基于无人机航摄影像的喀斯特地区裸岩信息提取及景观格局分析

喀斯特地区不同石漠化等级的结构和格局是实现区域石漠化治理的重要基础信息,受技术手段的限制,目前这方面的研究进展仍非常缓慢。随着无人机技术的快速发展,高精度的地表信息获取越来越方便、且成本较低。本研究利用无人机影像,对比了基于像元的非监督和监督分类方法以及面向对象的分类方法在裸岩信息提取中的表现,发现面向对象分类结果具有更高精度。基于获得的裸岩分布信息的研究结果表明：① 岩石平均斑块面积与裸岩率呈负相关的关系,岩石斑块个数与裸岩率呈正相关关系;② 通过对比不同裸岩率（11%、20%、29%和48%）基质的景观斑块指数、景观形状指数和景观破碎度指数对不同裸岩率的景观分布的影响,从而表明了在不同的石漠化地区随着裸岩率的增加,岩石形状指数与岩石破碎度指数均逐渐增加,进而表明石漠化程度越严重;③ 裸岩率不同的地区表现不同的分布形态和斑块特征,裸岩率越高,岩石越破碎,斑块分布较为分散。小尺度斑块景观格局与区域的生态过程有着重要关系,开展小尺度景观格局的研究会深化区域尺度石漠化发展过程的理解。石漠化地区的小尺度斑块景观格局变化影响区域的生态过程,对以后的石漠化过程以及未来石漠化演变的发展有重要的启示作用。     

快速城市化地区交通主干道对景观格局变化的影响

交通主干道建设对两侧景观格局变化有着深远的影响,探索其影响机制对道路生态环境评价和区域可持续发展规划具有重要指导意义。本文以京沪高速公路(简称G2)为例,利用TM遥感影像,提取出1995、2000、2005和2010年长江三角洲地区土地利用/覆被图。同时,用缓冲区分析和景观生态学方法,分别计算不同时段和地域段G2缓冲带景观数量结构特征指数和景观格局指数变化率;并结合相关分析和非线性回归方法研究指数变化率与缓冲带距离的关系,据此判断G2对沿线景观格局变化的影响程度和范围。研究结果表明：(1)G2沿线地区景观格局变化程度与缓冲带距离呈现显著的负相关性,G2对景观格局变化的影响呈现明显的“轴带”规律;(2)G2对沿线景观格局变化的影响范围比自然生态脆弱区的道路建设更广,2000-2005年为6 km,2005-2010年扩大到9 km;(3)从整体来看,2005-2010年间的景观数量结构特征指数相关系数明显高于2000-2005年间,而景观格局指数相关系数则相反,“轴带”影响存在时间差异性;(4)从不同区域段来看,苏北和苏南段景观动态度相关系数均高于上海段,在城市化水平较低的地域段,“轴带”影响更加显著;(5)通过对比道路沿线地区不同时段、不同地域段的相关景观特征指数变化率,并结合缓冲带分析和数量统计方法,较好地评估了交通主干道对沿线景观格局变化的影响程度和范围。     

北京市高速公路周边土地利用变化对景观格局的影响

高速公路的快速发展在推动经济发展的同时,也对区域的生态环境产生重要的影响。在地理信息系统的支持下,本研究以北京市高速公路网10 km缓冲区为研究区域,利用缓冲区分析、空间分析、统计分析等方法探讨了高速公路周边土地利用变化对景观格局的影响规律。结果表明：① 北京市高速公路周边的土地利用类型主要以建设用地、耕地、林地为主,土地利用变化以耕地向建设用地转入最为显著;② 空间变化上,各缓冲区内土地利用变化以林地、耕地、建设用地的相互转移为主,随着与高速公路的距离增大,土地利用类型从以耕地、建设用地为主逐渐转变为以林地、耕地为主;③ 2005-2015年,各类景观的景观指数变化差异明显,其中水域的斑块密度与分离度指数变化幅度最大,耕地的形状指数增加最快,建设用地的分离度指数减少最多,这与相应的土地利用变化密切相关;④ 基于土地利用变化,北京市高速公路网对周边景观格局的影响范围约为6 km,其中林地转入建设用地以及建设用地与耕地的相互转移是引起公路周边景观空间变化差异的主要原因。     

武汉城市化进程对湖泊景观格局的空间非平稳性影响分析

武汉城市化过程中的土地利用变化对其湖泊生态系统产生了一系列负面影响,深入研究并分析其影响的空间非平稳性对优化武汉城市化建设和环境保护规划极具现实意义。本文运用景观生态学理论和地理加权回归建模方法,分别构建城市化测度指标和多种类型景观格局指标,衡量武汉城市化进程对于湖泊特征、景观格局的影响,从而揭示了1996~2013年间武汉城市化进程与湖泊景观格局之间的空间非平稳性关系,结果表明:1武汉城市化进程对其不同地理区域的湖泊景观格局影响存在差异,具体表现为城市化强度越大的地区,其引起并解释湖泊景观格局变化的能力越强;2在武汉市大部分地区(超过其总面积的70%),尤其集中在中部及其周边地区,城市化与湖泊景观面积、密度、连通度、斑块分维数的变化均存在负相关,且具有呈方向性的梯度变化趋势。3在某些有针对性保护的区域,如北部黄陂区,景观面积、景观连通度、斑块分维数与城市化强度指数呈现出正相关。针对上述特征本研究提出武汉市湖泊防治的对策和建议。     

喀斯特地区水生光合生物群落结构组成及其对微量元素的影响

微量元素是影响喀斯特地表水体水质的重要因素,水生光合生物在光合代谢过程中能够吸收并去除部分有害元素,然而关于不同水生光合生物群落结构组成对微量元素的吸收效果和去除潜力如何目前则少有研究。基于普定喀斯特生态系统国家野外观测站的野外监测、系统采样和实验测定以及统计分析,构建了由裸岩地、裸土地、耕地、草地和灌丛地5种土地利用组成的植被-土壤-地下水-地表水模拟生态系统,并以其中的地表水生生态系统为研究对象,开展了水生光合生物群落结构组成对微量元素去除潜力及控制机制的研究。结果表明：(1)地表水水化学和水生光合生物量受季节变化与土地利用类型影响显著;(2)Cr, Mn, Co, Ni, Fe和Zn 6种微量元素浓度在不同喀斯特水生光合生物系统中存在显著差异,浮游-沉水共存系统对Mn, Co, Ni, Fe和Zn的吸收和去除能力优于单一浮游系统;(3)喀斯特地区的自然植被恢复(灌丛地和草地)促使地表水体形成的高溶解性无机碳(DIC)环境,有利于沉水植物生长,从而提高了对地表水体中Mn, Co, Ni, Fe和Zn等微量元素的去除潜力。这些认识将有助于岩溶区地表水体水生光合生物群落结构对地表水体微...     

黄河源区玛多县土地利用/覆被及景观格局变化的遥感分析

采用了黄河源地区1977、1990及2003年MSS、TM的3个时相遥感影像,通过人机交互的解译与GIS的空间分析,提取了玛多县3个时期的土地利用/覆被信息。分析了玛多县各地类的数量变化和空间变化特征。另外对景观生态空间分布格局,利用FRAGSTATS软件对玛多县景观级别的动态特征进行了分析。结果表明:玛多县的土地利用/覆被类型以草地为主,占全区总面积77.93%;退化现象十分严重,主要是草地覆盖度的降低以及草地沙化;景观破碎化程度在前期呈下降趋势,而后期呈上升趋势,景观斑块形态越来越偏离规则而变得复杂、多样。     

新疆农业景观格局演变对其生态系统服务价值的影响

结合遥感、地理信息系统、景观生态学和空间分析等理论,分析了新疆地区2000~2015年农业景观格局的时空动态变化特征,测算了农业生态系统服务价值,通过相关分析进一步研究了农业景观格局与生态系统服务价值的关联,为促进区域土地资源合理利用和生态农业发展提供科学依据。结果表明,新疆农业生态系统正朝着多样化、稳定化的方向发展;农业生态系统服务价值显著增长,但区域间的价值差异较大,呈现北疆高南疆低的分布格局;景观面积、斑块数和景观形状对新疆地区农业生态系统服务价值影响较大且均呈现明显正相关关系。     

喀斯特地区不同岩土组构对岩溶碳通量的影响

我国南方喀斯特地区岩石裸露率高、土层浅薄且分布不均,这种特殊的岩土组构如何影响水文过程对于准确估算岩溶碳通量具有重要意义。水化学径流法是计算流域尺度岩溶碳通量的常用方法,其中流域面积和流量作为2个重要参数在喀斯特地区往往难以准确获取。在普定喀斯特生态系统观测研究站设计了一组岩土比(1:1和4:1)和一组土层厚度(5,20,100 cm)共计5种岩土组构的模拟试验场。通过一个完整水文年的流量和水化学监测,定量研究了岩石裸露率和土层厚度对水文过程以及岩溶碳通量的影响。研究结果表明,5个模拟试验场岩溶碳通量平均值为(17±3) gC/m2/a,受渗漏量控制,雨季(5-10月)约占95%;岩石裸露率(2组岩土组构之间)对渗漏量的影响可达14%,且随着岩石裸露率增加,入渗系数也相应增加;土层厚度对渗漏量的影响仅在1%~2%之间。此外,对8个野外流域观测数据的分析发现,入渗系数与岩溶碳通量的相关性最为显著,说明入渗系数是喀斯特地区不同岩土组构地质背景影响和控制岩溶碳通量的主要因素,同时这种影响可能随降雨量变化而变化,即入渗系数并非常数。      

中国道路网引起的景观破碎格局及其对保护区的影响

道路的修建往往带来景观破碎、生态系统功能受损等后果。有关道路网络的生态影响格局及其影响因素,是当前道路生态学、地理空间分析等领域共同关注的问题。本文利用2015年全国道路网络数据,采用定量空间分析方法,刻画了当前中国铺装道路所引起的陆表景观破碎的格局特征,并分析了道路网络对自然保护区的干扰及与多变量的影响关系。结果表明：① 全国铺装道路的生态影响面积占陆地面积的10%,将陆表切割成3万多个斑块,并呈现小斑块数目众多,大斑块数目较少的分布特点;同时,陆表破碎化程度呈现明显的东西分异规律,空间格局与人口分布、经济发展水平等影响因素的地理分布规律趋同;② 全国约58%的自然保护区受到道路干扰,保护区的受干扰情况存在高等级保护区受干扰弱、低等级保护区次之、国家公园受干扰程度最强等差异特征,且国家公园处于受干扰高于未设保护区域的状态;③ 主要人类活动因素与保护区受干扰程度呈正相关,保护区面积、地形因素与受干扰程度呈负相关,具有面积小、受保护等级低、位于平原地区、气候适宜等特征的保护区更易受到道路干扰,处于已经受到人类活动破坏,生态脆弱的状态。因此,中国道路建设应追求社会发展与生态保护双平衡,同时道路干扰受到自然以及人文要素的共同作用,在相关影响机制研究和生态保护政策制定中应进行综合考虑。     

姬塬地区长81油层组砂体结构特征及对油藏的控制作用

作为姬塬地区主力开发层系的长8₁油层组,其砂体的交错叠置关系严重影响该地区油藏分布规律的认识。为了研究长8₁油层组砂体结构特征及其对油藏分布的控制作用,立足于长8₁油层组的砂体形成机理,综合沉积、测井等资料划分砂体结构类型,刻画砂体的横向交错和纵向叠置关系,进而厘清砂体结构对油藏分布的控制作用。研究结果表明:姬塬地区的砂体结构可划分为4种类型,分别为叠合箱型、齿化钟型、孤立箱型和孤立指状型,其中叠合箱型砂体含油性好,是油藏主要储集体;齿化钟型和孤立箱型砂体顶底含油性差,中部含油性好且均匀;孤立指状型砂体物性和含油性均较差。该地区的砂体结构与有利区分布具有显著关系,叠合箱型砂体发育地区多为Ⅰ类有利区。研究成果可为姬塬地区长8油藏的精细勘探开发提供依据和方向。      

长株潭地区景观格局及其变化特征研究

基于GIS、RS技术,本文利用长株潭地区1989年、1996年、2000年和2008年4个时期的LandsatTM/ETM+遥感影像提取景观类型数据,运用景观生态学理论和方法对该地区景观格局特征,及其变化特征进行了研究,并探讨了研究区景观格局动态变化的驱动力。研究结果表明:1989-2008年的近20年中,长株潭地区各景观类型的面积发生了显著变化,主要表现为林地、耕地向建设用地转化;从研究时段来看,研究区景观类型变化速率逐步加快。研究区斑块数量和密度持续增大,最大斑块指数持续减小,景观破碎化程度升高;从景观多样性指数与均匀度指数的变化可以看出,景观格局的多样性增加,且均度增强;同时,由景观形状指数增长说明斑块形状趋于复杂化。影响景观格局变化的驱动因子主要是人为因素中的人口增长、经济发展及政策引导作用。     

鄱阳湖地区土地覆盖空间分布格局与景观特征分析

 鄱阳湖是我国第一大淡水湖,具有洪水调蓄、水源涵养等重要生态服务功能。掌握鄱阳湖地区土地覆盖的空间分布格局和规律,对于评价其环境保护和生态服务功能具有重要作用。本文利用环境卫星影像、2005年鄱阳湖地区土地覆盖数据,经遥感解译分析获取了鄱阳湖地区2010年土地覆盖现状数据及其空间分布格局图。研究表明:(1)采用2010年的环境星影像结合2005年土地覆盖数据,人工目视解译得到的2010年土地覆盖数据的精度为80.4%。(2)景观生态学、GIS及统计学的思想和方法可以为土地覆盖空间特征的定量分析提供技术支持。文中采用的斑块面积指数、斑块形状指数、不同土地覆盖类型的邻接指数,从不同角度反映了鄱阳湖地区土地覆盖的空间分布格局及景观特征。(3)景观指数能定量说明土地覆盖景观的形状、大小、数量和空间组合,能反映景观的生态环境特点、人类活动及社会经济状况。面积特征指数显示研究区农村聚落的离散度及破碎度最高;斑块形状指数反映出研究区水体形状趋于规则化,其受到人类的"围湖造田,围湖造地"及防洪工程建设的干扰。(4)不同土地覆盖类型的邻接指数能定量说明相邻类型在物质交换、结构与功能的相互影响及土地资源形成机制、演替过程等。水田与常绿阔叶林的邻接关系反映了人类"毁林开荒"活动对林地与水田演替关系的影响;水田与农村聚落的邻接关系,表明研究区耕地保护的重点是城镇及农村周边耕地的保护;城镇建设用地的邻接关系表明了人类生活所需的生活条件,为"移民建镇"工程提供了科学依据。分析认为:鄱阳湖地区是以耕地为主的农业区,并且有丰富的水资源及森林资源,但今后要重视农村土地的集约化利用、水资源保护、耕地资源保护和自然资源的合理开发利用。     

基于GIS的陕北景观结构

以陕西土地利用现状图作为数据基础,应用Arc/Info和Arc/view等GIS专业软件,对陕北地区的景观进行了分类,并形成了景观分类图。利用景观格局分析软件FRAGSTATS,在斑块类型和景观两个水平上计算了相应的参数和景观指数,定量揭示了整个区域的景观格局与类型特征。为进行深入研究和揭示生态过渡地带生态过程奠定了基础。     

基于RS/GIS的东营市土地利用及景观格局变化研究

该研究利用遥感技术（RS）和地理信息技术（GIS）结合景观生态学理论和方法,以东营市1992年、2000年及2010年TM遥感影像为基础,分析了东营市近20年间的土地利用及景观格局变化。经对比分析发现,东营市土地利用年动态变化在2000—2010年间较为显著,景观水平的变化趋势表现为优势度、稳定性增加而多样性、均匀性遭到破坏。     

珠海市城区景观空间格局特征分析

本文以遥感影像、野外调查和统计资料为数据源, 在ArcGIS 支持下, 建立以珠海市主城区为起点设置的不同方向的两个空间样带, 结合景观格局指数和空间梯度分析方法, 分析了珠海市城区景观空间格局沿梯度变化的规律。结果表明:珠海市城区15 年来城乡建设用地、道路和林地的面积均呈增加趋势, 农田、裸地, 水体、灌丛和滩涂等类型面积减小, 证明了研究时段内城市扩展在城乡交界区域明显;随着空间样带由城区中心向外围移动, 样带上建设用地的面积均下降, 农田面积逐渐上升, 表明了珠海城市化的发展具有一定的梯度性和方向性。通过空间格局梯度变化特征的分析, 能够定量化地分析珠海城市化进程的发展, 对于珠海的城市规划与管理具有重要理论意义。     

格网计算法在空间格局分析中的应用--以贵州景观空间格局分析为例

格网地图与格网计算都是基于空间坐标系统来描述、分析、虚拟区域地理现象的有效方法之一。在空间格局分析应用中具有广阔的前景。景观类型的格网地图不仅能反映它们的空间分布,还能反映它们各自占据的生态空间情况。同时,格网地图还能将景观的空间异质性定量化、空间化和图形可视化表达。在格网地图和格网分析法的基础上,可以利用空间自相关分析、半方差分析等空间统计分析方法对景观的空间格局作进一步的深入研究。     

黄河三角洲湿地景观格局动态变化分析

在RS和GIS技术的支持下,以黄河三角洲1986,1996,2006年的三期TM影像为数据源,利用遥感图像处理软件对近代黄河三角洲湿地信息进行了提取.借助于地理信息系统软件和景观生态学软件,我们对20年来黄河三角洲湿地景观格局的动态变化,以及影响其格局动态变化的驱动力进行了分析.结果表明:(1)近20年来,人工湿地面积有了大幅度的增加,而天然湿地的比重在降低.其中,滩涂和柽柳灌草丛景观明显萎缩.(2)一些重要的景观格局指数的计算结果表明,20世纪90年代以来,黄河三角洲湿地景观斑块个数、香农多样性指数、香农均匀度指数一直在增加.黄河三角洲湿地景观的破碎化程度在加剧,斑块类型更加多样化,湿地景观中没有明显的优势类型且各斑块类型在景观中均匀分布.(3)湿地与湿地、湿地与非湿地之间发生着类型转化.其中,18.1%的芦苇草甸转化为农田;26.6%的翅碱蓬草甸转化为盐田;11.9%的芦苇沼泽转化为芦苇草甸.(4)在黄河三角洲湿地演化的过程中,受到自然和人为方面演化驱动力的共同作用.其中,自然因素主要有:黄河断流、泥沙淤积和自身演替动力等.人为驱动力主要为农田开垦、滩涂的开发与围垦、油田开发和人工建筑等.     

基于3S技术的野鸭湖湿地系统景观格局演变研究

野鸭湖湿地自然保护区是北京最大的湿地自然保护区,也是唯一的湿地鸟类自然保护区,因此,选择野鸭湖研究城市湿地景观格局演变特征具有典型意义。以野鸭湖自然保护区为研究对象,分析了1999年、2004年、2009年和2014年4个时期野鸭湖湿地系统景观格局演变过程,并根据景观指数分析其动态变化趋势。研究结果表明:①野鸭湖湿地面积在1999~2004年间逐渐减少,之后逐年恢复,至2014年湿地面积总数已恢复到1999年的水平,但水体的面积仍缩减一半,主要恢复的是草甸湿地和疏林湿地。②野鸭湖湿地景观格局的变化特征主要表现为:景观破碎度增加,景观形状更加复杂,景观多样性和异质性增加而优势度降低。③野鸭湖湿地斑块类型呈现如下特征:耕地连片分布,耕地开垦力度减缓;草甸湿地成片增长且优势度逐渐明显,形状复杂;水体分布聚集,2014年出现恢复现象;疏林湿地面积不断增长,呈现破碎化现象;建筑用地面积也略微增长,但分布分散;滩涂湿地面积最小,形状简单。     

禹城市农村居民点空间分布模式和景观格局

以禹城市农村居民点为研究对象,基于禹城市2000和2017年遥感影像解译数据,综合运用GIS、景观生态学及统计学理论与方法,分析了2000年与2017年禹城市乡村聚落的景观格局指数和空间演变特征。结果表明:禹城市两个时期农村居民点在空间分布特征上存在显著差异,与2000年相比,2017年禹城市农村居民点分布更加聚集;从聚集程度来看,禹城市农村居民点聚集的态势不够显著,这与禹城市当地的自然环境有密切的关系;禹城市农村居民点总体用地规模和数量虽然在减少,但部分居民点用地规模增加明显,居民点有集聚发展的态势,同时禹城市农村居民点斑块形态由复杂化向规则化转变。     

集成虚拟森林环境与景观指数计算模型的森林景观格局分析

森林景观格局分析是森林景观优化配置与实施规划的基础。本文以森林资源二类调查数据为基础,采用森林景观定量空间分析方法,在自主开发而成的森林景观可视化系统VisForest支持下,利用VS2008开发平台、ArcEngine组件与OSG图形渲染引擎,集成景观指数计算模型和地理信息系统的分析方法,形成森林景观格局分析与景观三维可视化模拟系统,实现了景观格局分析的定量化和景观可视化;并以闽侯县白沙国有林场2013年的数据为例,按优势树种划分森林景观类型,计算分析了景观组成结构、斑块特征和景观异质性等。结果表明,杉木林、马尾松林、湿地松林、木荷林、非林地是白沙林场的优势景观类型,总体景观类型丰富、景观异质性较高;木荷作为隔离带树种,以小面积狭长斑块居多,其形状指数和分形维数最大,斑块形状复杂而不规则;森林景观的三维可视化模拟为研究景观格局提供了一个直观、交互的展示平台。