土地利用格局景观指数算法与应用

土地利用斑块的形态和空间格局是人类与自然长期相互作用的结果,图形特征的时空演化可以看作是土地利用变化的一种外在表现.该文以吉林省长岭县为研究区,综合运用遥感影像和其他相关资料得到研究区1991年、1995年和2000年的土地利用数据;借助GIS的空间分析功能,获得多时期的土地利用变化信息,并基于景观生态学原理,提取土地利用斑块形态和格局信息,分析近圆指数、方形指数、分维数、分离度等指标及其地学机制.研究表明,受人类干扰强的斑块,近圆指数和方形指数较大,分维数较小,分离度较大;而受人类干扰弱的斑块,近圆指数和方形指数较小,分维数较大,分离度较小.通过图形信息角度进一步发掘土地利用格局及其动态变化的驱动机制,对完善土地利用/土地覆被时空演化过程描述与分析是一种新的尝试.     

镇江市土地利用景观格局时空过程与驱动因素

以宁镇扬丘陵区的镇江市为案例地,基于1978—2012年遥感图像数据,从类型尺度和景观尺度2个维度分析镇江市土地利用景观格局时空过程特征;并通过PCA模型定量揭示镇江市土地利用景观格局时空演化驱动因素。结果表明:1)1978—2012年耕地是区域主导景观类型,其次林地、建设用地为区域优势景观类型;其中耕地、林地景观类型分别减少7.63%、1.21%,而建设用地景观增加8.87%;2)镇江市总体斑块数目增加,平均斑块面积、斑块形状指数和分维数下降,且耕地、建设用地及水域对区域景观格局演化响应最为显著;区域景观破碎度、集聚度及多样性指数不断上升,表明人类活动对研究区景观干扰不断增强,且存在镇江中东部高于西部的空间分异特征;3)人口快速增长是土地利用景观格局演变的直接诱因,城市化推动、经济持续发展是景观格局演化的重要驱动,而技术革新进步会对景观格局演变具有一定冲击作用;4大驱动力综合耦合作用1978—2012年镇江市土地利用景观格局时空演化过程。     

苏北盐城海岸带景观格局时空变化及驱动力分析

利用RS、GIS手段研究分析了盐城海岸带景观格局的时空变化及其驱动力因子。结果表明：在1983～2000年间,景观斑块数量倍增,平均斑块面积大幅度减小,景观基质构成由比重势均的人工、自然景观变成了以耕地、水域为主的人工景观;海岸带景观异质性整体上有减弱的趋势,主要表现为多样性指数降低、破碎化指数增大、分维数减小,而在空间和类型上又有异于整体的表现;自然地理条件、人口增长、经济收益差异、政府政策是导致盐城海岸带景观格局变化及其区域差异的主要驱动力;随着滩涂围垦利用等人类干扰的不断增加,海岸带景观生态环境保护与经济开发之间的矛盾将愈发突出。     

云南玉溪市元江河谷景观格局与功能分析

将云南省玉溪市境内元江河谷依区域行政边界、生态服务功能划分为七个研究单元,以2002—02的Land-Sat-TM影像为数据源,采用多样性指数、优势度指数、景观类型破碎度和分离度指数对其进行土地利用景观格局与功能分析。结果表明,元江上游河谷低山丘陵生态农业建设区和元江上游河谷陡坡水土流失重点控制区,有林地和灌木林地面积合计占到单元面积68％以上,土地利用格局较为合理,生态环境相对安全;其余研究单元除灌木林地连通性较强外,各景观类型斑块小而分布零散,土地利用方式以人工景观为主,景观破碎化程度大,已不能维护河谷生态系统的稳定,将制约地方经济的发展。     

基于GIS的土地整理景观效应分析

以北京市怀柔区的土地整理项目为例,基于GIS,应用景观生态学方法,分析了土地整理前后的土地利用结构和景观格局变化。结果表明:(1)土地整理实施后,项目区超过70％的面积为耕地,其他土地利用类型多转变为耕地。(2)土地利用的斑块数量和斑块密度降幅超过50％;平均斑块面积、最大斑块面积和最小斑块面积分别增加1.2倍、0.4倍和79倍,而斑块面积变异系数降低了24.18%。(3)土地利用斑块形状变得简单规则、空间分布集中,景观边缘密度、形状指数和分离度指数明显降低,降幅超过29％,分维数略有降低,而聚集度升高。(4)土地整理在减轻景观破碎化的同时也降低了景观多样性,斑块类型丰富度指数降低14%,而Shannon与Simpson的多样性指数和均匀度指数的降幅超过30%。     

基于3S技术的内蒙古乌审旗景观格局研究

以乌审旗2005年30 m分辨率的TM遥感影像为基本数据源,在ArcView和ArcMap支持下,得到乌审旗景观分布格局图,并对景观单元特征指数、斑块形状指数、斑块数破碎化指数、斑块分维数、景观异质性指数进行统计分析。结果表明,在乌审旗21 495个景观斑块中,斑块数目最多的为沙地景观,共有10 357块;总面积最大的也是沙地,为6.28×109m2;水域景观总面积最小,仅为5.36×107m2;平均面积最大的是工矿用地,为4.26×106m2;景观斑块密度最大的是耕地。各类斑块形状均较复杂,近圆度极小,居民点由于受到人为规划的影响呈现明显的几何形状特点,故景观形状指数最小;随着人类干扰强度的增加,从自然景观、半自然景观到人工景观,多样性指数、破碎化指数均依次减小,景观多样性指数沙地最高、工矿用地最低;居民点的优势度指数最高,其均匀度指数最低;整个研究区各景观分数维值均小于1.4,景观的自相似程度比较高。     

猫跳河梯级开发流域土地利用与景观格局空间分异

通过1973—2010年4期遥感影像土地利用变化信息提取和景观格局指数计算,分析水电梯级开发背景下以流域主要干支流为轴线的不同缓冲区内土地利用和景观格局的空间分异动态。结果表明:各缓冲区内不同时期的综合土地利用变化动态度在0.13～0.39之间变动,由内向外综合土地利用变化动态度有增大的趋势;各缓冲区内各时间段的土地利用均达到理论可利用程度的60%以上,内圈开发利用更加活跃,处于土地利用发展时期的时间也更长;内圈受到的人为干扰最大,形状指数最小,斑块的几何形状最简单,外圈相反;各圈层的景观破碎度指数呈先减小后增大的趋势;内外圈分别由于人为活动和自然景观本身的复杂性而使得景观多样性指数偏大;外圈聚集度指数呈先增大后减小的趋势,内圈和中圈聚集度指数变化不明显。     

福州市土地利用景观格局分析

以福州市土地利用现状图为基本图件,在GIS支持下编制了福州市土地利用景观图,进而选取几种主要指数,通过Excel软件计算,定量分析了福州市土地利用的景观格局及破碎化特征.结果表明林地为基质景观,优势度指数最高,分离度指数最低;耕地、园地、城镇村及工矿用地和水域的均匀度较高,多样性指数较大,但破碎化程度较深;未利用地破碎度最低.从总体上看,土地利用的景观比较单调、多样性指数较小、破碎化程度也较低,景观异质性不高.     

柴达木盆地荒漠绿洲景观格局定量分析

以柴达木盆地土地利用观状图为基本图件,在CIS支持下编制了柴达木盆地土地利用景观图。在此基础上选取多种景观指数,即选取斑块大小、斑块数、聚集度、相似邻接百分比、景观优势度指数、面积加权的平均斑块分形指数、散布与并列指数、香农多样性指数和香农均度指数等主要景观格局指数,定量地分析柴达木盆地荒漠绿洲景观格局特征。结果表明：柴达木盆地景观的主要斑块类型为未利用土地和草地,二者面积之和占全区的95％左右;绿洲景观以耕地、园地、林地以及城镇工矿用地等形式镶嵌在景观中,它们由于受到绿洲内人类活动的强烈影响,分形指数大,破碎度高;园地、水域与沼泽、林地和耕地的分布均比较分散,与其它类型相互混杂分布,说明绿洲内部缺乏高度连接的景观,生态系统脆弱;总体上看,柴达木盆地的景观比较单调,多样性指数较小,破碎化程度较低,景观异质性不高。     

土地利用景观格局空间尺度效应研究——以武汉市为例

城市土地利用景观格局研究对城市规划设计和土地资源管理具有重要的理论价值和现实意义,而研究尺度的选择是其必不可少的部分。本文基于景观生态学方法,以武汉市为研究区域,选取聚集分散指数、斑块类型指数、形状指数三种类型指数对土地利用景观格局进行分析,同时引入层次分析法,研究武汉市土地利用景观格局的空间尺度效应及其响应特征,结果表明武汉市土地利用景观格局具有明显的空间尺度效应,随着空间尺度的增大,景观破碎程度增大,景观分布越来越分散,景观异质性减小,斑块之间连接度越来越弱。在此基础上,建立最佳尺度选择模型,并基于分型理论对最佳尺度的合理性进行验证,最终得出武汉市土地利用景观格局研究的最佳空间尺度为60 m。     

基于遥感和GIS的干旱区绿洲景观破碎化分析--以金塔绿洲为例

以2个时期的遥感图像所解译的土地利用数据为基本信息源，基于GIS工具，选用斑块密度、廊道密度、斑块破碎度、分离度和斑块面积变异系数5个指标对金塔绿洲的破碎化程度进行了分析。结果表明：(1)1990～2000年，金塔绿洲总体的景观破碎化程度轻微地降低。(2)从景观类型上看，基质的破碎化程度增强；水浇地面积增大，趋于集中分布，破碎化程度降低；城镇用地破碎度增加，分离度减小。这些变化与人类开发利用活动的程度和方式有关，体现了荒漠基质受人类影响而逐步形成的典型农业型绿洲的特点。     

人类土地利用干扰对黑河中游湿地时空变化的影响

干旱区湿地是典型的脆弱生态系统,湿地景观格局变化与人类的干扰活动密切相关。在RS和GIS技术支持下,基于1975-2016年长时间序列遥感影像,利用景观开发强度指数（LDI）和土地利用转移矩阵模型等分析方法,定量评估了人类土地利用干扰对黑河中游湿地时空变化的影响。结果表明：研究区湿地面积总体呈现下降趋势,但人工湿地总体呈增加趋势;湿地景观的异质性、破碎化程度增强,湿地斑块之间的聚集度下降;总体上研究区各类湿地的LDI指数呈上升趋势,湿地的人为干扰程度增强,2001年后湖泊湿地的人为干扰程度最强。在人为干扰下湿地多转化为林地、草地、居工矿用地及耕地。人为干扰对湿地的影响因湿地类型而异。因此,科学评价不同类型湿地的人为干扰状况,对不同类型湿地制定相应的保护策略具有重要意义。     

地理探测器方法下甘肃白龙江流域景观破碎化与驱动因子分析

基于GIS技术、景观格局指数、主成分分析和地理探测器的方法,定量分析了1990~2014年甘肃白龙江流域的景观破碎化及其驱动因子。结果表明：1990~2014年甘肃白龙江流域景观破碎化程度先增加后降低;研究期间流域东南部的景观指数变化最为剧烈和复杂,主要是文县和武都区;人类干扰（人类活动强度和土地利用类型）和地形因子（高程、坡度和坡向）对景观破碎化空间分异的影响显著不同,其中人类干扰是景观破碎化空间分异的主要驱动因子。     

干旱区绿洲景观尺度稳定性初步分析

在景观尺度上,从绿洲景观多样性、景观廊道的复杂性以及土地利用及其生态环境效应等方面探讨了绿洲景观稳定性的内涵,并对新疆三工河流域绿洲进行实例分析和应用。结果表明：(1)人工绿洲景观的稳定需要绿洲景观的多样性逐渐降低和景观廊道的复杂性增加;但天然绿洲的稳定需要增加景观的多样性和景观廊道的复杂性。(2)人工绿洲景观稳定性还可从绿洲土地利用变化方面分析,绿洲土地利用变化是人类投入大量负熵的结果,投入的负熵越多,绿洲土地利用程度越高,越有利于绿洲从低级的亚稳定状态不断向高级稳定态发展,从而实现绿洲可持续发展。但人类的投入并不总是有利于绿洲的稳定,可用土地废弃比例的变化,说明人类投入对绿洲生态环境和稳定性造成的影响,土地废弃的比例越高,绿洲生态环境的质量也就越低,绿洲的稳定性也就越低。(3)通过绿洲景观多样性、景观廊道的复杂性和土地利用状况综合评判,1978～1998期间三工河流域绿洲景观及其各部分的稳定性逐步提高。     

21世纪初中国土地利用强度的空间分布格局

土地利用强度直接反映了人类活动对自然生态系统的影响程度,成为全球环境变化的重要驱动力,也是土地利用可持续程度的重要测度指标。当前土地科学研究主要关注土地覆被变化及其对生态环境的影响,而土地利用强度的高分辨率时空表达尚在探索阶段。本文基于土地利用栅格成分数据、遥感数据、社会经济数据等空间化指标要素,根据地表被人类活动干扰程度及其可逆性分为人工地类、半人工地类、半天然地类、天然地类4个一级类型;依据耕作强度、人口密度等人类活动强度指标分为22个二级类型,获得空间分辨率为1 km的中国土地利用强度图。21世纪初全国人工地类、半人工地类、半天然地类和天然地类的面积比例分别为0.71%、19.36%、58.93%和21%,人口分布密集的东南部土地利用强度类型多样,且整体高于人口稀疏的西北部;随着经度的增加,土地利用强度类型由以天然地类和半天然地类为主转变为半天然地类和半人工地类为主;东部省市区土地利用强度高于中、西部,西部省市区土地利用强度最低;土地利用强度类型呈区域性集聚分布。与已有研究相比,该研究有效刻画了中国土地利用强度的空间异质性,有助于深入理解人类与自然生态系统的交互格局及其生态环境效应,为可持续土地利用政策的制定提供科学依据。     

Status of land use intensity in China and its impacts on land carrying capacity

Land use intensity quantifies the impacts of human activities on natural ecosystems, which have become the major driver of global environmental change, and thus it serves as an essential measurement for assessing land use sustainability. To date, land-change studies have mainly focused on changes in land cover and their effects on ecological processes, whereas land use intensity has not yet received the attention it deserves and for which spatially-explicit representation studies have only just begun. In this paper, according to the degree and reversibility of surface disturbance by human activities, there are four main classes of land use intensity: artificial land, semi-artificial land, semi-natural land, and natural land. These were further divided into 22 subclasses based on key indicators, such as human population density and the cropping intensity. Land use intensity map of China at a 1-km spatial resolution was obtained based on satellite images and statistical data. The area proportions of artificial land, semi-artificial land, semi-natural land, and natural land were 0.71%, 19.36%, 58.93%, and 21%, respectively. Human and economic carrying capacity increased with the increase of land use intensity. Artificial land supports 24.58% and 35.62% of the total population and GDP, using only 0.71% of the total land, while semi-artificial land supported 58.24% and 49.61% of human population and GDP with 19.36% of China’s total land area.     

基于昆山市城乡一体化的景观动态变化分析

在我国快速城乡一体化发展的背景下,研究城乡一体化的景观格局动态变化,对城乡景观的协调发展有十分重要的意义。以昆山市域范围为研究对象,基于1985—2008年间的3期TM影像图及两期土地利用数据,采用遥感和地理信息系统相结合的技术方法,应用Image Analyzer 1.0等景观分析软件,依据城乡联系的特点对昆山市域范围的景观格局进行分类,并对其演变进行动态研究。结果表明:23年间自然景观类型的面积基本保持不变;人工景观面积显著增长了440%;半自然半人工景观面积减少了29%。乡镇的农业景观大幅度减少了312.45 km2(占总面积的33.69%),而工商业及交通用地的增幅达33.17倍。市域范围内整体斑块密度、景观斑块数量破碎化指数受人工景观类型的影响基本呈上升趋势;受可开发利用土地资源量的限制,斑块之间距离缩进,其景观分离度也呈下降趋势。说明在城乡一体化进程中,景观格局受人为影响非常严重,在城市建设的同时,自然景观格局的连续性与完整性遭到破环。     

中国土地利用强度及其承载力研究（英文）

Land use intensity quantifies the impacts of human activities on natural ecosystems, which have become the major driver of global environmental change, and thus it serves as an essential measurement for assessing land use sustainability. To date, land-change studies have mainly focused on changes in land cover and their effects on ecological processes, whereas land use intensity has not yet received the attention it deserves and for which spatially-explicit representation studies have only just begun. In this paper, according to the degree and reversibility of surface disturbance by human activities, there are four main classes of land use intensity: artificial land, semi-artificial land, semi-natural land, and natural land. These were further divided into 22 subclasses based on key indicators, such as human population density and the cropping intensity. Land use intensity map of China at a 1-km spatial resolution was obtained based on satellite images and statistical data. The area proportions of artificial land, semi-artificial land, semi-natural land, and natural land were 0.71%, 19.36%, 58.93%, and 21%, respectively. Human and economic carrying capacity increased with the increase of land use intensity. Artificial land supports 24.58% and 35.62% of the total population and GDP, using only 0.71% of the total land, while semi-artificial land supported 58.24% and 49.61% of human population and GDP with 19.36% of China's total land area.     

历史时期西北干旱区生态环境演变过程和演变阶段

在历史时期,西北干旱区的生态环境演变过程是绿洲化与沙漠化并存,人进沙退和沙进人退皆有。灌溉绿洲是通过人工水系(渠、库、井)、栽培植物和耕作土壤,逐步替代自然水系、自然植被和土壤形成的。沙漠化则是由于人类活动改变了水资源的地域分配,使河流中下游地表水减少,地下水位下降,植被衰败向发展扩大。在受人类干扰很少的自然水系情况下,本区生态处自然平衡;在较强干扰下的半自然水系时,生态平衡失调;在强烈干扰的人工水系时期,河流上游生态改善,下游急剧恶化。