分布于东南部云南高原地区。25年间,三生空间变化加快且区域差异更突出,农业生产空间持续减少,工矿生产空间后十五年迅速增加,生活空间持续增加,生态空间波动增加。横断山区自然要素显著影响国土空间格局。西部大开发战略和退耕还林工程的实施明显带动横断山区国土空间格局变化。     

深圳快速城市化地区公路沿线土地利用空间集聚

以2005 年深圳市主要公路沿线6 类城市建设用地为研究对象, 基于景观格局指数和空间数据挖掘(SDM) 中的空间关联规则, 研究不同缓冲带内其建设用地单一类型、相邻类型及组合类型的空间聚集特征。结果表明: 主要公路两侧以工业用地为主, “三来一补”、“三 资”企业为主体的外向型乡镇企业加快了特区外的农村城市化进程; 城市公共设施、教育和医疗卫生用地缺乏, 一定程度上妨碍了城市经济功能的协调; 单一类型建设用地景观分异特征趋向于距公路越远, 出现频率越小, 且随着逐渐远离公路线出现了若干次级集中区, 距公路500-1000 m 可作为识别该次级中心的特征带; 两类建设用地之间的空间邻近分布特征表 明, 以各类建设用地为中心与其他类建设用地在公路线附近均表现邻近, 沿线附近和较远距离上随工业用地出现峰值, 同时出现其周围住宅用地的聚集, 特区外该类现象尤为明显; 土地利用组合特征表明各类建设用地均呈很强的空间自相关性, 其中以各类建设用地与工业用 地的组合尤为普遍, 体现了研究区尤其是特区外主要工业承载区中经济活动空间以工业区为 中心的集群效应。     

Landscape position and spatial patterns in the distribution of land use within the southern Appalachian Mountains

Understanding the forces that influence the distribution of land use and land-use change (LUC) is an essential step in developing effective strategies for managing these issues. We examined the influence of landscape position on spatial patterns in land-use distribution within the Little Tennessee River Basin (LTRB) of the southern Appalachian Mountains. We show that landscape position, defined with respect to both natural and anthropogenic spatial variables, provides for the identification of statistically significant differences in the distribution of common forms of land use in the study region. Using the same variables, significant differences in the landscape positions subject to land-use change in the LTRB are also examined. These results suggest landscape position exerts a strong influence on the distribution of different forms of land use and the likeliness of given area undergoing LUC. The approach presented here, of considering land use as a function of landscape position that responds to both natural and anthropogenic forces, may prove useful in aiding the development of future strategies to address the consequences of land use in many regions.     

Land use/land cover change detection and prediction in the north-western coastal desert of Egypt using Markov-CA

Detecting land-use change has become of concern to environmentalists, conservationists and land use planners due to its impact on natural ecosystems. We studied land use/land cover (LULC) changes in part of the northwestern desert of Egypt and used the Markov-CA integrated approach to predict future changes. We mapped the LULC distribution of the desert landscape for 1988, 1999, and 2011. Landsat Thematic Mapper 5 data and ancillary data were classified using the random forests approach. The technique produced LULC maps with an overall accuracy of more than 90%. Analysis of LULC classes from the three dates revealed that the study area was subjected to three different stages of modification, each dominated by different land uses. The use of a spatially explicit land use change modeling approach, such as Markov-CA approach, provides ways for projecting different future scenarios. Markov-CA was used to predict land use change in 2011 and project changes in 2023 by extrapolating current trends. The technique was successful in predicting LULC distribution in 2011 and the results were comparable to the actual LULC for 2011. The projected LULC for 2023 revealed more urbanization of the landscape with potential expansion in the croplands westward and northward, an increase in quarries, and growth in residential centers. The outcomes can help management activities directed toward protection of wildlife in the area. The study can also be used as a guide to other studies aiming at projecting changes in arid areas experiencing similar land use changes.     

气候变化和人类活动对南方红壤丘陵区森林生态系统影响模拟研究——以江西泰和县为例

在全球气候变化和人类活动的影响下,森林生态系统结构、功能以及空间格局都将发生不同程度的变化。明晰景观尺度上未来森林的动态变化,对森林可持续发展具有重要意义。选择江西省泰和县为研究区,综合利用土地利用模型（CA-Markov）和森林景观动态模型（LANDIS-II）,并结合生态系统过程模型（PnET-II）,模拟气候变化、土地利用、采伐以及综合情景下未来40年（2010-2050年）阔叶林、针叶林的面积及生物量变化。结果表明：① 气候变化对森林面积影响较小,采伐使森林面积显著减少,土地利用变化使森林面积的变化更加剧烈;② 针叶林和阔叶林对不同干扰方式的响应表现出较强差异,针叶林对采伐的响应更加剧烈;③ 多模型综合模拟方法有助于区域森林管理,为南方红壤丘陵区森林结构优化和功能提升提供科学建议。     

促进滇东北山区水土保持与土地可持续利用的土地用途管制

在研究确定滇东北山区土地用途分区方案基础上,根据我国有关法规和政策,制定了各个用地区的土地用途管制规则。     

采煤塌陷地水域淹没范围模拟分析

采煤塌陷改变了矿区周边的地形地貌特征,使大量的耕地、园地变成水域。选择山东省龙口采煤塌陷区为研究对象,运用ArcGIS软件采集五期1:1万等高线和离散高程点数据,生成1×1 m2正方形网格的数字地面模型(DEM),以地表没有发生塌陷前的1978年DEM为标准高程数据,与其他各期DEM数据进行差值运算处理,得到不同时期采煤塌陷区面积。然后根据水利部门48年来的观测数据,计算出采煤塌陷区不同频率年份丰水期水文特征值,采用"无源淹没"分析法,计算给定水位条件下的采煤塌陷区水域淹没范围。     

我国煤矿区生态环境现状及综合整治对策

本文总结了国煤矿开发对生态环境破坏的总体状，指出了我国煤矿区生态环境的特征，即华北地区和华东部分地区煤矿开发高强度与煤矿区人多地少的矛盾，西部地区煤储量丰富区与生态环境脆弱性的矛盾玫我国广大南方煤矿开发分散与煤质差、污染重的矛盾。