伊犁河中下游近40年土地利用与覆被变化

针对跨界流域土地利用/覆被变化(LUCC)信息十分有限,无法满足对环境变化评估需要的现状,本文以跨界流域——哈萨克斯坦境内伊犁河中下游为研究区,利用20世纪70年代的MSS、90年代的TM、2000年和2007年的ETM卫星遥感影像,采用目视解译与决策树相结合的分类方法,可较高精度提取研究区LUCC的时空信息,通过一套数理统计模型,定量分析了区域LUCC的过程和趋势。近40年来,高覆盖度林草地、中覆盖度林草地和耕地始终是伊犁河中下游地区所占比例最大的3种土地利用/覆被类型。整个研究时段内,耕地、水库坑塘和未利用地先增加后减少,其中耕地总体呈现减少的趋势,但减少幅度逐渐减小,水库坑塘和未利用地面积总体趋于增加。高覆盖度林草地和河流呈现出持续减少的态势,而建设用地面积持续增加。中覆盖度林草地、湖泊和沼泽先增加后减少,总体呈现增加趋势。低覆盖度林草地经历了减少—增加—减少的变化过程,总体呈现减少趋势。耕地和林草地相互转换频繁,其中耕地与高覆盖度林草地之间的转换和高、中覆盖度林草地之间的转换为区域内最主要的四种变化类型。1970-2007年间,伊犁河中下游地区土地利用始终处于准平衡状态,但有向不平衡状态发展的趋势。20世纪70年代卡普恰盖水库的建立和90年代初期的政策变化改变了原有变化的随机性和平稳性,使区域内相关土地利用/覆被发生显著变化。     

基于遥感技术和GIS的小流域土地利用/覆被变化分析

根据贵州省平坝县克酬流域1973年MSS影像数据,1989、1995、2000年Landsat TM影像数据,利用RS和GIS信息获取技术、空间分析技术和数理统计方法,分析了该流域土地利用的数量变化和空间变化特征,明确了土地利用变化的主要类型和方向,并探讨了土地利用变化和地形因子的关系。结果显示,该流域土地利用以农田和灌草用地为主,1973~2000年林地和灌草地减少,农田、水域、村镇、交通用地增加,林地转化为灌草、灌草转化为农田及农田转化为村镇居民点和公路用地是研究区主要土地利用变化类型。研究区土地利用空间分布与海拔高程、坡度等地形因子有密切关系。1973~2000年农田、林地和灌草分布的海拔高程和坡度均呈增加趋势,这和上述土地利用类型间的转化规律相一致。     

黄河中游砒砂岩地区长川流域土地利用变化分析

根据1976年的Landsat-MSS影像数据以及1987年和2000年的Landsat-TM影像数据,应用遥感和地理信息系统手段以及转移矩阵和景观空间格局指数分析方法,对地处黄河中游砒砂岩地区的内蒙古准格尔旗长川流域土地利用及其变化进行研究。结果表明：1)研究区内分布最多的土地利用类型是灌木林地、草地和难利用地,该三个土地利用类型的面积占研究区域总面积75％;2)从1976～2000年期间,虽然乔木和灌木林地的面积明显增加,但同时也存在林地和草地向难利用土地、沙地和农地的转变过程。与此同时水域亦明显减少;3)水土保持生物措施的实施、农田开垦和降雨量偏少可能是导致研究区土地利用变化的主要原因。     

2000-2010年中国退牧还草工程区土地利用/覆被变化

在3S技术支持下,结合景观格局定量分析方法,基于30 m分辨率的土地利用/覆被数据,对中国退牧还草工程区2000-2010年土地利用/覆被时空分布特征进行研究。通过利用土地利用转移矩阵和动态度来判定土地利用变化的速度和区域差异,并在斑块类型和景观水平上分析研究区景观格局特征,探讨土地利用格局变化的生态效应。结果表明：①近10年来,研究区土地利用/覆被类型以草地和其他类用地为主,整体内部结构稳定少动。草地变化面积仅占2000年草地总面积的0.37%;林地、湿地、耕地和人工表面的面积均有所增加;其他类用地面积有所减少。②全区土地综合动态度均小于0.1%,土地利用/覆被变幅较小,除人工表面较活跃外,其他各类型变化相对缓慢,且各省土地利用区域差异较小。③研究区内景观基质未发生改变,区域景观破碎度递减,景观多样性水平上升,景观聚集度和连续性微弱下降,景观整体保持较完整态势。退牧还草工程的实施使土地利用/覆被结构和景观格局均得以优化。     

4个时期升金湖湿地的土地利用动态研究

以1995年9月、2000年9月、2007年10月和2014年10月4期Landsat TM/ETM+/OLI影像为数据源,采用监督分类和人工目视解译方法,进行4期遥感影像解译,获得4个时期升金湖国家级自然保护区的土地利用/土地覆被数据;根据单一土地利用类型动态度、综合动态度和土地利用转移矩阵,分析了该保护区土地利用动态;从植被覆盖度、景观指数(均匀度、多样性、优势度和破碎度)、道路建设、人类干扰活动和生态系统弹性等方面,分析人类活动对该保护区土地利用状况的影响。研究结果表明,1995~2014年期间,研究区内水域面积在减少,林地和草地面积明显增加,耕地面积一直在减少,建成区面积则不断增加。研究区内植被覆盖度偏高区域面积明显减少,植被覆盖度偏低和中等区域的面积在增大;研究区景观均匀度、多样性指数略有增加,景观优势度在减小,景观破碎度波动变化;生态系统弹性呈缓慢增大趋势,表明生态系统在向逐渐稳定的方向发展。     

黄河中游多沙粗沙区流域坡面水保措施变化特征

选用Landsat TM、环境星CCD、SPOT4 和资源三号卫星影像等多源地学数据,通过人机交互式解译和修订土地利用与梯田数据,提出用相邻图幅递进回归分析法消除NDVI时相差异后反演植被盖度,构建起退耕还林还草面积比例、植被盖度均值变化量和有效梯田累计保存面积比例3 个坡面特征变化指示参数后,运用综合聚类分析和多要素贡献率模型研究黄河中游多沙粗沙区的流域坡面水保措施变化特征。结果表明：（1） 1998-2010 年间研究区内流域坡面水保措施变化显著,平均退耕还林还草面积比例为5.55%,平均林草植被盖度均值增加20.63%,平均有效梯田累计保存面积比例达6.25%;（2） 多要素水保措施变化共同作用下的流域坡面变化特征主要有7 种类型,即植被盖度变化主导型、植被—土地变化主导型、土地—植被变化主导型、植被—梯田变化主导型、梯田—植被变化主导型、梯田面积变化主导型和多要素变化共同主导型;（3） 不同类型的空间分布存在一定的地貌背景差异,后续研究应结合流域坡面变化特征及其地貌格局来优化配置水保措施,并合理估计水沙模型模拟的敏感性参数。     

关中-天水经济区土地利用变化模拟预测及景观格局动态变化

利用2000年和2010年两期TM影像,应用遥感和GIS技术获取关中-天水经济区2000-2010年土地利用变化数据,对研究区土地利用时空状态进行分析,并借助CA-Markov模型对该地区土地利用变化趋势进行情景模拟,深入分析了10 a来和2020年研究区土地利用变化的数量和空间特征以及由此所引起的一系列生态环境效应,主要表现在：过去10 a来城镇建设用地面积增加迅速,耕地和草地面积则减少,城镇建设用地的扩展是通过占用大量城郊的农田来实现的,通过这10 a间的快速城市化进程看出,研究区的城市扩张和基本农田保护之间已经开始产生矛盾;研究区土地利用实际变迁面积约占全区总面积的24.39%,也就是说全区约1/4的土地在这10 a间都发生了变化,从而反映出人类活动之强烈;未来10 a耕地和草地面积将持续下降,耕地面积的减少速度变快,城镇建设用地面积仍然迅速增加,且主要有耕地和草地转化而来,未来10 a研究区土地利用实际变迁面积约占全区总面积的11.43%。景观指数的分析结果表明了研究区内的景观趋向破碎化、复杂化和均匀化发展,景观的稳定性和抗干扰性减小。     

基于RS的近30年滹沱河流域植被覆盖度动态变化研究

以滹沱河流域1984年、2001年和2014年3期遥感影像为数据源,基于像元二分模型,利用归一化植被指数(NDVI)反演流域植被覆盖度信息,分析了滹沱河流域近30年来植被覆盖度时空演变特征及其变化原因。滹沱河流域近30年来植被覆盖度总体呈增加趋势,其中高植被覆盖度区面积比例增幅最明显,增加了1.1倍。空间分布上,受气候和人类活动双重因素影响,流域不同区域植被覆盖度变化差异较显著,上中游植被总体以改善为主,海拔相对较低的区域则表现为退化,尤其是下游植被覆盖度持续下降,植被退化面积占该区的71.52%。     

黄河中游的侵蚀环境与植被恢复前景

黄土高原的土壤侵蚀和生态环境问题世界瞩目。在保证蓄水拦沙效益基础上,提高林、草保存率,使植被恢复得到最佳的生态效益,是黄土高原环境整治中亟待解决的关键问题。本文根据黄土高原不同空间地理位置的流域、重点县水文监测资料,研究了气候、地表覆被、土地利用方式的变化对流域侵蚀产沙的影响以及流域产沙与地理环境要素间的耦合关系,定量分析了黄土高原,特别是多沙粗沙区自然与人文要素对流域侵蚀产沙的综合影响和因子的权重分析,并利用天然降雨植被生态需水适宜性系数和林、草恢复度的概念,重点探讨了黄河中游主要产沙区、尤其是多沙粗沙区退耕还林等土地利用方式宏观格局变化与植被恢复前景。研究表明,在植被生长主要依赖天然降雨的黄土高原,生物措施(植被类型)要与自然带相适应,应根据植被恢复度和植被生态需水适应性系数来进行宏观植被的恢复与实施。这是目前在不断增长的人口压力下,进行水土保持,解决好经济发展与环境保护、减少垦殖率与保证老百姓的基本农田、造林种草与植被类型的自然适应性、以及控制泥沙作用中生物措施与工程措施合理布局等诸多矛盾的关键所在。     

新疆玛纳斯河流域生态补偿研究

依据玛纳斯河流域生态功能区划,从生态系统的结构、功能和相互影响上,将流域划分为上游山地生态服务区、中游平原绿洲生态收益区和下游荒漠生态受损区。并据此分析了各区主要的生态问题:(1)山区植被退化,林地面积减少,草地质量下降,削弱了山区水资源涵养和水土保持的功能。(2)绿洲区水资源超负荷利用,地下水过度开采及水质恶化,造成绿洲与沙漠过渡带的土地沙化。(3)荒漠区由于植被破坏,导致沙丘活化,危害农田。根据流域生态环境存在的问题,提出应该以经济发展支撑流域的生态补偿,采取"抓中间,补两头",以中游绿洲生产提高上游山区的服务功能,补偿下游生态受损的战略思路,并从水资源利用,天然植被保护和防治土地荒漠化等方面,提出了相应的生态补偿重点领域、途径和措施,目的是为流域生态补偿研究提供科学指导,促进绿洲经济发展,实现流域生态经济的良性循环。     

Land Cover Status in the Koshi River Basin,Central Himalayas

The Koshi River Basin is in the middle of the Himalayas, a tributary of the Ganges River and a very important cross-border watershed. Across the basin there are large changes in altitude, habitat complexity, ecosystem integrity, land cover diversity and regional difference and this area is sensitive to global climate change. Based on Landsat TM images, vegetation mapping, field investigations and 3S technology, we compiled high-precision land cover data for the Koshi River Basin and analyzed current land cover characteristics. We found that from source to downstream, land cover in the Koshi River Basin in 2010 was composed of water body (glacier), bare land, sparse vegetation, grassland, wetland, shrubland, forest, cropland, water body (river or lake) and built-up areas. Among them, grassland, forest, bare land and cropland are the main types, accounting for 25.83%, 21.19%, 19.31% and 15.09% of the basin’s area respectively. The composition and structure of the Koshi River Basin land cover types are different between southern and northern slopes. The north slope is dominated by grassland, bare land and glacier; forest, bare land and glacier are mainly found on northern slopes. Northern slopes contain nearly seven times more grassland than southern slopes; while 97.13% of forest is located on southern slopes. Grassland area on northern slope is 6.67 times than on southern slope. The vertical distribution of major land cover types has obvious zonal characteristics. Land cover types from low to high altitudes are cropland, forest, Shrubland and mixed cropland, grassland, sparse vegetation, bare land and water bodies. These results provide a scientific basis for the study of land use and cover change in a critical region and will inform ecosystem protection, sustainability and management in this and other alpine transboundary basins.     

塔里木河干流区土地利用/覆被变化及其生态环境效应

在GIS和遥感技术支持下,利用1973年MSS遥感影像、1983年航空遥感土地利用图、1990年TM、2000年TM和2005年CBERS遥感影像对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程和生态环境效应进行了分析。结果表明,1973~2005年塔里木河干流区土地利用/覆被发生了显著变化,耕地、未利用地和城乡居民及建设用地面积分别增加了25.72×104hm2、17.33×104hm2和0.51×104hm2,林地、草地和湿地面积分别减少了29.10×104hm2、8.63×104hm2和5.84×104hm2。在1973~1983年、1983~1990年、1990~2000年、2000~2005年4个时段中土地利用变化呈"显著变化—缓慢变化—显著变化—急剧变化"的过程。土地利用类型转移的主要方向是林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地。土地利用/覆被的变化引起了干流区水环境恶化、土壤质量改变、天然植被严重退化、土地荒漠化和盐渍化加剧、湿地面积减少和生物多样性丧失等一系列生态环境问题。     

2000—2019年中国西北地区植被覆盖变化及其影响因子

中国西北地区土地荒漠化问题严重,生态环境脆弱。厘清该地区植被覆盖时空变化特征及影响因子,对生态环境保护具有重要意义。基于MOD13A3数据,通过最大值合成法处理获得2000—2019年归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）时序数据,采用趋势分析、Hurst指数法及地理探测器对研究区植被覆盖的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明：（1）2000—2019年,研究区植被覆盖整体呈增长趋势,NDVI年增长速率为0.0027（P<0.05）,均值为0.252。空间分区年增长速率有差异,黄河流域片区（0.0062）>半干旱草原片区（0.0026）>内陆干旱片区（0.0018）。（2）研究区植被覆盖呈增长趋势的面积占55.77%,退化区域占3.76%,增长的土地利用类型以耕、林、草地为主。植被覆盖变化趋势具有持续性的区域面积占总面积的31.87%,其中持续性改善面积（17.04%）大于持续性退化面积（1.27%）,黄河流域片区增长情况及持续性增长情况最优。（3）影响植被覆盖空间分布的主要因子按影响力依次为降水、气温、日照、相对湿度,但对各分区的影响程度略有差异。黄河流域片区、内陆干旱片区空间分布受降水影响最大,半干旱草原区受日照影响最大。（4）研究区植被覆盖变化以自然因子与人类活动共同驱动为主,自然因子对植被生长的促进作用大于人类活动,且自然因子对植被覆盖变化的贡献率更高。本研究结果可为评估气候变化背景下西北地区生态环境变化提供参考。     

南水北调中线水源区土地利用/土地覆被的空间格局

土地利用/土地覆被 (简称LULC) 变化对流域水资源动态具有深刻的影响。这对于我国大规模跨流域的南水北调工程规划尤为重要。本文制定了该工程中线水源区约95 000 km² 面积的LULC分类系统,利用2000年前后的TM影像完成LULC分布现状图,并结合DEM分析了其土地利用/土地覆被的空间格局特征。结果表明：① 研究区域森林覆盖率为50.97%,灌丛25.58%;农田约占15%,其中旱地与水田的比例约10:3;石砾裸地等强烈退化类型合占5.66%;水域约占1%。② 区内秦岭南坡、汉-丹平原丘陵、巴山北坡三部分的LULC结构存在显著差异,强度土地利用类型和退化土地类型主要分布在汉-丹平原丘陵地区;秦岭南坡耕地的水分条件较巴山北坡好,但局部土地退化现象也更严重。③ 地形对LULC具有明显影响。海拔高度控制着自然植被的垂直分异和各种土地利用类型及利用强度的分布;各土地覆被类型的分布显示了坡度对土地开发强度的限制作用;坡向对局部LULC格局的影响并不显著,但在区域尺度上可能对秦岭南坡与巴山北坡的LULC结构差异具有贡献。南水北调中线工程水源区当前的LULC结构和空间格局显示,总体上植被状况良好,高强度的土地利用类型主要集中于海拔1000m以下的平缓地区,而退化土地类型也主要存在于这一区域,是流域水质保护和环境治理的关键区域。     

2000—2015 年伊犁河谷植被覆盖时空变化特征

利用 2000—2015 年的 EOS／MODIS 数据,采用趋势分析、Hurst 指数、变异系数法对伊犁河 谷植被时空变化及未来趋势进行分析,结果显示：空间分布上,伊犁河谷植被覆盖度呈北部、南部、 东部偏高,西部、中部偏低的分布特征;时间变化上,2000—2015 年,伊犁河谷植被覆盖度波动减 小,减速为 6.25%·(10 a)^-1;区域分布上,伊犁河谷植被表现为低波动变化,波动程度中等以及下占 73.16%,波动程度高的区域占 26.84%。未来预测表明,伊犁河谷植被覆盖呈退化趋势,其中,持续 退化的面积占 57.55%,持续改善的面积占 13.51%。     

云南边境地区土地利用/覆盖变化及环境效应分析

采用遥感和GIS一体化技术，利用1976年的MSS和2004年的TM两个时期的遥感影像数据对云南边境地区的土地覆盖动态变化进行监测，并对变化的时空特征进行分析。结果表明土地覆盖现状以森林和裸岩地为主，其次是耕地和水域。土地利用／覆盖变化主要发生在林地、水域、耕地和裸地四大地类中，林地减少了6．95％，水域减少了2．08％；耕地增加了4．04％，裸地增加了3．67％。并对土地变化所引起资源和环境问题及其驱动因素进行了初步的探讨和分析。     

大凌河流域土地利用/覆被变化及其对气候变化的响应研究

基于Landsat遥感影像提取大凌河流域1986~2014年7期土地利用/覆被变化信息,并结合1986~2014年流域气候变化情况,发现大凌河流域土地利用变化对流域气候变化具有负面影响。研究表明：① 近30 a大凌河流域土地利用/覆被变化情况表现为：建设用地和农林用地的大幅度扩张,面积分别增加了322.30 km²和1 504.94 km²,并伴随着水域和旱地及其他未利用地面积的显著减少,面积分别减少了102.42 km²和1 724.61 km²;② 大凌河流域近30 a来土地利用变化导致流域平均年降水量、平均相对湿度及平均风速小幅度下降,分别减少了14.94 mm、0.2%和0.04 m/s,平均气温缓慢上升,增长了0.1℃;③ 退耕还林还草及成立凌河保护区等工作能提高流域植被覆盖面积、使流域水域面积得以回升,从而可以缓解城市热岛效应带来的温度升高,提高流域生态环境质量。     

挠力河流域耕地水分盈亏时空变化特征及趋势模拟

为揭示挠力河流域耕地资源水分盈亏态势,以遥感影像、DEM数据和气象台站数据为基本信息源,基于遥感和GIS技术,对流域1990-2014年间耕地水分盈亏时空变化特征进行研究,并运用情景模拟技术模拟未来水分盈亏态势。结果表明：24 a间流域耕地面积增长放缓,1990-2002年水田急剧增加,旱地轻微上升,2002-2014年水田增长速度急剧下降,旱地面积减小;耕地水分盈亏程度变化明显,各等级耕地空间分布差异大,1990-2002年以中度和重度缺水变化为主,基本不存在严重缺水区,2002-2014年,轻度缺水区面积变化最大,重度缺水区缓慢下降。正常缺水是3期面积最大的缺水等级;模拟显示未来流域水分亏缺态势将更加严峻,高MPLD指数区分布更为集中,局部高水分亏缺区面积会进一步扩大,除轻度缺水区逐渐减少外,其余4种类型缺水区均保持增加,其中重度缺水区将大量增加。该研究结果可为挠力河流域农田灌溉方案的制定提供借鉴和参考。     

黑河中游地区耕地景观演变及社会经济驱动力分析

选取1987~2010年的土地利用数据,运用变化轨迹分析方法以及景观指数表征黑河中游地区耕地景观的演变过程,采用偏最小二乘回归模型分析耕地景观演变的驱动力。结果表明：从耕地的变化轨迹来看,研究期间耕地的扩张是黑河中游地区耕地景观演变的主要趋势;从空间上来看,扩张型耕地和缩减型耕地分布趋向集中,主要集中在稳定型耕地边缘,同时耕地扩张的方向趋向河流;从驱动因素分析来看,总人口、城市化、产业发展、机电井数等是促使耕地景观演变的主要社会经济驱动因素,但是各个驱动因素的驱动作用均有差异。