基于遥感与GIS的乌审旗土地利用变化研究

在遥感与GIS技术支持下,以乌审旗1986-2005年5期TM影像为主要数据源,运用土地利用动态度和土地利用转移矩阵对土地利用的数量变化进行了研究.运用定量与定性相结合的景观空间格局分析方法,对土地利用景观格局特征的动态变化进行了分析,并利用社会经济数据对土地利用变化的人为驱动力进行了分析.研究表明:(1)20年间各土地利用类型经历着"涨势"与"落势"的波动.从各土地利用类型的转化方向来看.林地、草地和沙地相互转换频繁;耕地主要转变为林地、草地和沙地;水域主要向其他未利用地转换,其他未利用地主要向草地和沙地转换,工矿用地没有转出.从2005年各土地利用类型的转化来源看,耕地主要是由林地、沙地和草地转变而来;林地主要由沙地和草地转变而来;草地主要是由沙地和林地转变而来;水域主要是由沙地和耕地转变而来;居民地主要是由沙地、草地和林地转变而来;其他未利用地主要是由草地、水域和林地转变而来.(2)土地利用景观格局演变特征表现为:除居民点外各类景观斑块形状指数都呈增加趋势;除水域外,各类景观斑块密度下降、分离度减少;全旗景观优势度下降、多样性升高.(3)人为因素中的人口增长、经济发展以及生态工程的实施对土地利用变化起重要作用.     

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。     

若尔盖盆地沙漠化及其景观格局变化研究

应用1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据、以及2000年的ETM数据,通过遥感与地理信息系统技术,获得了若尔盖盆地在1975-2005年间的沙漠化发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对该地区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,若尔盖盆地的沙漠化土地面积大幅增加;在1990-2000年间,沙漠化土地面积保持稳定;在2000-2005年间,沙漠化土地面积出现了小幅度的减小趋势。对若尔盖盆地沙漠化土地的景观格局变化进行研究发现,固定沙丘（地）和半固定沙丘（地）是若尔盖盆地主要的沙漠化土地景观类型。在1975-1990年间,沙漠化土地斑块数量和斑块平均面积均大幅增加,是该地区沙漠化快速发展时期;在1990-2000年间,沙漠化土地斑块数量下降,斑块平均面积增加,沙漠化景观破碎度有所降低;在2000-2005年间,沙漠化土地斑块数量增加,斑块平均面积减小,沙漠化景观破碎度增强。     

科尔沁沙地不同尺度上沙丘景观格局动态变化分析

研究了科尔沁沙地过去30 a不同尺度上沙丘景观格局及其动态变化。结果表明,大尺度研究区（892.74 km2）从1975—1995年流动沙丘面积、斑块数、景观面积百分比和最大斑块指数逐渐增加;1995—2005年流动和半流动沙丘面积减小,半固定沙丘和固定沙丘面积增加。中尺度（110.42 km2）和小尺度（14.14 km2和14.10 km2）研究区从1975—1985年流动沙丘面积、斑块数增加,1985年后流沙面积减小。通过沙漠化过程指数计算表明,大尺度上沙漠化经历了发展（1975—1995年）—逆转（1995—2005年）的过程,中尺度和小尺度上,沙漠化经历了发展（1975—1985年）—逆转（1985—2005年）的过程。科尔沁沙地不同尺度上景观结构变化具有差异性,显示出景观空间格局变化存在尺度效应;景观格局变化主要受流动沙丘斑块变化的影响,而这一变化的主要原因是人类生产活动引起的。     

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。     

武夷山风景名胜区景观格局演变与驱动机制

在运用3S技术对世界自然文化和文化遗产地——武夷山风景名胜区进行景观生态分类的基础上,比较分析了风景区1986、1997、2009年三个关键时期的景观要素、空间格局及其演变规律,揭示了武夷山风景名胜区不同发展阶段景观格局变化特征,进一步探讨了导致格局演变的驱动机制.结果表明:①近23年来,风景区茶园、建设用地大面积持续增加,马尾松林、农田、裸地大面积减少;②1986-1997年,马尾松向茶园、农田向建设用地、杉木林向茶园转移面积居前三位,分别为294.80 hm2、176.73 hm2、152.68 hm2;茶园面积增加量最大(增加了577.93hm2),建设用地次之(增加了358.73 hm2),杉木林面积减少量最多(减少了431.87 hm2),农田次之(减少了248.01hm2);此阶段茶园只为输入景观,风景区景观变幅大,受人为干扰特别显著.③1997-2009年,杉木林向茶园、农田向茶园、灌草层向马尾松林转移面积居前三位,分别为280.82 hm2、96.65 hm2、76.15 hm2;此期间茶园增加面积最多(增加了360.81 hm2),农田面积减少最多(减少了318.87 hm2);该阶段景观变化幅度较1986-1997年减小,人为干扰有所减弱.④23年来不同景观类型特征及其变化各异,主要表现为农田破碎度增加,建设用地趋于规则化,茶园受到干扰显著,河流景观形状最为复杂且受干扰小;景观多样性程度提高,景观类型空间分布呈均匀化趋势.⑤自然环境的制约作用、经济利益驱动下的生产行为模式转变、人口和旅游发展带来的开发建设、政策法规和管理的导向作用等是武夷山风景名胜区景观格局演变的主要驱动原因.     

半干旱区生态风险时空演变及其影响因素的地理探测——以宁夏盐池县为例

深入探究半干旱区景观格局变化规律,明确其生态风险时空演变特征与影响因素,对优化半干旱区景观格局、防范和治理生态风险、促进区域可持续高质量发展具有重要意义。以宁夏回族自治区盐池县为例,基于2000—2020年土地利用数据,通过景观格局指数构建生态风险模型,结合地统计分析和地理探测器模型,对其景观格局变化及生态风险时空演变与影响因素进行综合研究。结果表明：（1） 2000—2020年盐池县耕地和未利用地面积下降,其余地类均呈增加趋势,其中建设用地扩张速度最快,年均增长率为6.90%。（2） 2000—2020年盐池县景观斑块数、斑块密度、景观形状指数和香浓多样性指数上升,最大斑块指数和蔓延度指数下降,表明景观格局呈破碎化、复杂化和分散化的发展态势。（3） 2000—2020年盐池县生态风险指数由0.1465下降至0.1312,其中高、较高和中等风险区面积占比分别下降5.25%、24.21%和5.44%,而低和较低风险区面积占比分别增加14.11%和20.79%,空间上呈现出北高南低的分布格局。（4） 随着社会需求的日益增长和人类活动的加剧,自然因素对生态风险空间分异格局的影响逐渐弱化,而社会经济因素作用不断增强。     

基于3S技术的福建省湿地景观格局特征分析

利用福建省1986、1993、2000年的TM影像和2004年的中巴地球资源卫星影像,在RS、GPS和GIS技术支持下,结合福建省生态环境特征,选取了斑块面积指标、形状指标、破碎化程度指标、聚散性指标、多样性指标等5类景观生态学指数,研究福建省1986-2004年湿地景观格局演变规律.结果表明:(1)福建省湿地面积总体呈下降趋势.1986-2004年各期湿地总面积分别是:1793793.06 hm2、1665966.28 hm2、1609862.77 hm2、1618760.97 hm2.各景观面积指数表现出不同程度的变化,其中灌溉地、河流、河漫滩、沼泽、盐田景观面积呈现下降趋势,蓄水区、海水养殖景观面积增大,其他类型波动变化;(2)受人类活动的影响,景观优势组分对景观整体的控制作用有所减弱.Shannon-Wiener多样性指数4个时期分别为0.6681、0.7375、0.8165、0.8301,Shannon-Wiener均匀度指数分别为0.3041、0.3356、0.3716、0.3778,斑块面积变异系数由1986年的882.069 5%下降到2004年的516.315 7%;(3)湿地景观受外界干扰程度加大,破碎化程度加剧;同时,湿地原始形态也受到了较复杂的影响.边缘密度由1986年的5.9981 m/hm2上升到2004年的6.6982m/hm2,平均形状指数也从2.1758略微下降到1.9910;(4)各斑块类型和周围相邻斑块类型的空间连接程度进一步降低,湿地景观被分隔态势增强.蔓延度指数下降,4个时期分别为83.3695、81.9283、79.8908、79.8203,斑块结合度从1986年的99.2029连续降至2004年的98.5459.     

中国北方农牧交错区生态脆弱性时空演变格局与驱动因素 ——以盐池县为例

生态脆弱性是当前全球环境变化与区域可持续发展研究的重点,也是生态文明建设和绿色发展研究的热点。以中国北方农牧交错区盐池县为例,基于2000—2017年3期遥感数据,运用景观格局指数法、空间自相关以及地理探测器等模型对研究区生态脆弱性时空演变格局及其驱动因素进行综合评价。结果显示:(1)研究区草地分布广泛,且面积逐年增加,耕地和未利用地面积分别减少44673.7 hm~2和73033.1 hm~2,林地、水域和建设用地面积增加迅速,年均变化率分别为2.86%、2.15%和4.80%;(2)景观斑块数量减少,破碎度趋于缓和,不同类型景观彼此之间具有良好的连接性,景观格局趋向规则、连续的整体演变;研究区景观生态脆弱性逐年下降,高脆弱分布区主要分布在北部的高沙窝镇、花马池镇以及西部的惠安堡镇,低脆弱区主要分布在东南部的麻黄山镇、大水坑镇以及青山乡等地区,且低脆弱区范围由东南向西北延伸;空间自相关Moran’s I大于0.52,表明存在正相关,空间具有显著的集聚性和异质性,且呈现出"东南低,西北高"的分布格局;地理探测器结果显示景观斑块数、破碎度、优势度以及香浓多样性指数是影响研究区生态脆弱性空间异质性的主要因素。     

基于RS与GIS的广州市森林景观格局时空分异研究

以TM影像和野外调查资料为数据源,基于3S技术对1986-2006年广州市森林空间格局进行动态分析。结果表明:1986-2006年广州市森林景观斑块数量增加,平均斑块面积减小,景观结构破碎化程度有上升趋势,主要表现在:多样性指数、分维数增大,聚集度、均匀度减小,在空间和类型上局部变化不同于整体表现。自然地理条件、人口增长、政府政策是导致景观格局变化及其区域差异的主要驱动力。随着城市扩展、农田开发等人类干扰的不断加剧,森林景观生态环境保护与经济开发之间的矛盾将愈加突出。     

三江平原抚远县景观格局变化研究

基于RS和GIS技术,应用集成地形图与遥感影像(MSS和TM)数据,获得抚远县6期景观类型图;通过计算各景观类型的相对变化率、转入和转出贡献率,应用景观格局分析方法,对1954~2005年三江平原抚远县湿地农田化过程进行分析。结果表明,1986年以后,耕地成为抚远县面积最大的景观类型;1954~2005年,各景观类型中耕地的相对变化率最大,1995~2000年间其相对变化率达到10.50;湿地的相对变化率在1976~1986年最大,为1.31%,湿地转出变为耕地的贡献率较大,这主要是湿地大面积被开垦为耕地的结果。景观指数在过去50多年间都发生了明显变化,最大景观形状指数(LSI)出现在1995年,为36.99;最大Shannon多样性指数(SH-DI)出现在1986年,为1.45;最大斑块聚集度指数(CONTAG)和斑块指数(LPI)出现在2005年,分别为64.14和53.35;最大斑块周长—面积分维数(PAFRAC)出现在1954年,为1.54。大规模农业开发与景观指数变化规律存在密切关系。     

基于RS与GIS的典型黑土区土地利用变化分析——以海伦市为例

以海伦市1986年,1995年和2007年3期TM影像为基础数据,在RS与GIS技术支持下,运用马尔科夫转移矩阵、单一土地利用类型动态度和景观空间格局分析方法对沿海市土地利用变化、景观格局特征进行研究,并分析了土地利用变化的驱动力。结果表明,①旱田和水田面积一直处于增长状态,增长速率由快变缓,主要由林地、草地和未利用土地转换而来。②林地、草地和未利用土地面积持续下降;城镇建设用地和农村建设用地的面积一直保持着增加态势,增长速率由缓变快,使得土地利用强度有所上升。③景观格局变化主要表现为,优势度整体上升、景观多样性整体呈现下降的趋势,城乡建设用地的类斑近圆指数最大,林地、未利用土地和水域斑块破碎度增加。④人为因素中的人口增长、经济发展、政府生态环境保护和农业可持续发展的政策在土地利用变化中起重要作用。该研究对于合理利用土地资源和农业可持续发展具有重要意义。     

1996-2015年纽约湾区生态系统服务对景观格局变化的响应

生态系统服务价值对景观格局演变的响应研究已成为地理学、生态学等领域的研究热点。以纽约湾区为研究区,利用1996—2015年土地覆被数据和数字高程数据,采用生态系统服务价值当量估算法、景观格局指数、空间自相关分析等方法,分析1996—2015年湾区景观格局的时空演变规律,定量评估研究区生态系统服务价值,探讨纽约湾区生态系统服务价值对景观格局变化的响应。结果表明：①纽约湾区景观以林地和建设用地为主,其整体变化幅度较小,20年间湿地面积减少约10.94%,而建设用地增长幅度较高,约25.91%。②纽约湾区1996—2015年间ESV总量呈逐步减少,20年间共减少57.83亿元,2000—2005年间下降幅度较大约1.69%。③湾区ESV空间异质性较强,不同地区ESV增减所对应的土地利用转移各有差异。湾区南部热点区多出现湿地增加,而北部则以水域、草地增加为主。湾区西部冷点区多为湿地转林地的现象,而中部冷点区则以建设用地增加为主。④除建设用地外,湾区其余地类均呈现人为干预越少,景观结合度、聚集度越高,越有利于提升湾区整体的生态系统服务价值的规律。⑤纽约湾区ESV强度与土地利用程度（La）的空间关联性较弱,且湾区生态环境质量逐年下降。研究结果希望对世界级大湾区环境资源利用率的提升研究具有借鉴意义。     

三江平原别拉洪河流域湿地农田化过程研究

自20世纪50年代以来,三江平原的别拉洪河流域在经历了3次大规模开荒后,大面积的湿地被农田所替代,耕地面积迅速增加,湿地农田化过程干扰和破坏了原有的湿地环境。在遥感和地理信息系统技术支持下,应用景观生态学方法,利用1954年、1976年、1986年、2000年和2005年的土地利用数据,分析了研究区近50 a来的湿地农田化过程。结果显示,湿地农田化过程中大面积的湿地斑块被农田斑块所取代,破碎化的小耕地斑块又逐渐合并为大的耕地斑块,并导致斑块形状复杂度指数逐渐增大,景观均匀度指数呈现波动变化;耕地面积在1954~1986年期间增长幅度较大,特别是在20世纪70年代末和80年代初的改革开放初期,研究区景观动态度为0.201,远高于其它时期;目前,农田景观已成为主要景观类型,农田面积占研究区总面积的63.69%,湿地面积占研究区总面积的比例由1954年的64.83%减小到2005年的19.44%。质心模型的分析结果显示,近50 a来研究区耕地景观质心平移幅度明显大于湿地景观,湿地景观质心不断地向东北方向移动,偏移了约20.5 km,而农田景观质心逐渐向东平移,平移了约44.7 km。农业开垦是研究区湿地大面积消退的主要原因。     

近20年来烟台沿海地区土地利用变化研究

基于地理信息技术、景观格局分析理论和马尔可夫模型,利用1986年、1992年、2000年和2004年四期TM数据,定量分析了烟台沿海地区土地利用类型变化及其景观格局动态特征。结果显示:近20年来,烟台沿海地区各种土地类型变化及其相互转化频繁。水域、果园和建设用地分别增加335.61%、70.43%和134.48%,而耕地、林地分别减少18.63%和20.75%。各种土地利用类型空间格局变化显著,耕地、果园破碎度增加,连通性降低,水域、林地和建设用地则趋于集中,连通性增强,景观类型有向多元化方向发展的趋势。马尔可夫模型预测表明,从2008年至平稳期,水域、耕地和林地面积将持续减少,建设用地和果园将逐年增加。耕地保护与建设用地扩张之间的矛盾将更加突出。     

鄂尔多斯特有种四合木分布区景观格局时空变化

以1977、1990、2000及2005年遥感影像为信息源,利用RS、GIS技术及景观格局分析软件,对鄂尔多斯特有种四合木分布区景观格局的时空变化进行分析。结果表明:在景观水平上,28年来研究区景观格局趋于破碎,景观结构更加复杂并向异质化发展;各生境中,以石嘴山、桃司兔、千里山与乌达种群的景观格局较为破碎,景观构成向多样性与复杂化发展,乌家庙、棋盘井与海南种群中景观受损程度相对较小,景观中有连通度极高的优势斑块类型存在;各景观中,四合木是研究区的基质景观,但其优势地位不断下降,空间分布趋于分散,而工矿及城镇用地、耕地与林地、沙地、其他植被则大幅增长、连片延续发展,在景观中的影响程度逐渐加大。工矿发展和城市化进程以及不合理的土地利用方式引起的土地沙化是四合木减少及其分布区景观格局变化的直接原因。     

兰州市南北两山生态建设效应的遥感监测

利用1999年Landsat ETM+、2005年Landsat TM卫星影像和2009年“环境与灾害监测预报小卫星”影像提取兰州南北两山地区三期土地利用数据,将景观生态学的理论与兰州南北两山环境绿化工程的实际相结合,运用GIS分析、景观指数计算及数理统计等多种方法,对兰州南北两山地区1999—2009年的土地利用与景观格局动态变化进行分析。结果表明,10 a来兰州南北两山的土地利用变化主要表现为林地和建设用地的增加,草地和农田的减少;景观格局趋于破碎化,多样性增大,景观结构趋于多样化和均匀化。驱动力分析表明,人类活动和政策因素是导致该区土地利用和景观格局变化的主要原因。     

苏州下垫面格局演变及其局地热环境效应

以苏州为研究区域,选择1986年Landsat TM、2006年Landsat ETM+遥感图像为主要数据源,分别提取下垫面类型和地表温度,研究景观格局指数的粒度效应,并在适宜粒度下分析景观格局的演变特征,进而研究其与热环境变化之间的关系。结果表明,研究区20多年来景观破碎化程度、斑块形状复杂程度与景观多样性变大,而聚集程度变低,热场变异指数增大区域的景观格局指数变化更为明显,这说明下垫面格局演变对热环境变化具有一定的影响作用。     

流溪河流域土地利用景观生态安全动态分析

在GIS技术支持下,基于景观干扰指数和景观脆弱度指数构建景观生态安全评价指标体系,分析流溪河流域2000年、2005年和2009年3相土地利用景观生态安全变化。景观生态安全指数定量化地表征了流域景观生态安全状况,结果表明：（1）流域景观生态安全格局受城市化及人类活动干扰显著增强,林草地和耕地面积减少,园地面积增加,10年间各景观类型的破碎度、分离度总体呈现增加趋势,且流域内优势景观类型发生改变,2000年和2005年以林草地和耕地为优势景观,而2009年优势景观转变为林草地和园地;（2）2000-2005年,流域过半景观生态安全格局发生了变化;2005-2009年期间流域景观生态安全转移率约为60%,约有90%的流域景观生态安全格局在空间分布上发生了变化;（3）2000年整个流域景观生态安全指数都大于0.6,其中大于0.8的面积占99.99%;2005年,生态安全度大于0.6的面积比例为98.48%,景观生态安全指数大于0.8的面积较2000年降低55.93%;景观生态安全度大于0.6的区域2009年比2005年减少了72.93%,主要分布于流域上游;整个流域范围内没有生态安全指数大于0.8的区域分布,流域景观生态安全度呈现整体降低趋势。