基于MAS与CA的滇池流域土地利用变化模型研究

采用多智能体(Multi-Agent System,MAS)、元胞自动机模型(Cellular Automata,CA)和GIS技术,对流域土地利用/土地覆盖变化(LUCC)进行模拟研究,分析了其空间格局变化特征。该文以滇池流域为例动态模拟了滇池流域2002年到2024年土地利用空间格局与结构,并采用点对点精度和Lee-Salle指数验证模拟结果,模拟结果的点对点精度达到82.29%,Lee-Salle总指数超过0.5。     

基于流域管理的土地利用研究与应用

研究流域中的土地利用,目的是通过分析不同的土地利用方式对流域生态环境的影响,探讨流域中合理的土地利用方式,从而有效地指导流域管理的实施。本文从研究的主要内容、方法与技术手段以及土地利用在流域管理中的具体应用等方面分别加以阐述,探讨了土地利用研究在流域管理中的积极意义。在总结国内外流域内土地利用管理经验的基础上,提出了土地利用规划必须做到经济效益、生态效益与社会效益三者统一,流域土地利用规划可以在遵循基本步骤的原则下,大胆借鉴外国成功经验,结合我国流域的特点,切实地做到流域资源的可持续发展。     

试论根据土壤生产潜力及土地利用强度评价土地利用合理性问题——以加拿大渥太华市郊为例

土地利用的合理性取决于土地利用强度是否与土壤生产潜力相适宜。土地利用强度等级与土壤生产潜力级别的一致性是一地区土地利用合理性的标志。依据作物系统编制的农业土地利用系统图较传统的土地覆盖图有更大的实用性。可利用该图与土壤生产潜力图迭加制成的农业资源分区图来分析1978—1987年渥太华市郊土地利用的合理性。结果指出,渥太华市郊土地利用方式基本上是合理的,变化趋势也是适宜的,但同时有不足之处,建议当地市政当局对某些不合理的土地利用方式做相应调整。     

试论根据土壤生产潜力及土地利用强度评价土地利用合理性问题——以加拿大渥太华市郊为例

土地利用的合理性取决于土地利用强度是否与土壤生产潜力相适宜。土地利用强度等级与土壤生产潜力级别的一致性是一地区土地利用合理性的标志。依据作物系统编制的农业土地利用系统图较传统的土地覆盖图有更大的实用性。可利用该图与土壤生产潜力图迭加制成的农业资源分区图来分析1978—1987年渥太华市郊土地利用的合理性。结果指出,渥太华市郊土地利用方式基本上是合理的,变化趋势也是适宜的,但同时有不足之处,建议当地市政当局对某些不合理的土地利用方式做相应调整。     

大型底栖动物生物评价指数比较与应用

采用不同生物指数评价河流健康,结果往往有差异,如何识别各种生物指数的关系和适用性成为亟待解决的问题.基于太子河流域大型底栖动物群落研究,比较了5种大型底栖动物生物指数评价结果的差异.结果表明,5种指数具有极显著的相关性,但由于健康等级划分标准差异,造成不同指数的健康评价等级存在一定差异.同时分析了不同指数对不同类型人为活动影响的敏感性,研究其在河流健康评价中的适用性.结果表明在太子河流域中,BI指数与土地利用类型和溶氧具有较好的相关关系,对这两类的干扰具有较好的指示作用;FBI指数对酸污染和氨氮污染具有较强的指示作用;ASPT指数与耗氧相关的水质指标有较强的负相关;B-IBI指数与总氮呈显著的负相关关系,可较好指示氮污染,而且B-IBI指数与其他类型人为干扰活动均呈显著的相关关系,对土地利用和水质污染也具有较好的指示作用.综上所述,大型底栖动物BI指数和ASPT指数应该分别适用于评价流域土地利用和水化学指标对河流生态系统的影响,而B-IBI可用于评估多种类型人为干扰活动.     

近代黄河三角洲土地资源的开发利用

近代黄河三角洲具有广阔的土地资源,由于盐渍化面积较大,土地垦殖指数较低,土地生态环境条件脆弱,而且土地开发利用受地表淡水资源的年际与季节分配的影响。当前土地生产力水平较低,但开发利用的潜力大,开发的紧迫感加强。开发利用黄河三角洲的主要途径有:①改造低产田,挖掘土地增产潜力;②扩大平原林地,营造林网,改善生态环境;③利用现有林场,逐步建成畜产品生产基地;④利用沿海滩涂和陆地水面发展养殖业与种植业;⑤处理好土地开发与油田建设的关系,发挥土地与油气资源两大优势;⑥运用遥感资料监测土地资源的动态变化,为及时合理地变更土地利用提供依据,以充分发挥土地资源的生产潜力。     

云南澜沧江流域土地利用及其变化对景观生态风险的影响

利用GIS的空间分析功能,对云南澜沧江流域1980年、1992年和2000年3期TM遥感影像解译的土地利用解译数据进行图层代数运算,定量分析了土地利用变化及各种土地利用方式的相互转化关系;在土地利用变化的基础上,以景观干扰指数和土地利用类型的敏感度指数为评价指标,分析了不同研究时段内不同空间范围的景观生态风险变化情况.研究结果表明,自1992年以来该流域牛态环境受人类活动干扰增强,耕地、林地、草地三者之间相互转化频率较高;土地利用结构的变化已导致景观生态风险指数发生显著时空差异,中级以上的生态风险主要分布于该流域的中下游,分布范围呈东南向西北方向扩展,风险较高的地区增加幅度较大.受地形、地貌的影响,该区域的景观生态风险各向异性较显著,自相关范围在7.5km之内.澜沧江流域景观生态风险有扩大的趋势,应加强中级以上景观生态风险区域的生态保护与建设,以实现澜沧江流域的生态环境与社会经济的可持续发展.     

尼洋河流域土地利用结构对水质的关联分析

文章以尼洋河流域为研究区域,用该流域2018年8月TM遥感影像图作为底图,结合野外实地调查获取尼洋河流域的土地利用图。借用ArcGIS的水文及空间分析功能,将流域划分为7个子流域,并分析各子流域的土地利用结构。根据2018年9月现场采取的水样检测结果,分析COD、TP、TN及NH_4~+-N的空间变化特征,同时结合各子流域土地利用结构分析其之间的统计关系,研究流域内土地利用类型与河流水质之间的联系,以期为藏东南生态安全屏障区内的河流水质保护提供科学借鉴。结果表明:COD、TN及NH_4~+-N有明显的空间变化特征,在空间上尼洋河中游水质最优。流域内土地利用结构与水质之间的相关关系表现为:未利用土地与林地起汇作用,建设用地起源作用,从水质指标响应程度上看:对TN影响最大的土地利用类型是建设用地,对NH_4~+-N和COD影响最大的分别是水域和林地,流域内TP的空间特性与流域内土地利用类型不存在多元线性回归关系。     

1985-2015年美国坦帕湾流域土地开发利用强度时空变化分析

分析土地开发利用强度对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。选取美国佛罗里达州坦帕湾流域为研究区,以1985年、1995年、2005年、2015年4期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,采用GIS技术构建了基于行为者的土地动态度模型、转移矩阵、土地开发利用强度模型和土地利用结构模型,对坦帕湾流域土地开发利用强度时空格局进行了分析。结果表明：（1）研究期间建设用地和林地是流域主导土地利用类型;建设用地面积增加最多,主要由耕地转换而来,转换比例为53.74%。（2）各种土地利用类型相对变化率具有明显的空间差异,河流与湖泊相对变化最大;未利用地速度变化最为显著,单一动态度高达1.11%;建设用地年均增长较为平缓,每年增长0.30%左右;流域北部和南部综合动态度最高,形成极核中心,并以圈层形式向外辐射降低,同时高动态度区逐渐转换为较低动态度区。（3）信息熵均衡度呈小幅下降趋势,土地利用结构均质性下降;土地开发利用面积基本构成为建设用地>林地>耕地与牧场>河流与湖泊>未利用地>滩涂与沼泽。（4）坦帕湾沿岸皮拉尼斯县与坦帕市土地开发利用强度最高;流域土地开发利用强度发展期面积高于调整期,土地开发利用强度增强趋势明显。     

干旱区内陆河流域土地利用程度变化与生态安全评价——以新疆玛纳斯河流域为例

以天山北坡玛纳斯河流域为例,在遥感与GIS支持下揭示了流域1989-2002年间土地利用程度变化状况,并进一步对流域生态安全进行了综合评价,最后分析了土地利用程度变化与生态安全的关系。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用程度稳定上升,土地利用总体处于发展时期;②1989-2002年,流域生态安全状况整体有所好转,但局部生态环境出现恶化趋势;③流域土地利用程度综合指数在18~100间的区域生态安全等级有所提高,由1989年主体属于中警状态提高到2002年的预警状态;④不同土地利用程度下流域在较安全和预警状态面积之和有以下顺序：Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅲ＞Ⅱ,表明Ⅴ级土地利用程度区即林草地是流域生态恢复和重建的首选和重要组成部分,而沙地则是生态环境治理的难题和关键。最后,提出了通过提高低利用程度区的土地利用程度来确保生态安全的观点。     

中东部地区土地利用与土地退化特征分析

采用20世纪80年代,90年代和2000年的遥感、地面调查及文献资料数据,分析了我国中东部地区土地利用与土地退化特征.分析结果认为,耕地和林地是中东部地区主要的土地利用类型,占该区土地总面积的68%左右;园地、居民和工矿及交通用地面积迅速增加;未利用土地面积明显缩小;水土流失得到初步控制,流失面积有所减少,但水土流失区域差异大,部分地区水土流失仍在加剧;耕地人均占有量小,利用强度大,复种指数高;耕地用途不稳,转入转出频繁;耕地总面积与人均耕地面积迅速减少,2000年耕地面积比80年代初和1995年分别减少了913.15×104和151.31×104hm2;2000年人均占有耕地面积比80年代初期约减少了0.03hm2;土壤污染严重,耕地质量不断下降,食品安全受到威胁.      

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明：①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量（除全磷）随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈＂W＂型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x-0.142（R2=0.877）较好地拟合。微度侵蚀（〈5 cm）、中度侵蚀（5～30 cm）和重度侵蚀（30～50 cm）的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

黑龙江省土地退化类型特征及其驱动力分析

随着经济发展,资源开发规模和强度不断加大,黑龙江省的生态环境日趋脆弱,生态功能逐渐减弱,土地退化问题十分严重。本文分析了黑龙江省土地退化的主要类型特征,并从自然与人文两个方面对黑龙江省土地退化的驱动力进行了探讨,并提出相应的对策建议。黑龙江省土地退化主要表现为水土流失、土地沙化、土地盐渍化等方面,其土地退化是在地形地貌复杂、土壤侵蚀、自然因素组合不够协调等自然因素和水资源的不合理利用、破坏植被,水土流失严重、不合理的耕作制度等人为因素双重作用的结果。     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明:①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量(除全磷)随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈"W"型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x ^-0.142(R²=0.877)较好地拟合。微度侵蚀(<5 cm)、中度侵蚀(5~30 cm)和重度侵蚀(30~50 cm)的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

基于土壤水分分布的土地利用空间优化方法——以黄土高原杏子河流域为例

选择具有黄土丘陵沟壑区典型特征的杏子河流域为研究区域,在分析流域土地利用现状的基础上,基于GIS的栅格模型将累积土壤水分补给量模型、土壤侵蚀模型和多目标非线性优化模型结合起来,建立了黄土丘陵沟壑区土地利用空间优化模型,并应用此模型探讨了杏子河流域在综合治理过程中的一些特点和规律。研究表明,经济效益随着治理程度的增加而持续增加,生态效益在治理程度达到30%后明显减小。由于综合考虑了土壤水分的空间分布,优化后的经济效益明显增加,生态效益差别不大,但是退耕还林的效果更好。     

通辽北部农牧交错生态脆弱区农地利用强度与潜力分析

农牧交错生态脆弱区农业土地利用系统具有高敏感性特点,对其利用强度及潜力分析能够为区域土地可持续利用提供重要支持。论文基于农用地分等成果,在通辽市从北向南选取扎鲁特旗、科尔沁左翼中旗、开鲁县和科尔沁区作为典型区域,分析中国北方农牧交错带生态脆弱区农地产能差异及空间变异规律,并对该地区农地利用强度及增产潜力进行了研究。结果表明:①研究区北部和东北部产能较低,贯穿开鲁县由东北向西南延伸带状区域及科尔沁区沿西辽河分布的带状区域是研究区产能最高的区域;②西辽河平原区各层次产能均高于大兴安岭丘陵区,光、温、水、土等自然因素对产能产生主要影响,县区之间可实现产能差异性小于理论产能,利用和管理水平是产能发挥的根本;③理论利用强度自西南向东北递减,理论利用潜力自东向西递减,可实现产能利用强度自南向北递减,可实现利用潜力西高东低;④研究区中部和东南部属于粮食主产区,应加强农业技术的推广,着重解决土地利用粗放、非法占用耕地的问题;北部丘陵区应因地制宜,对不适耕种的区域建议还林还草,加强生态保护。     

鄂尔多斯市1988-2000年土壤水力侵蚀与土地利用时空变化关系

土地利用是引起土壤侵蚀的重要驱动过程。基于1988年和2000年TM影像数据和气候、土壤、植被及DEM等数据,运用通用的土壤流失预报方程（RUSLE）,对鄂尔多斯市1988-2000年间的土壤水力侵蚀进行定量估算,揭示期间水力侵蚀的时空变化特点,并对土地利用类型与土壤侵蚀的关系进行分析。结果显示：1988-2000年间,研究区土壤水力侵蚀时空变化较为明显。时间变化上侵蚀强度明显减弱,除了微度侵蚀从53.16%剧增至81.24%以外,中度、强度、极强度和剧烈侵蚀类型均有较大幅度的下降;空间变化亦很明显,2000年与1988年相比,剧烈侵蚀只有准格尔旗东南部还有少量分布,强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在准格尔旗境内。土地利用方式对土壤侵蚀有明显的影响,高覆盖草地和水域的土壤侵蚀强度较小。此外,不同土地利用类型的平均土壤侵蚀模数和土壤强度指数均有大幅度的下降。其中未利用地的下降幅度最大（68.14%）,其次为低覆盖度草地（64.09%）,耕地的下降幅度最小（49.62%）。研究结果表明,鄂尔多斯土壤水力侵蚀治理的重点区域是东北部,改变土地利用方式,增加水土保持工程措施,加强采矿迹地的修复重建等是有效防治土壤水力侵蚀的重要措施。     

澜沧江流域云南段土地利用及其变化对土壤侵蚀的影响

采用GIS空间分析与传统统计分析相结合的方法,通过在ARCGIS 8.1的GRID模块中,对澜沧江流域南段土地的栅格(GRID)图进行地图代数运算,形成具有复合数据的新GRID数据表;对新生成GRID属性表的数据进行统计计算,获得研究时段内不同空间范围的土地利用转移矩阵数据及各类用地上的土壤侵蚀数据;通过土壤侵蚀综合指数(INDEX)的计算,反映了不同区域、不同土地利用类型上的土壤侵蚀程度及其变化.研究结果表明,耕地、其它林地、低覆盖度草地上土壤受侵蚀的可能性较其它用地类型大;耕地、中覆盖度草地、水域的土壤侵蚀强度较其它用地类型大;土地利用变化对土壤侵蚀变化的影响在澜沧江中游和下游区域表现较为明显,而在上游区域不明显;上游区域土壤侵蚀的主导因素不是土地利用及其变化,而是地形、气候等其它因素.     

基于风沙防治的典型农牧交错区土地利用多情景模拟

作为典型的半干旱沙区,科尔沁左翼后旗（简称"科左后旗"）土地退化严重,土壤风蚀程度较强,有针对性地调整土地利用结构,有助于农牧交错区社会经济和生态环境的可持续发展.采用修正风蚀方程（RWEQ）模拟科左后旗的风蚀状况,并结合CA-Markov模型和当地风蚀状况及区域相关规划,设定了延续现有发展态势的历史发展情景、在全区域内开展风蚀治理的全域治理情景和依照区域风蚀特征实施治理的分区治理情景3种未来可能的发展情景,基于Dyna-CLUE模型模拟各情景下科左后旗2020年的土地利用格局.结果表明:①2010年科左后旗的平均风蚀量为33.86 t/（hm2·a）,风蚀程度较为严重,并且具有明显的西高东低的空间差异.②采用Dyna-CLUE模型模拟2010年土地利用空间分布结果的Kappa指数达0.921,模拟效果良好.③与2010年相比,历史发展情景下,2020年科左后旗荒漠化趋势更加严重,未利用地面积将增加33.76%,草地退化明显;全域治理情景下,风沙治理取得了一定成效,70.30%的未利用地得到治理,其中分别有32.32%和32.52%转化为林地和草地,水域也得到一定恢复,面积将增加5.01%;相比于全域治理情景,分区治理情景下高风蚀地区有更多的未利用地得到治理,低风蚀地区耕地面积将增加4.68%,进行风沙治理的同时也在一定程度上保护了耕地.研究显示,Dyna-CLUE模型在我国农牧交错区具有较好的土地利用格局的模拟能力,采取积极的风沙防治措施可以大幅提高当地的林地和草地面积,而采取有针对性的分区域治理政策在进行风沙治理的同时也可有效地保护耕地.      

喀斯特白云岩坡地土壤异质性特征与土壤保育模式研究

在"石漠化"相对较低的白云岩典型坡地上,对石质地块、石土质地块、土石地块和土质地块的土石结构、土壤厚度、土壤颗粒结构等土壤空间异质性特征进行测量分析。随着坡长与坡位的变化,样方内出现受侵蚀后搬移堆积的土壤数量增加,同时土壤厚度的变异系数由1.7降低到0.63,但是>2mm的土壤颗粒比例从13.66%增加到23.48%,土壤侵蚀致使土壤颗粒结构出现"粗粒化"趋势。结合与侵蚀环境因素的相关分析,提出不同土壤异质性特征坡地地段的土壤保育模式。