晋陕蒙接壤地区土地利用/覆盖变化及其驱动力研究——以神华集团大柳塔矿区为例

选择地处生态环境脆弱地区的晋陕蒙接壤地区能源化工基地的大柳塔矿区为研究区,利用1986年8月2日和2007年9月7日的TM卫星图像数据为信息源,应用遥感技术对其土地利用/覆盖变化进行研究。通过图像处理,划分出7种土地利用和地表覆盖景观类型,根据获取的景观类型变化参数对其结构与变化特征进行分析,得出研究区的生态变化趋势与驱动力。结果表明,煤矿大规模开采以来,研究区景观结构稳定性减弱,破碎度增强,人类活动在研究区生态环境变化过程中起主导作用。在矿区生态环境恢复中,应提高自然植被景观类型的有效规模,有利于增强生态系统的稳定性。     

1990—2018年长沙市土地利用变化对生态系统服务价值的影响

评估生态系统服务价值(Ecosystem Service Values,ESV)有利于衡量生态系统服务供给潜力和生态效益的大小,对城市生态规划与土地利用管控起到重要的支撑作用。选择长沙市为研究区域,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用现状遥感监测数据集,利用ArcGIS软件和经本地化校正的当量因子法,分析1990—2018年间的土地利用变化特征,并探讨土地利用变化对ESV的影响。结果表明: ①1990—2018年长沙市土地利用变化轨迹以耕地→林地互相转化以及建设用地对耕地、林地的侵占为主; ②1990—2018年长沙市的ESV共减少53.17×10⁸ 元,降幅3.59%,除水域外各类ESV均呈下降趋势,林地和耕地服务价值减少最明显; ③在各单项服务功能中,水文调节的价值最大,其次是气候调节,两者之和占总价值的54%; ④“退耕还林”“退田还湖”“兴工强市”等政策引起的土地利用变化势必对ESV造成影响,城市快速扩张、土地开发会导致ESV不断下降。综合分析认为,在调整研究区土地利用结构、优化土地配置时应充分重视水域、林地等生态系统服务价值较高的土地利用类型,减缓ESV的下降趋势。     

青藏高原木里矿区及其周边土地覆被变化及景观格局脆弱性响应

矿区开发会导致周边土地覆被及景观格局发生剧烈变化, 但目前对青藏高原典型矿区及其周边土地覆被长时间序列变化缺乏动态监测, 尤其缺乏对景观格局脆弱性响应特征的深入认识, 因此无法针对矿区合理开发和生态修复等提出有效的科学指导。通过遥感技术和土地变化科学研究手段, 以及景观格局脆弱性概念, 对青藏高原北部木里矿区及周边1975 - 2016年土地覆被时空变化和景观格局脆弱性进行分析和评估。结果表明： 木里矿区在2000年后剧烈扩张, 导致周边土地覆被面积缩减, 其中高寒草甸湿地面积损失最大, 其次为其他和高寒草甸。矿区开发对周边生态系统的间接影响效应在逐渐增大, 表现为水域面积减少, 高寒草甸湿地出现退化以及矿区发生少量逆转。受矿区扩张影响, 区域景观格局脆弱性不断增强, 可能对周边生态系统服务功能产生负面影响。因此, 未来矿区的生态修复和规划过程中, 应当优化景观格局, 降低景观格局脆弱性。研究成果可为青藏高原及其他生态脆弱地区的矿区合理开发规划及生态修复等工程提供一定参考。     

景观格局及生态系统服务价值响应——以千阳县为例

以陕西省千阳县作为研究区,提取2000～2015年的遥感数据为基础,参照土地利用程度指数、景观指数和数学模型,分析了景观格局的变化特征;根据生态系统服务价值的评估模型,定量分析了千阳县景观格局的变化对生态系统服务价值(ESV)的影响.结果表明,2000～2015年,千阳县农耕面积逐年减少,转变为草地和林地,未利用土地转...     

1980-2010年石羊河流域生态服务类型变化与分析

根据石羊河流域1980年、1990年和2010年三期遥感影像数据,基于GIS技术方法,分析了石羊河流域各县市的土地利用方式变化情况。评估了流域主要生态系统生态服务价值量,分析了30 a来流域生态系统服务价值在时间和空间上的变化。结果表明：过去30 a来,石羊河流域的土地利用变化主要以耕地、草地、未利用土地的变化为主。石羊河流域生态系统服务的总价值呈减少趋势,生态服务价值在空间分布上表现为下游呈增加趋势、中上游表现为减少趋势。流域下游生态服务价值增加的主要原因是流域生态保护与恢复措施取得了显著成效。     

Method study on relative assessment for ecosystem service: a case of green space in Beijing, China

Ecosystem service assessment methods are commonly based on converting absolute service values into a monetary or energy equivalent. However, the absolute assessment value is always much higher than market price and dramatically different by different estimators. In fact, the purpose of regional ecosystem service assessments is mainly to recognize the superiority and vulnerability of the local ecosystems and explore the potential for ecological construction. Therefore, this study promotes the concept of the ideal forest equivalent and uses it as a reference point to measure the relative value of ecosystem service. A case study of Beijing was conducted ecosystem service using this relative assessment method on the support of geographic information systems (GIS) software platform. The basic data included remote sensing data, digital elevation map (DEM), a land use map, socioeconomic statistics, and climate data. The assessment results were as follows: (1) the ecosystem service for the Beijing green space was 555,234 ideal forest equivalents, which correspond to 36.38 % of the ideal forest cover in the area; (2) forest exhibited the largest proportion of service functions, which was followed by wetlands, gardens and farmland; (3) the distribution rule of comprehensive ecosystem service value was indicated; and (4) the Beijing region has the potential to improve and increase green space service functions. Finally, the results of this study recommend relevant countermeasures to ecological construction.     

伊通河流域土地利用变化及其生态响应

通过遥感影像解译获取伊通河流域1986、1996、2005和2017年土地利用数据,采用土地利用动态模型、土地利用度和生态系统服务价值等方法,研究伊通河流域土地利用变化特征及其生态响应。研究结果表明,耕地、城镇建筑用地和林地是伊通河流域主要的土地利用类型,1986—2017年间,研究区土地利用综合动态度降低,土地利用度上升,土地利用结构趋于稳定。在31年间,生态系统服务价值整体下降33.97%,林地、草地、湿地和水域面积的减小导致生态系统服务价值显著降低。     

基于地形梯度的陕西省生态系统服务价值评估

为评估陕西省生态系统服务价值在地形梯度上的分布及变化趋势,利用2000、2010年土地利用DEM数据,定量探讨了陕西省生态系统服务价值的时序变化和空间分布特征,并对陕西省整体生态经济协调度进行分析.结果表明：2000-2010年,陕西省生态系统服务价值增加了10.92亿元,其中林地和草地生态系统服务价值分别增加21.40亿元和23.16亿元,耕地生态系统服务价值减少34.16亿元;在地形梯度上,生态系统服务价值呈中间高、南北低的分布特征,且主要集中于坡度为0°~14.6°,高程为1 067~1 380 m的地形梯度单元内.单项生态系统服务价值中,废料处理和食物生产生态系统服务价值因耕地减少而损失严重,共减少6.08亿元.生态经济协调度评估结果表明：区域生态经济的发展整体趋于不协调,建议在经济发展的同时加强对生态环境的保护力度.     

基于景观生态学的喀斯特生态脆弱区土地利用/覆被变化评价——以贵州猫跳河流域为例

通过运用遥感、地理信息系统以及全球卫星定位系统等技术手段,借助于景观生态学中的景观格局指数以及构建生态价值指数,对位于贵州中部典型喀斯特地区的猫跳河流域1973年以来的土地利用/覆被变化及其对整个区域生态环境状况的影响以及近30年来土地利用的合理性进行了评价。研究表明,在过去的30年间,研究区的土地覆被发生了显著的变化,并对区域的生态环境造成了深刻的影响。1973- 1990年,猫跳河流域的景观趋于破碎化,斑块总数从3 438个增加到3 619个,生态服务价值指数从3 626. 58降低到3 343. 47,土地利用具有明显的不可持续性; 1990- 2002年,猫跳河流域的景观破碎度降低,斑块数量从1990年的3 619个减少到3 312个,整个流域的生态服务指数从3 343. 47上升到3 738. 4,生态环境质量开始向好的方向发展。      

Land-use change and its ecological responses: a pilot study of typical agro-pastoral region in the Heihe River,northwest China

Although rapid land-use change has taken place in many arid and semi-arid regions of northwestern China, relatively less attention has been paid to studying the characteristics of land use change, as well as the ecological responses of land use change in these regions, especially in fragile agro-pastoral regions. This paper analyzes the land use change and its ecological responses during 1985–2005 based on the landscape metrics change and transition matrix of land use types by the combined use of satellite remote sensing and geographical information systems in Shandan County, a typical agro-pastoral region in the middle and upper reaches of Heihe River, northwest China. The results indicate significant changes in land use have occurred and the landscape has become more continuous, clumped and more homogeneous within the examined area. Land use change was mainly characterized by remarkable expansion of barred land and water area, slight increase of cropland and urbanized land, and evident shrinkage of grassland and woodland. The study also demonstrates that the land cover suffered severe degeneration and the ecological environment tended to deteriorate over the study period, mainly as follows: grassland degradation, land desertification and ecosystem services decline.     

Evaluation on the change characteristics of ecosystem service in Dhanbad district of Jharkhand,India based on land use change

Ecosystem services (ESs) simply refer to those services conferred by Mother Nature for the survival of her offspring living within. But the provision of ESs is continuously affected by human activity and related changes like transformations in land use and land cover. The present study has been initiated to evaluate the pattern of landscape transformation and its impact on ecosystem service, along with estimating the per capita availability of ESs based on remotely sensed data in the Dhanbad district, Jharkhand, India. The result shows that the total ecosystem service value (ESV) loss of the district was $2251959.76 during 1990–2020. The highest loss of ESV was recorded due to the conservation of agricultural land to built-up area ($15884988.50) and vegetation cover on agricultural land ($14451545.01), while the increased vegetation cover on other types of land helped the district to gain back some balance over the loss. But in a smaller scale study, 5 out of the 8 spatial units are facing negative change in ESV, and unfortunately, they are altogether inhabited by more than 85% of the district's total population. That means the loss of ESV is greater where it needs to be more as per population. Moreover, the per capita ESs in the district decreased by 68.48%, while among the spatial units in Dhanbad it decreased the most (89.60%), which is a serious cause for worry in the future. Therefore, this study can contribute to the process of decision-making, proposing ecological conservation and sustainable development plans for the region.

     

Climatic and anthropogenic drivers of land use/cover change in fragile karst areas of southwest China since the early 1970s: a case study on the Maotiaohe watershed

Land use/cover change and its driving forces has been one of the most important fields in global environmental change research since the 1990s. Karst areas are distributed extensively on the Earth’s surface and are usually characterized by a fragile eco-environment. In southwest China, karst landforms are fully developed and their eco-environment is highly fragile. Over the past decades, irrational land use practice has caused a series of alarming eco-environmental issues including forest clearing, soil erosion, and karst rocky desertification. Therefore, it is of great practical significance to study land use/cover change in this area and its driving forces in order to re-build the damaged eco-environment and achieve sustainable land use. In this paper, the authors conduct a case study on land use/cover change and its natural and human driving forces since the early 1970s in southwest China’s Maotiaohe watershed. The results indicate that the land use/cover pattern in the study area has undergone a very complex change, which is a result of combined action of both natural and anthropological factors. In the 1970s and 1980s, climate change and fast population increase played dominating roles in the change of arable land, shrub land, grassland, and rocky desertification land. Since the early 1990s, economic development has gradually taken the place of population change to become the overwhelming human factor to go along with climate change in driving the land use/cover change, particularly the change in arable land, construction land, and rocky desertification land.     

托木尔峰国家级自然保护区土地利用/覆被变化及驱动力分析

利用保护区的3期Landsat TM遥感影像数据,运用GIS技术并结合区域生态环境质量指数,对托木尔峰自然保护区土地利用/覆被变化及其驱动力进行分析。结果表明:近27 a来,冰川和草地面积持续增长,增幅分别为12.37%和99.36%;水体和荒地面积持续减少,减幅为23.07%和12.15%;林地前阶段(1989-2003年)减少16.77%,后阶段(2003-2016年)增加57.91%。区域土地利用/覆被综合动态度,前阶段为0.39%,后阶段为0.36%;前阶段转化率为21.95%,后阶段转化率为18.91%。水体、草地和林地的转化率较高,冰川和荒地的转化率较低;尽管土地利用/覆被类型内部结构变化较复杂、频繁,但各类型之间相互转换的活跃程度逐渐趋于平缓。研究区生态环境质量指数呈增长趋势,年均增长率为0.31%,生态环境逐年改善。致使研究区生态环境质量改善的主要驱动力为气候的变暖湿和土地利用政策的改变。近27 a来,研究区中高山带降水量的增加,扩大了保护区冰川雪地的面积;晋升为国家级自然保护区后的土地利用政策,有效遏制了人类活动对保护区土地利用/覆被的影响,进而使生态贡献率较低的荒地转化为生态贡献率高的林草地,提高了区域生态环境的质量。     

北京城乡过渡区土地利用变化驱动力分析

在多时相遥感数据和实际调查数据的支持下，采用典型样带和样点相结合的研究方法，对北京西部城乡过渡区的土地利用/覆盖变化驱动力进行了研究。结果表明，研究区的土地利用/覆盖变化受到了不同层次、多种驱动力的综合作用，人类活动从整体上改变着城乡过渡区的景观特征，政策体制转变下的经济高速增长和快速的城市化过程是北京城乡过渡区土地利用/覆盖变化的根本原因。在这个过程中，城市投资和产业的转变与农村农业用地内部的结构调整相互结合，从城市和农村两个方向共同推动着北京城乡过渡区的土地利用/覆盖变化，而地形、交通等因素则从局部尺度上决定着土地利用/覆盖变化的方向。此外，人类个体的行为选择，尤其是就业和消费选择，也在一定程度上对北京城乡过渡区的土地利用/覆盖变化起着调整和修改作用。     

基于生态经济功能区划的玛纳斯河流域生态服务价值评价

利用遥感和GIS技术, 对玛纳斯河流域及不同生态经济功能区1958-2006年的土地利用变化进行了分析, 并借助Costanza评估模型探讨了研究区及不同生态经济功能区的生态服务价值变化特征.结果表明: 在1958-2006年期间, 流域生态服务价值从22 130.86×10⁶元下降到16 050.45×10⁶元, 净损失6 080.41×10⁶元.研究区各土地利用类型的生态服务价值系数接近于区域真实值, 结果可信.流域不同生态经济功能区的生态服务价值存在明显的时空变化; 基于不同生态经济功能区的生态经济特点和生态问题, 提出相应的生态恢复策略以提高流域总的生态服务价值, 对实现该区的可持续发展具有重要意义.     

基于遥感技术的宁东煤炭基地土地利用变化及驱动力分析

研究大型矿业基地土地利用动态变化过程可间接评估矿产开发对区域生态环境的影响。采用2005年、2010年和2015年3期SPOT-5和GF-2卫星影像数据,通过人工目视解译与计算机自动提取相结合的手段,提取宁东煤炭基地土地利用信息,并收集2000年土地利用遥感解译信息,构建土地利用程度综合指数、动态度等,定量研究宁东煤炭开发引起的土地利用变化,结合经济社会发展指标,构建驱动土地利用变化的定量评价体系,分析了宁东煤炭基地土地利用格局变化的驱动因素。结果表明,2000—2015年宁东煤炭基地一直处于土地持续开发利用阶段,主要表现为草地、林地及耕地向工矿用地为主的建设用地转变,但土地利用程度综合指数的增幅有所下降,表明基地建设逐渐进入稳定期,土地利用压力趋于下降;主成分分析表明,人类活动驱动着宁东土地利用格局的变化,主要有封山禁牧政策、产业化和规模化、人口增长、城镇化等因素。该研究结果可为宁东煤炭基地未来生态环境保护提供科学依据。     

Relationship in metastasis of coal fire and land use/cover using thermal imagery and support vector machine classifier

The objective of the present study was to delineate temporal and spatial changes in the coal fire and land use/cover within Bastacolla area of Jharia coal field. Studying this variation helped to decipher interconnection among the dynamics of the coal fire and concomitant changes in land use/cover. The detection of coal fires during a span of 14 years along with transitioning land use/cover was cost-effective and enabled planning for management of coal resources and environment. Landsat series of satellite data of 2002, 2009, 2013, and 2016 were processed for generating land surface temperature profiles vis-a-vis classified land use/cover of the study area. A single cut-off temperature was derived for mapping of coal fires using land surface temperature profile from 2002 to 2016. The satellite images were classified using support vector machines, and for depicting land use/cover change, post-classification change detection was done. Classification accuracy obtained was excellent with kappa coefficient ranging from 0.897 for classified image of 2002 to 0.799 for classified image of 2016. Results revealed that coal fires had shifted to the central west part of the area. Furthermore, pockets of coal fire from northern and eastern part of the study area have diminished. OB dumps and coal quarry/coal dump may be attributed towards the spatial change in coal fire while; OB dumps showed connotation with the highest temperature zones. Ground verifications for temperature profiles and coal fires were carried out using thermal camera which enunciated good agreement with results.     

典型断陷盆地流域生态系统服务价值时空差异研究

以典型断陷盆地——小江流域为研究对象,以1982年的TM影像、2003年的Landsat ETM+影像和2016年的Landsat OLI影像为数据源,结合云南省测绘局所提供的150 000的土地利用状况图,采用 Costanza 公式对生态系统服务价值进行评估,精细刻画出云南小江流域“盆—山”共存的地质分异结构下生态系统服务价值的时空变化特征。结果表明:（1）小江流域以农田生态系统为主,研究期内生态系统格局总体稳定,耕地、建设用地、林地和园地都有不同程度的增加,而未利用地面积减少,水域面积基本不变;（2）1982-2016年,研究区生态系统服务总价值呈上升趋势,1982、2003和2016年生态系统服务总价值分别为90.11×108元、105.65×108元和136.81×108元,耕地、林地、园地和水域的生态系统服务价值整体上升,而未利用地的生态系统服务价值减少;（3）整体上,小江流域南部和东部生态系统服务价值增加明显,而中部和西部地区生态系统服务价值呈阶段性变化或持续下降趋势,小江岩溶河谷区的生态系统服务价值最高,而沉积平坝区的生态系统服务价值密度最低,且为唯一一个衰退型生态系统服务功能区;（4）研究期内小江流域各项生态系统服务价值均呈上升趋势,调节服务居主导地位,且以气候调节服务价值最高。小江流域生态系统服务价值缺乏弹性,水域生态系统面积变化对研究区生态系统价值的变化具有放大作用。实施封山育林、退耕还林、小流域治理工程等石漠化综合治理工程可增加生态系统服务价值。      

晋陕蒙煤炭开发战略研究——中国区域煤炭开发战略之新探索

区域煤炭开发战略是国家总体开发战略的基础和核心。我国煤炭资源依据开发制约的主要因素可划分为三种类型,即资源约束型、环境约束型、区位约束型。晋陕蒙（西）地区的煤炭资源具有三大特征和两大瓶颈,即煤炭资源优势、生态环境劣势、区位中势之特征。以及生态环境、运输能力之瓶颈。研究并总结了该区域煤炭资源开发所特有的规律,即：资源禀赋对开发规模的约束规律;矿井在开采过程中对岩层体、水体的影响,以及对生态环境和生存环境的影响规律;不同地质条件、不同自然地理环境下,开发对环境的影响规律;煤炭开发的资源、环境、经济、社会成本和收益规律。提出了坚持资源开发与环境保护双赢。近期与长期兼顾的总方针。充分利用本地区的丰富资源,提高资源的有效供给能力,保障国民经济对能源的需求。实现煤炭资源开发的经济效益、社会效益、生态效益、人的生存与发展效益相统一的总体战略目标：以及产能东稳西增、开发布局时空有序、生态缀块差异管理、生产规模化现代化、稀缺煤类保护等五项具体战略。     

重建植被视角下露天煤矿区土地复垦演替过程及管控模式研究

重建植被在能量交换与生态循环中发挥着重要作用,其动态变化可表征煤矿区生态系统受扰动和修复的广泛细节。从植被的不同扰动状态(未扰动状态、采煤扰动状态、复垦恢复状态和修复后状态)出发,分析了煤矿区重建植被演替的6种情景：高效恢复至成熟型、低效恢复至成熟型、高效恢复而后退化型、高效恢复发展型、低效恢复发展型与无效恢复型。通过模拟重建植被发展的阶段性特征,将煤矿区土地复垦全生命周期划分为：未复垦期、土地复垦发展期(复垦初期、快速发展期和稳定发展期)和成熟期。再对不同恢复阶段的重建植被分别设置判断标准,提出煤矿区土地复垦关键保护区域的识别思路,据此确立煤矿区土地复垦管控的4种修正模式：生态保育、生态管护、生态修复、生态重建。并以黄土高原山西平朔大型露天煤矿区为研究区开展应用分析,在学习掌握重建植被发展规律基础上,通过判断土地复垦模式与矿区生态系统演变机理的适应性水平,具体落实平朔露天煤矿复垦排土场集群区生态保育、生态管护、生态修复和生态重建等4大修正模式的具体管控措施。本研究归纳了露天煤矿区重建植被动态发展的演替规律,并据此提出加强土地复垦管控的修正模式,可为国家绿色矿山建设提供方法论基础。