近20年黄土高原土地利用/覆被变化特征分析

本文根据黄土高原地区20世纪80年代末、2000年、2008年3期土地利用/覆被空间数据集,计算2个时段（20世纪80年代末-2000年,2000-2008年）土地利用/覆被转类方向及其幅度、土地利用/覆被转类指数、土地利用/覆被状况指数及其变化率,分析黄土高原地区自20世纪80年代末以来土地利用/覆被时空变化特征以及宏观生态状况的变化趋势。结果显示：黄土高原地区近20年来平均土地利用/覆被状况指数为24.07,其中土石山区生态系统综合功能最好,其次为河谷平原区,最差的为农灌区。20世纪80年代末-2000年,黄土高原地区主要土地利用/覆被转类是森林和草地转为耕地,生态级别由高级向低级转移,2000-2008年主要土地利用/覆被转类是耕地转为林地和草地,低覆盖草地转为中高覆盖草地,生态级别由低级向高级转移。近20年来黄土高原地区地覆被状况指数变化以及土地利用/覆被转类指数表明,该区域的宏观生态状况总体上经历了转差（20世纪80年代末-2000年土地利用/覆被转类指数为-1.08）,后转好（2000-2008年土地利用/覆被转类指数为2.66）2个过程。这一变化过程前期受区域气候变化以及人口增长共同驱动,后期则叠加了生态工程的影响。     

武汉城市圈土地利用时空变化及政策驱动因素分析

武汉城市圈是全国首批“两型社会”改革试验区之一,而且是中部崛起战略和长江经济带发展战略的重点区域。为了正确认识武汉城市圈土地利用时空变化特征,以及政策因素对土地利用变化的影响,本文基于2000、2005、2010和2015年4期武汉城市圈土地利用现状数据,结合GIS空间分析、数理统计、单一土地利用动态度、土地利用转移矩阵和综合土地利用动态度方法,对武汉城市圈2000-2015年以及3个5年期土地利用变化的总体特征、转化方向和区域差异特征进行研究,并分析政策因素对土地利用变化的驱动作用。结果表明：① 总体特征上,2000-2015年耕地、草地、林地和未利用地面积持续减少,建设用地和水域面积不断增多。② 变化方向上,2000-2015年以耕地、林地转化为建设用地和水域为主要特征,2000-2005年以耕地向水域和建设用地转化为主,2005-2010年以耕地向建设用地、水域,林地向建设用地转化为主,2010-2015年以耕地、林地和水域向建设用地转化为主。③ 区域时空差异上,综合土地利用动态度最大的区域集中在武汉城市圈的中部;从单一土地利用动态度看,耕地主要分布在武汉城市圈周边地区;建设用地主要集中在武汉城市圈中部;水域集中在武汉城市圈的仙桃市;林地主要在潜江市、云梦县;草地主要为英山县。④ 政策驱动因素分析上,中部崛起、两型社会、长江经济带发展战略等政策对土地利用变化具有重要影响。     

近50年中国地表净辐射的时空变化特征分析

基于GIS空间分析技术与Mann-Kendall趋势分析方法,对中国陆地区域699个气象站点1961-2010年逐年、季平均地表净辐射进行时空变化特征分析,结果表明:(1)参数拟合后的FAO Penman修正式对模拟站点逐日地表净辐射的总体精度较高,均方根误差为27.9W.m-2,相关系数为0.85,平均相对误差为0.13;(2)全国近50年站点平均地表净辐射在年、季均呈现出较明显的下降过程,年均降幅为0.74W.m-2.10a-1,不同季节的下降幅度存在差异,夏季降幅最大;(3)逐站点分析显示全国大部分站点(59.8%)年均地表净辐射呈显著下降趋势(0.05),东部趋势变化比西部明显,夏季在地表净辐射年际变化中的贡献最大,华北、华中、华南地区的站点在春夏秋季均呈显著下降趋势。     

邹平县土地利用时空变化及驱动力分析

采用土地利用动态度分析方法和GIS技术,通过建立土地利用空间数据库,构建土地利用时空变化模型,分析上一轮规划以来邹平县土地利用时空变化特征及驱动力。研究结果表明,从1996到2005年近10年间,邹平县土地利用／覆被变化明显。其中耕地和未利用地面积减少量最大,耕地面积逐年减少的主导原因为城镇工矿及交通水利等建设用地的逐年增加,这与邹平县城镇化水平不断提高及经济快速发展密不可分,而城镇工矿用地与GDP、非农业人口存在很强的线性相关关系;未利用转出地类主要为农用地,这一定程度上缓减了因建设占用农用地所引发的农用地规模不断下降的压力。     

山东省土地利用时空变化与驱动力分析

以山东省作为研究区域,利用分辨率为100m的2005年、2008年、2010年和2013年土地利用遥感解译数据和统计年鉴资料,结合ArcGIS空间分析和数理统计等方法,分析山东省土地利用时空变化,通过多元回归模型揭示土地利用变化与经济社会驱动因素之间的变量关系。研究表明,山东省耕地面积从1036.55×104hm2到1024.34×104hm2不断减少,建设用地面积从214.05×104hm2到275.75×104hm2不断增加并且大量占用耕地、林地、草地。耕地向山东省的东部丘陵地区和西部、北部地势低洼平坦地区转移,建设用地向东南部和西北低洼平坦地区转移较多。2008—2010年综合土地利用动态度最为强烈,分别是2005—2008年和2010—2013年的9倍和12倍。人口增长、经济发展、产业结构改变等因素与土地利用变化的相关性较强,这些因素在土地利用类型变化中发挥着重要的作用。     

基于GF-1影像的兰州新区土地利用类型时空变化分析

近年来,国家级新区——兰州新区的发展备受瞩目。能够快速、准确获取土地利用类型变化信息,对兰州新区土地资源合理规划和科学管理具有极其重要的意义。以兰州新区为例,基于2013―2020年的GF-1 WFV遥感影像和辅助数据,在EnMAP-Box支持下,通过随机森林自动分类和人机交互相结合的方法开展土地利用类型变化监测研究,从政策、经济两方面对新区土地利用变化驱动力进行分析。研究发现:兰州新区人工地表用地面积不断增加,从2013年的171.522 km^(2)到2020年的337.397 km^(2),增加了近一倍,主城区热点区域增加更为显著,增加了122.45%,耕地和草地分别减少了57.81%和78.99%。其中,2013―2016年,建筑用地面积明显增加,主要由耕地和草地转化而来;2016―2020年,人工地表用地稳步增加。研究表明,政策因素是兰州新区土地利用发生变化的主要原因,同时经济发展和人口增长起到了驱动作用。     

基于自组织映射法的时间序列土地利用变化的时空可视化

精细尺度下多时间序列土地利用时空演变分析是当前研究的一个趋势,本研究基于2005、2007、2009、2011、2013年5期土地利用数据采用自组织映射方法分析了北京市乡镇级多时间序列土地利用的时空演变规律,实现了乡镇尺度下多时间序列土地利用数据的时空一体化表达和对比分析。通过构建自组织映射神经网络,利用其聚类和降维可视化功能对5个监测时期的土地利用数据同时进行训练,在其输出面板可以发现不同土地利用类型的分布聚集模式以及相互之间的结构比例关系,并对输出神经元进行二次聚类以及土地利用变化轨迹分析,展示出北京市乡镇级5个监测时相的土地利用时空演变规律。结果揭示出北京市平原区、山区及二者过渡的山前结合带的各自不同的土地利用时空变化轨迹与模式：北京市平原区向高建设用地比例的土地利用结构方向演变,山区向高林地比例的土地利用结构方向演变,而山前结合带的土地利用时空演变较为复杂。     

1980s-2005 年内蒙古地区土地利用/覆被变化分析

近几十年来, 由气候变化和人类活动共同驱动的内蒙古地区土地利用/覆被变化(LUCC)较为剧烈, 其引发了一系列的生态环境问题。本文基于3 期LUCC数据, 借助于变化率指数、动态度指数、转类矩阵, 在全区和地级市尺度上, 分析了内蒙古地区土地利用/覆被变化的时空特征及驱动因素。研究结果显示, 受地形因素的影响, 研究区土地利用/覆被变化表现出明显的区域差异及区域趋同性。在经济发展和人口增长的双重压力下:(1)平原耕作区深受国家宏观政策的影响, 2000 年之后的“林地、高覆盖草地开垦”总体速度下降了近35%;(2) 平原耕作区北部边缘条带状地区、山区草原区受制于降水不显著的波动呈减少态势, 2000 年之后的“草地退化及荒漠化”趋势加强了近85%。研究结果为内蒙古地区土地资源的可持续利用与科学管理提供了依据。     

长沙市热岛效应时空特征变化研究

本文基于1991-2015年长沙市9景Landsat TM/ETM影像,采用单窗算法反演了长沙市建成区的地表温度,提取了土地利用/覆盖类型,并结合相关资料对长沙市热岛效应时空变化特征以及城市热环境与城市土地利用/覆盖变化之间的关系进行了分析。结果表明长沙市热岛范围随着建成区范围的扩大不断增大,并且热岛的时空演变与建成区扩大的趋势一致：1991-1996年,长沙市热岛向东发展迅速,截至1996年东部热岛面积增加达53.54 km² ;1996-2003年,受城市建成区扩展影响,热岛向西部延伸,增加面积达39.88 km²;2003-2007年,建成区热岛向西部、南部加速发展,热岛增加总面积达33.55 km²;2007年后,长沙市建成区与热岛范围开始向东、西、南、北4个方向全面扩展。此外,建成区土地利用/覆盖情况发生了很大的变化,大量绿地转变为建设用地和耕地,极大地影响了地表温度的空间分布,各土地类型之间的温度差异显著缩小,水体良好的吸热性能明显地体现出来,建筑用地和裸地则对地表温度的贡献显著增大。     

基于最邻近时空距离的土地变化过程时空模式分析

土地利用/土地覆盖受人类活动和城市的快速扩张的影响发生了巨大的变化,这种变化对生态环境和地表景观的影响极大。土地利用/土地覆盖的变化过程既受自然、经济等多种因素的影响,也是人类活动规律和自然因素制约的外部表征。因此研究土地利用/土地覆盖的变化过程具有重要的意义。土地利用/覆盖变化的监测和分析,在传统的方法中侧重于分别对各个时空快照上土地利用结构的整体差异的研究,割裂了不同快照间土地利用单元在演化过程上的有机联系。本文以序列土地利用数据构成的土地变化过程为核心研究对象,在土地变化过程的最邻近时空距离度量的基础上,开展基于蒙特卡洛随机模拟的土地变化过程的时空聚集性度量,量化分析土地利用变化过程时空聚集模式的显著性。使用淮南市市辖区2008-2017年土地利用数据,选取典型的时空演化类型(任意2年间从"耕地"演变为"草地")进行实证研究,结果表明此类土地变化过程在过去10年呈现出时空聚集模式,但统计上并不显著。本文的研究有利于把握土地利用单元在时空上的演变过程,探查土地利用变化过程中潜在的时空演化模式。     

STUDY ON THE SPATIAL PATTERNS OF LAND-USE CHANGE AND ANALYSES OF DRIVING FORCES IN NORTHEASTERN CHINA DURING 1990-2000

Land-use change is an important aspect of global environment change. It is, in a sense, the direct result of human activities influencing our physical environment. Supported by the dynamic serving system of national resources, including both the environment database and GIS technology, this paper analyzed the land-use change in northeastern China in the past ten years (1990–2000). It divides northeastern China into five land-use zones based on the dynamic degree (DD) of land-use: woodland/grassland — arable land conversion zone, dry land — paddy field conversion zone, urban expansion zone, interlocked zone of farming and pasturing, and reclamation and abandoned zone. In the past ten years, land-use change of northeastern China can be generalized as follows: increase of cropland area was obvious, paddy field and dry land increased by 74.9 and 276.0 thousand ha respectively; urban area expanded rapidly, area of town and rural residence increased by 76.8 thousand ha; area of forest and grassland decreased sharply with the amount of 1399.0 and 1521.3 thousand ha respectively; area of water body and unused land increased by 148.4 and 513.9 thousand ha respectively. Besides a comprehensive analysis of the spatial patterns of land use, this paper also discusses the driving forces in each land-use dynamic zones. The study shows that some key biophysical factors affect conspicuously the conversion of different land-use types. In this paper, the relationships between land-use conversion and DEM, accumulated temperature (⩾10°C) and precipitation were analysed and represented. We conclude that the land-use changes in northeast China resulted from the change of macro social and economic factors and local physical elements. Rapid population growth and management changes, in some sense, can explain the shaping of woodland/grassland — cropland conversion zone. The conversion from dry land to paddy field in the dry land — paddy field conversion zone, apart from the physical elements change promoting the expansion of paddy field, results from two reasons: one is that the implementation of market-economy in China has given farmers the right to decide what they plant and how they plant their crops, the other factor is originated partially from the change of dietary habit with the social and economic development. The conversion from paddy field to dry land is caused prmarily by the shortfall of irrigation water, which in turn is caused by poor water allocation management by local governments. The shaping of the reclamation and abandoned zone is partially due to the lack of environment protection consciousness among pioneer settlers. The reason for the conversion from grassland to cropland is the relatively higher profits of farming than that of pasturing in the interlocked zone of farming and pasturing. In northeastern China, the rapid expansion of built-up areas results from two factors: the first is its small number of towns; the second comes from the huge potential for expansion of existing towns and cities. It is noticeable that urban expansion in the northeastern China is characterized by gentle topographic relief and low population density. Physiognomy, transportation and economy exert great influences on the urban expansion. Foundation item: Under the auspices of Knowledge Innovation program Key Project of the Chinese Academy of Sciences (KZCX-2-308). Biography: LIU Ji-yuan (1947 - ), male, a native of Shanghai Municipality, professor, Director General of Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, the Chinese Academy of Sciences. His research interests include environment and resources, remote sensing and geography.     

基于GIS的哈尔滨市土地利用动态变化分析

利用哈尔滨市区2000年TM遥感影像和2005年TM遥感影像及其他辅助资料,对处理后的影像进行矢量化和人工解译,获得详细土地类别的布局信息,并使用地理信息系统的空间分析和数据统计功能,分析研究区域土地类别的数量变化,土地利用类型之间的转化情况和分布状况.     

Land-use change and socio-economic driving forces of rural settlement in China from 1996 to 2005

While urbanization has accelerated, the rural population in China has started decreasing in recent years. However, the expan- sion of rural settlement has not been sufficiently curbed. The questions of why this has happened and who has driven the land-use change （LUC） of rural settlement in China have aroused great interests among researchers. In this paper, it is suggested that population is not always a positive driving force for the LUC of rural settlement in China. Furthermore, socio-economic driving forces other than urbanization, population and industrialization are analyzed. On a national scale, the major driving forces are the per-capita rural housing area and the cultivated land area. On a regional scale, the main driving forces in the eastern China are the house-building capacity of rural households and the per-capita rural housing area; while in the central China, the main driving forces are rural housing investment, the proportion of primary industry employees in the rural working population, and the cultivated land area. For the western China, the main driving forces are rural register population and cultivated land area.     

山西省土地覆盖时空变化特征及其驱动因子分析

以遥感与GIS为技术支撑,对山西省20世纪80年代到2005年的土地覆盖进行了动态监测,并分析了土地覆盖的变化特征及其驱动因子;监测表明,山西省土地覆盖时空变化特征:(1)变化数量:城镇建设用地和农村聚落面积增加显著,草地有所增加;旱地和水浇地减少明显,森林和河湖滩地略有减少。(2)变化速度:城镇建设用地增速迅猛,沼泽和农村聚落面积增速较快;河湖滩地减少速度最快,其次,是旱地和水浇地减少速度较快。(3)空间转换:以农田和聚落之间的转换为主,另外城镇建设用地的增加包括其扩展融入的农村聚落等;典型草地的增加主要来自旱地;灌丛减少主要是转变成典型草地,其次是转变成灌丛草地;河湖滩地减少主要是变为内陆水体,再是转变成水浇地。驱动力分析表明,区域自然因素相对稳定,对土地覆盖变化的影响较小,人口、经济、农业结构调整、政策和交通等是山西省土地覆盖变化的主要驱动力。山西省土地覆盖变化的总体特征与区域经济发展、产业布局及其工业化、城市化演变的特征基本一致。     

黄河源区玛多县土地利用/覆被及景观格局变化的遥感分析

采用了黄河源地区1977、1990及2003年MSS、TM的3个时相遥感影像,通过人机交互的解译与GIS的空间分析,提取了玛多县3个时期的土地利用/覆被信息。分析了玛多县各地类的数量变化和空间变化特征。另外对景观生态空间分布格局,利用FRAGSTATS软件对玛多县景观级别的动态特征进行了分析。结果表明:玛多县的土地利用/覆被类型以草地为主,占全区总面积77.93%;退化现象十分严重,主要是草地覆盖度的降低以及草地沙化;景观破碎化程度在前期呈下降趋势,而后期呈上升趋势,景观斑块形态越来越偏离规则而变得复杂、多样。     

越南下龙市不同时期土地利用变化特征

在RS与GIS技术支持下,采用人机交互影像解译方法获取了1973、1988、2003和2014年4期土地利用数据,对越南建国到革新开放、革新开放至施行社会主义市场经济以及社会主义市场经济体制改革至今3个不同发展时期下龙市土地利用方式进行了定量研究,并从土地利用变化速度、程度及转移方向3个方面分析了过去40年该区域土地利用格局及时空变化特征。结果表明：① 建国至今下龙市林地占比缩减了26.3 %,城镇用地与工矿仓储二者占比扩大了4.3倍,耕地和红树林仅占下龙市总面积的3.6%和1.3%,同时养殖用地占比为5.5%。② 建国初期至革新开放时期,下龙市土地利用变化主要是城镇用地和工矿仓储的增建,二者均上升4%左右,空间变化集中于鸿基区,林地减少8.1%,耕地减少3.2%,土地利用总格局未产生明显变化。③ 革新开放至施行社会主义市场经济时期,城镇用地和工矿仓储扩建程度分别为过去15年的3倍和2倍,鸿基和拜寨的城区建设逐渐趋于平衡,林地占比减至52.2%,新地类养殖用地出现,红树林锐减。土地利用空间格局呈现破碎化。④ 施行社会主义市场经济体制到至今,林地锐减至40.0%,土地利用格局由林地占主导地位变为人工地类占主导,耕地和养殖用地分布边缘化。     

中国土地利用时空数据平台建设及其支持下的相关研究

20世纪 90年代中期 ,我们建立了国家资源环境动态信息服务运行系统。在土地利用数据库的建设过程中 ,其中 5 2 0 L andsat TM遥感影像经过地理配准和几何校正后 ,在全数字解译环境下 ,解译并绘制了 1∶ 10万的土地利用图。现已将其矢量数据转换为 1km的栅格数据 (包括所有高分辨率的、通过计算每个网格内各土地利用类型的面积百分比而获得的土地利用信息)。因此 ,国家资源环境动态服务系统可用来监测国家尺度的土地利用的变化。     

Spatial-temporal Patterns and Driving Forces of Water Retention Service in China

Overwhelming water-deficiency conditions and an unbalanced water supply and demand have been major concerns of both the Chinese government and the general public during recent decades. Studying the spatial-temporal patterns and impact factors that influence water retention in China is important to enhance the management of water resources in China and other similar countries. We employed a revised Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs(InVEST) model and regression analyses to investigate the water retention service in China. The results showed that the southeastern China generally performed much better than Northwest China in terms of the spatial distribution of water retention. In general, the efficacy of the water retention service in China increased from 2000 to 2014; although some areas still had a downward trend. Water retention service increased significantly(P < 0.05) in aggregate in the Qinghai-Tibet Plateau, and the Da Hinggan Mountains and Xiao Hinggan Mountains. However, the service in southwestern China showed a decreasing trend(P < 0.05), which would have significant negative impact on the downstream population. This study also showed that in China the changes in water retention service were primarily due to climate change(which could explain 83.49% of the total variance), with anthropogenic impact as a secondary influence(likewise the ecological programs and socioeconomic development could explain 9.47% and 1.06%, respectively). Moreover, the identification of water retention importance indicated that important areas conservation and selection based on downstream beneficiaries is vital for optimization protection of ecosystem services, and has practical significance for natural resources and ecosystem management.