基于Landsat时间序列数据的重庆市热力景观格局演变分析

城市热岛效应是伴随城市化而产生的生态环境问题,研究城市热力景观格局的演变有助于掌握城市热岛效应变化的机制与规律,为城市产业合理布局、城市生态环境改善提供科学的决策支持。以重庆市主城九区为研究对象,基于2001年Landsat7 ETM+、2007年Landsat5 TM以及2014年Landsat8 OLI_TIRS三期遥感影像数据,利用辐射传输方程法和Jiménez-Mu?oz et al.(2014)的分裂窗算法反演地表温度,并在此基础上,计算热力景观格局指数,研究重庆市热力景观格局的演变过程。结果表明,(1)2001—2014年,重庆市主城九区热岛和强热岛景观类型范围不断扩大,热岛效应明显增强,渝中区热岛和强热岛所占百分比最高,江北区、南岸区、九龙坡区和大渡口区的增长速度较快。(2)热力景观类型中热岛面积的增加主要由正常区斑块转化而来,而强热岛面积的增加主要由正常区和热岛斑块转化而来,跨越正常区的斑块转化较难。(3)在斑块类型水平上,热岛与强热岛斑块优势度增大。2001—2014年热岛斑块密度减小3.33,平均斑块面积增大6倍;强热岛斑块密度减少0.65,平均斑块面积增大5倍。热岛和强热岛斑块变得大而集中,破碎度减小。热岛间的连通性与强热岛斑块间的连通性越来越高,连通性指数分别增大了3.51和8.41,强热岛斑块形状的复杂程度逐期变大。在景观水平上,2001—2014年重庆市的斑块数量和斑块密度减小,平均斑块面积增大,热力景观破碎化程度逐渐降低,斑块连通性指数高,均大于99.5。聚合度和均匀度指数分别增大14.85和0.09,像素间聚合成斑块的程度变大且斑块类型面积越来越均匀。由此可见,随着城市的发展,重庆市的热环境问题越来越严重,利用热力景观格局指数分析城市热环境,可了解城市热力景观格局的演变趋势,为热岛的缓解提供理论依据。     

厦门环同安湾海岸带景观空间格局动态变化分析

利用遥感和地理信息技术,运用平均斑块面积与分离度指数、多样性指数、破碎度指数、优势度指数和分维数等景观格局指数,以厦门环同安湾区1989年、1997年和2007年3个时期遥感影像解译数据作为基本信息源,对过去18年间环同安湾海岸带的景观格局的时空变化过程和演变趋势进行了研究。结果表明：1989—2007年,农田面积大量...     

基于MODIS遥感的江苏省景观格局

景观格局是由自然或人为因素形成的一系列大小、形状各异、排列不同的景观要素共同作用的结果。本文利用2005年3月份MODIS卫星数据,经过一系列处理后得到江苏省景观图,利用决策数分类法将研究区分为5种景观类型:耕地、城镇用地、水体、自然植被、其它用地;选取斑块数、斑块密度、破碎度、斑块分维数、多样性指数、优势度、均匀度、聚集度、分离度等景观指数,从斑块、斑块类型和景观3个层次上对研究区景观格局进行定量分析。结果表明:江苏省景观斑块共57030块,总面积为1018,4275万km2;在5种景观类型中,耕地和城镇用地是主要景观类型,占全省总面积的68.6451%;江苏省景观多样性程度不高,且斑块空间形状较简单。     

内蒙古皇甫川五分地沟小流域土地覆盖空间格局特征及其持续性分析

基于1979、1987和2002年3个时期的土地覆盖类型图,从斑块面积、形状、空间关系3方面着手,利用斑块面积百分比、面积变异系数、分维数3个景观格局指数对内蒙古皇甫川五分地沟小流域的土地覆盖格局及变化特征进行研究;并以流域为尺度,测算土地覆盖破碎度、多样性指数、分维数、合理性指数4个指标随时间变化的持续性。结果表明:研究区土地覆盖现状呈现各类型相对较均衡的镶嵌状分布格局,土地覆盖类型较稳定,斑块形状较简单,受人类干扰较大。土地覆盖特征指数的持续性分析结果与对应的指标分析结果相吻合。     

内蒙古皇甫川五分地沟小流域土地覆盖空间格局特征及其持续性分析

基于1979、1987和2002年3个时期的土地覆盖类型图，从斑块面积、形状、空间关系3方面着手。利用斑块面积百分比、面积变异系数、分维数3个景观格局指数对内蒙古皇甫川五分地沟小流域的土地覆盖格局及变化特征进行研究；并以流域为尺度，测算土地覆盖破碎度、多样性指数、分维数、合理性指数4个指标随时间变化的持续性。结果表明：研究区土地覆盖现状呈现各类型相对较均衡的镶嵌状分布格局，土地覆盖类型较稳定，斑块形状较简单，受人类干扰较大。土地覆盖特征指数的持续性分析结果与对应的指标分析结果相吻合。     

江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应研究

土地覆盖是生态系统的重要组成部分,其具有明显的空间尺度(包括空间粒度和幅度)属性,而尺度问题是景观空间研究的关键环节之一。为了探究江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应,在GIS和RS技术支持下,以江苏省原生滨海湿地2017年高精度遥感影像为基础,编制了景观类型图,选取一系列经典景观指数,在类型和整体景观的水平上,探讨江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应,为选择适宜粒度进行土地覆盖的景观指数计算和尺度转换提供理论依据。结果表明,不同土地利用景观斑块密度、蔓延度指数、凝聚度指数、平均形状指数、面积加权分维数指数、丰富度指数、Shannon多样性指数、均匀度指数基本表现为林地最大,灌木地其次,未利用地、建设用地和水域最小;分离度指数耕地和未利用地最大,草地和水域其次,建设用地最小。在1—60 m粒度范围内,粒度增加对优势景观有加强作用,随着粒度逐渐增大,景观中的优势覆盖类型面积比率增大,其他景观覆盖类型面积逐渐减少。随粒度不断增加,在类型水平上,不同土地类型的景观特征指数变化曲线主要呈现3种类型:(1)随着粒度的不断变大,面积加权分维数、如斑块密度、平均形状指数、凝聚度指数呈现单调递减的趋势,各指数均表现为林地最大;(2)随粒度变化,面积百分比呈现稳定状态;(3)在粒度变化过程中,分离度指数及有效网格大小变化曲线差异性较大。平均形状指数、聚集度指数、分离度指数和凝聚度指数变化幅度并不大,受空间格局特征的影响不大。各类景观指数的分维数在1—60 m粒度内,具有明显的随粒度增加而减小的趋势,说明这些景观的形态结构在这一粒度范围内具有自相似性。相关性分析定量反映了所选景观指数受粒度变化影响的相关性程度,不同景观特征与粒度的相关性存在较大差异。     

森林景观格局研究中的尺度效应

以TM影像和野外调查为数据源,以3S技术为研究手段,从研究区域不同的取样尺度入手,分析了尺度变化对区域景观格局研究的影响.结果表明,研究区景观斑块的数量、最大斑块面积与取样面积之间关系密切.取样面积对景观格局的影响分析显示,在取样面积为研究区面积的70%时,景观多样性最高,平均多样性指数为1.854.当取样面积小于总面积的69%时,景观优势度指数呈增加的趋势.图4表2参16     

河南省黄泛区农业景观格局动态及驱动因素

以1987年和2002年TM影像及1997年河南省土地利用现状图为主要数据源,采用斑块密度、景观多样性指数、破碎化指数、优势度和分布质心5个景观格局指数定量分析近20 a来河南省黄泛区农业景观格局动态变化及其驱动因子.结果表明,1987-2002年河南省黄泛区农业景观动态变化显著,各景观类型面积、斑块数量和斑块密度都发生了较大变化.水浇地、旱地和建设用地景观类型面积增加,是该地区占优势的景观类型,2002年占全区总面积比例为83.51%.该区人类活动强度较大,景观多样性和破碎化指数增大,优势度减小,说明各景观类型所占面积比例差异正在缩小,区域整体景观破碎化程度仍在增加.农业发展、人口增长、经济发展、人民生活水平提高和城镇化进程加速等是该区农业景观格局变化的主要驱动因素.     

近百年来鄱阳湖南部湿地景观生态格局演变

百年尺度上的景观生态格局演变对于区域可持续发展有着重要意义。为了研究鄱阳湖南部湿地长时间序列的变化规律,了解湖区湿地在不同时期的变化驱动因素。选取湿地分布较为集中的鄱阳湖南部作为典型区域,基于1930年代军事地形图、1979年和2015年Landsat卫星遥感影像数据,定量重建了近百年来3个时期的鄱阳湖南部湿地空间分布及其景观生态格局变化过程。结果表明,近百年来鄱阳湖南部地区总体湿地面积经历了先增加后减少的变化过程,即从1930s的1 386 km~2增加至1970s的1 655 km~2,随后减少至2010s的1 129 km~2,当前湿地面积较1970s减少了约31.8%。受城市化等外部驱动因素影响,近百年来研究区湿地密度变化空间差异显著,主要体现为研究区西部密度值下降、东部密度值上升;湿地空间格局变化的总体趋势是水面减少、陆地增加。NP(斑块数)在1930s—1970s期间呈下降趋势,在1970s—2010s期间呈增加趋势;PD(斑块密度)在2010s达到最大值(0.376);LPI在近百年间呈逐步下降趋势,2010s相较于1930s下降了52.8%左右,呈现出破碎化的趋势;AI(聚集度指数)在1970s达到最大值(89.357),但是LSI(景观形状指数)在总体上呈下降趋势,表明近百年来鄱阳湖南部湿地斑块的形状出现简单化的趋势。     

宁波城市热岛随城市化演变的多指标综合分析

以宁波市为研究对象,利用1984─2010年间冬、夏各5景Landsat TM/ETM+遥感影像数据进行地表温度反演,在此基础上使用热岛强度、热岛面积、景观格局指数综合分析了宁波城市化进程中城市热岛在冬、夏两季的演变趋势,得出如下结果,（1）强度方面,冬季平均热岛强度为1.57℃,夏季为8.67℃,夏季明显强于冬季;热岛强度在夏季呈增强趋势,在冬季呈变弱趋势。（2）热岛面积方面,在冬季,平均89%的建成区受热岛效应的影响,而在夏季,该比例为98%。无论冬夏,热岛面积均随城市化的发展持续增加。（3）数量方面,热岛景观在冬季以低等级热岛斑块为主,占热岛面积的96%左右,夏季以中、高等级热岛斑块为主,比例约为热岛面积的92%。无论冬夏高等级热岛斑块个数均随着城市化进程显著增加。（4）形态方面,无论冬夏主要热岛景观类型乃至整个热岛的斑块形状均变得更加复杂。（5）结构方面,热岛景观在冬季总体上逐渐破碎化,各类景观趋向均匀,多样性增加。在夏季则逐渐聚集,逐步向以高等级斑块为主导的格局方向发展,多样性降低。（6）空间分布方面,随着城市化进展,冬夏两季热岛景观斑块都经历了数量增加、等级升高的变化。冬季在北仑的宁波经济技术开发区形成了两个热点区,夏季在三江口周边、甬江口两岸以及经济技术开发区形成了三大高温片区。利用多指标综合分析可以更加全面的反映城市热岛的演变规律,为减缓城市热岛效应提供理论依据。     

基于RS和GIS的嫩江下游土地沙漠化景观格局变化特征分析

以2004、2008年的MODIS数据为主要数据源,在ArcGIS 9.0、ERDAS IMAGE 9.0等软件支持下,利用FRAGSTATS软件分析土地沙漠化的景观格局变化.结果表明,研究区域沙漠化土地以轻度和中度沙漠化土地为主;各景观要素的边缘密度和斑块密度呈现一致性的减少,表明斑块形状趋向简单,景观整体破碎化程度降低,边缘效应影响减小;除水域景观外,其他景观要素的形状指数和分维数都呈现一致性的下降,表明整体景观的形状都向着简单化和稳定性方向发展,各景观要素的散布与并列指数和聚集度指数都呈现一致性的增加,反映出各要素斑块趋向大型化发展,景观整体连接度增强,破碎化程度降低,景观相互作用和空间关系增强.     

Modelling habitat overlap among sympatric mesocarnivores in southern Illinois,USA

Few researchers have developed large-scale habitat models for sympatric carnivore species. We created habitat models for red foxes (Vulpes vulpes), coyotes (Canis latrans) and bobcats (Lynx rufus) in southern Illinois, USA, using the Penrose distance statistic, remotely sensed landscape data, and sighting location data within a GIS. Our objectives were to quantify and spatially model potential habitat differences among species. Habitat variables were quantified for 1-km² buffered areas around mesocarnivore sighting locations. Following variable reduction procedures, five habitat variables (percentage of grassland patches, interspersion–juxtaposition of forest patches, mean fractal dimension of wetland patches and the landscape, and road density) were used for analysis. Only one variable differed (P < 0.05) between red fox and coyote sighting areas (road density) and bobcat and coyote sighting areas (mean fractal dimension of the landscape). However, all five variables differed between red fox and bobcat sighting areas, indicating considerable differences in habitat affiliation between this pair-group. Compared to bobcats, red fox sightings were affiliated with more grassland cover and larger grassland patches, higher road densities, lower interspersion and juxtaposition of forest patches, and lower mean fractal dimension of wetland patches. These differences can be explained by different life history requirements relative to specific cover types. We then used the Penrose distance statistic to create habitat models for red foxes and bobcats, respectively, based on the five-variable dataset. An independent set of sighting locations were used to validate these models; model fit was good with 65% of mesocarnivore locations within the top 50% of Penrose distance values. In general, red foxes were affiliated with mixtures of agricultural and grassland cover, whereas bobcats were associated with a combination of grassland, wetland, and forest cover. The greatest habitat overlap between red foxes and bobcats was found at the interface between forested areas and more open cover types. Our study provides insight into habitat overlap among sympatric mesocarnivores, and the distance-based modelling approach we used has numerous applications for modelling wildlife–habitat relationships over large scales.     

黑龙江省森林景观的格局变化

运用地理信息系统分析软件ARC／INFO 8．01、ARCVIEW 3．2和基于ARC／INFO的FRAGSTATS 3．0软件，处理了1896年、1949年和1981年黑龙江省森林资源分布图，并用所得到的斑块总面积、平均斑块大小、斑块密度、斑块大小变异系数、平均斑块分数维和平均形状指数对黑龙江省森林景观格局变化和各个斑块类型的变化进行了研究．结果表明，从1896年到1981年黑龙江省森林景观的总面积急剧减少，斑块数量增多，斑块密度加大，平均斑块大小减少，斑块间的毗连程度减弱，但是斑块的形状逐渐趋于相对规则，斑块的边界趋于简单化，所有这些表明，森林景观逐渐趋于破碎化，其中以红松的破碎化最为严重．整个森林的景观多样性和景观类型分布的均匀性逐渐降低．造成这一变化的主要原因是人类的经济活动，另一原因是近一个世纪的气候变化及森林群落的自身演替，但是同人类的干扰作用相比，作用很微弱．图5表2参19     

基于CA-Markov模型土地利用对景观格局影响辨识

采用CA-Markov模型方法,研究挠力河流域不同时段土地利用对湿地景观格局干扰强度的差异性.结果表明:(1)流域湿地景观格局变化显著.1967-2000年,挠力河流域湿地类型景观最大斑块指数逐渐减小,耕地和水域斑块的面积周长分维数逐渐减小,而沼泽和居民地的散布与并列指数变大,草甸和耕地聚集度指数增大;湿地景观破碎化程度增加;湿地景观空间分布逐渐由流域周围高地势区向中心河流廊道退缩.(2)流域土地利用变化明显.耕地和居民用地数量迅速增加,耕地趋于集中连片分布,土地利用呈由自然湿地逐渐转化为耕地的变化过程,耕地成为主导的土地利用类型.(3)流域土地利用强度存在阶段差异.1967-2000年,流域内人类活动对湿地景观的干扰强度逐渐加剧,人为景观面积比例由1967年的26.5%上升至2000年的67.8%.土地利用影响强度指数由1967年的1.690上升至2000年的2.394.2000年模拟的流域土地利用影响强度比2000年实际土地利用影响强度小,由此可以识别1983-2000年人类对湿地景观的干扰强度比1967-1983年有所增大;利用居民地和沼泽面积的变化可以识别流域人口增长和排水活动对土地利用影响的时段差异性.     

Changes in wetland landscape patterns on Yinchuan Plain,China

Wetlands, with their many values and important functions, are precious resources. They have, however, undergone great changes during economic development and population growth. Relying on recent advances in remote sensing and geographic information system (GIS) techniques, this paper probes changes in wetland landscapes on Yinchuan Plain during 1978–2006. A series of remote sensing images was used to identify wetland landscape types. Landscape pattern indices, such as patch number, patch density, landscape shape, and Shannon's diversity, evenness, and contagion indices were calculated with GIS and landscape analysis software. Changes in wetland landscape patterns on Yinchuan Plain were analyzed. The analysis show that the total area of wetlands on Yinchuan Plain decreased from 391,540,239 m² in 1978 to 267,979,957 m² in 2006, a significant change over 28 years. The area of rivers and lakes has shrunk, and the area of paddies has increased consistently, with increasing wetland fragmentation and heterogeneity. The number of patches, patch density, and landscape shape index shows that wetland landscape patterns have undergone great changes. The landscape diversity, landscape evenness, and contagion indices indicate that wetland landscapes have become less heterogeneous. We discuss the causes of these changes and the sustainable development of wetland ecosystems.     

基于本底格局的鸭绿江口滨海湿地景观破碎化评价

在3S技术支持下构建了鸭绿江口滨海湿地景观本底格局,并以本底格局为参照,分别对1989年和2005年鸭绿江口滨海湿地景观破碎化过程进行了监测评价.结果表明:湿地本底格局可作为强度开发环境下湿地景观格局破碎化评价的参照依据.与本底格局相比,鸭绿江口湿地景观格局呈持续破碎化趋势,1989年和2005年湿地景观整体自然度分别为89.373%和86.691%.在不同自然湿地景观类型中,芦苇沼泽、滩涂和潮沟面积萎缩幅度较大,2005年其自然度分别为69.94%、71.49%和78.42%;各湿地类型的斑块密度都出现了不同程度的增大,其中芦苇沼泽和滩涂增大最明显,2005年斑块相对密度分别达18.507和6.879;滩涂斑块形状趋于复杂,2005年斑块相对形状指数为1.085,其他湿地类型斑块形状则持续简化;各时期不同自然湿地类型斑块聚集度指数均较高,反映出鸭绿江口各湿地类型多呈聚集分布的空间格局.     

七里海湿地土地利用变化及其景观格局演替分析

通过遥感手段,利用大量的ETM、TM、MSS遥感影像,从土地覆盖变化、景观格局指数等角度,分析了近30年七里海湿地的土地利用变化特点及景观演替趋势特征。详细分析了七里海内水域、芦苇等用地类型的转化趋势与成因,并通过多年来景观指数对比的方法揭示了该区域景观连通性和破碎化程度的变化趋势。研究结果表明：由于入境水量减少,1976到2009年期间七里海湿地水域面积减少了80％,之后由于保护区的建立,水域面积持续增长。期间以保护区建立为节点,主要的土地利用类型变化趋势是水域-芦苇-水域。1976到2009年期问七里海总体聚集度指数从95．75下降到87．54、水面的破碎化指数从6．42上升到10．74,反映出区域景观连通性变差,破碎化程度在加剧,人类活动对环境影响越来越深刻。