LUCC视角下的艾比湖流域典型区域景观格局时空变化研究

在RS和GIS技术的支持下,以艾比湖流域典型区域1990、1998、2011、2013年的四期Landsat影像为数据源,利用ENVI4.8得到艾比湖流域典型区域4个时期的土地利用/覆盖类型转移矩阵,并对土地利用面积变化量进行分析,利用土地资源数量变化指数单一土地利用类型动态度和区域土地利用综合动态度模型对土地利用问题进行信息的提取,借助景观生态学软件Fragstats3.3进行景观指数的计算,深入探讨了近20年来艾比湖流域典型区域景观格局的时空动态变化。从景观和斑块尺度上分析了1990~2013年艾比湖流域典型区域景观格局变化的整体特征和空间异质性。结果表明:从1990~2013年耕地面积不断增加且幅度最大,增加134354.07hm~2,其他地类的面积有所减少;各地类景观斑块数持续增加,斑块形状趋于不规则化,整体景观趋于破碎化;景观香农多样性指数在2011年出现最高值1.5173,景观丰富度在这一年最明显。该研究对艾比湖流域土地利用动态及环境演变等研究有着非常重要的意义。     

新疆艾比湖流域景观格局尺度效应

通过了解流域景观格局指数的尺度效应,能客观反映土地利用景观格局及其动态变化。以MODIS和OLI为数据源,针对地区社会经济活动频繁、人为干扰强烈和生态脆弱等特性,以土地利用/土地覆盖(LUCC)类型为斑块类型划分依据,将流域内的LUCC类型划分为7种景观类型,选取类型水平和景观水平来计算景观特征指数,分析不同景观格局尺度效应的响应情况。结果表明:(1)在类型水平上,随着空间分辨率的不断降低,MODIS和OLI影像所计算的斑块密度都随着粒度的增大而减小;斑块面积的变化趋势相似,除个别地类变化剧烈外,其余各地类的变化幅度较小。MODIS影像中各地类的周长面积分维度的总体趋势是减小的;OLI影像所计算的周长面积分维度的总体趋势成基本持平状态。凝聚度指数、边缘密度、斑块面积百分比、斑块类型面积和有效网格大小的散点图分布较为集中,有个别尺度下的某一土地利用类型出现异常的现象。(2)在景观水平上,不同遥感影像中各景观指数的变化趋势表现出不同形式,且不同景观指数间的变化趋势也存在差异。随着空间尺度的增大,斑块密度、景观形状指数和斑块数量均呈现单调下降的趋势;最大斑块指数的变化趋势不确定;香农多样性和香农均匀性指数的整体变化趋势相对稳定。     

民勤县景观组分的生态敏感性分析

以甘肃省民勤县为研究区,通过景观结构指数的变化幅度构建景观组分类型敏感性指数,对近20年各景观组分类型的生态敏感性进行系统研究,分析了两个主要生态过程对生态敏感性的影响,并分析其变化过程。结果表明:1)研究区景观类型以沙地和草地为主导,分布比较集中,连通程度较高,其它斑块如耕地、建设用地等6种景观镶嵌于其中,道路和河流是研究区的两种廊道类型;2)水域是区域内敏感性最强的景观组分类型;3)2000年以前,民勤县景观生态系统受耕地开垦和水利设施的建设这一生态过程的影响,人类活动对景观的干扰强度较大,各景观组分类型的敏感性也较大,2000年以后,生态过程转变为植树造林、禁牧、关井压田、流域综合治理、农业节水改造,发展低耗水经济作物等,各景观组分类型的敏感性总体上在减小。整体而言,民勤县景观组分的敏感性呈下降趋势,生态环境在改良。     

喀什河流域景观生态综合评价研究

利用遥感技术对喀什河流域景观进行分析,综合景观密度、景观比例和优势度值三个指数构造了景观类型结构特征因子反映景观稳定性,应用生物生产力因子来反映生态稳定性,应用土地利用因子来反映人为活动影响水平,利用这三个因子借助综合指数法进行喀什河流域景观生态综合评价研究。结果表明:1)喀什河流域是以自然生态系统为主,伴有较轻人为干扰痕迹,生态系统的生物生产力和稳定性较好;2)流域景观生态质量为5级以上的占主体(82.08%),其中6级所占总面积的56.63%,说明景观生态较好。     

西北内陆干旱区湿地景观格局变化——以新疆准噶尔内流区为例

应用"3S"技术,通过选取景观多样性指数、优势度指数、破碎度指数、斑块形状指数等空间格局指数对准噶尔内流区1975年至2009年近三十四年间湿地景观格局变化进行研究。结果表明:近三十四年来湿地面积总体小幅度增大,其中,1975年至2000年,湿地面积小幅度增大,2000年至2009年,湿地面积小幅度减小。湿地景观多样性增大,优势度减弱,破碎度先增大而后减小,斑块形状趋于复杂,各湿地景观类型间的差异减小,湿地景观结构趋于稳定。各湿地类型中,河流湿地面积先增大而后减小;湖泊湿地面积先增大后减小;沼泽湿地变化幅度较小;人工湿地面积持续减小。准噶尔内流区湿地景观格局的变化与流域内的水资源循环相关性较强,人类活动尽管对其产生了较大干扰,但并未改变湿地整体景观格局,因而,有利的气候条件与合理的人类活动是西北内陆干旱区湿地景观稳定与发展的决定因素。     

综合治理前后民勤绿洲景观格局时空演变特征

根据1999年、2006年和2013年的Landsat/TM影像数据,利用GIS技术和Fragstats,分别从景观和类型2个水平上对比研究了综合治理前后民勤绿洲的景观格局及其时空格局演变,结果表明:石羊河流域综合治理前(1999—2006年),绿洲内以牺牲林地、草地为代价的盲目开垦现象与绿洲沙漠化趋势同时并存,民勤绿洲景观的复杂程度和连通性不断提高,而其景观异质性在降低,绿洲呈破碎化发展趋势;综合治理后(2006—2013年),民勤绿洲景观斑块形状复杂程度在提高,破碎化程度和斑块连通程度均在下降,而其景观异质性在增加。绿洲景观破碎化程度的下降主要是受湖区绿洲景观破碎化程度变化的影响,该时期,退耕后的生态恢复已初见成效,但泉山区土地沙化和湖区土地盐碱化现象依然严峻。景观指数变化在绿洲尺度和各景观分区尺度上表现出明显差异,说明景观指数存在明显的尺度效应。石羊河流域综合治理措施的实施,改变了民勤绿洲土地利用景观时空格局特征,从而对绿洲生态系统的结构和功能产生影响。     

锡林河流域上游河谷湿地景观格局演变及其驱动力

为全面揭示锡林河流域上游河谷湿地格局变化过程及驱动因素,选取1989—2015年12景Landsat卫星影像为数据源,采用质心迁移模型和景观指数方法,研究了区域湿地景观的组成及演变趋势,并探讨了湿地景观变化的主要驱动因子。结果表明:①1989—2015年,锡林河上游湿地面积整体呈减小趋势,变化率为-1. 21 km~2·a~(-1);湿地面积占比在2. 55%～3. 75%。湿地质心整体向西北方向迁移,斑块面积在南北方向呈缩小趋势,而在东西方向呈延长趋势。②类型水平上,1995—2006年流域湿地斑块数量变化剧烈,1989—2000年斑块数量增加,表明景观破碎度增大,2011—2015年斑块数量呈下降趋势,景观斑块向规则化和集中化趋势发展;景观水平上,湿地最大斑块所占比例减少,斑块趋于复杂化,景观破碎度增大,香农多样性、香农均匀度指数整体呈减少趋势,湿地景观分布向均衡方向发展。③湿地面积对人口数量和牲畜量响应较为敏感,过度放牧是导致该区域湿地不断萎缩、景观多样性改变的关键驱动力。     

关中-天水经济区景观格局分析的尺度效应

以2010年TM影像为数据源,应用ArcGIS、Erdas软件对影像解译,把关中-天水经济区的土地利用景观分为6大景观类型。运用景观格局分析软件Fragstats 3.3,选择景观类型所占景观面积的比例、斑块个数、最大斑块指数、形状指数、平均分维数、连接度指数,从景观类型级别上探讨了景观格局指数的粒度效应,并对部分景观指数随粒度变化曲线进行了拟合。结果表明：在粒度为30～600 m,各景观类型的不同景观格局指数呈现出4种变化趋势: ① 指数值基本不变;② 指数值呈现有规律的上升或下降,有明显拐点;③ 指数值呈现有规律的上升或下降,但是拐点不明显;④ 指数无规律变化;部分景观指数随粒度变化曲线,可分别用三次函数和线性函数进行拟合;关中-天水经济区各景观类型景观指数计算的适宜粒度范围是耕地为120 m、林地为120～160 m、草地为90～130 m、水域为90～110 m、建设用地为90～130 m、未利用地为110～160 m。     

小流域人类活动的时空分异的景观格局特征——以纸坊沟流域为例

纸坊沟流域位于黄土高原典型的丘陵沟壑区,是黄土高原小流域综合治理的示范区。从上世纪30年代以来,纸坊沟流域经历了从急剧破坏到缓慢恢复、基本保持和快速恢复的四个阶段,其中每一个阶段的人类活动都有其鲜明的特色。为了量化人类活动的程度和人类活动对土壤侵蚀的影响,本文将纸坊沟流域的土地利用类型归并为两类:加剧侵蚀的斑块和减缓侵蚀的斑块,并根据流域的海拔高度,给流域内每个土地利用斑块分别赋予位置属性。然后根据人类活动与土壤侵蚀的关系提取了5个景观格局指标,分别计算各指标自上世纪30年代以来的变化情况,并划分变化阶段,分析各阶段的景观格局变化情况后,本文得出以下结论:1)人类活动变化最剧烈最频繁的区域在坡下(即流域内海拔高度介于1100—1150m之间的区域);2)流域破坏性开发体现在斑块破碎化,而流域治理体现在斑块连通度增加;3)在流域治理过程中,流域景观格局变化特征体现在:减缓侵蚀的斑块被合并,加剧侵蚀的斑块部分被合并,部分被转化为减缓侵蚀的斑块。     

景观格局分布特征的区域差异分析--以鄂尔多斯高原伊金霍洛旗为例

以内蒙古鄂尔多斯高原伊金霍洛旗为研究区域 ,以TM遥感影像解译的 1998年土地利用图为基础资料 ,将伊金霍洛旗划分为毛乌素沙地亚区、乌审凹地亚区和黄土丘陵亚区。从区域尺度 ,利用多样性、优势度、均匀度、分维数、平均斑块形状指数、平均斑块大小、斑块密度指数和斑块体平均斑块边缘等指数 ,对不同景观亚区的景观格局进行了数量分析。结果表明 ,在景观亚区这一尺度上 ,毛乌素沙地亚区一方面对该旗景观格局起控制作用 ,另一方面该亚区所承受的人类活动强度最大 ,景观的破碎化程度最深。而乌审凹地亚区的景观破碎化程度最小 ,人类活动强度最弱。从景观要素来看 ,无论哪一亚区均以天然草地为景观基质 ;不同类型斑块总的格局特点是 ,受人类影响程度愈深的斑块 ,其破碎化程度愈深 ,斑块的复杂性降低。总体而言 ,天然类型的斑块体 ,其斑块复杂性以乌审凹地亚区最为复杂 ,斑块的破碎化程度则以毛乌素沙地亚区最深 ;而人工斑块类型的变化规律在不同斑块类型之间稍有不同。     

塔里木河干流景观格局梯度分析

基于GIS 技术,以塔里木河干流为研究对象,通过缓冲区取样分析了流域整体景观格局及其空间分异特征;针对流域本身自然地理梯度特点,分别在流域5个河段沿横向梯度设置了35个缓冲带,并利用Fragstas 软件分别在景观水平和类型水平上选取景观指数,进行景观格局梯度分析与比较。结果表明: ① 研究区其他类型土地利用占总面积的54.88%,为整个流域景观的背景,植被占35.1%。低覆盖草地占植被面积最大、空间上呈连片的趋势,高覆盖草地空间分布较集中,林地斑块较小,被其他景观分离,空间结构破碎化较严重,耕地斑块数目最多,从上游至下游景观多样性降低,景观异质性减小。② 土地利用空间格局异质性特征比较明显,呈现出“上游-中游-下游”地域梯度和河道两侧缓冲带梯度格局,河流对景观格局的空间分布有明显影响,由不同宽度缓冲带的景观格局指数分析,塔里木河的宽度效应在河段1、2、3、4分别为8.6～10 km、6.6～8.1 km、4.8～4.9 km、1.4～5 km,各指数随缓冲带宽度的变化趋势反映出河流效应的强弱。③ 在类型水平上各景观指数反映不同景观类型对河流效应的敏感程度,有林地主要分布在1～5 km,疏林地为1～10 km,高覆盖草地为1～9 km,低覆盖草地为1～12 km。以河道为中心建立的辐射缓冲带的景观格局分析方法,很好地揭示了河流廊道-绿洲-荒漠过渡地区景观梯度动态和生态效应幅度,有利于制定更有效的发展政策,为受损生态系统的生态修复提供了有力依据。     

基于GIS的关中地区土地利用/覆盖变化对比研究

关中地区土地利用变化剧烈,内部结构差异明显。选取了该区域的长武县、长安区两个典型区进行土地利用/覆盖变化对比研究。利用1985年、2000年和2005年3期TM遥感影像解译数据,借助GIS的空间分析功能分析了土地利用变化过程,选取了斑块密度、平均分维数、分离度指数、景观多样性指数、景观形状指数等具有明显生态学意义的景观指数对土地利用景观格局进行分析,为土地可持续利用提供景观生态学依据。研究结果表明:在研究时段内,长武县和长安区耕地面积不断减少,长武县的耕地主要流向为林地,而长安区主要转为建设用地。景观格局特征的分析表明,两个区域受人类活动干预较大,斑块数量显著增加,土地利用景观不断破碎,多样性增强,分离度指数显示出各景观类型的空间分布更为分散,而长安区的分散程度相对更高。     

内蒙古牧区灌溉草场建设规模与格局评价

以内蒙古鄂尔多斯荒漠化草原鄂托克旗都思图河流域面积468km2为研究对象,对2006年和2007年流域内人工灌溉草场建设项目启动前后进行对比分析,研究流域内显性植被、隐性植被、玉米灌溉草场和苜蓿灌溉草场等资源斑块的景观特征,利用协调度进行牧区水利建设对整个流域生产力的影响进行评价。研究结果表明:牧区水利建设前后的景观格局由原来的随机型向集群型发展,景观的多样性、异质性、关联性、易达度、连通性下降,而景观斑块的分散度、干扰度、隔离度和破碎度等指数上升;景观资源斑块数量的消长与排列格局改变,直接导致流域内水资源亏缺近364.421mm,生物量下降53807.3 kg/a.hm2;景观在人工草场建设前后的协调度表明,在人工草场水利建设前其协调度评价值为63,而建设后其评价值仅为43。由此建议:以集群格局进行草原牧区水利建设不利于草原生态系统的稳定;草原水利建设应考虑草原本底-流域廊道-草库仑斑块在水流作用下能流、物流耦合的生态过程前提下,实现草原流域景观要素的水资源利用与分配;草原生产力提高的瓶颈是保证地表环境如何把天然降水转化为草原生产力层生态水,以维系正常的草原生产力。     

科尔沁城镇化过程对沙地景观的影响

城镇空间扩展所表征的城镇化过程及其对区域景观的影响,是景观生态学研究中的重要方向之一,也是景观生态学中格局-过程研究的重要组成部分。以1985—2013年遥感数据为基础,GIS技术与景观格局分析方法为手段,采用主要指标构建的城镇化指数定量分析了城镇化过程对科尔沁沙地景观的影响。结果表明:近28 a来,区域城镇化发展较快,年均提高0.64%,并呈现阶段性特征,研究区景观变化明显。在斑块水平上,农田、固定沙丘、林地、居工地的面积增加,其余景观类型的面积减少;农田、居工地与林地的破碎化程度增加;农田、固定沙丘最大斑块面积增加最显著,在区域中的优势作用增强。在景观水平上,区域景观破碎化程度减轻,空间集聚程度增加,景观类型组成趋于简单。区域内城镇化过程对不同类型景观的影响存在差异性,其特征表现为城镇化对农田、居工地的影响最大,对其他类型景观的影响较小。城镇化指数与斑块数量、散布与并列指数、香农多样性指数之间存在显著的负相关关系,城镇化指数与蔓延度指数为显著的正相关关系,表现为研究区景观破碎化程度、空间散布程度、异质性均随城镇化水平提高而减小,反映出城镇化与景观变化存在一定的内在联系,选取的景观指数能够反映城镇化过程对区域景观的影响。     

半干旱区农业景观空间格局变化研究——以和林格尔县舍必崖乡为例

本文选取景观空间格局分析指标 ,研究了和林格尔县舍必崖乡的农业景观空间格局从 1 987年到 1 997年十年间的变化。结果表明 :随着时间的推移 ,各景观类型的斑块数目明显增多 ,平均斑块面积减小 :旱地和草地在景观中的作用有所下降 ,水浇地和林地有所提高 ;景观的多样性指数均匀性指数增大 ,景观向多优势度的方向发展     

讨赖河流域近30年土地利用与景观格局动态

以讨赖河流域1976年Landsat MSS、1989年、2000年和2010年的Landsat TM 4期遥感影像为数据源,运用土地利用变化幅度、动态度、转移矩阵等方法,并结合景观指数,采用主成分分析方法,分析了流域1976-2010年间的土地利用/覆被和景观格局的变化及其驱动力。结果表明：近34年,研究区耕地和城乡建设用地所占比例持续上升,分别由4％和0．04％增加到7．4％和0．26％;冰川和永久性积雪、草地面积则分别减少897．98 km2和383．69 km2。各土地利用类型中以城乡建设用地的动态度最高,达16．13％,耕地次之。土地利用类型间主要转移方向为：冰川和永久性积雪转化为裸岩石砾地,戈壁转化为耕地,林地与草地间相互转化。整个景观的斑块密度先增大后降低,最大斑块指数先减小后增大,景观趋于更加破碎,景观的多样性先减小,后增加。人口增长和经济发展因素是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时也受气候因素的影响。     

塔里木河上游景观破碎化的时空动态变化分析

本文以遥感影像资料为基础信息源,以GIS及Fragstats景观格局分析软件为数据处理和破碎化指数计算的工具,在分析了塔里木河上游2000年和2005年景观格局变化的总体特征的基础上,选择景观斑块密度指数、景观斑块数量破碎化指数、景观斑块形状破碎化指数、景观分离度指数等指标,对塔里木河上游2000年和2005年景观破碎化程度进行了不同角度的分析。结果表明:就整个景观而言,斑块数量减少而平均斑块面积扩大,景观分布趋于连片,景观破碎化指数趋于稳定和减小;同时由于绿洲内部城镇化,农田水利设施的发展及绿洲外围的不断扩张,局部地区景观破碎化现象亦存在。     

半干旱区城乡接合部景观镶嵌结构研究--以兰州市西固区为例

在RS与GIS的技术支持下，以地处西北半干旱区的城乡接合部-兰州市西固区为区域背景，利用景观生态学方法研究了在不同的坡度、高程下景观镶嵌结构的空间布局与空间镶嵌作用的机制。结果显示：随着坡度的增加景观镶嵌结构的多样性指数减小，斑块数量、破碎度先增加后减少，优势度先增加后减少；随着高程的增加，多样性指数，斑块数、破碎度先减少后增加，优势度则相反。景观镶嵌体在坡度与高程的分布上具有一致性，综合坡度与高程分区的景观分形模型模拟结果显示：人类活动影响较小的自然景观类型的复杂性远高于人工景观类型，而稳定性后者高于前者。由此得到以下结论：⑴影响本区景观格局最主要的因素是气候因素；⑵景观格局分布的垂直变化明显；⑶河流廊道在构建本区景观格局中也扮演重要角色；⑷2 类有可能通过改变景观类型的复杂性和影响着自然生态环境。     

浑善达克沙地景观格局变化研究

在遥感和GIS技术的支持下,通过采用转换矩阵和斑块伸长指数、破碎度指数、多样性指数、优势度指数、均匀度指数等景观指数分析了80年代末期到2000年浑善达克沙地景观动态变化,结果显示:①景观要素类型尺度上,研究区草原景观和固定沙丘景观面积明显缩小,半固定沙丘景观和流动沙地景观向外扩展,反映出整个沙地向荒漠化方向发展的趋势;②景观尺度上,斑块伸长指数有所下降,破碎度变大,反映出人类活动对景观的干预作用不断增强;景观多样性指数和均匀度指数减小,优势度指数增加,表明景观的组成趋向简单,主要景观对区域景观变化起到主导作用,景观中的支配能力和影响力在增强。     

定西关川河流域退耕还林还草对景观格局演变的影响

以甘肃定西关川河流域为研究对象,利用遥感影像和实地调查相结合的方法,获取退耕还林还草前后（1995年、2000年、2005年和2010年）的土地利用数据进行景观格局演变分析。结果表明：从1995-2010年,农地面积由56.86%减少到28.50%,而林地由9.01%增加到20.01%,草地由31.92%增加到48.30%;建筑用地持续增加,水域面积减少较快。流域景观破碎化程度略有上升,斑块形状指数有所降低。景观优势度指数、多样性指数、均匀性指数和连接度指数变化不大。1999年实施的退耕还林还草工程,是林草地面积增加的直接驱动因素。15 a间,有50.95%的农地转变为草地,有46.24%的林地和草地又转变为农地,说明流域人口和城市的扩张,林草地面积扩大的压力仍然很大。此外,关川河流域水域面积的快速减少,说明流域水资源环境呈恶化的趋势。