大型露天煤矿区土地扰动的时空变化

选择平朔矿区安太堡露天煤矿为研究区域,采用主成分分析方法对1990年和2005年两期Landsat-TM遥感影像进行分析,探讨了研究区15年间的土地利用变化.结果表明:由于露天矿区土地扰动下土地类型、面积分布及其景观格局的不同,其遥感影像的光谱空间特征也不相同,但前2个主成分构成的空间特征结构十分明显,第1主成分主要表示采煤运煤区、边坡区以及剥离堆垫区的特征信息,第2主成分主要表示植被高覆盖区及植被低覆盖区的特征信息.将研究区的土地利用类型按照剥离区、采挖区、复垦区和原地貌四大类型进行分类,15年间,采挖区基本保持原有面积;原地貌面积减少了15.263km2;复垦区面积增加了8.513km2;剥离区面积不断扩大,从1990年的5.522km2增加到2005年的11.889km2.     

太原市土地利用/覆被变化及驱动因素研究

目前人类面临的诸多资源环境问题都与土地利用有关, 土地利用/覆被变化是人类-资源-环境耦合系统研究的理想切入点。基于Landsat TM遥感影像数据、自然环境和社会经济数据, 运用GIS空间分析和统计学方法, 定量研究了改革开放以来太原市土地利用/覆被变化的空间格局、转移特征、变化规律及驱动机制。结果表明: (1)目前太原市的土地利用类型以植被(670 km2)、建筑用地(385 km2)和耕地(296 km2)为主, 分别占总面积的47%、27%和21%。1981—2018年, 建筑用地和未利用地的变化速度和强度最大, 其次是植被和耕地, 水域的变化不大。(2)改革开放以来, 建筑用地持续向主城区西部和南部扩张, 大量的耕地(128.45 km2)、植被(77.21 km2)和未利用地(67.63 km2)转化为建筑用地; 土地利用变化动态度和强度分别为5.77和0.50。(3)未利用地主要分布在城区北部, 改革开放以来, 呈持续减少的趋势, 主要被转化为植被(256.54 km2)、建筑用地(83.12 km2)和耕地(57.18 km2)。土地利用变化动态度和强度分别为-2.36和-0.59。(4)植被主要分布在地势较高的东部和西部地区, 自1981年以来呈先轻微、缓慢下降, 后明显、较快增加的趋势, 2000前后的土地利用动态度分别为-0.25和1.39, 土地利用强度分别为-0.10和0.53。(5)耕地主要分布在河谷地带, 改革开放以来呈先向河流西面扩张而增加, 后随着建设用地的增加在城区南面和北面开始萎缩而降低的趋势。1981—2018年, 耕地的土地利用变化动态度和强度分别为-0.40和-0.10。(6)地形、地貌、水文等自然条件决定了太原市土地利用/覆被的整体格局, 并限制了土地利用/覆被变化的方向; 人口数量和结构、经济发展水平、退耕还林还草政策等影响了太原市各土地利用类型的面积及分布。     

淮河流域1990-2015年间土地利用时空变化特征及驱动机制研究

淮河流域位于我国东部沿海地区, 是我国社会经济发展潜力最大的地方之一。通过ArcGIS空间分析、土地转移矩阵等方法, 揭示淮河流域25年间的土地利用时空变化特征和驱动机制。结果表明: (1)1990-2015年间, 淮河流域各土地利用类型占比为耕地>建设用地>林地>草地>水域>未利用地, 其中, 耕地减少面积最大, 减少了6536 km2, 建设用地增加面积最大, 增加了6926 km2, 其中建设用地呈明显的放射状扩散增加趋势。(2)25年间淮河流域整体的用地类型转化强度呈减弱趋势, 1990-2000年间所有土地类型之间存在剧烈的双向转化, 淮河流域西南部、东北部和北部耕地与草地、林地的双向转化最为明显。中部耕地与建设用地的双向转化最为明显。耕地与水域的双向转化主要发生在河流和湖泊沿岸。2000-2015年间土地类型之间的转化较轻微, 主要是耕地向建设用地转化, 较为均匀地分布在各个区域。(3)社会经济发展是淮河流域土地利用变化的最主要驱动力, 尤其在2005年后更加明显。探究淮河流域土地利用类型时空动态变化和驱动机制, 可为淮河流域土地资源的科学管理与利用提供依据。     

1980—2018年祁连山南坡土地利用变化及其驱动力

祁连山是我国第一阶梯和第二阶梯的分界线,生态环境脆弱,对过渡地带土地利用变化及其驱动力研究具有重要的生态意义。本研究以祁连山南坡为研究区,基于1980—2018年遥感影像数据,运用空间自相关分析法、ArcGIS空间分析方法和主成分分析法分析了土地利用的时空变化特征及其驱动力。结果表明: 1980—2018年,草地是研究区土地利用类型的主体,建设用地所占比重最小,水域、草地表现为下降趋势,未利用土地、建设用地和耕地均呈现出增长态势,林地变化较小。不同地类单一土地利用动态度从大到小依次为:建设用地＞水域＞耕地＞未利用土地＞林地＞草地,综合土地利用动态度为0.9%。不同土地利用类型空间分布表现出空间集聚性特征。耕地增加的区域和林地、草地减少的区域主要分布在门源县城所处大通河谷地西北侧,天峻县东北部大通河上游地区存在工矿建设用地占用草地的现象。土地利用变化驱动力主要为人口数量、科技、城市化、经济发展水平和政策。本研究结果可为政府合理规划和利用土地资源提供依据,对祁连山南坡生态环境保护和社会经济可持续发展具有重大意义。     

喀什市土地利用变化下的生态敏感性研究

土地利用变化是导致生态敏感性的重要因素之一, 结合生态环境和土地利用相互关系的基本框架, 运用土地利用动态度模型和地理信息系统空间分析功能, 建立土地利用变化下的生态敏感性指标体系和分级标准, 分析建设用地、林地、草地、耕地、水域、未利用地等土地利用类型的面积比例和变化过程, 对近20 年来喀什市单一土地利用动态度变化和生态敏感性程度进行了定量研究。结果表明, 1990-2010 年间喀什市土地利用类型的变化较快的地类分别是草地、耕地、林地、建设用地和未利用地。其中, 林地和建设用地每年以1.58%和1.87%的速度在增加。草地、耕地、水域和未利用地每年以2.42%、1.36%、1.81%和1.04%的速度在减小。城市高敏感区和不敏感区面积由1990年的22.79 km2、113.76 km2 增加到2010 年的58.40 km2 和125.95 km2, 呈逐年增加的趋势。反而中敏感区和低敏感区面积由1990 年的30.21 km2、121.76 km2 减小到2010 年的15.54 km2、88.63 km2, 呈现逐年减小的变化特征。     

两种指数法表征重庆市忠县土地利用/覆盖变化的对比研究

自然因素、人类活动会导致区域景观格局发生变化, 进而影响土地利用强度和区域生态安全。本文以重庆市忠县为对象, 基于3S技术, 应用土地利用程度综合程度指数和景观指数对该区域2000、2006、2011和2017年的土地利用/覆盖变化进行了定量化研究, 探寻两种方法在表征土地利用/覆盖变化的分异特征, 结果表明: 研究区四期的土地利用综合程度分别为265.328、265.610、266.700和268.864, 呈上升趋势, 上升速度明显加快, 并与建设用地的斑块数量和未利用地的边界密度显著相关(二者在2000—2017年分别增长了1273和0.545), 相关系数分别为0.985和0.994, 受边缘效应影响。 在景观水平上, 各土地利用/覆盖类型斑块受人类干扰的程度不断加深, 聚集度不断降低, 景观破碎化严重, 景观异质性不断弱化。耕地为研究区主要控制景观, 四个时期面积占比均达59%以上; 17年来, 建设用地、林地和水域面积呈增加趋势, 分别增加了79.23 km2、88.29 km2和33.98 km2, 草地和耕地呈减少趋势, 分别减少了103.65 km2和90.52 km2; 未利用地大幅减少, 2017年未利用地仅剩0.12 km2。研究结果为忠县乃至三峡库区的土地资源的合理利用提供资料参考, 也为制定科学的土地管理政策和环境治理措施提供决策支持。     

沈阳铁西老工业区土地的集约利用特征

利用基于QUICKBIRD和IKONOS数据解译得到的铁西老工业区土地利用状况,采用地统计和常规统计方法,分析代表区域环境和社会经济服务功能的用地类型的时空动态和集约利用特征.结果表明： 工业用地和住宅用地是沈阳市铁西老工业区主要的用地类型.2000-2010年,铁西区土地利用发生了明显变化.工业用地面积呈快速降低趋势,住宅用地面积呈增加趋势,公园、商服用地和绿地面积迅速增加.城区环境明显改善,综合宜居水平提高,功能定位日益明晰,商住服务功能日趋完善,土地利用效率逐渐提高.2002年以来,铁西老工业区区域土地集约化利用水平有了明显改善,但土地资源的集约潜力仍旧可以进一步挖掘.
     

东南诸河流域1990-2015年土地利用时空变化特征及驱动机制

土地利用/覆被变化作为影响全球环境变化的重要因素,是人类活动最直接的反映,其驱动力分析能够很好地揭示人类活动对土地资源的影响机制。运用ArcGIS空间分析和SPSS主成分分析等方法,从整个东南诸河流域片区的尺度上,研究了包含中国台湾地区在内的1990—2015年间的土地利用时空变化特征,并探究其主要驱动机制。研究结果为:(1)全流域各土地类型面积占比为:林地耕地草地城乡建设用地水域未利用土地,林地与耕地的空间分布特征均为"北聚南散,北多南少",城乡建设用地集中分布在经济较为发达的台湾海峡两岸沿海地区以及流域大陆北部靠近长江三角洲的地区。(2)全流域土地类型的面积变化量为:城乡建设用地耕地草地林地水域未利用土地。流域土地利用综合动态度为0.68%,整体用地类型转化程度先降低再增加,并以城乡建设用地和耕地为主要变化类型。流域南部各市的土地利用变化较北部剧烈,台湾地区主要土地利用变化类型为耕地和城乡建设用地。(3)大陆地区城乡建设用地变化的主要驱动力为人口数量及结构、城市化和社会经济发展,台湾地区在此基础上增加了社会工农产业结构调整因素。大陆耕地变化的主要驱动力为人口数量及结构、城市化水平和社会工农产业结构,社会工农产业结构和农业生产水平是台湾地区耕地变化的主要驱动力。本研究为东南诸河流域土地资源规划管理提供科学依据,为自然流域尺度的土地利用变化及其驱动机制研究提供可靠实例。     

闽江口琅岐岛土地利用的时空动态

基于RS和GIS技术,采用与土地利用动态度相关的一系列时空特征指数,研究了1989、1996和2005年闽江口琅岐岛土地利用的时空动态特征.结果表明：1989—2005年间,闽江口琅岐岛各土地利用类型均有所变化,但始终以农业景观为主;期间,该区水域的单一土地利用动态度最大（7.85%）;琅岐岛综合土地利用年变率为1.90%,土地垦殖率呈快速下降趋势,林地覆盖率和建设用地利用率呈增加趋势;研究区土地利用程度综合指数呈下降趋势,表明该区土地利用类型趋于多样化.     

赣江中上游地区土地利用变化空间分异与驱动因素

赣江中上游地区是东南丘陵重要的水土保持功能区,分析不同时空尺度下该区域土地利用变化及其驱动力,对维持与优化本地生态功能具有重要意义。本研究基于1 km空间分辨率的土地利用数据,分析1980—2018年赣江中上游地区的土地利用结构与土地利用动态度;并利用主成分分析法(PCA)、普通最小二乘法(OLS)和地理加权回归(GWR)分析土地利用变化的空间分异驱动力。结果表明: 1980—2018年,研究区主要土地利用类型是林地(面积占比69.4%～71%)和耕地(占比20.8%～20.9%);建设用地、未利用地的土地利用动态度较大,研究区综合土地利用动态度逐渐增加,尤其是2010—2018年明显增加。GWR模型对研究区土地利用变化驱动因素分析的拟合效果更好,在98.6%的区域内都比较理想。在土地利用变化空间分异的影响因素中,自然环境因素对研究区土地利用变化空间分异的影响最明显,起制约作用;社会经济因素的影响居次位,主要起促进作用;自然-社会因素综合影响较弱且复杂。     

黑河中游土地利用转型过程及其对区域生态质量的影响

干旱区土地利用转型作为影响区域生态系统变化的主要因素,直接关系人类福祉.本文以生态脆弱的黑河中游地区为研究对象,基于1987、2001、2016年的遥感影像数据,采用土地利用转型检测评估模型、生态响应模型系统研究了1987—2016年黑河中游地区土地利用转型的过程及其区域生态质量响应规律.结果表明: 1987—2016年,研究区土地利用转型变化显著,总变化量呈增加趋势,耕地和建设用地持续增加;在随机新增和减少状态下,未利用地向其他地类转型的倾向性不强,草地向耕地转型具有很强的倾向性;研究区生态质量总体呈下降趋势,生态用地呈缩减态势,净减少2.8%,对于生态环境退化影响最大的土地利用转型类型是草地向耕地和未利用地的转型.为促进区域土地资源的可持续利用以及改善区域生态质量状况,需根据区域水资源状况合理分配区域生产用地和生态用地的比例.     

银川盆地土地利用变化对景观格局脆弱性的影响

景观格局脆弱性能反映生态系统的不稳定性和对外界干扰的敏感性,有助于了解生态环境的状态和变化趋势.以银川盆地为研究对象,结合景观敏感性和景观适应性2个维度获取2001和2013年研究区景观格局脆弱度的分布情况,并探讨土地利用程度综合指数、综合土地利用动态度、土地利用变化重要性指数和多种土地转移类型对景观格局脆弱度的影响.结果表明： 土地利用程度综合指数的增加主要由耕地、林地、建设用地引起,耕地、林地的比例越高脆弱度越低,建设用地作用相反;随着综合土地利用类型动态度的增加,建设用地显著提高景观格局脆弱度,其次是草地,林地显著降低景观格局脆弱度,其次是耕地;随着土地利用变化重要性指数的增加,耕地显著降低景观格局脆弱度,其次是林地,草地有较弱趋势,规律不明显,建设用地显著提高景观格局脆弱度;耕地、林地、草地为主要转移类型时,建设用地的增加会提高景观格局脆弱度,建设用地为主要转移类型时,林地和草地会提高景观格局脆弱度,耕地作用相反.土地利用类型数量的变化在一定程度上可以影响土地空间结构变化,为合理开发利用土地资源提供参考依据.三元图能有效地反映多种土地利用变化类型对景观格局脆弱度的影响,丰富了土地利用变化研究的内容.     

闽江流域土地利用时空变化特征及驱动因子分析

闽江流域是福建省山水林田湖草生态保护修复试点的工程区, 生态服务能力突出。文章基于闽江流域1990—2015年土地利用数据、气候数据和社会经济数据, 运用ArcGIS空间分析和主成分分析等方法, 探索了闽江流域土地利用时空变化特征及其驱动因子。结果表明: (1)1990—2015年, 从土地利用变化的类型分析, 低覆盖度草地面积明显减少, 城镇用地、其他建设用地、有林地、其他林地面积明显增加。1990—2015年,从土地利用变化的空间格局分析, 草地的减少主要发生在闽江流域的中北部、中东部和中西部, 变换方向主要是与林地发生相互转换; 耕地小幅度减少, 主要分布在流域的中北部。(2)1990—2015年, 从土地利用变化的剧烈程度分析, 土地利用在闽江流域的中游变化最明显, 其次是下游, 上游变化最小。(3)从土地利用变化的时间分析, 1990—1995年是闽江流域内土地利用变化最为明显的时期。社会经济的飞速发展、城镇化进程的加快以及居民消费水平的提高是该区域土地利用变化的主要驱动力。以期为进一步研究闽江流域土地资源的可持续利用和生态安全格局构建提供基础, 为闽江流域的土地资源管理、流域生态保护和高质量发展规划的制定和实施提供参考。     

中国土地利用空间格局动态变化模拟——以规划情景为例

土地利用变化研究在环境可持续发展研究领域中具有重要的地位,其空间分布格局的变化影响到生物地球化学循环、气候变化、生物多样性等。采用土地利用动态变化模型Dyna-CLUE模拟了在规划情景下中国土地利用变化未来空间分布格局。将土地利用类型分为六大类,即耕地、草地、林地、建设用地、水域和其它用地。驱动因子包括地形地貌、气候、社会交通等方面,对动态驱动因子如气温、降水、人口交通等,考虑了其在未来情景下的发展趋势。基于土地利用类型与驱动因子之间的定量关系和土地利用类型之间的转换规则等,模拟出至2020年中国土地利用分布格局。结果表明,至2020年,中国东南部、黄淮海平原、四川盆地等地区耕地面积将增加,东北、西北等农牧交错区、农林交错区和沙漠边缘耕地面积将会呈轻度减少趋势;林地面积将增加1417.91万hm2,主要发生在中国东北部以及西南部水热条件好的地区;中国草地在面积上保持稳定,空间上中东部、东南地区草地面积减少,内蒙古中部,青海东部,四川盆地北缘区和青藏高原等地面积增加;建设用地增加531.76万hm2,主要发生在中国的东部地区。     

1996-2016 年洞庭湖区土地利用及景观格局演变特征

以1996 年、2001 年、2007 年、2012、2016 年洞庭湖区的遥感影像数据为基础, 利用转移矩阵模型及景观格局指数等方法分析了洞庭湖区20 年间的土地利用及景观格局变化特征。结果表明: 洞庭湖区土地利用景观格局变化主要表现为耕地、林地和建设用地的增加, 水域、草地和其它用地有不同程度的减少; 总体景观呈破碎化趋势, 形状更加复杂, 多样性指数呈增加趋势; 各类型土地的斑块数目总体呈上升趋势, 其中水域与其他用地基本保持不变, 耕地的最大斑块指数变化最大, 平均分维数基本呈上升趋势。     

重庆市悦来新城土地利用/覆被变化对地表温度的影响

为探求山地新开发区城市化进程中的土地利用/覆被变化对地表温度的影响,利用遥感手段对重庆市悦来新城的历史影像进行解译,获取了研究区城市化前、中、后3期的土地利用类型、归一化植被指数(NDVI)及陆地表面温度(LST)的空间分布,并分析了土地利用类型变化和各土地利用类型的NDVI变化对LST的影响。结果表明：城市化进程中的居民组合用地大量扩张,占用的主要是农田,其次是林地;总体上,城市化后比城市化前的植被长势好,其中农田、林地的植被覆盖呈增加趋势,居民组合用地的植被覆盖呈大幅降低趋势;LST在各土地利用类型和区域空间上具有明显的异质性,同时对城市化过程具有一定的敏感性,在夏冬两季表现更明显;LST与各土地利用面积呈显著线性相关;LST与NDVI呈不显著线性关系,二者的空间关系形状在3个时期均呈“三角形”,植被覆盖具有缓解热岛效应的作用。该研究结果可为山地新开发区城市化进程中的生态规划及热岛效应缓解提供理论依据。     

厦门市土地利用变化下的生态敏感性

当前,城市化与全球变化背景叠加,海岸带生态系统发生了巨大的变化,沿海城市在全球变化下的脆弱性、敏感性与适应能力等问题已经成为政府和科学界关注的重要问题.土地利用变化是导致生态系统敏感性的重要因素之一.以厦门市作为沿海城市的典型代表,对近20 a土地利用变化下的生态敏感性进行系统研究.分析了城市建设用地扩张、围填海等主要土地利用活动对生态敏感性的影响机制;其次建立土地利用变化下的生态敏感性指数,并分析其变化过程;最后通过ArcGIS图层叠加计算功能,获得生态敏感性空间分布状况.结果表明:1987-2007年厦门市城市建设用地面积由1987年的67.48 km2,增加为2007年的308.21 km2,扩张了4.57倍,主要为蚕食农业用地和林地而来;海岸线长度由1987年的290.19 km,增加为1992年的343.23 km,而后减小为2007年的299.93 km,围垦养殖活动使得岸线变得曲折,填海造地活动导致岸线变得平滑.厦门市土地利用强度由1987年的2.44逐年增加为2007年的2.52,生态系统服务价值总体呈现减小的趋势,由1987年的7.39×109元减少到2007年的7.02× 109元,土地利用强度与生态系统服务价值呈现负相关关系.土地利用变化下的生态敏感性指数由1992年的1.50增加为1997年的4.94,而后减小为2002年的4.12,再增加为2007年的4.47.整体而言,近20a来厦门市生态系统对土地利用变化的敏感性灵敏响应程度不很剧烈,生态敏感性高的区域主要位于沿海区域.     

长江宜昌至武汉段岸线1 km近二十年土地利用及景观格局时空变化研究

长江拥有中国最长、开发条件最好的内陆岸线, 岸线资源的存量大且开发潜力高。了解岸线资源的利用现状, 为保障岸线资源开发、生态环境保护提供科学依据。研究以2000、2005、2010、2015和2019年土地利用为数据源, 分析长江宜昌至武汉段岸线1 km区域不同时期土地利用类型面积与景观格局指数。研究结果表明, 2000—2019年, 研究区域土地利用主要以农田和建筑用地为主, 变化的明显特点是农田面积在2019年较2000年下降了9.39%, 建筑用地和草地/林地面积扩张, 其中农田-建筑用地的转化较为剧烈。研究区域湿地资源丰富, 湿地总面积占比均在70%以上, 人工湿地占总湿地面积比均在92%以上。从斑块类型水平上看, 各用地类型斑块数量增长明显, 均发生了不同程度的景观破碎化现象; 其中草地/林面积虽增加了35.63 km2, 但斑块数量从0.114万个增加到0.618万个, 景观形状指数由34.92增加到95.19, 景观聚集度指数下降了10.82%, 其斑块趋向破碎化、形状不规则化, 这会阻碍种群间的基因交流、改变物种生存的生物地理环境, 减少生物物种多样性, 结构趋向紧凑对某些干扰的蔓延如虫灾、火灾等的抑制作用减弱。在景观类型层级, 斑块数量由1.24万个增加到2.34万个, 香农多样性指数增加了0.14, 蔓延度指数下降了8.48%, 整个研究区域景观的破碎化现象加剧, 区域原本优势的斑块类型破裂, 优势度差距逐渐缩小, 且空间的连通性降低, 空间优势减弱。文章定量揭示了长江宜昌至武汉岸线土地利用景观格局时空变化特征, 可为该区域景观格局的进一步优化提供依据。     

上海轨道交通对城市土地利用变化的影响

利用1989、2005年上海市1∶50 000彩红外航空遥感影像解译的土地利用数据,基于GIS技术,定量研究了上海轨道交通对城市土地利用动态变化的影响,并用Markov模型对研究区2010—2025年间的土地利用变化进行了初步预测.结果表明：轨道交通加快了上海市土地利用的转化,促进了以耕地为主的自然景观向居住、公共设施用地等土地获益较高的人工景观转化;轨道交通增加了研究区的土地利用程度;1989—2005年,研究区其他用地（以在建用地为主,下同）、公共设施用地、绿地、耕地、水域的转化率较大,其中,其他用地的变化速度最快,水域的变化速度最慢;2010—2025年,耕地、水域的面积和比例将继续减少,居住、公共设施用地等人工景观的面积则呈继续增加的趋势.从提高土地利用程度和土地获益的角度,轨道交通沿线的这种土地利用结构仍需要进一步调整,以增加土地的集约化程度和实现土地资源的可持续利用.     

不同空间尺度松嫩平原土地利用强度变化及其对气候因子的影响

土地利用/覆盖变化通过改变地面反射率对区域气候产生直接的影响,探究不同空间尺度下土地利用/覆盖变化对气候因子的影响具有重要意义。基于人机交互式方式提取松嫩平原土地利用信息,利用Matlab编程方式获取研究区域内1985-2015年间不同空间尺度土地利用强度变化情况,研究不同空间尺度下松嫩平原土地利用强度时空变化特征及其对气候因子的影响。研究结论：①不同空间尺度的土地利用强度的均值分别为3.92、3.92、3.93、3.93以及4.34,均值呈现逐渐增加的变化趋势;② 1980-2018年间松嫩平原年平均降水量呈现下降的趋势,其下降的变化率为-9.89 mm/10 a,年平均温度变化呈现上升的趋势,其上升的变化率为0.256℃/10 a;③松嫩平原土地利用强度与降水之间呈现负相关,即对降水量增加表现为抑制作用,与温度之间呈现较为明显的正相关,即对温度的增加表现为促进作用,且随着空间尺度不断增加其抑制或促进作用均表现为先增强后减弱的变化趋势;④偏相关和复相关分析知,松嫩平原土地利用强度与降水、温度呈现明显的相关性,且10 km网格空间尺度上土地利用强度对区域气候的作用表现得更为明显。