以土地利用/土地覆被变化为中心的土地科学研究进展

土地利用 /土地覆被变化已成为土地科学、地球系统科学、全球环境变化及可持续发展研究中的核心领域。其研究的根本目标是实现土地资源的有效管理与可持续利用 ,这不仅是解决资源与环境问题的根本立足点 ,也是经济增长与区域可持续发展过程的重要前提。针对国际土地科学研究中最为活跃的几个前沿领域 :土地利用 /土地覆被变化、土地资源系统分析与评价、土地质量指标体系、生态环境效应及持续土地利用 ,结合近年来国内外有关的主要研究计划和项目 ,本文对以土地利用 /土地覆被变化为中心的土地科学研究进展进行了综述。     

全球环境变化研究的核心领域——土地利用／土地覆被变化的国际研究动向

土地利用／土地覆被变化已列为“国际地圈与生物圈计划”的核心项目，在该领域的研究工作逐渐加强。本文论述了全球环境变化中的土地利用／土地覆被变化的内涵，在全球环境变化中的作用，其主要研究内容，关键问题及研究方法，并介绍了国外有关研究项目的情况。     

青藏高原若尔盖地区近期土地覆被变化

土地利用/覆被是全球变化和可持续发展研究中的重要问题之一.若尔盖位于青藏高原东北边缘,是全球变化的敏感响应地带,近年来因其沙化、湿地变化而受到广泛关注.以若尔盖地区土地覆被变化为研究对象,分别选取了1987、1996和2001年的Landsat 5 TM影像,根据野外标志解译出土地覆被类型,并采用Moran Ⅰ指数揭示其空间分布特征.结论表明,在研究时段中各种土地覆被类型具有不同程度变化,其中沼泽和沙地的变化范围分别为31.86 km2,7.83 km2,增长比较显著的是沙地、居民点及建设用地、撂荒地;不同时段的Moran I指数均为0.05,表明若尔盖近期土地覆被的分布属于随机类型的.在降水没有明显增加的背景下,气温渐次升高是若尔盖土地覆被变化的主要自然因子.研究结果揭示了整个若尔盖地区的土地覆被类型及其变化;讨论了沙化现象及其防治,对全球变化的区域响应和区域环境保护具有积极意义.     

LUCC研究的最新进展评述

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一,进入新世纪以来,LUCC研究一直是地理学研究的前沿与热点。本文综述了2002年8月在南非德班国际地理学联合会(IGU)"2002年区域地理大会"上有关LUCC的主要研究成果,认为国际上LUCC研究在应用RS、GIS技术开展土地利用/土地覆被变化监测、评价与制图;农村与农业土地利用/土地覆被变化分析;城市土地利用/土地覆被变化分析;土地利用/土地覆被变化动力学;土地利用/土地覆被变化与生态环境等五个方面取得最新进展,反映出LUCC研究范围在进一步拓展,研究内容在进一步深化。     

中国土地利用/覆被变化研究的现状与问题

土地利用 /覆被变化是全球变化的重要组成部分和原因 ,因而是全球变化领域中重要的研究方向之一。本文在评述了中国土地利用 /覆被变化研究的现状、取得的进展及存在问题的基础上 ,提出应把土地利用 /覆被变化研究的理论体系、不同空间尺度的土地利用 /覆被变化的动态模型、土地利用 /覆被变化与全球环境变化和可持续发展之间的关系作为重点加以研究 ,以提高中国土地利用 /覆被变化的研究水平。     

土地利用/覆被变化与土地资源优化配置的相关分析

土地资源优化配置已成为土地科学领域前沿的重要课题,而近年来受到国内外学术界重视的土地利用/土地覆被变化研究正可为此提供支持,并相互促进。如何正确认识二者之间的关系,并有效的利用这种关系,无论对我们研究土地利用/土地覆被变化,还是实现土地资源优化利用都异常重要。本文对二者的研究目标及内容进行对比分析,并在此基础上详细阐述了二者的结合方式和途径,提出土地利用/土地覆被变化能为土地资源优化配置提供数据、理论、研究方法支持,同时土地资源优化配置研究有益于土地利用/土地覆被研究的深化,二者的结合可促进土地可持续利用。     

土地利用/覆被变化对海岸环境演变影响的研究进展

土地利用/覆被变化是影响海岸带环境演变的一个重要方面。文章着重从土地利用/覆被变化对温室气体释放、入海物质通量、生物多样性影响以及海岸特有自然覆被的生态环境效应角度评述了土地利用/覆被变化对海岸环境演变影响研究的内容与进展。分析指出该领域未来研究将朝更宏观综合(全球环境影响)与更微观深入(环境生物地球化学过程)两个趋向发展。可持续土地利用评价与调整、海岸环境生物地球化学过程与模拟、海岸生物多样性保护和海岸带综合管理将成为未来研究的重点。     

全国1:25万土地覆被遥感制图精度在内蒙古东部的实地验证

土地覆被是全球变化和区域可持续发展研究的重要内容,土地覆被遥感制图是支持全球变化和区域可持续发展研究的基础数据,制图质量是相关研究成果科学性的重要保证.本文针对全国1∶25万土地覆被遥感制图的精度评价,用大类分错扣1分,同一大类中的小类分错扣0.5分的计分评价方法,共选取190个样点,在内蒙古东部进行了实地验证.验证结...     

试论中国土地利用和土地覆被变化及其人类驱动力研究

随着全球变化研究工作的深入，科学家逐步认识到人类对土地的利用所引起的土地覆盖的变化也是全球环境变化的主要原因和重要组成部分。由于土地覆盖变化由土地利用所引起，而土地利用又受到人类驱动力的支配，为此必须揭示土地变化与社会驱动力的关系。国际地圈－生物圈计划和全球环境变化的人文领域研究计划已共同制定了有关的研究议程，我国应积极响应，尽可能与之接轨，同时也要反映出中国的特点，其研究内容应包括：原因与覆被状     

土地利用/覆被变化的大气环境效应研究进展

土地利用/覆被变化是全球环境变化的重要原因,随着气候变化问题的日益突出,土地利用/覆被变化的大气环境效应已成为国内外全球变化的前沿和热点课题.通过对土地利用/覆被变化对大气环境系统的作用机制分析,认为目前土地利用/覆被变化对大气质量、大气污染以及气候变化产生了重要的影响,尤其随着快速城市化进程的推进,带来了显著的城市空气污染和热岛效应,而土地利用/覆被变化在全球尺度上的气候效应则存在较多的争论.今后应加强土地变化科学和大气科学的融合,从多尺度探讨土地利用/覆被变化的大气环境效应,并注重大气环境改善视角下的土地利用策略和空间规划研究.     

全球土地覆被时空变化与中国贡献

20世纪下半叶以来全球土地覆被发生了剧烈变化,人类活动对土地覆被变化的影响成为“人类世”最为显著的特征之一。科学评估全球土地覆被变化的时空过程和新态势,分析中国在其中扮演的角色和地位并提出优化路径,成为中国在可持续发展领域应对全球百年未有之大变局的核心任务之一。本文基于多源土地覆盖数据,运用地理空间分析方法定量刻画了全球土地覆被变化的时空演化过程,从景观尺度分析了地类间的转化关系以及全球“变绿”和森林覆盖度的变化趋势,揭示了中国对全球土地覆被时空变化的贡献。结果表明,1992—2015年全球土地覆被经历了显著变化,全球土地覆被变化度在南美洲中部、撒哈拉以南的非洲、中亚、东南亚和东亚等地形成显著的热点区。中国森林覆盖率从1990年的12.98%增至2020年的23.34%,湿地面积增长1908 km²,为维护全球生态安全贡献了力量,同时在城市用地增长、草地和其他用地减少等方面也有一定的限制作用。与全球其他国家不同,中国城市扩张占用耕地面积居全球第一位,高达7.3万km²。1999—2019年全球叶面积指数存在全球性的显著提高趋势。中国以仅占全球6.6%的植被面积,贡献了全球20%左右的叶面积增加量,引领了全球“变绿”过程。1990—2020年全球森林覆盖度变化呈现出空间集聚性。中国森林面积增长62.84万km²居全球前列,其中西南林区和秦巴山区是林地增长的主要区域,长三角、粤港澳大湾区和内蒙古东部部分地区是森林覆盖度降低的主要区域。中国未来应进一步提升经济社会发展与生态保护的均衡协调度,持续推进美丽中国建设,为全球生态安全和可持续发展贡献更大力量和更多经验。     

气候变化对土地覆被变化的影响及其反馈模型

气候变化对土地覆被变化影响及其反馈模型研究主要内容包括:中国土地覆被季相变化的时空差异性;中国土地覆被特征参数NDVI年际变化与气候变化的关系;中国气候一植被判别模型;气候一土地覆被变化的神经网络建模及土地覆被的气候预测;土地利用/土地覆被变化(LUCC)对气候影响的反馈机制和LUCC对中国土壤碳库的可能影响;土地覆被变化对气候影响的反馈数值实验.     

喜马拉雅山脉中段土地覆被的垂直分异特征

喜马拉雅山脉中段的珠穆朗玛峰等地,海拔高差巨大、生境复杂多变、土地覆被类型多样且植被垂直带谱完整,是全球范围内研究土地覆被垂直变化的理想场所。本文基于30 m空间分辨率的土地覆被数据（2010年）和DEM数据,在ArcGIS和Matlab平台的支持下,提出并运用脊线法、样带法和扇区法3种山地南北坡划分方法,研究了喜马拉雅山土地覆被垂直分布与结构差异。结果表明：① 山地土地覆被分布具有明确的垂直地带性结构特征,喜马拉雅中部土地覆被垂直带谱为南六北四式,土地覆被垂直带谱中具有人类活动的特点。② 南北坡之间的土地覆被垂直带谱差异明显,南坡土地覆被类型完整多样,北坡相对简单;对同类型土地覆被而言,南坡较北坡分布高程低、幅度宽。③ 依据各类型分布面积比随海拔变化情况,土地覆被类型在南北坡上的垂直分布可分为4种模式：冰川雪被、稀疏植被和草地为单峰分布型,裸地为南单峰北双峰分布型。④ 3种划分方法中,南坡的土地覆被垂直带结构具有相似性,而北坡的土地覆被垂直带结构存在差异,扇区法较好地反映了土地覆被自然分布格局。     

土地质量指标体系国际研究的新进展

国内外有关土地资源的综合研究自７０年代以来逐步形成了一个系统的应用基础学科——土地科学。进入９０年代,在有关全球环境变化研究的深化过程中,着眼于土地动态的土地覆被变化研究被列入核心研究领域;最近,旨在更好地掌握土地质量变化的土地质量指标体系（ＬＱＩｓ）研究又被土地科学研究领域中最为活跃的几大国际组织确定为优先研究项目。本文系统地介绍了国际上有关土地质量指标体系研究的源起、概念框架、最新进展及在研项目的情况。     

土地质量指标体系国家研究的新进展

国内外有关土地资源的综合研究自７０年代以来逐步形成了一个系统的基础学科－－土地科学,进入９０年代,在有关全球环境变化研究的深化过程中,着眼于土地动态的土地覆被变化研究被列入核心研究领域;最近,旨在更好地掌握土地质量变化的土地质量指标体系研究又被土地科学研究领域中最为活跃的几大国际组织确定为优先研究项目。本文系统地介绍了国际上有关土地质量指标体系研究的源起、概念框架、最新进展及在研项目的情况。     

土地利用/土地覆被时空分布100年数字重建——以大庆市杜尔伯特蒙古族自治县为例

长时间序列的土地利用/ 土地覆被数据是开展全球变化、可持续发展及生态安全等各项研究的重要基础。然而,早期的土地利用/ 土地覆被数据,特别是卫星遥感数据出现之前 的土地利用/ 土地覆被信息通常很难获取。利用TM、MSS 遥感影像数据和地形图、气候、地质、地貌、土壤、植被、水文等自然环境背景图件以及数据,社会经济统计数据等多源数 据,选择大庆市杜尔伯特蒙古族自治县作为典型案例区,在GIS 技术支持下建立了土地利用/ 土地覆被数字重建模型,再现了典型研究区20 世纪30 年代和50 年代土地利用/ 土地覆被空间分布状况。通过野外调查和历史文献资料对土地利用数字重建结果进行精度评价并初步得到以下结论：① 采用逐个图斑跟踪记录的方法对研究区各个时期土地利用/ 覆被变化的敏感 性进行分析,有利于揭示区域土地利用/ 土地覆被变化的规律;② 在定量、定位分析环境背景对土地利用/ 土地覆被分布及其变化的影响基础上,综合判断各种土地利用/ 土地覆被分布概率,其结果可为土地利用数字重建提供依据;③ 对1:10 万地形图提取土地利用信息的可行性与可信度分析表明,地形图中土地利用信息完全能够达到一级土地利用分类精度,同时疏林地、灌木林、沼泽地、盐碱地、沙地等二级分类信息也能获取。     

基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD, DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型：耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。     

我国土地利用/土地覆被变化研究近期进展

土地利用／土地覆被变化（LUCC）是自然与人文因素紧密交织并相互作用的过程,是全球环境变化研究的重要组成部分,也是“国际地圈-生物圈计划”（IGBP）和“国际全球环境变化人文计划”（IHDP）共同推动的核心研究项目。近年来我国学者在LUCE研究方面做了大量工作,取得了丰硕的成果。文章就我国近期土地利用／土地覆被的研究方法及应用、驱动机制、变化影响、土地资源优化配置及研究尺度等方面的研究进展进行了简要的评述。     

基于线性光谱分离技术的西藏乃东县土地覆被变化监测

青藏高原是全球气候变化研究关注的热点地区,也是中国生态保护的重点区域,其土地覆被变化研究对优化土地利用结构、改善土地覆被状况和生态环境具有重要意义。线性光谱分离技术是利用遥感手段监测土地覆被变化的有效方法。本文选取西藏乃东县为研究区,利用1988、2000和2010年三期Landsat TM、ETM遥感影像,采用线性光谱分离技术,定量提取了研究区三期影像中单个像元的植被、裸土、裸岩覆被率比例,同时将植被分量与NDVI结果进行对比分析。结果表明：①研究区山峦重叠,沟谷纵横,地表破碎,混合像元比例高,线性光谱分离技术可以很好地处理复杂地物的土地覆被变化;②1988-2010年间,研究区裸土面积下降幅度较大,植被覆盖率及裸岩覆盖率有所上升,说明本区植被得到一定的恢复,但同时石漠化也在进一步加剧;③通过对线性光谱分离的植被分量与NDVI结果比较,发现线性光谱分离技术对青藏高原土地覆被识别具有较好的适用性。     

基于SSP-RCP不同情景的京津冀地区土地覆被变化模拟

如何实现自然与人文双重驱动下的特大城市群地区土地覆被变化的情景模拟,不仅是当前土地覆被变化研究领域的热点问题,也是城镇化可持续发展研究的核心主题之一。本文在对现有土地覆被变化情景模型缺陷进行分析和修正的基础上,构建了自然要素与人文要素耦合驱动的土地覆被情景曲面建模（SSMLC）方法。结合IPCC 2020年发布的共享社会经济路径（SSPs）与典型浓度路径（RCPs）组合的CMIP6 SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5的气候情景数据,以及人口、GDP、交通、政策等人文参数,分别实现了SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的京津冀土地覆被变化的情景模拟。模拟结果表明：SSMLC对京津冀地区土地覆被变化模拟的总体精度为93.52%;京津冀地区的土地覆被在2020—2040时段内的变化强度最高（3.12%/10a）,2040年以后的变化强度将逐渐减缓;在2020—2100年间,建设用地增加速度最快,增加率为5.07%/10a。湿地的减少速度最快,减少率为3.10%/10a。2020—2100时段内的京津冀土地覆被在SSP5-8.5情景下的变化强度整体高于在SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下的变化强度;GDP、人口、交通和政策等人文因子对京津冀地区耕地、建设用地、湿地和水体的影响强度高于对其他土地覆被类型的影响强度。研究结果证实了SSMLC模型能够有效模拟和定量刻画京津冀地区土地覆被空间分布格局在未来不同情景的时空变化趋势和强度,模拟结果可为京津冀协同一体化的国土空间优化配置与规划、以及生态环境建设提供辅助依据和数据支撑。