21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析

在全球环境变化研究中.以土地利用与土地覆盖动态为核心的人类一环境耦合系统研究逐渐成为土地变化科学(LCS)研究的新动向.基于覆盖中国21世纪初5年间隔的遥感卫星数据获取的1 km网格土地利用变化空间信息.依据近5年土地利用变化区域分异的显著特征,以及自然地理、经济发展与国家宏观政策因素综合考虑.设计针对21世纪初5年新的中国土地利用动态区划图,揭示土地利用变化的空间格局与驱动因素.总体上.21世纪初5年中国处于土地利用快速变化期,黄淮海平原、东南沿海地区与四川盆地城乡建设用地显著扩张,占用大规模优质农田,导致南方水田面积明显减少:西北绿洲农业发展与东北地区开垦导致北方旱地面积略有增加:受西部开发"生态退耕"政策的影响中西部地区林地面积显著增加,国家退耕还林还草政策成效明显,对区域土地覆盖状况的改善产生积极的影响:这一时段国土开发与区域发展战略的实施,包括"西部大开发"、"东北振兴"等国家重大政策,加之快速的经济发展是该阶段土地利用变化格局形成的主要驱动因素.     

21世纪初中国海岸带土地利用空间格局特征

基于GIS空间分析技术、条带分割法以及优势度和土地利用程度综合指数,分析了21世纪我国海岸带区域（海岸线向陆30km范围）土地利用的数量、结构、空间格局和集约化特征。研究表明：21世纪我国海岸带土地利用以耕地、林地和建设用地为主。距海远近不同,土地利用的结构特征和空间格局差异显著,水域和建设用地的向海特征最为显著,其次...     

20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局

土地利用/土地覆被变化（LUCC）是人类活动与自然环境相互作用最直接的表现形式,本文采用相同空间分辨率的卫星遥感信息源和相同的技术方法,对中国1980 年代末到2010 年土地利用变化数据进行定期更新。在此基础上,提出并发展土地利用动态区划的方法,研究土地利用变化的空间格局与时空特征。我们发现：1990-2010 年的20 年间,中国土地利用变化表现出明显的时空差异。“南减北增,总量基本持衡,新增耕地的重心逐步由东北向西北移动”是耕地变化的基本特征;“扩展提速,东部为重心,向中西部蔓延”是城乡建设用地变化的基本特征;“林地前减后增,荒漠前增后减,草地持续减少”是非人工土地利用类型变化的主要特征。20 世纪末与21 世纪初两个10 年相比,中国土地利用变化空间格局出现了一些新特征,原有的13 个土地利用变化区划单元演变为15 个单元,且部分区划单元边界发生变化。主要变化格局特征为黄淮海地区、东南部沿海地区、长江中游地区和四川盆地城镇工矿用地呈现明显的加速扩张态势;北方地区耕地开垦重心由东北地区和内蒙古东部转向西北绿洲农业区;东北地区旱作耕地持续转变为水田;内蒙古农牧交错带南部、黄土高原和西南山地退耕还林还草效果初显。近20 年间,尽管气候变化对北方地区的耕地变化有一定的影响,但政策调控和经济驱动仍然是导致我国土地利用变化及其时空差异的主要原因。2000 年后的第一个10 年,土地利用格局变化的人为驱动因素已由单向国土开发为主,转变为开发与保护并重。在空间格局变化的分析方法方面,应用“动态区划法”开展世纪之交两个10 年中国LUCC空间格局变化的分析,有效揭示了20 年来中国LUCC“格局的变化过程”,即动态区划边界的推移、区划单元内部特征的变化与单元的消长等;以及“变化过程的格局”,即土地利用变化过程与特征的分阶段区域差异,清晰刻画了LUCC动态区划中区划单元的消长,单元边界的变动,以及前后10 年的变化强度特征,揭示了土地利用“格局”与“过程”之间的交替转化规律,以及不同类型和区域的变化原因,证明了该分析方法的有效性。     

21世纪初中国土地利用强度的空间分布格局

土地利用强度直接反映了人类活动对自然生态系统的影响程度,成为全球环境变化的重要驱动力,也是土地利用可持续程度的重要测度指标。当前土地科学研究主要关注土地覆被变化及其对生态环境的影响,而土地利用强度的高分辨率时空表达尚在探索阶段。本文基于土地利用栅格成分数据、遥感数据、社会经济数据等空间化指标要素,根据地表被人类活动干扰程度及其可逆性分为人工地类、半人工地类、半天然地类、天然地类4个一级类型;依据耕作强度、人口密度等人类活动强度指标分为22个二级类型,获得空间分辨率为1 km的中国土地利用强度图。21世纪初全国人工地类、半人工地类、半天然地类和天然地类的面积比例分别为0.71%、19.36%、58.93%和21%,人口分布密集的东南部土地利用强度类型多样,且整体高于人口稀疏的西北部;随着经度的增加,土地利用强度类型由以天然地类和半天然地类为主转变为半天然地类和半人工地类为主;东部省市区土地利用强度高于中、西部,西部省市区土地利用强度最低;土地利用强度类型呈区域性集聚分布。与已有研究相比,该研究有效刻画了中国土地利用强度的空间异质性,有助于深入理解人类与自然生态系统的交互格局及其生态环境效应,为可持续土地利用政策的制定提供科学依据。     

景观格局变化驱动力研究进展

景观格局变化驱动力研究是理解人类活动与景观格局演化关系的基础。本文概述了驱动因子的分类, 分析了主导驱动因子的时间尺度效应、空间尺度效应和主题尺度效应, 并介绍了驱动因子的相互作用、驱动机制识别、驱动系统自适应等的研究进展。驱动力识别方法正经历从简单定性分析向定量、半定量分析转变的过程, 数据获取手段也随着遥感技术等的进步得到快速发展, 多学科手段综合是景观格局驱动力研究的必然趋势。但由于驱动力研究的问题导向型特征, 目前尚缺乏对某一类景观格局变化驱动力的归纳及跨时空、多尺度对比。对景观格局变化的跨界研究, 可以加深对制度、文化等驱动力的驱动机制的理解。     

江苏省土地利用功能变化及其空间格局特征

面对资源约束与生态环境破坏的双重压力以及经济发展与社会稳定的双重需要,优化国土空间开发格局已成为中国经济社会可持续发展的重要任务。土地利用作为国土空间开发的核心载体,研究其利用过程中形成的各项功能效应及其变化特征,有利于摸清国土空间开发中的症结与问题。以江苏省为实证,立足区域国土空间发展目标,构建包含农业生产、城镇生活、生态维护等3项一级功能以及9项二级功能的土地利用功能分类体系,以1 km×1 km空间格网为评价单元,运用经济社会数据空间化方法以及InVEST、RUSLE等模型方法,综合测度2000年和2015年两个时间断面下江苏省各项土地利用功能及其变化,分析土地利用功能变化特征,总结土地利用功能变化模式及成因,并划分功能变化分区。结果表明：① 2000-2015年,江苏省农业生产功能西增东减;南部地区城镇生活功能增强明显高于中北部地区;各项生态维护功能变化特征差异显著。② 江苏省农业生产功能与生态维护功能变化存在协同关系,与城镇生活功能变化存在权衡关系。③ 江苏省土地利用功能变化可划分为西南丘陵综合功能提升区、太湖平原生产功能减弱区、沿江平原生活功能增强区等8个类型区,各分区功能变化主导模式存在差异。     

中国土地利用空间格局刻画方法研究

土地利用空间格局研究是土地利用/覆盖变化（LUCC）理论和实践的基础,对土地利用空间格局进行有效刻画有利于国土资源空间优化,提升土地利用规划和管理水平。由于土地利用空间格局的研究范畴尚不明晰,目前土地利用空间格局的研究对形状、斑块分布和结构等方面关注较少,缺乏对不同土地利用类型间相互关系的研究;同时,格局指标繁多且存在较大的相关性,如何建立指标与土地利用空间格局的对应关系值得进一步研究。本文在深刻理解土地利用空间格局内涵的基础上,将面积、形状和斑块分布总结为土地利用几何特征,将结构和多样性总结为土地利用类型特征,建立了土地利用空间格局刻画指标体系,利用模糊C均值聚类分析,明确了指标与空间格局间的对应关系。结果表明,中国土地利用几何特征可以划分为简单大斑块型、复杂大斑块型、复杂小斑块型、简单小斑块型和散布型五种,不同的几何特征反映了不同土地利用类型的面积、形状和斑块分布的特点,体现了区域土地利用类型的组合关系。2010年中国土地利用共存在61种不同的结构,但主要的结构类型仅有14种,结构特征具有明显的空间聚集性,体现了不同土地利用类型的空间分异性。中国土地利用多样性以3~5类为主,占比达66.69%,其特征总体上呈现“东北、东南高,西北低”的态势。该研究丰富了土地利用空间格局研究的理论体系,填补了中国土地利用整体空间格局刻画的空白。     

哈尼梯田土地利用空间格局及其变化的信息图谱研究

以云南省元阳县为例,建立土地利用空间格局及变化信息图谱,对其图谱特征进行分析。结果表明:土地利用时空演变征兆图谱更直观形象的揭示区域土地利用变化的基本模式,提供时空复合的表达方式;土地利用斑块形态与空间扩展图谱的建立应用空间格局研究中的相关概念和方法,将微观、宏观层次图形信息与变化过程结合;土地利用变化景观特征图谱建立以度量空间格局变化为目标的景观指数体系。     

北京市土地利用变化的空间分布特征

土地利用变化是全球变化中的重要组成部分 ,是短期内人类活动对自然环境施加影响的显著表现形式。本文基于遥感和地理信息系统技术 ,利用LandsatTM图像的解译成果 ,分析了北京市 1985～ 2 0 0 0年土地利用变化的空间分布特征。研究表明 ,在这 15年的时间里 ,北京市林地和城乡、工矿、居住用地的转移趋势明显 ,两者的转移率分别达到 4 0 78%和37 60 % ,主要以林地内部、林地向草地转移、居住用地的内部和工矿废弃地还林还草等类型为主。同时 ,各类土地利用类型的净变化呈现出明显的区域差异。     

晋江市土地利用变化及驱动力分析

本文在GIS与遥感数据支持下,提取1988～2001年晋江市土地利用变化信息,结合土地利用动态变化模型与景观格局模型进行分析.结果表明:几年来晋江耕地大量减少,非农建设用地迅速增加,占用耕地为主;城乡建设用地主要沿公路干线扩展.土地利用变化的社会驱动力主要来自乡镇企业发展、产业结构演替、非农人口增长、外资涌入.     

Spatial patterns and driving forces of land use change in China during the early 21st century

Land use and land cover change as the core of coupled human-environment systems has become a potential field of land change science (LCS) in the study of global environmental change. Based on remotely sensed data of land use change with a spatial resolution of 1 km × 1 km on national scale among every 5 years, this paper designed a new dynamic regionalization according to the comprehensive characteristics of land use change including regional differentiation, physical, economic, and macro-policy factors as well. Spatial pattern of land use change and its driving forces were investigated in China in the early 21st century. To sum up, land use change pattern of this period was characterized by rapid changes in the whole country. Over the agricultural zones, e.g., Huang-Huai-Hai Plain, the southeast coastal areas and Sichuan Basin, a great proportion of fine arable land were engrossed owing to considerable expansion of the built-up and residential areas, resulting in decrease of paddy land area in southern China. The development of oasis agriculture in Northwest China and the reclamation in Northeast China led to a slight increase in arable land area in northern China. Due to the “Grain for Green” policy, forest area was significantly increased in the middle and western developing regions, where the vegetation coverage was substantially enlarged, likewise. This paper argued the main driving forces as the implementation of the strategy on land use and regional development, such as policies of “Western Development”, “Revitalization of Northeast”, coupled with rapidly economic development during this period.     

Understanding cultivated land dynamics and its driving forces in northern China during 1983-2001

Based on the long-term serial NOAA/NDVI dataset during 1983-1999 and SPOT/VGT dataset in 2001, the land use/cover change information in the 13 provinces of northern China was extracted based on the analysis of the cultivated landscape characteristics at first, then the effects of human activities on cultivated land process were explored by GIS and the driving forces of cultivated land change were investigated. The conclusions can be drawn as follows: (1) The constant increase of weak ecological function land as desert and cultivated land and the decrease of the ecological function land of forest and shrub were the main characteristics of the land use/cover change in the 13 provinces from 1983 to 1999, which showed the effects on the ecological adjustment function. However, such situations were changed to some extent in the 2000s because of the eco-construction policy of the government. (2) From 1983 to 2001, the Barycenter of cultivated land tended to move from northeast to southwest with the topography and transportation situations being the main influences on the cultivated land distribution. It is found that the cultivated land use intensity decreased noticably with the increase of distance from the main communication arteries. (3) The improvement of the people's living standard is closely related with the cultivated land change. The structural adjustment in the agricultural land caused by economic development and the improvement of the people's living standard is an important factor affecting the cultivated land change in northern China from 1983 to 2001.     

Dynamic trends and driving forces of land use intensification of cultivated land in China

The aim of this study is to establish several important factors representing land use intensification in cultivated land (denoted by CII), using a multi-dimensional approach to achieve realistic and practical cultivated land use policies in China. For this reason, the theoretical framework was first built to explain the changes of land use intensification in the cultivated land, and then the variables and index were further developed for the purpose of characterizing the dynamic trends and driving forces of the land use intensification in the cultivated land at the provincial level. The study results indicate that the extent of CII significantly increased during the period of 1996 to 2008, due to the extensive use of fertilizers, machinery and pesticide, increased labor and capital input, and intensified land use. Moreover, the principal component regression results show that the productivity of cultivated land, economic benefits of cultivated land, labor productivity, and land use conversion are the main factors affecting the village development. The first three factors play a positive role, while the last one has a negative effect on the land use intensification in the cultivated land. According to these results, the main policies for sustainable intensification in cultivated land are proposed. First, the sustainable pathways for intensification should be adopted to reduce the unsustainable uses of chemical fertilizer, agricultural chemicals, etc. Second, the conditions for agricultural production should be further improved to increase the cultivated land productivity. Third, it is very necessary and helpful for improving labor productivity and land use efficiency from the viewpoint of accelerated the cultivated land circulation. The last step is to positively affect the production activities of peasants by means of reforming the subsidy standards.     

我国现阶段土地利用变化驱动力的宏观分析

土地利用的基本竞争模型是土地利用类型变化驱动力分析的理论基础。把握土地利用个体目标和社会目标的关系,尤其是它们之间的矛盾及其地区差异,是进行土地利用变化驱动力宏观分析的有效途径。工业化城市化与粮食安全之间的矛盾、农业发展与生态环境保护之间的矛盾是现阶段我国土地利用变化的基本矛盾。土地利用变化的驱动力在空间上表现出较大的差异。本文选取11项自然和社会经济指标,分省份计算了驱动力指数。结果表明:西部地区以生存型经济福利驱动和环境安全驱动为主,而东部地区以比较经济福利驱动和食物安全驱动为主     

甘肃省近30a来耕地空间动态变化与驱动力分析

通过采用主成分分析法与GM(1,1)模型,分析了近30 a来甘肃省耕地变化的总体趋势、空间差异、耕地复种指数的动态变化与耕地变化驱动力,并对未来耕地变化趋势进行了预测,结果表明:1978年以来,甘肃省耕地面积时增时减,总体呈递减趋势;各市(州)与全省耕地变化相比存在明显空间差异;耕地复种指数呈波动性上升,虽然总体水平在上升,但是耕地复种指数并不高,耕地利用程度有待提高;经济发展水平、人口因素、农业产业结构调整和农业现代化水平是耕地变化的主要驱动力;GM(1,1)预测分析表明在今后一段时间内,在影响因子不变的前提下,耕地面积将持续减少。     

江汉平原土地利用的时空变化及其驱动因素分析

采用遥感、GIS一体化技术,利用1989～1990、1995～1996和1999～2000年获取的三期陆地资源卫星图像,对江汉平原土地利用10年变化和以1995～1996年为界的前后两个5年变化的时空特征进行了分析,并探讨了变化的驱动因素。结果表明,该区的土地利用在不同的时间及空间尺度上有明显不同的特点。10年间,耕地减少近5万hm²,其中,前5年的减少量占多数,达6783%。各类建设用地总计增加了156万hm²,其中,前5年的增加量是后5年的2倍。水域面积在10年间增加了达到354万hm²,后5年的增幅不到前期的1/2。土地利用变化最快的区域均处于工业经济较发达、城市化较快的地区如武汉、仙桃,变化最慢的区域在监利、松滋、天门等地。政策、社会经济与科技因素对土地利用随时间尺度的变化有决定性的影响。     

巴西土地利用/覆盖变化时空格局及驱动因素

土地利用/覆盖变化(LUCC)是全球变化研究的热点问题之一。本文采用人机交互方法基于2005 年基准年的Landsat TM/ETM遥感影像修正欧空局GlobalCover 2005 年土地利用数据,进而采用逆时相目视解译法从1980年基准年的Landsat MSS/TM遥感影像数据提取1980-2005 年土地利用/覆盖变化信息,分析其变化的时空格局及驱动因素。结果表明:1980-2005年的25年间,巴西土地利用/覆盖变化面积达79.43万km²,占土地总面积的9.33%。其中,单纯耕地像元面积增加了20.18 万km²;耕地/自然植被镶嵌混合像元区面积增加了10.70 万km²;林地面积减少了53.12 万km²;灌丛与草地净增加21.10 万km²;水体面积增加0.46 万km²;城乡建设用地面积增加7573.87 km²。由此导致热带和亚热带湿润阔叶林生态地理区、热带和亚热带干旱阔叶林生态地理区、热带及亚热带草原生态地理区、草原和沼泽湿地生态地理区、沙漠和旱生植物生态地理区以及红树林生态地理区内分别呈现不同的土地利用/覆盖变化特征。近25 年间,地形地貌、气候、植被等自然地理条件深刻影响着土地利用的宏观格局,而土地利用政策调控、经济及对外贸易发展、人口增加及空间迁移、道路修建等是导致巴西土地利用变化的主要原因。