土地利用监测适宜尺度选择方法研究 ——-以塔里木河流域为例

适宜尺度选择是生态学、地理学等学科的重要问题之一。在不同的研究目的下, 尺度选择的方法和标准也随之变化。以塔里木河流域20 世纪50 年代土地利用数据为例, 将面积 作为尺度选择的参数, 统计斑块面积分布直方图, 然后计算9 种比例尺(1:2 000 000, 1:1 000 000, 1:500 000, 1:250 000, 1:100 000, 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000 和1:5 000) 下的归一化尺度方差, 最后结合Shannon-Weaver 景观多样性指数、Simpson 多样性指数和分维 数补充归一化尺度方差的结果, 探讨塔里木河流域土地利用的空间分布特征和尺度规律。结果如下: ① 归一化尺度方差值显示塔里木河干流50 年代土地利用监测适宜尺度为1:50 000 比例尺(约20km×20km 网格大小), 除沙地适宜尺度在1:100 000 比例尺外, 有林地、灌木林地和盐碱地的适宜比例尺均在1:50 000 比例尺上; ② Shannon-Weaver 多样性指数、Simpson 多样性指数和分维数结果表明盐碱地的多样性指数的适宜尺度与归一化尺度方差结果相同, 沙地的多样性指数与归一化尺度方差的适宜尺度域相同, 有林地和灌木林地多样性指数最优尺度在1:10 000 比例尺与归一化尺度方差结果不同; ③ 沙地和盐碱地的分维数在1:10 000 比 例尺处有明显的上升, 沙地达到最大值1.35, 而在其他尺度分维数值接近, 有林地和灌木林地则在各个尺度分维数值接近, 且值不超过1.2。     

福州市土地利用景观格局分析

以福州市土地利用现状图为基本图件，在GIS支持下编制了福州市土地利用景现图，进而选取几种主要指数，通过Excel软件计算，定量分析了福州市土地利用的景观格局及破碎化特征。结果表明：林地为基质景观，优势度指数最高，分离度指数最低；耕地、园地、城镇村及工矿用地和水域的均匀度较高，多样性指数较大，但破碎化程度较深；未利用地破碎度最低。从总体上看，土地利用的景观比较单调、多样性指数较小、破碎化程度也较低，景观异质性不高。     

基于分形理论的土地利用景观格局变化研究——以长乐市为例

分形理论对地理学中具高度复杂结构的不稳定现象的研究具有良好的效果，为土地利用景观格局的定量描述提供了一条新途径，以分形理论为指导，在地理信息系统技术的支持下，结合多样性、破碎度景观指数，分析了长乐市1990—2000年土地利用景观类型各指数的变化情况：交通用地的分形维数最大，居民点及工矿用地稳定性指数增加，居民点及工矿、园地等受人类活动影响较大的土地利用类型尽管形态简单，复杂性较低，但是稳定性很强，而受人类影响小的自然土地覆被稳定性普遍较差，由此可为区域土地资源的合理利用提供若干参考。     

基于矢量数据的土地利用类型分维数计算程序设计及其应用

当前用来计算分形维数的原始数据通常是栅格图像,但是现有的土地利用数据大多以矢量形式存放,若将其转为栅格形式后计算分维数,则将面临基于栅格图像所得到的分形维数的计算精度与像元尺寸以及图像自身大小有较大关系,并且在对栅格图像进行不规则形状提取时容易造成数据丢失等问题。鉴于此,本文利用Visual C#完成了基于Windows平台的矢量数据分形维数计算程序设计,并利用该程序对20世纪90年代三个时期的秦岭中段和鄂东南地区土地利用类型的分维数进行了求算。结果表明该程序是一种方便、实用而且精确的分维数计算方法。此外,从三期各类土地利用类型的稳定性指数来看,在秦岭中段地区表现为：居民点及工矿用地>未利用土地>水田>旱地>草地>林地>水域,而鄂东南地区则表现为：水田>未利用土地>居民点及工矿用地>旱地>林地>草地>水域,这说明在上述两个地区,林地、水域、草地的稳定性都相对较差,它们的潜在变化趋势也较大。     

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。     

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。     

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。     

宝塔区土地利用的地形梯度效应与空间格局

地形是多种地理因子中对土地利用变化产生重要影响的因素之一,黄土高原区域土地利用格局与资源配置深受地形因素的制约。为了给黄土高原地区未来土地利用、保护森林资源和经济健康发展提供依据,需要分析地形变化对土地利用影响。以黄土高原地区中部的宝塔区为讨论范围,采取2017年末土地利用矢量数据,选用坡度、高程、土地利用综合度和地形指数多项影响因子,全面剖析地形对土地利用类型分布的影响特征;在此探讨的结果下,利用分形理论探讨各土地利用类型的空间分布结构特点。结果表明:(1)宝塔区不同地形各地类分布表现出显著的空间分布差异,高程、坡度和地形位是宝塔区土地利用分布格局形成的重要影响因素。(2)水域、建设用地、耕地和未利用地的优势分布主要聚集在海拔<1 200 m、坡度<10°的范围内,林地和草地的优势分布集中在高程> 200 m、坡度>15°的区域内。(3)宝塔区土地利用程度综合指数随着地形位指数的增大而逐渐减小。土地利用程度较高的区域集中于人类活动频繁的区域,较低的区域集中于自然地貌区。(4)宝塔区各地类具备明显的分形特点,分维数处于1.243 7～1.736 0之间。宝塔区土...     

山东烟台市套子湾海岸带土地利用及景观格局变化研究

海岸带是全球环境变化最为敏感的地区之一,其土地利用变化可引起多种资源与生态过程的改变.随着人口的增加以及经济的发展,烟台市海岸带土地利用变化不断加剧,研究其土地利用空间格局变化时合理利用土地资源、促进沿海地区的可持续发展具有重要意义.利用RS,GIS手段研究分析了烟台市套子湾沿岸景观格局的时空变化及其驱动力因子.对1986,1992,2000和2004年4个时期的TM影像进行了解译.结果表明:套子湾沿岸耕地和林地呈现明显的减少趋势,居民地、果园呈明显增加趋势,水体和滩涂变化不明显.受自然和人类活动的共同影响,景观多样性指数与均匀度均呈现出先上升后降低的趋势,反映出土地利用首先逐渐趋于多样化和均匀化,而后又开始向单一化的趋势发展.     

A method for choice of optimum scale on land use monitoring in Tarim River Basin

Optimal scale is one of the important issues in ecology and geography. Based on land-use data of the Tarim River Basin in Xinjiang of China in the 1950s, regarding the area of land use types as the parameter in scale selecting, the histograms of the patches in area are charted. Then, by reinforcing the normalized scale variances (NSV) with 3 landscape indices, the scale characteristics of land use in the Tarim River Basin can be summarized. (1) NSV in the Tarim River up to a maximum at scale of 1:50,000 which is considered appropriate for the Tarim River. (2) Diversity indices of saline land are consistent with NSV’s. Diversity indices and NSV of sandy land showed that the appropriate scale is in the same scale domain. There is a significant difference between diversity indices and NSV of forestland and shrubland. (3) Fractal dimension of sandy land and saline land showed a hierarchical structure at a scale of 1:10,000. Fractal dimension of forestland and shrubland are distributed under the same hierarchical structure in the region.     

塔里木河中上游土地利用变化的径流响应

为了定量分析塔里木河中上游土地利用变化对径流的影响程度,基于塔里木河流域1980-2015年土地利用数据及相关水文系列资料,利用MIKE SHE分布式水文模型客观模拟评价了流域中上游土地利用变化下的水文响应过程。结果表明：MIKE SHE模型可以较好的模拟塔里木河流域中上游的日流量过程,在研究区具有良好的适用性;1980-2015年间流域土地利用变化导致流域地表日径流量减少了4.2 m³·s^-1。通过仿真模拟分析草地、林地、耕地三种土地利用情景,得到日均流量分别为147.56 m³·s^-1、141.80 m³·s^-1,144.72 m³·s^-1由此可见,该流域径流对不同土地利用类型的响应差异较大,产流量的总体趋势为草地>耕地>林地。研究成果对于流域土地利用格局的合理规划及极端水文事件的控制具有重要意义。     

塔里木河流域土地开发的生态响应研究

60 a来塔里木河流域耕地面积净增100×10⁴ hm²,在流域内部形成众多生态环境安全问题。通过选取水资源生态环境指数、社会生态环境指数和生态环境压力指数,运用ESDA空间分析方法和GWR模型对塔里木河流域35 a间土地开发与生态时空演变特征和空间响应关系进行研究,构建"土地开发-生态风险预警"模型,得出以下结论：1980-2015年克孜勒苏州和喀什地区生态等级正向转移比例较大,有84.86%的比例由较低等级（I）正向转移为低等级（Ⅱ）;和田地区的克里雅河流域,阿克苏北部区域以及塔里木河末端且末县等级退化严重,负向转移比例23.46%。和田、阿克苏、喀什地区每增加1.0×10⁴ hm²未利用地开垦规模,综合生态环境分值下降0.60到0.35,而克孜勒苏州则上升1.3~2.1;上游喀什与中游阿克苏两地区每1.0×10⁴ hm²生态退耕,每年将分别化解32.06×10⁴ t和15.60×10⁴ t化肥污染压力。阿克苏地区与巴音郭楞州土地开发生态风险达到环境资源承载力指数的75%以上,预警程度超过Ⅱ级,而克孜勒苏州土地开发处于生态安全范围。每1.0×10⁴ hm²未利用土地开发,全流域风险指数增长均值为0.003 4,下游巴音郭楞州在增加15×10⁴~20×10⁴ hm²耕地后,生态风险将逼近并超过环境预警界限,上游克孜勒苏州将在15 a之后进入中度警告阶段。     

导致塔里木河流域土地沙漠化扩展的深层次原因分析

就塔里木河流域的总体情况而言,在人类历史之前,沙漠化形成是一种完全受气候变化制约的自然过程,在现代干旱环境背景下,超载放牧、滥挖滥采、毁林毁草开荒以及水资源的不合理利用是导致目前塔里木河干流沙漠化持续扩展的几种主要的不合理人为活动。那么,又是什么原因促使人们在与自然相处过程中,采取了这些显然违背自然规律的活动？在实地考察基础上,结合前人研究的成果资料,对导致塔里木河流域沙漠化扩展的深层次原因进行分析。认为,主要是人口压力、政策失误和利益驱动促使人们在与自然相处过程中,采取了这些显然违背自然规律的活动。因此,控制人口增长、采取正确的政策引导、正确处理经济利益和生态环境之间的关系是促进当地土地沙漠化逆转所必须的。     

黑河流域土地利用变化对地下水资源的影响

Land use and land cover changes have a great impact on the regional hydrological process. Based on three periods of remote sensing data from the 1960s and the long-term observed data of groundwater from the 1980s, the impacts of land use changes on the groundwater system in the middle reach of Heihe River Basin in recent three decades are analyzed by the perspective of groundwater recharge and discharge system. The results indicate that with the different intensities of land use changes, the impacts on the groundwater recharge were 2.602 × 10^8 m^3/a in the former 15 years （1969-1985） and 0.218 × 10^8 m^3/a in the latter 15 years （1986-2000）, and the impacts on the groundwater discharge were 2.035 × 10^8 m^3/a and 4.91 × 10^8 m^3/a respectively. When the groundwater exploitation was in a reasonable range less than 3.0 × 10^8 m^3/a, the land use changes could control the changes of regional groundwater resources. Influenced by the land use changes and the large-scale exploitation in the recent decade, the groundwater resources present apparently regional differences in Zhangye region. Realizing the impact of land use changes on groundwater system and the characteristics of spatial-temporal variations of regional groundwater resources would be very important for reasonably utilizing and managing water and soil resources.     

Impacts of land use changes on groundwater resources in the Heihe River Basin

Land use and land cover changes have a great impact on the regional hydrological process. Based on three periods of remote sensing data from the 1960s and the long-term observed data of groundwater from the 1980s, the impacts of land use changes on the groundwater system in the middle reach of Heihe River Basin in recent three decades are analyzed by the perspective of groundwater recharge and discharge system. The results indicate that with the different intensities of land use changes, the impacts on the groundwater recharge were 2.602×108 m3/a in the former 15 years (1969-1985) and 0.218×108 m3/a in the latter 15 years (1986-2000), and the impacts on the groundwater discharge were 2.035×108 m3/a and 4.91×108 m3/a respectively. When the groundwater exploitation was in a reasonable range less than 3.0×108 m3/a, the land use changes could control the changes of regional groundwater resources. Influenced by the land use changes and the large-scale exploitation in the recent decade, the groundwater resources present apparently regional differences in Zhangye region. Realizing the impact of land use changes on groundwater system and the characteristics of spatial-temporal variations of regional groundwater resources would be very important for reasonably utilizing and managing water and soil resources.     

塔里木河干流区土地覆被变化与景观格局分析

在GIS和遥感技术支持下,结合景观格局数量分析方法,利用1973年MSS、1983年航空遥感土地利用图、1990年TM、2000年TM和2005年CBERS遥感影像对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程进行了定量分析.结果表明,1973-2005年塔里木河干流区土地利用/覆被发生了显著变化,耕地和城乡居民及建设崩地面积显著增加,林地、草地和湿地面积减少,未利用地表现出先增加后减小的趋势.研究区土地利用类型转移的主要方向是林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地.土地利用变化经历了"显著变化-缓慢变化-显著变化-急剧变化"的过程.景观格局分析表明,在人类活动的影响下,研究区景观破碎度、多样性增大,优势度减小.草地和未利用地对整个景观的控制作用减小,景观结构趋于多样和均匀.驱动力分析表明,人口增长和经济发展因素是塔里木河干流区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时还受产业结构因素和政策因素及人类干扰强度的影响.     

20世纪90年代无定河流域土地利用的时空变化

本文基于ArcGIS平台,以LandsatTM影像解译得到的三期土地利用数据为基础,结合统计分析工作,对无定河流域20世纪90年代土地利用数量、类型及其变化进行了分析。分析得出,前后2个5年间,无定河流域耕地、林地和未利用土地都是先减少而后稍有增加,草地则是先增加后稍有减少。在10年尺度上土地利用总的动态特征是,耕地与未利用土地面积减少,林地、草地面积增加。前5年无定河流域综合土地利用动态度为0.85%,未利用土地和草地的年变化率较大,耕地与水域年变化率较低。后5年无定河流域综合土地利用动态度为0.3%,林地与未利用土地年变化率较大,耕地与水域变化率较小。最后引入单一土地利用类型相对变化率反映出无定河流域土地利用变化存在明显的区域差异。     

塔里木河流域绿洲城镇发展与水土资源效益分析(英文)

This paper examines the spatial pattern of land and water resources as well as urbanization and their interactions in the Tarim River Basin, Xinjiang, China. In order to do so, we extract the data associated with efficiency of land and water resources and urbanization for the years of 1995, 2000, 2005 and 2008. Specifically the paper investigates the extent to which agglomeration of population and economic activities varies geographically and interplays with spatial pattern of resources efficiency through computation of Global Moran’s I index, Getis-Ord Gi* index and a coordinated development model. The method used provides clear evidence that urbanization, land and water resources efficiency have shown uneven spatial pattern due to oasis distribution, climate, and initial phase of urban development. Some conclusions can be drawn as follows.(1) Agglomeration and dispersion of urbanization are not consistent with those of land and water resources efficiency.(2) Evolution of the hot and cold spots of urbanization, and land and water resources efficiency, in different trajectories, indicate that there are no significant interactions between them.(3) The evidence that numbers of hot and cold spots of the three factors present varying structures reveals the dominance of unequal urban development in the study area.(4) Significant differences are also found between sub-river basins in terms of the three factors, which is a reflection of the complex physical geography of the area.(5) The degree of coordinated development of cities in the Tarim River Basin is generally low in part as a reflection of difference in spatial patterns of the three factors. It is also shown that the pattern of the degree of coordinated development is relatively stable compared with evolution of hot and cold spots of the three factors.