大同市主城区热岛效应及土地利用时空变化分析

以大同市主城区为研究对象,选取2004年、2009年、2015年和2019年共4期Landsat5 TM、Landsat8 OLI/TIRS影像作为数据源。借助ArcGIS软件,分析2004—2019年大同市主城区城市热岛的时空分布特征以及土地利用类型变化特征,最后进一步研究两者之间的相关性。结果表明：(1)大同市主城区热岛现象明显且强热岛和热岛区域面积逐年扩大,增加最明显的区域是云岗区和新荣区改为：云岗区、新荣区和云州区,近年来热岛趋势减缓。(2)在2004—2019年的15年间,城镇建设用地、草地和林地面积呈现扩张趋势,水体和耕地面积则呈现缩减趋势,土地利用类型变化强度由高到低依次为城镇建设用地、林地、耕地、水体和草地。(3)不同土地利用类型的地表温度具有明显差异,建设用地最高,草地和耕地次之,植被和水体温度最低。     

黑龙江省漠河地区土地覆被与地表温度时空变化特征研究

以我国高纬度多年冻土区漠河县城区及郊区862 km²的区域为研究对象,基于RS和GIS技术对该区地表覆被变化和地表温度进行研究。结果表明：地表类型和地表温度反演结果与现场比对结果一致;从1988年到2015年,经过火灾后重建和城镇化发展,建设用地面积增加了11.33 km²;以2015年为例,冬季由于积雪覆盖,有79.02%的区域无植被覆盖,夏季有80.91%的区域为高植被覆盖。冬季地表温度和高程具有高度相关性,高程每升高100 m,地表温度平均升高2.27℃,表明该区地表温度也存在显著的逆温现象。该区城镇热岛效应全年存在,城镇区域地表温度高于全区平均值,夏季最显著,最高温差可达6.37℃。地表温度与NDVI具有明显的负相关关系;不同土地利用类型地表温度由低到高的顺序为水体-林地-草地-裸地-建筑用地。     

福州城市地表温度时空变化与贡献度研究

随着全球变暖和城市化进程的加快,城市区域的热环境问题日益凸显。以福州为例,基于遥感、地理信息系统和地统计学等方法,通过多尺度空间模式,定量分析以地表温度贡献度为表征的城市热环境时空变化及其特征。结果表明:①1993—2016年,研究区的土地利用/覆盖类型发生了显著变化,建设用地净增长1 231.04 km2,变化率高达295.33%;耕地被建设用地占用。②地表温度空间格局变化明显,中高温区以闽江水域为轴向周边区域逐渐蔓延,低温区和次低温区面积显著减少。③1993—2016年,福州所辖各县市区地表温度贡献时空分布不均。其中,中心城区(鼓楼区、台江区、仓山区、晋安区和马尾区)对地表温度上升表现为正贡献,闽清县和永泰县表现为负贡献。从不同土地利用/覆盖类型来看,林/草地、耕地、水体对地表温度升高有负贡献,建设用地表现为正贡献。④多距离空间聚类分析(Ripley's K函数)显示,地表温度集聚与分散存在尺度效应;1993—2016年,研究区的地表温度集聚范围逐步扩大、集聚程度增强。     

基于FLUS的长春市土地利用动态变化与预测分析

研究城乡土地利用变化规律与驱动机制,有利于实现区域土地资源可持续发展。本文以长春市为例,以监督分类与人工解译相结合的方式对1997、2007和2017年Landsat卫星影像进行分类,总体精度分别为93.06%,90.70%和94.12%。1997-2017年,草地、耕地和其他土地面积分别减少354.74、922.11和55.35 km²,建设用地、水域和林地面积分别增加1 154.14、70.38和107.54 km²,整体表现为建设用地向周边扩张,侵占其他用地类型面积。利用未来土地利用模拟（future land use simulation,FLUS）模型,以2007年分类数据为基础,结合地形、交通区位和社会经济等土地利用变化驱动因子,仿真2017年土地利用格局,仿真结果与真实情况吻合较好,仿真精度达85.10%,Kappa系数为0.821 2,验证了模型和驱动因子精度可靠,符合土地利用变化趋势。以此模型因子预测2027年土地利用格局,结果表明：在城镇周围,建设用地将持续侵占耕地、林地、草地和其他土地的面积,但趋势减缓,同时林地面积和水域面积增加。     

新疆于田绿洲地表温度对土地利用/覆被的响应监测

以于田绿洲为例,以Landsat TM/ETM+图像为主要的数据源,提取了于田绿洲的土地利用/覆被信息.利用单窗算法反演了地表温度,综合分析了2001-2011年间于田绿洲±地利用/覆被变化(LUCC)及其对地表温度的影响,同时利用像元分解模型得出绿洲植被覆被度,并分析了其与地表温度的关系.结果表明:在2001-2011年的10 a期间,于田绿洲最主要的土地利用类型是以人类为主导因素的,同时以自然利用类型向人工利用类型的转化最为显著.耕地、水体等以人类为主导因素的土地利用类型面积增加了809.65 km2,盐渍地等以自然为主导的土地利用类型面积减少了758.76 km2,人为影响是于田绿洲较主要的驱动因素.于田绿洲土地利用/覆被变化改变了地表温度的空间分布特征,在土地利用/覆被类型发生变化的区域,地表温度有升有降,但总体上地表温度的空间分布与土地覆被类型的空间变化格局存在明显的一致性.地表温度的变化与植被覆被度的变化有关,证明了植被在改变下垫面热量分布的格局中扮演着重要作用.     

基于GEE的东北三省城市建设用地扩张研究

根据社会经济和人口变化,基于云平台实现中高分辨率遥感影像城市建设用地的快速提取,可以高效准确地对长时间序列大范围城市建设用地扩张情况进行动态变化监测,为城市的管理和规划提供借鉴和参考。本文基于Google Earth Engine（GEE）云平台,利用NPP/VIIRS（suomi national polar orbiting partnership/ visible infrared imaging radiometer suite）年度平均夜间灯光数据和阈值分割法提取城市区域,获得3 142景覆盖东北三省城市的Landsat影像;在原始光谱波段的基础上构建指数、纹理和地形特征,利用SEaTH算法进行特征优化,根据JM距离的取值将特征数量从20个精简到12个;在城市区域中利用随机森林（random forest, RF）算法结合最优特征对Landsat月度合成影像进行再次分类,更加精确地提取建设用地。研究结果表明,东北三省城市建设用地提取平均总体精度和Kappa系数分别为96.19%、0.92,有较高的效率和可靠性;1989—2019年东北三省城市建设用地总面积扩张49.07%,省会城市中沈阳扩张速率较快,长春次之,哈尔滨最慢;人口因素和经济因素是推动城市建设用地扩张的主要因素。     

2000-2013年甘肃敦煌市土地利用变化及其驱动因素分析

将2000、2005、2010和2013年的土地利用类型数据与GIS技术结合,获取了甘肃省敦煌市近年来土地利用类型动态变化特征,并结合该地区的2000年以来社会经济和自然环境的资料,分析土地利用类型变化的驱动因素.结果表明：在2000-2013年期间,敦煌市城市化发展迅速,耕地、建设用地和水域面积明显增加,2000-2013年的14建分别增长了10.0%、42.2%和2.5%;草地和未利用土地面积呈减少趋势,分别减少了2.1%和0.1%;林地、沙地变化程度较小. 7种土地利用类型之间相互转换,主要的转移方向为草地、未利用土地向耕地转移,未利用土地向建设用地和水域转变.对影响土地利用变化的而主要驱动因素进行主成分分析,结果显示经济发展、国家政策等人类活动为主要的影响因素,自然因素为辅.     

德州市土地利用合理性分析

土地利用合理性主要是分析各类土地在全区范围内的分布是否合理,总结土地利用的特点和规律,为城市的规划提供参照。该文基于聚类分析方法对德州市城区建设用地进行分析,提出由分区变化率来推断分区建设用地的合理性。结果显示,运河开发区建设用地利用合理性最高。     

中国过去300年土地利用变化及其气候效应

以两种植被数据为基础,分别利用区域和全球气候模式对过去300年土地利用和地表覆盖变化的气候效应进行了模拟研究。结果表明,耕地面积不断扩大所造成的自然植被破坏可能对区域性气候产生显著影响。通过对不同时期植被特征下地面温度、降水和低层大气环流的比较分析发现,中国东部地区耕地取代自然植被后,全年平均温度有所降低,且存在明显季节差异。植被退化地区的夏季温度有明显升高而冬季温度则显著降低; 同时夏季降水和850hPa风场发生显著变化： 夏季降水明显减少,而这一结果与低层(850hPa)大气环流的反气旋性增强相联系,即植被退化使中国东部夏季风环流减弱,这与目前观测事实是一致的。土地利用引起的地表覆盖的变化可能是东亚季风减弱的原因之一。     

库尔勒市城市空间扩展特征及其驱动因素研究

以库尔勒市1990年、1995年、2000年、2005年、2010年以及2015年6个时期的Landsat TM/ETM+影像作为基础数据,借助ENVI 4.5、Arc GIS 10.1等专业软件对影像进行监督分类和空间分析。在此基础上,分析库尔勒市近25 a来土地利用时空变化规律、城市空间扩展趋势及演变过程、城市重心转移方向及距离和城市空间扩展形态变化特征等。研究表明:近25 a间库尔勒市建设用地面积大幅度增加,所占比例不断上升,年均增加速率为15.18%。耕地和未利用地对城市建设用地扩展贡献较大。城市向东南方向扩展,城市重心向东南方向转移了总共2 118.46 m。城市空间扩展紧凑度呈下降趋势,分形维数呈上升趋势,表明城市空间扩展趋于结构疏散化、形状复杂化。针对于以上特征及扩展趋势,分析了库尔勒市城市空间扩展的驱动因素并提出一些对策建议,为城市可持续发展提供科学依据。     

基于Landsat TM和OLI数据的30年间土地利用变化及生态敏感性研究——以西安市秦岭段鄠邑区为例

对位于关中平原南缘的西安市秦岭段鄠邑区,采用Landsat TM和OLI数据,分析1990～2021年土地利用及景观格局变化特征,并选取高程、坡度、坡向、土地利用类型、植被覆盖度和水系缓冲距离6个敏感性因子,结合层次权重决策分析法(AHP法)评价生态敏感性,识别了不同生态环境敏感区空间分布格局。结果表明：1)在1990～2021年间西安市秦岭段鄠邑区土地利用变化为林地和建设用地面积分别增加了39.31 km²和4.01 km²;耕地、水域、草地和未利用土地的面积分别缩减了41.29 km²、 1.16 km²、 0.79 km²和0.04 km²; 30年间该区土地利用变化速率较大,土地利用程度综合指数从208.48降至204.21,与退耕还林政策的实施及城市建设紧密相关。2)在斑块类型水平上,耕地和建设用地破碎化程度高,分布趋于集中连片;林地和耕地的景观主导性不断降低。在景观水平上,整体格局趋于破碎和离散,景观形状不规则性强,总体异质性和均衡性降低,说明...     

基于土地利用变化的河西内陆河流域碳排放时空特征北大核心CSCD

土地利用变化是引起碳排放增加的重要原因之一。探索区域土地利用变化引起的碳排放量和碳排放效率问题,对于把握各土地利用类型的碳排放特征、制定土地利用减排策略具有重要意义。本研究以集中国生态系统重要性与脆弱性于一体的典型区域的河西内陆河流域为研究区,利用1985—2020年的土地利用现状遥感数据,通过土地利用动态变化模型、排放系数法深入分析了河西内陆河流域的土地利用变化及其引起的碳排放量和碳排放效率的时空变化特征。结果显示:(1)1985—2020年绿洲规模呈持续扩张趋势,与1985年相比,2020年的绿洲面积相对增加了13.17%;建设用地以单向转入为主,其余土地利用类型之间的双向转变频繁。(2)各土地利用类型的净碳排放量总体呈增加趋势,2020年净碳排放量(113.17×104t)相对1985年(48.57×104t)增加了1.33倍,净碳排放量与绿洲面积显著正相关,耕地和建设用地扩张引起的碳排放量是净碳排放量增加的主要原因。碳排放弹性系数整体呈增加趋势,由1990年的-1.83增至2020年的205.91。(3)1985—2020年的耕地和建设用地碳排放强度、绿洲碳排放强度均呈增加趋势,分别由1985年的32.17 t·km-2和5.09 t·km-2增至2020年的60.74 t·km-2和10.48 t·km-2,但绿洲碳排放强度增加速率小于耕地和建设用地,同期的绿洲碳吸收强度普遍呈递减趋势。(4)工业城市嘉峪关市、金昌市的多年平均绿洲碳排放强度最大,以灌溉农业为主的行政单元相对较低,以畜牧业为主的祁连县最低。本研究通过定量分析河西内陆河流域土地利用的碳排放量及其变化,有助于宏观把握河西内陆河流域土地利用的碳排放特征,对于寻找解决土地利用的减排方案、加强土地管理和推动土地利用的低碳发展模式提供了科学认识基础和决策参考。     

太原市城市建设用地节约集约利用评价

本文选择能够反映太原市土地利用状况、土地利用与经济社会发展关系的指标,进行定量评价,进而真实反映太原市的土地利用实际情况。根据用地功能,通过功能区划分—样本片区划分—样本片区的土地利用状况类型划分—功能区范围调整及土地利用状况类型判定的步骤来对太原市城市用地状况进行定量评价,揭示不同类型功能区（居住、商业、工业、教育）的土地集约利用水平。对评价结果进行综合分析,提出进一步提高太原市城市建设用地集约利用水平的政策建议．     

安康石泉县温度场、水热蚀变与主要断裂带空间关系

断裂构造、水热蚀变信息与地表真实温度场是地热资源的重要指示标志。为研究三者空间分布关系,基于石泉地区的Landsat8 OLI遥感影像数据,采用辐射传输方程的方法反演地表温度场;并选用主成分分析法提取羟基水热蚀变信息。以已知断裂为中心,向断裂带两侧建立等间距的缓冲区,统计缓冲区内的平均地表温度与蚀变强度;以距断裂带中心平均距离为横轴,绘制三者之间的关系曲线,进一步描述真实温度场、水热蚀变分布与主要断裂构造之间的关系。结果表明,北西走向的两河-池河断裂带影响范围内平均温度最高,平均温度比为22.582%,与城关-池河断裂带和近南北走向的两河断裂相似,断裂带位置与地表温度场和蚀变信息之间存在较强的相关性;北西走向的两河-后柳断裂带、两河-曾溪断裂带处于平均温度曲线梯度变化范围内,推测断裂带两侧可能分属不同的温度场;对平均温度、蚀变强度分布具有较强控制作用的断裂带具有较强的活动性;最多断裂带交汇点处的蚀变面积比为4.263 2%,平均温度比为21.178%,反映了断裂带交汇点处的活动性较强。      

长白山地区主要断裂带与地表温度场关系研究

基于Landsat 5 TM和Landsat 7 ETM+影像,采用辐射传输方程法反演长白山地区地表温度,以已知断裂带为中心线,向两侧相同范围做等间距划分,统计各等分带内的平均地表温度和平均距离,运用图形的形式展现温度场和断裂构造之间的关系,并用等分带平均温度和平均距离绘制相关性曲线来进一步描述温度场与主要断裂构造之间的关系。结果表明:9月份时区域内的6条断裂带与地表温度场相关性显著,区域特征稳定,等分带内距离断裂带越远,地表温度越低;4月份时地表温度场随断裂构造的变化趋势和11月份时地表温度场随断裂构造的变化趋势呈现出很大程度的吻合。区域内的北东向和近东西向断裂带,其地表温度场与断裂构造之间表现出一定的相关性,北西向的北岗断裂带、红旗村—天池断裂带以及漫江断裂带与地表温度场的相关性并不显著,红旗村—天池温度场与漫江温度场可能属于一个更大尺度的温度场的两侧。     

城市扩张下的北京平原区降雨入渗补给量变化

结合WetSpass模型与地理信息系统(geographic information system,GIS)、遥感(remote sense,RS)技术分析了城市扩张引起的土地利用类型变化对北京平原区降水入渗补给量的影响.在估算出1982年和2007年降水入渗补给量的基础上,将2007年土地利用类型还原成1982年的情景重新估算,利用转移矩阵分析两年土地利用类型的相互转化关系,同时,基于GIS空间数据统计功能,计算出不同土地利用类型下的地下水补给量.结果表明,1982年至2007年,研究区内水浇地减少874 km2,其中517 km2转变为城镇建设用地.相对于1982年,2007年城镇建设用地扩张了831 km2,区内降水入渗补给量减少约3 000万m3.研究成果可以为北京平原区的地下水资源保护及土地资源配置提供较为科学的参考.      

MODIS地表温度产品在青藏高原连续多年冻土区的适用性分析

利用自动气象站观测的长波辐射计算得到的地表温度对MODIS地表温度(LST)产品在青藏高原中部连续多年冻土区的精度进行验证, 并利用具有较高空间分辨率的Landsat 5 TM和Landsat 7 ETM+反演的地表温度与MODIS LST产品进行了对比分析. 结果表明: 白天MODIS LST产品的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别约为3.42~4.41 ℃和4.41~5.29 ℃, 夜晚MODIS产品MAE和RMSE分别为2.15~2.90 ℃和3.05~3.78 ℃, 精度高于白天; MODIS LST与TM、ETM+反演的地表温度一致性较好, 相关系数分别达到0.85和0.95. 说明MODIS LST产品在连续多年冻土区的适用性较高, 是研究多年冻土地表热状况的一个非常好的数据源. 而且, 不同空间尺度的遥感数据之间一致性较好, 可考虑将多源遥感数据应用于多年冻土热状况监测研究.     

基于HJ-1B卫星数据的疏勒河上游流域地表温度反演

地表温度是描述地表和大气之间物质交换和能量平衡的关键参数之一. 利用疏勒河上游流域2010年7月25日过境的HJ-1B卫星数据, 采用修正的Jimenez-Mufloz&Sobrino普适性单通道算法反演了疏勒河上游流域的地表温度. 与MODIS LST产品的对比验证表明, 该算法在研究区有较高的精度. 同时, 对不同土地利用类型的地表温度的分析表明, 土地利用类型不同, 其地表温度存在一定的差异, 其中, 稀疏草地的地表温度最高, 裸岩次之. 研究发现, 在河流和冰川区, 修正的单通道算法可能高估了表面温度. 同时, 对模型反演所需的关键地表参数的敏感性分析发现, 算法在一定范围(0~0.01)内对比辐射率不太敏感, 但超过该范围则变得非常敏感, 而对大气水汽含量比较敏感. 因此, 一定程度上, 地表比辐射率和大气水汽含量的精度对HJ-1B卫星数据反演地表温度的准确性起主要作用.     

洮河流域土地利用／覆被变化的水文过程响应

土地利用/覆被变化是导致流域水资源发生变化的重要原因.以中国西北地区的洮河流域为研究区,构建适宜于洮河流域的分布式水文模型(SWAT),在综合考虑流域1985-2000年间土地利用/覆被变化特征的基础上建立多种土地利用/覆被情景,并对不同情景下的水文过程进行模拟,得到以下结论:(1)经校准后的SWAT模型,其验证期的相关系数R~2、相对误差R_e和效率系数E_(ns)分别为0.83、-8%和0.68,说明SWAT模型在洮河流域径流量模拟中具有较高的适用性.(2)草地、林地和耕地是洮河流域的主要土地利用类型.林地的壤中流、土壤湿度和产水量最大,耕地的地表径流和蒸散量最大.与1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下地表径流增加了1.72%,地下径流和产水量降低了0.8%和0.4%;耕地扩张和城镇建设用地情景下流域地表径流明显增加,生态恢复情景下流域地表径流和产水量均有所降低.(3)从月径流量来看,林草地可以减小最大与最小流量的变幅,而耕地的作用正好相反.与1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下汛期地表径流增加1.67%,地下径流减少0.83%,产水量减少0.36%;非汛期地表径流增加1.86%,地下径流减少0.63%,产水量减少0.46%.说明林草地减少对非汛期的影响更大.     

基于遥感技术的哈尔滨巴彦—方正地区生态状况评价

开展生态状况评价可以了解一个地区的生态环境现状。以黑龙江省哈尔滨市巴彦—方正地区为研究区,利用2019年9月的Landsat 8卫星遥感数据,提取了该地区3个县的地面温度、归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、亮度和湿度;之后采用遥感生态指数(remote sensing ecological index, RSEI)将生态状况划分为优良、良好、中等、一般、较差5类;最后利用2020年的GlobeLand 30数据结合目视解译,在研究区划分出林草地、建设用地、旱地和水田,并分别以各县域和用地类型为研究对象开展生态状况评价与空间分析。结果显示：各县域间的生态状况差别不明显,且整体上均为良好,其中优良、良好、中等的区域占比约96%;不同用地类型间的生态状况差异较大,其中林草地以优良、良好为主,建设用地以中等、一般为主,旱地以良好为主,水田以良好、中等为主。该研究初步揭示了巴彦—方正地区的生态状况,可为绿色发展提供数据参考。