近20年来苏锡常地区建设用地扩展及耕地占用态势的遥感分析

本文在苏锡常地区已有三期矢量数据(1988、1995和2000年)的基础上,对2008年TM影像进行监督分类,经过人工解译辅助处理得到20世纪80年代以来4期土地利用时间序列数据。研究了近30年来,苏锡常地区建设用地扩展及其对耕地占用的态势。主要结论有:(1)从整体扩展面积看,1988年到2008年建设用地面积扩展总计2 354.55km²,其中,城市扩展面积最大,为1257.26km²,占到总扩展面积的一半,其次,是建制镇的扩展,面积达695.91km²,农村居民点扩展面积为355.96km²,扩展最少的是工矿交通用地,为45.42km²;(2) 城市扩展所占用的土地资源主要来源于对耕地的占用。从三个不同时期来看,1995-2000年耕地转化为建设用地最少,为262.36km²,1988-1995年占用耕地面积656.36km²,而在2000-2008年耕地被占用高达1 343.56km²。这些数据为我国东部城市化地区土地利用规划与管理政策的制定提供决策依据。     

基于DMSP/OLS夜间灯光影像的中国东部沿海地区城市扩展动态监测

美国国防气象卫星搭载的业务性线性传感器（DMSP/OLS）所获取的夜间灯光影像数据,能够客观地反映人类对城市建成区的开发建设范围与强度,已广泛地应用于城市扩展的动态监测。本文利用不变目标区域法对长时间序列DMSP/OLS夜间灯光影像进行辐射校正,基于校正后的影像对2001-2013年中国东部沿海地区的城市建成区范围进行提取,结果表明：① 建成区面积从2001年的7550 km²,增加到2013年的21 650 km²,共扩展了14 100 km²,虽然建成区面积呈逐年增加的趋势,但其扩展速率则在逐步减缓,城市重心逐渐向南转移;② 在空间上形成了京津唐、长江三角洲和珠江三角洲3城市群,研究发现京津唐的中小城市面临难以获得发展资源的问题,导致了该地区发展的不平衡;③ 综合分析建成区扩展和经济统计数据,结果表明人口和经济是建成区扩展的主要驱动因子,但同时城市快速扩展也给东部沿海地区带来了一定程度的用地浪费问题;④ 由于DMSP/OLS夜间灯光影像受到自身空间分辨率的限制和灯光过饱和的影响,易造成城市建成区边缘细节部分的错提。新一代Suomi NPP/VIIRS夜间灯光影像在空间和光谱分辨率上均有较大提高,在后续的研究中应充分挖掘其数据优势,以期提供更加精准的城市扩展动态监测。     

长沙市热岛效应时空特征变化研究

本文基于1991-2015年长沙市9景Landsat TM/ETM影像,采用单窗算法反演了长沙市建成区的地表温度,提取了土地利用/覆盖类型,并结合相关资料对长沙市热岛效应时空变化特征以及城市热环境与城市土地利用/覆盖变化之间的关系进行了分析。结果表明长沙市热岛范围随着建成区范围的扩大不断增大,并且热岛的时空演变与建成区扩大的趋势一致：1991-1996年,长沙市热岛向东发展迅速,截至1996年东部热岛面积增加达53.54 km² ;1996-2003年,受城市建成区扩展影响,热岛向西部延伸,增加面积达39.88 km²;2003-2007年,建成区热岛向西部、南部加速发展,热岛增加总面积达33.55 km²;2007年后,长沙市建成区与热岛范围开始向东、西、南、北4个方向全面扩展。此外,建成区土地利用/覆盖情况发生了很大的变化,大量绿地转变为建设用地和耕地,极大地影响了地表温度的空间分布,各土地类型之间的温度差异显著缩小,水体良好的吸热性能明显地体现出来,建筑用地和裸地则对地表温度的贡献显著增大。     

近40年来白洋淀湿地土地覆被变化分析

白洋淀是华北平原上现存最大的天然湖泊,是典型的内陆湿地。最近40年,白洋淀湿地出现了水面萎缩、生态功能急剧退化、生物多样性减小和水体污染严重等生态环境问题。本文利用1964年CORONA侦察卫星影像、1974年和1983年Landsat MSS影像和2002年ETM+影像,对白洋淀湿地的土地覆被变化及其驱动力做了详细分析。结果表明,湿地面积呈减少趋势:1964年为407.3km2,2002年缩减到274.63km²。湿地水面起伏变化大,1964年水面较宽,为346.75km²;到1974的10年间,减少到94.65km²,1983年和2002年水面继续变窄,水面面积分别为67.27km²和46.86km²。引起湿地土地覆被变化的原因包括降雨量的减少、蒸发量的增大、城市发展用水增大、不合理土地利用开发和上游水库、引水工程修筑等。     

典型农牧交错区LUCC及农牧交替演化过程分析——以内蒙古赤峰市为例

以内蒙古赤峰市为例,利用TM影像解译得到的三期土地利用数据(1988、1995、2000年)研究20世纪80年代以来,典型农牧交错区的LUCC演化过程,主要采用土地利用开发度、耗减度、信息熵、空间转移矩阵等方法分析了不同阶段农牧交替演化的时空特征。结果表明:(1)草地、耕地、林地为研究区主要的土地利用方式,整个研究时段内,耕地开垦和草地减少是主导LUCC过程。耕地开垦面积达2424.12km²,草地减少1959.65km²。从前后两个时期来看,前期(1988-1995年)耕地和草地变化更为剧烈,耕地以增为主,草地以减为主;后期(1995-2000年)草地转出速度放缓,但耕地开垦速度仍相对较快,林地转出速度加快;(2)土地流转过程以农牧交替演化为主,前期草地与耕地的交替转化剧烈,草地开垦面积达到2 040.50km²,耕地撂荒还草634.75km²,耕地开垦主要集中在敖汉旗的北部;后期LUCC过程放缓,草地转耕地面积为828.50km²,主要发生在敖汉旗以及林西县北部地区等区域,伴随着一定程度的弃耕;(3)三个时期土地利用结构信息熵分别为1.290、1.301、1.304,赤峰市土地利用系统有序程度在降低。农牧交错演化过程的分析,为研究该地区人类-环境耦合系统的变化和机制提供了重要依据。     

福州城市用地变化的CA模型动态模拟研究

城市用地变化是一种时空动态变化的复杂地理过程,如何有效地模拟这一过程是该研究领域的一个重要问题,在诸多模拟模型中元胞自动机具有明显优越性。本研究根据福州市1988年TM影像和2001、2004年ASTER影像提取城市用地信息,运用元胞自动机对未来20年城市用地变化进行模拟,并用2004年ASTER影像进行验证,结果表明:用元胞自动机对福州城市用地扩展的模拟达到较高的精度,未来20年内扩展平均速度将达7km²/年,远大于规划速度,扩展的主导方向为南部的南台岛,另一个重要扩展因素是乡村城市化加强,与此同时城市绿地不断被蚕食而减少。     

基于FLUS模型和SD模型耦合的中巴经济走廊土地利用变化多情景模拟

中巴经济走廊的规划和建设离不开对走廊沿线土地资源、生态环境空间格局及变化过程的科学认识。未来土地利用变化模拟研究,可为区域土地资源管理、生态环境可持续性和潜在风险评估等研究提供可靠的预测数据。本文通过耦合系统动力学模型（SD）和未来用地模拟模型（FLUS）,并结合中巴经济走廊建设和区域的生态环境政策等设置多种情景对中巴经济走廊进行土地利用模拟,充分发挥2个模型在宏观土地需求模拟以及微观土地分配上的优势。首先根据2009—2015年的历史数据构建并验证了区域土地利用SD-FLUS模型,然后模拟了2016—2030年中巴经济走廊区域惯性发展、投资优先以及和谐发展3种不同情景下的土地利用变化。结果表明：① 历年的总量模拟相对误差均小于9.00%,2015年喀什和巴基斯坦模拟的总体精度均达到90.00%以上、Kappa系数达到0.90以上,说明SD和FLUS耦合模型能有效模拟中巴经济走廊土地利用变化格局,适用于其土地利用变化的情景模拟;② 到2030年,不同情景之间的土地利用存在明显的差异。在3种情景下建设用地均扩张,和谐发展情景扩张速度居中,该情景下喀什建设用地增加了235.17 km²,巴基斯坦增加了4942.80 km²,而扩张最快的投资优先情景下,喀什建设用地增加了265.23 km²（惯性发展情景仅增加163.71 km²）,巴基斯坦建设用地增加了5918.91 km²（惯性发展情景仅增加2861.84 km²）;巴基斯坦和谐情景下的耕地增量（4768.60 km²）不到增长最多的惯性发展情景的一半,喀什耕地在和谐发展情景增加了604.44 km²,不到投资优先情景的3/4;3种情景中只有和谐发展情景下的林地得到了有效的恢复。总体而言,和谐发展情景兼顾了社会经济发展和生态环境保护,是3种情景中最理想的情景。模型模拟结果可为中巴经济走廊的可持续性研究和生态环境评估等提供一定的数据和方法支撑。     

南昌市城市用地的扩展及其驱动力分析

本文通过解译多时相南昌市遥感影像,分析了28年间南昌市主要建成区扩展的时空特点,并对其驱动力进行了探讨。南昌市主要建成区的用地扩展目前处于快速增长阶段,扩展过程中分别受到了交通线和赣江的引导作用和限制作用,并且以占用耕地为主。人口、工业发展、利用外资以及政策等方面的因素构成了南昌市主要建成区用地扩展的软环境影响因子,交通区位、自然条件等硬件条件也不同程度地影响着主要建成区的扩展方向。     

闽南金三角地区城市扩展及其驱动分析——以漳州市主城区为例

城市空间扩展是衡量城市化进程的重要指标。本文以闽南金三角地区的福建省漳州市主城区作为研究区,选取2000、2006和2013年的Landsat遥感影像,利用IBI建筑指数分别提取了3个年份的建筑用地信息,然后对其变化进行GIS分析。结果表明,13 a间漳州市主城区面积净增13.69 km²,净增面积为2000年的66.9%。主城区主要沿交通主干道往西北方向呈带状和面状扩展。缓冲区分析表明,道路对主城区扩展起到很大的引导和促进作用。综合社会经济数据可知,主城区的城市扩展历程与第二产业的发展密切相关,属工业导向型的城市扩展模式。另外,城市人口的增加也起到了一定的促进作用,不同区位人口增长速率的差异,对城市扩展的方向也产生了一定的引导作用。     

深圳湾和岘港湾30年土地利用变化研究

本文以南海周边的岘港湾和深圳湾为研究对象,选取了1987年和2015年的遥感影像,基于土地利用转移矩阵、土地利用动态度模型和土地利用程度模型,对2个海湾近30年来的土地利用变化情况进行了对比研究,对所属海岸带的绿地、围填海及城市扩张等变化程度进行了整体分析,透过海湾不同的土地利用特征探究其发展情况。研究结果表明：（1）深圳湾原本的耕地全部被开发为城镇用地,约51%的养殖用地转变为城镇用地,而岘港湾约有86%耕地转化为城镇用地,养殖用地面积则增加了1.43 km²;（2）深圳湾填海造陆面积达32 km²,岘港湾填海造陆面积约5 km²,远小于深圳湾的造陆强度;（3）岘港湾城镇土地增加速度略高于深圳湾,其2015年土地利用综合指数为283.28,而深圳湾在1987年就达到274.12,且2015年该值高达320.52,岘港湾的土地利用综合指数远低于同期深圳湾的水平,岘港湾的土地利用呈现出明显的工业化中期的土地利用特征,而深圳湾则已进入工业化后期;（4）岘港湾裸地面积增加了3.5倍,而深圳湾没有增加,深圳湾的红树林面积增加了2.1倍,而岘港湾的红树林在1987年前已消失,深圳湾的开发方式更注重对自然土地类型及功能性绿地的保护。     

松嫩平原西南部水域信息图谱分析

地学信息图谱综合了地学景观规律性、简洁性和数学模型的抽象性,它是现代空间技术与我国传统研究成果结合的产物,它可反演过去、预测未来。基于地学信息图谱原理与表达方法,采用遥感与地理信息系统技术,通过对松嫩平原西南部水域1979、2001年两期遥感数据,进行水域遥感信息图谱变化研究与图谱分析表达。研究表明,1979年松嫩平原西南部水体总面积为2018.22km²,2001年面积为1488.12km²,减少了530km²,水域变化的动态度为1.01%,主要影响因素是土地沙化、草地退化以及过度的人为开发造成的。通过多种景观指数图谱理论来表达水域的变化特点,反映水域要素的相关性和数量关系。利用遥感与地理信息系统相结合的方法,对松嫩平原西南部遥感水域信息,反演了研究区的水域动态变化。     

地缘政治经济背景下中老-中越边境地区橡胶林时空扩展特征研究

国家间地缘政治经济关系正在驱动区域土地利用变化,边境地区首当其冲。20世纪90年代以来,全球橡胶市场的强劲需求以及中南半岛与域外国家40多个地缘经济合作机制的实施,引起了包括中国与老挝（以下称“中老”）-中国与越南（以下称“中越”）边境地区橡胶林扩展种植在内的显著土地利用变化。基于此,利用Landsat影像构建的橡胶林落叶-新叶萌生期内植被-水分指数（Renormalized Vegetation Index, RNVI）组合算法,获取中老-中越边境地区1990年代以来中老、中越地缘政治经济关键节点的橡胶林种植信息,进而揭示中老、中越地缘政治经济关系对其边境地区橡胶林扩展的影响及其国别差异。结果表明：① 在“替代种植”与边境农林合作等地缘政治经济影响下,中老-中越边境地区橡胶林种植面积由1992年的995.5 km²增加至2018年的5537.7 km²,增长近4.6倍,且呈明显的沿边性和跨境性;② 随着中老磨憨-磨丁口岸开通、中老北部九省合作机制构建等,1992—2018年,中老边境沿线30 km缓冲区内橡胶林种植面积从244.7 km²猛增到2080.6 km²,增长近7.5倍,其中,中国一侧增幅达806.7%,老挝一侧增幅为567.7%,近边境地区尤为明显;③ 随着中越关系恢复、“两廊一圈”启动与发展等,过去近30年,中越边境沿线30 km缓冲区内橡胶林种植面积由313.6 km²持续增加到1107.5 km²,增长超过2.5倍,其中,中国一侧增幅达378.0%,越南一侧增幅为140.3%,远边境地区增加较快。本研究有助于认识国家地缘政治经济关系对边境土地利用变化的影响,促进边境地理（学）发展。     

基于CA模型的城镇空间扩展预测 ——以昆明市为例

城市空间扩展一直以来都受到多重因素的影响。文章以昆明市主城区为例,利用CA模型分别从单一坡度因子以及经济、人口、坡向、坡度等多因子两个方面分析昆明市主城区历年的土地利用数据,探讨城镇空间扩展模型建立所存在的问题,并提出解决办法。     

青藏高原湖泊面积动态监测

高原湖泊的动态变化对区域水循环具有重要影响。受全球气候变化的影响,青藏高原湖泊自20世纪90年代开始呈现剧烈扩张趋势。为揭示近年来青藏高原湖泊面积的时空变化规律,本文提出了一种改进的半自动湖泊提取算法,结合环境减灾卫星（HJ-1A/1B）和Landsat系列卫星影像数据,对青藏高原内流流域中面积大于50 km²的127个湖泊进行了连续6年的动态监测,并分析了该区域2009-2014年湖泊面积时空变化特征。研究结果表明,该区域湖泊整体呈现显著扩张趋势,年均变化速率为231.89 km²yr^-1（0.87 %yr^-1）,6年间湖泊面积扩张速率有所减缓。其中,扩张湖泊有104个,收缩湖泊有23个,变化速率分别为271.08 km²yr^-1（1.02 % yr^-1）和-39.19 km²yr^-1（-0.15 %yr^-1）。不同区域湖泊面积变化具有明显差异,主要表现为东部及北部大部分区域湖泊扩张,南部地区大部分湖泊面积稳定,萎缩湖泊主要分布于研究区四周。最后,本文通过分析冰川融水补给对湖泊面积变化的影响,发现存在冰川融水补给的湖泊面积变化率远大于不存在冰川融水补给的湖泊。由此可见,近年来冰川融水的增加是促进青藏高原内流流域湖泊扩张的主要因素之一。     

航空遥感促进腾冲经济社会发展

腾冲位于云南省西部边陲,与缅甸接壤,国境线148.07km,面积为5845km²,人口58万余人,亚热带湿润季风气候,雨量充沛,年降雨量在469mm左右,年平均温度为14.8℃。 腾冲境内自然景观秀丽,土地、水源、森林、矿藏、火山、地热、旅游等自然资源丰富。     

基于NDVI的三峡大坝岸边植被时空特征分析

三峡工程建设对生态系统中植被的破坏很明显,尤其是岸边带附近。本文基于多时相遥感图像,采用NDVI序列计算植被覆盖度,通过比较三峡大坝蓄水前后1978、1999、2006年3个时期坝区9月份岸边3km缓冲区的植被覆盖度特征、动态变化,描述了研究区各年份植被覆盖分布以及近30年的植被覆盖变化特征;同时,从面积角度定量,采用分级分析了变化大小,并应用统计学的非参数Wilcoxon秩和检验方法对不同时期、不同土地利用类型的覆盖度样本进行了检验,得到如下结论:近30年间,三峡大坝岸边带植被覆盖变化显著,1978～1999年时间段,由于大坝工程建设植被破坏程度较高,有植被覆盖的区域面积下降了3.31km²;1999年至2006年时间段,在有8km²的淹没区情况下,有植被覆盖的区域仅下降1.57km²,说明植被恢复较明显。近30年间,三峡大坝植被覆盖度整体上有增加的趋势。     

北京城市增长边界预测

为了遏制北京”摊大饼”式的城市发展模式,促进土地资源的集约、高效利用,引导国土空间合理布局,划定北京城市增长边界成为重要举措。本研究从城市内生发展动力角度,将遗传神经网络嵌入CA模型,建立北京城市增长边界预测模型,选定了自然、人口经济、区位、邻域、土地利用类型和政策规划6类因素共18个影响因子,预测北京市城市增长弹性边界。同时,从土地自身生态承载能力角度,用建设用地适宜性评价方法,选定了地形、地貌、公园水域、土地利用现状、自然保护区、城市用地距离为影响因子,划定北京市城市增长刚性边界。结果表明,利用该模型预测北京市2025年城市增长边界,总的面积匹配值为96%,模型精度较高;2025年北京市弹性增长边界总面积为1738.98 km²,刚性增长边界总面积为3297.01 km²。基于GANN-CA模型的城市增长边界划定方法对确定城市未来扩张方向有指导作用,可为城市规划和发展政策的制定提供依据。     

ESTARFM模型在西藏色林错湖面积时空变化中的应用分析(1976-2014年)

湖泊（特别是内陆湖）作为全球气候变化的敏感区域,是气候变化与环境变异的指示器,其面积变化在一定程度上可反映区域的气候变化。因此,精确监测湖泊面积的时空变化,对分析区域生态环境变化具有重要的意义。本文基于ESTARFM时空数据融合模型,利用MODIS数据模拟了2000年后无法得到的Landsat数据;利用NDWI和MNDWI 2种水体指数并辅以DEM数据分析了1976-2014年西藏色林错湖湖面面积的时空变化;综合湖区周围6个气象站点的气象数据(1970-2014年),探究了湖面面积变化的原因及其对气候变化的响应。结果表明：(1)利用ESTARFM时空融合模型得到的Landsat-Like数据与真实的Landsat数据在水体信息提取方面具有较高的相关性,R²可达0.93,时空数据融合的结果可用于湖泊水体的信息提取;(2)近40年来（1976-2014年）,色林错湖处于持续扩张状态,面积呈较显著的增长趋势,增加了近711.652 km²,增幅为42.36%,年平均增长速率约为18.728 km²a^-1,增长最快时可达55.954 km²a^-1;湖面面积变化先后经历了平稳变化-迅速变化-平稳变化3个阶段;北部湖区在40年间变化最为明显,向北扩展了约22.812 km;2003-2005年,南部湖区已与雅根错湖连为一体,随后二者共同扩张;(3)气温的持续升高造成的冰雪融水补给增加可能是导致湖泊面积扩张的主要因素,风速的降低为次要因素,湖面的面积变化与降水量、日照时数的变化相关性不明显。     

纳入动态数据的改进FLUS模型在城市增长边界划定中的应用

城市增长边界是管控城市建设用地无序扩张的有效手段,科学合理划定城市增长边界是当前研究关注的重要课题。本研究试图引入百度动态交通时间和POI数据改进FLUS模型,以长沙市中心城区为例,采用2000、2010和2018年3期土地利用数据对比验证改进FLUS模型模拟精度,并利用改进FLUS模型设置2种情景,模拟2030年长沙市中心城区土地利用变化,结合用地适宜性评价划定城市增长边界。结果显示：① 纳入动态数据的改进FLUS模型模拟2010年和2018年土地利用相比原模型KAPPA系数提高了2.90%和2.74%,总体精度提高了1.79%和1.83%,表明改进模型具有更高模拟精度;② 利用改进FLUS模型模拟的2030年长沙市中心城区土地利用变化,基准情景和生态保护情景建设用地规模分别为930.06 km²和881.36 km²,均以耕地转为建设用地比例最大;③ 长沙市中心城区刚性增长边界范围为1479.59 km²,占中心城区总面积的37.38%,边界内包含了芙蓉区、天心区、雨花区、岳麓区和开福区的大部分区域;④ 基准情景和生态保护情景下,长沙市中心城区弹性增长边界面积分别为799.35 km²和742.92 km²,建设用地扩张空间主要为长沙县和望城区,结果与2010版长沙市城市总体规划拓展方向一致。纳入动态数据的改进FLUS模型多情景模拟划定城市增长边界,能更高精度的为规划决策提供科学依据。     

暖湿化下西北地区水体变化趋势遥感监测

水体是支撑西北地区生态环境健康与社会经济持续发展重要的地表环境要素。在气候变化与人类活动的综合影响下，西北地区水体的时空分布发生着显著的变化，并反过来影响着区域内社会经济的发展和生态环境的保护与建设。为深入认识气候变化背景下西北地区水体的时空变化规律，本文基于高分辨率全球地表水数据集(JRC Monthly History v1.3)，分析了2000—2020年西北地区水体面积及其空间分布的变化规律。从年内变化看，西北地区水体面积在6月和9月有较显著的扩张，而10月起随着区内水分来源的减少水体面积开始缩减。从年际变化看，自2000—2020年，西北地区水体面积从3.48×10⁴ km²增加到4.82×10⁴ km²，年变化率达到682.64 km²/a。其中，塔里木河沿线区域及青海省西部水体面积扩张较为显著。塔里木河、和田河、台吉乃尔湖、达布逊湖和青海湖等常年水体周围，水体面积持续增加。本文同时利用高分辨率气候再分析数据(CMFD)分析了西北地区气候变化对水体面积及其分布的影响...