塔里木河下游生态环境变化时序监测与对比分析

塔里木河下游地区是我国西部干旱区生态环境问题比较突出的区域。本文主要从地表水(湖泊、河流和湿地)、地下水、地表植被覆盖的角度,基于多源遥感和长时间序列数据,监测和分析生态输水前后区域环境变化和生态响应。首先,采用基于知识迁移的专题图斑更新技术,实现了1990、1995、2000、2005、2010和2015年区域湿地遥感制图和植被覆盖度等生态因子指标提取;然后,以2000年为基准（生态输水起始年）,结合地下水位观测数据,对比分析了人工生态输水前后区域生态环境动态变化过程。结果显示：① 生态输水前（1990-2000年）,塔河下游的生态环境持续恶化,流域范围内一半以上的沼泽湿地消失、河道干涸,地下水位下降,区域植被覆盖大幅度下降;② 生态输水后（2000-2017年）,区域生态环境明显好转,改变了下游河道长期断流状态,区域地下水位明显抬升,地表水域（湖泊和沼泽）面积呈现“V”型逆转增加,区域植被覆盖区和覆盖度均呈现显著增加趋势,曾经一度干涸的塔河尾闾台特玛湖水域面积2017年8月达到147.87 km²。以上研究结果综合表明人工生态输水工程对塔河下游生态环境拯救和治理发挥了重要作用,遏制了生态输水前塔河下游生态环境继续恶化局面,流域生态环境正在逐步恢复。     

湿地景观结构遥感动态变化分析

景观镶嵌结构是景观异质性的重要表现,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。本文以北京市野鸭湖湿地自然保护区为区域背景,以RS、GIS和GPS为技术手段,监测获取了1996-2002年研究区域湿地土地利用／土地覆盖景观空间格局变化,探讨了土地利用/土地覆盖景观空间格局变化对湿地环境的影响。故此,对1998-2000年和2000-2002年湿地资源景观镶嵌结构的动态变化进行详细分析。结果表明:(1)利用遥感信息多尺度、多时相、多波段的特点,在GIS、GPS技术的支持下,能够快速及时准确地反映湿地景观类型的动态变化,为湿地资源监测、保护与利用提供科学依据。(2)借助景观生态学中的相关原理,通过景观空间格局计算模型解释不同类型湿地景观的分布、变化,剖析湿地景观演化机制,为湿地景观规划与评价服务。(3)分析认为,野鸭湖湿地景观格局发生了较大的变化,水域面积减少严重,耕地面积增长幅度不高,旅游用地和堤坝面积明显增加。(4)湖泊和沼泽草甸是控制和影响湿地景观格局的主体。野鸭湖整个湿地景观的破碎化程度降低,人类活动干扰湿地在不断减弱,湿地景观异质性在逐渐降低,斑块之间的连通性提高,生境斑块相互之间的隔离度大大减少,湿地景观趋向稳定。     

关中平原城市群生态环境质量时空变化特征及其驱动力

为探究关中平原城市群2000～2020年生态环境质量时空变化及发展趋势,基于Google Earth Engine(GEE)平台对2000～2020年6月至9月关中平原MODIS遥感影像进行优化重构,并利用绿度、湿度、干度、热度4个指标构建遥感生态指数(RSEI),分析该地区生态环境质量时空变化格局,利用地理探测器模型探究了自然环境和人类活动等10个驱动因子对遥感生态指数时空分布的影响,采用地理加权回归(GWR)构建回归模型,分析驱动因子的空间差异性。结果表明：(1)2000～2020年关中平原城市群生态环境质量逐年改善,遥感生态指数均值由0.448增至0.565,空间上呈南高北低的分布特征。(2)关中平原城市群生态环境质量改善区域占70.8%,退化区域占22.9%,改善尤为明显的区域主要分布在庆阳市、平凉市和天水市,退化区域主要分布在城市群中部西安市及其附近区域。(3)植被类型对关中平原生态环境质量的影响最大,影响力高达0.46。研究期间关中平原城市群生态环境质量整体趋于改善,局部恶化,尤其是人类活动密集的城市及其附近区域。     

基于Landsat-8与GF-1卫星数据的青海省湿地遥感调查及成果

在RS和GIS技术支持下,以2013年Landsat-8和2014年GF-1卫星遥感影像为信息源,结合野外调查,辅以收集的研究区2007年全国生态地质环境调查成果相关资料(2000年ETM为数据源),开展青海省湿地资源遥感调查与动态监测对比分析。结果表明:青海省分布有湖泊、河流、沼泽和人工湿地4大类型,以沼泽湿地面积最大;2014年湿地总面积较2000年有大幅增加,湿地生态系统得到整体恢复并趋于良好。扩张原因主要是由于降水量的增加和人为干扰。     

汉江流域湿地变化及其生态健康评价

湿地是土地资源类型的重要组成部分,湿地景观格局的变化与气候变化、土地利用变化密切相关。为了获取汉江流域湿地资源现状以及变化特征,科学地诊断湿地生存现状和保护湿地资源,本文基于2000、2005和2010年3期遥感卫星监测数据,分析2000-2010年来汉江流域湿地景观变化特征。运用压力-状态-响应模型分别从3个不同的角度搜集影响汉江流域湿地生态健康状况指标因子,并利用层次分析法获取评价指标权重因子,最终基于模糊层次综合分析模型定量评价汉江流域整体及上中下游湿地生态健康状况。研究结果表明：① 10年间汉江流域湿地总面积呈下降趋势,但汉江流域湿地面积随时间推移变化强度逐渐放缓;② 汉江流域湿地生态健康状况具有明显的空间差异,自西北向东南健康状况由健康向脆弱趋势变化,根据模糊层次综合评价模型得出,汉江上游流域湿地生态健康隶属于健康,中游流域湿地生态健康状况隶属于亚健康,下游区域湿地生态健康状况则隶属于脆弱状态,汉江流域湿地整体景观生态健康状况为亚健康。     

长江三角洲城市群热环境安全格局及土地利用变化影响研究

城市化进程的加快对区域热环境具有重要影响,热环境的改变会引发一系列生态环境问题,科学地评价城市群热环境安全对于城市发展的规划布局和建设舒适的人居环境具有重要意义。本文利用多期MODIS地表温度数据产品,在构建热环境安全等级分级标准的基础上,对长江三角洲城市群热环境安全格局时空变化特征和土地利用变化的影响进行了探讨。结果表明：① 2015年长江三角洲城市群热环境不安全区域多分布于城市建成区及建成区周围,以南京、上海、杭州和宁波等城市形成的“Z”型区域最明显,临界安全区域多分布于郊区,较安全区域集中分布于长江以北平原区域,安全区域则主要分布于杭州及杭州以南山地、丘陵区,太湖大部分区域以及长江三角洲城市群北部区域;② 2005-2015年长江三角洲城市群热环境不安全区域、临界安全区域、较安全区域和安全区域分别呈现扩张、小幅增长、缩减和先缩减后扩张趋势;③ 土地利用结构中建设用地比例过高和林地比例过低是导致热环境安全等级下降的主要原因,其次,建设用地侵占大量耕地也是导致热环境不安全区域扩张的主要原因。     

基于景观生态学的长株潭城市群区域土地利用结构变化特征研究

采用长株潭三市1996～2006年土地利用变更数据作为研究的基础材料,运用景观生态学中多样性指数、多样化指数、优势度指数和均匀度指数等有关结构数量分析的方法,对研究区土地利用结构分异进行定量分析,深入区域土地利用在平面上、立体上和结构上的空间表征,揭示土地利用变化基本规律,为目前长株潭城市群区域"资源节约集约型,环境友好型社会"建设合理配置和有效利用土地资源提供参考依据.     

近30年天津滨海新区湿地景观格局遥感监测分析

在GIS和FRAGSTATS软件支持下,结合景观格局数量分析方法,利用1979-2008年间共6期TM遥感影像与非遥感数据,对天津滨海新区近30年的湿地景观空间格局进行了动态分析。结果表明,滨海新区湿地(以人工湿地为主),1979-2004年滨海新区湿地总面积变化不大,但各类型间转换较大,主要是自然湿地转变为人工湿地,沼泽湿地几近消失。2006-2008年,由于城市建设大量滨海滩涂湿地被围填占用,到2009年5月自然海岸线的90%以上被占用。景观破碎度增加,湿地斑块数量从137个增加到704个,同时造成平均斑块面积下降。驱动力分析表明,降雨量减少的同时,年平均气温上升是主要的自然驱动因素。和自然因素相比,人类干扰为主要人文驱动因素,表现在水产养殖为主的农业经济活动、城市建设用地占用和围海造地等方面。目前,滨海新区几乎没有自然湿地生态系统,破碎化和人工化是该区域湿地的主要特征。     

土地整治生态环境效应的作用机制

生态化土地整治是生态文明建设的必然要求,土地整治生态环境效应的作用机制是生态化土地整治理论的有益探索。土地整治生态环境效应作用机制,可以通过土地整治工程土地自然要素/土地利用类型土地景观要素土地生态服务功能的逻辑框架,解析土地整治生态环境效应作用机制。土地整治工程的实施,对土地整治区及其相关区域的气候、地貌、水文、土壤、植被、动物等自然要素产生影响,引起土地利用类型及空间布局发生变化,改变区域景观结构和格局,从而影响土地景观生态系统服务功能。     

三江平原萝北县湿地农田化过程与驱动机制分析

通过获取三江平原萝北县自1954年以来的六期土地利用数据,定量分析了过去50余年湿地农田化过程,并从自然因素和人为因素两方面探讨了湿地农田化过程的驱动机制。结果表明,1954-2005年,三江平原萝北县耕地面积净增21.85×10⁴hm²,湿地是新增耕地的主要来源。在空间上,湿地斑块越来越分散,景观破碎化程度明显加剧,而耕地斑块则趋于集中分布;目前,耕地已成为三江平原萝北县的基质景观,地势低平、坡度较小、土壤条件、地貌条件良好的平原区是湿地农田化的首选区域。随着可开垦湿地资源的减少,人类的开垦对象开始转向地势、土壤、地貌等条件相对较差的湿地景观单元。气候变暖加速了湿地农田化进程,而人口数量的增加和政策的引导作用,对湿地农田化过程具有重要的影响。     

肥城市土地利用生态安全评价与利用调控研究

在总结国内外相关研究成果的基础上,以肥城市为例,采用RS和GIS技术对研究区地形地貌、植被覆盖、地质灾害、土地利用景观格局等土地生态安全影响因子进行提取和分析,同时结合当前在生态安全评价中广泛使用的PSR框架模型,分别从压力、状态、响应三方面选取18个对土地生态安全影响密切的因子构建土地生态安全评价指标体系,采用层次分析法确定各指标权重,对该地区土地生态安全状况进行评价和分析。最后,提出土地利用优化调控措施。     

闽三角城市群地质灾害敏感性评价

生态安全是地区社会经济可持续的根本保障,然而地质灾害会对地区的生态安全造成严重威胁,对闽三角城市群进行地质灾害敏感性分析具有重要意义。本文分别选取坡度、高程、土壤类型、NDVI、岩性、多年平均降水量、距主要公路距离和5 km格网内的地质灾害点数目这8个指标,基于SPCA、全局Moran's I和局部Moran's I,对闽三角城市群的地质灾害敏感性进行综合评价。结果表明：闽三角城市群整体处于中度敏感,不同敏感性的面积大小顺序为：中度敏感>高度敏感>轻度敏感>极敏感>不敏感,占比分别为26.96%、25.67%、23.89%、11.75%和11.72%;地质灾害敏感性由东南沿海向西北内陆呈现出由不敏感向极敏感逐渐过渡的整体趋势,并存在着明显的地带性特征;不同县（市、区）间及其内部的地质灾害敏感性均存在较大的空间异质性;地质灾害敏感性存在显著的空间自相关性,且为显著正相关,并呈现出显著的空间集聚性特征,在德化县、永春县、安溪县和南靖县为高高聚集,在惠安县、丰泽区、鲤城区、晋江市和石狮市为低低聚集;不同土地利用类型下的地质灾害敏感性综合指数大小顺序为：林地>草地>未利用地>耕地>水域>建设用地,林地和草地整体处于中度敏感,水域、耕地、建设用地和未利用地整体处于轻度敏感;多年平均降水量、坡度、距主要公路距离、地质灾害点数目、岩性和土壤类型是研究区地质灾害的主要驱动因子。     

黄河三角洲景观格局变化及生态风险评价

黄河三角洲具有极高的生态价值,研究其景观格局及生态风险对促进黄河三角洲高质量发展具有重要意义。本文以黄河三角洲1980年、2000年和2020年土地利用数据为基础,分析土地转移及景观格局特征,同时构建生态风险评价模型揭示生态风险时空演变及空间相关性。结果表明：(1)耕地是黄河三角洲最主要的地类,占比在60%以上,1980—2020年土地转移主要发生在耕地、建设用地、水域和未利用地之间。(2)1980—2020年黄河三角洲景观斑块数、景观斑块密度、景观最大斑块指数、景观形状指数和香农多样性指数均呈下降趋势,区域整体趋向简单化和聚集化。(3)黄河三角洲高风险区和较高风险区主要环渤海分布,1980—2020年各级风险区转出最大面积均为更低级风险区,生态风险有所降低。     

Regional ecological security and diagnosis of obstacle factors in underdeveloped regions: a case study in Yunnan Province,China

In order to clarify regional ecological security status and formation mechanism of regional ecological security barriers in underdeveloped regions of China, we took Yunnan province as a case to evaluate its regional ecological security by using entropy matter-element model, comprehensive index and GIS spatial method, and we diagnosed its obstacle factors through obstacle degree model. We found a low overall level of regional ecological security in Yunnan. Only Kunming fell into the good level, 68% of the regions were below the critical safe level. For the vast majority of regions in Yunnan, their regional ecological security was unstable. The indexes related to per capita resources, geological and topography environment, economic, and technology were at the unsafe or dangerous level. The indexes related to urban expansion, level of income, cultivated land quality were at the level of critical safety. The indexes concerning urban management capacity, air quality and water environment were at the good or ideal level. Yunnan’s regional ecological security was not good due to natural obstructive environment itself, simultaneously lower backward economic and social level restricted the ability of ecological security response to manage ragile ecological environment. The results of the composite index were roughly consistent with those of the entropy weight matter-element model. The mean values of the classification index, from high to low, were: the state index > the response index > the pressure index. The state index and the response index had a significant mutual promotion to each other. The regions with good composite index, state index and response index mainly distributed in the central regions of Yunnan Province. Spatial autocorrelation of regional ecological security level in Yunnan was not obvious. Water resources, economic and social development were main obstacle factors of the regional ecological security. When distinguishing with obstacle type, Kunming belonged to natural ecological environment barrier type, while other regions belonged to economic and social barrier type.     

肥城市土地生态系统安全评价研究

在分析土地生态系统安全内涵的基础上,以肥城市为研究区域,选取24个指标构建土地生态系统安全评价指标体系,采用熵值法、综合指数法和GIS相结合的方法,对肥城市2000—2013年的土地生态系统安全状况进行分析。研究结果表明:14年来,肥城市土地生态系统安全状况处于波动状态,土地生态系统安全面临着诸多压力。最后提出了提高土地生态系统安全状况的对策建议。     

厦门城市空间拓展的生态敏感性评价

在综合分析海湾型城市自然生态与社会生态属性的基础上,选取了高程、坡度、河流水库、植被覆盖、土地覆盖和生态保护区等6个因子,作为生态敏感性评价的指标。另外,借助GIS空间分析单因子评价与多因子加权综合评价方法,研究了生态敏感性程度及其空间分布特征,将厦门的生态敏感性划分为4级:不敏感、较敏感、中敏感和高敏感。综合评价结果表明,厦门市生态敏感性在空间分布上差异显著:高度敏感区占研究区总面积的28.1%,低敏感区和不敏感区分别占研究区总面积的27.9%和33.6%。中度敏感区占的比例较小,仅为10.4%。     

Spatio-temporal Dynamic Simulation of Land use and Ecological Risk in the Yangtze River Delta Urban Agglomeration,China

Rapid urbanization leads to dramatic changes in land use patterns, and the land use/cover change(LUCC) can reflect the spatial impact of urbanization on the ecological environment. Simulating the process of LUCC and predicting the ecological risk future changes can provide supports for urban ecological management. Taking the Yangtze River Delta Urban Agglomeration(YRDUA),China as the study area, four developmental scenarios were set on the basis of the land use data from 2005 to 2015. The temporal land use changes were predicted by the integration of the system dynamic and the future land use simulation(SD-FLUS) model, and the geographically weighted regression(GWR) model was used to identify the spatial heterogeneity and evolution characteristics between ecological risk index(ERI) and socio-economic driving forces. Results showed that: 1) From 2005 to 2015, the expansion of construction land(7670.24 km~2) mainly came from the occupation of cultivated land(7854.22 km~2). The Kappa coefficient of the SD-FLUS model was 0.886, indicating that this model could be used to predict the future land use changes in the YRDUA. 2) Gross domestic production(GDP) and population density(POP) showed a positive effect on the ERI, and the impact of POP exceeded that of GDP. The ERI showed the characteristics of zonal diffusion and a slight upward trend, and the high ecological risk region increased by 6.09%, with the largest increase. 3) Under different developmental scenarios, the land use and ecological risk patterns varied. The construction land is increased by 5.76%, 7.41%, 5.25% and 6.06%, respectively. And the high ecological risk region accounted for 12.71%, 15.06%, 11.89%,and 12.94%, correspondingly. In Scenario D, the structure of land use and ecological risk pattern was better compared with other scenarios considering the needs of rapid economic and ecological protection. This study is helpful to understand the spatio-temporal pattern and demand of land use types, grasp the ecological security pattern of large-scale areas, and provide scientific basis for the territory development of urban agglomeration in the future.     

基于3S技术的野鸭湖湿地系统景观格局演变研究

野鸭湖湿地自然保护区是北京最大的湿地自然保护区,也是唯一的湿地鸟类自然保护区,因此,选择野鸭湖研究城市湿地景观格局演变特征具有典型意义。以野鸭湖自然保护区为研究对象,分析了1999年、2004年、2009年和2014年4个时期野鸭湖湿地系统景观格局演变过程,并根据景观指数分析其动态变化趋势。研究结果表明:①野鸭湖湿地面积在1999~2004年间逐渐减少,之后逐年恢复,至2014年湿地面积总数已恢复到1999年的水平,但水体的面积仍缩减一半,主要恢复的是草甸湿地和疏林湿地。②野鸭湖湿地景观格局的变化特征主要表现为:景观破碎度增加,景观形状更加复杂,景观多样性和异质性增加而优势度降低。③野鸭湖湿地斑块类型呈现如下特征:耕地连片分布,耕地开垦力度减缓;草甸湿地成片增长且优势度逐渐明显,形状复杂;水体分布聚集,2014年出现恢复现象;疏林湿地面积不断增长,呈现破碎化现象;建筑用地面积也略微增长,但分布分散;滩涂湿地面积最小,形状简单。     

顾及土地生态安全的环鄱阳湖城市群土地利用情景模拟

在国家大力推进新型城镇化和落实城市群空间规划的背景下,评价城市群土地生态安全水平,并以此为限制条件预测城市群未来土地利用格局,对城市群可持续发展具有重要意义。本文以环鄱阳湖城市群为研究对象,对城市群土地生态安全格局和变化进行分析,根据土地生态安全评价结果设置自然发展情景和生态保护情景,结合多分类Logistic回归和多标准评价方法(MCE),构建CA-Markov模型,预测2种情景下2030年土地利用格局并进行对比分析。研究结果表明:①2005、2010和2015年,环鄱阳湖城市群网格平均生态安全值分别为0.574、0.573和0.571,空间布局上呈现"中部低、东西高"的特征;②预测2030年,自然发展情景下新增城镇用地主要位于九江市、上饶市和南昌市,生态保护情景下限制城镇用地和其他建设用地向土地生态安全高值区扩展,使得城镇用地和其他建设用地扩展更加集中;③预测生态保护情景下,高生态安全区面积比自然发展情景下多39.39%且分布更加均匀,包括鄱阳湖周边区域、九江市中部以及新余市和吉安市,城市群生态安全得到有效保护。该研究可为环鄱阳湖城市群土地利用规划及生态保护提供参考。