以土地利用/土地覆被变化为中心的土地科学研究进展

土地利用 /土地覆被变化已成为土地科学、地球系统科学、全球环境变化及可持续发展研究中的核心领域。其研究的根本目标是实现土地资源的有效管理与可持续利用 ,这不仅是解决资源与环境问题的根本立足点 ,也是经济增长与区域可持续发展过程的重要前提。针对国际土地科学研究中最为活跃的几个前沿领域 :土地利用 /土地覆被变化、土地资源系统分析与评价、土地质量指标体系、生态环境效应及持续土地利用 ,结合近年来国内外有关的主要研究计划和项目 ,本文对以土地利用 /土地覆被变化为中心的土地科学研究进展进行了综述。     

中国历史时期土地覆被数据集地理空间重建进展评述

重建长时间序列具有空间属性的土地覆被数据集,对研究历史时期土地利用/土地覆被变化及其气候和生态效应具有重要意义。近年来,国内外学者就定量重建中国区域历史土地覆被数据集进行了积极探索。但由于历史时期土地利用数据来源多元、重建方法多样、验证方式各异等原因,不同学者的重建结果迥异,其中重建方法是导致差异形成的重要原因之一。本文从重建思路、假设和方法、结果验证等方面对覆盖中国区域的主要空间数据集进行了综合评述,结果表明：①基于历史记录的还原法和基于地理空间模型的重建法是历史土地覆被空间重建的主要方法,而根据建模过程,后者又可进一步分为“自上而下”的配置模型和“自下而上”的演化模型法。②基于数量重建进行空间重建是当前历史土地覆被数据集重建的主流,在缺少充分、客观历史数据的条件下,对基础数据、分布控制因素和限制因子进行合理假设是取得合理结果的重要条件。③为提高研究成果的解释力,需要对重建结果进行检验,直接验证法虽较为准确,但受时空尺度限制,具有显著的局限性,间接验证法可作为有效的补充。     

城市及其边缘地带土地利用/覆被变化研究--以临沂市为例

城市及其边缘地带是人文因素高度复合带，土地利用／覆被变化剧烈，土地资源可持续利用面临许多问题。临沂市是山东省的欠发达地区之一，近年来经济发展迅速、城市化速度加快，人地矛盾日益突出。文章利用1991－2000年的土地利用／覆被变化及社会经济数据，分析了临沂市土地利用／覆被变化的特征，探讨了土地利用／覆被变化的机制，以期为本地及同类城市土地资源的可持续利用提供借鉴。     

额尔齐斯河-斋桑湖流域近20年来土地利用/土地覆被时空演变

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是影响生态环境和气候变化的主要驱动力之一,同时又是受其影响的结果。LUCC研究对于开展生态环境变化及气候变化的研究均具有重要的意义。针对目前境外LUCC研究中土地利用/覆被分类效率低的问题,探索一种适用于大数据量而又精度较高的分类方法。以额尔齐斯河国外部分-斋桑湖流域为研究区域,以1990年及2007年的Landsat TM/ETM+夏秋季影像以及DEM作为数据源,综合利用影像光谱、纹理信息参与到决策树构造中,进而利用决策树分类方法分别提取这两个时期的土地利用/覆被空间分布信息,最后分析两个时期的土地利用时空变化状况。实验结果表明:(1)光谱与空间纹理信息参与的决策树分类方法具有较高的分类精度;(2)两个时期的土地利用变化分析发现,近20年来该区域土地利用发生了较大的变化,耕地和灌木林地大面积减少,而低覆盖度草地和未利用地却显著增加。     

基于知识规则的土地利用/土地覆被分类方法——以黑河流域为例

本文提出了一种基于知识规则的土地利用/土地覆被分类的新方法。知识规则是基于专家经验建立起来的,反映研究区内不同分类系统下各类别的地理分布特性与地理分布交叉可能性。基于黑河流域90 m 分辨率DEM、2009 年逐月1 km 分辨率NDVI,参考美国地质调查局(USGS) 1 km分辨率土地利用/土地覆被数据在欧亚大陆上各类别的聚类中心,应用在上、中、下游分别建立的知识规则,以知识规则结合最近距离的USGS 类别聚类的方法,制作了一套与USGS全球土地覆被分类标准一致的、可以用于大气模式以及陆面过程模式的黑河流域土地覆被类型分布数据。本方法分类结果与以往研究采用的类别映射方法的分类结果及实际地物影像进行对比,表明知识规则下的分类结果更能准确表达流域地表覆盖特征,对冰雪、冻土类别和沙地荒漠类别的表现更优。     

中国西部地区历史草地面积重建的方法——以甘宁青新区为例

历史草地面积重建作为历史土地利用与土地覆被变化研究的重要组成部分,可为区域乃至全球环境变化研究提供重要的基础数据。但受研究客体特性与重建资料多寡的制约,目前无论是数量估算上还是空间格局重建上均非常薄弱。本文试图在客观把握中国西部地区历史草地变化趋势与特征的基础上,利用现代遥感土地利用数据和潜在植被数据,确定土地垦殖前草地植被潜在分布范围;并结合历史耕地网格数据,构建以间接扣减为核心的草地面积重建方法;重建甘肃、宁夏、青海和新疆等省区过去300年的草地网格数据。结果表明：土地垦殖前,案例区草地覆被率高达40.87%。受土地垦殖的影响,在过去300年草地面积呈持续减少的态势。草地面积由1661年的1.11亿 hm²下降到1980年的1.03亿 hm²,并经历了1661—1724年的急剧减少、1724—1873年的缓慢减少和1873—1980年的快速减少三个时段,草地年均减少量分别为4.76万 hm²、0.75万 hm²和3.38万 hm²。在空间上,研究时段内草地垦殖区呈现出由甘肃、宁夏向青海、新疆转移的特点。以历史文献资料和1980年遥感草地网格数据为基础,对重建的草地数据开展了可靠性评估。评估显示,重建结果能够较好的再现草地变迁过程。本文构建的重建方法可被用于中国西部地区长时段的草地面积重建。     

基于遥感和GIS的松嫩沙地土地利用/土地覆被时空格局研究

利用1986年和2000年2期TM影像资料,建立相应的空间图形库系统,定量分析了松嫩沙地典型区近15a来土地利用数量变化,从土地利用斑块特征、斑块空间邻接关系变化和主导变化类型角度对土地利用/覆被格局进行了清晰的空间描述。结果表明,研究时段内该区土地利用量变和质变活跃。耕地面状成片、条带状延伸和斑块状空间扩展,从整体上呈现集中化特征。较大面积的草地和林地被分割、破碎化,小块盐碱化草地空间聚集与扩张。耕地与草地、草地与盐碱地空间相邻度变大,草地开垦强度增大、土地盐碱化日益严重。空间变化上表现为耕地、林地、草地和未利用地之间相互转化,以草地、林地-旱地,草地-未利用地,未利用地-旱地、水田及旱地-水田最为显著。     

我国土地利用/土地覆被变化研究近期进展

土地利用／土地覆被变化（LUCC）是自然与人文因素紧密交织并相互作用的过程,是全球环境变化研究的重要组成部分,也是“国际地圈-生物圈计划”（IGBP）和“国际全球环境变化人文计划”（IHDP）共同推动的核心研究项目。近年来我国学者在LUCE研究方面做了大量工作,取得了丰硕的成果。文章就我国近期土地利用／土地覆被的研究方法及应用、驱动机制、变化影响、土地资源优化配置及研究尺度等方面的研究进展进行了简要的评述。     

基于网格单元的西北干旱区城市土地覆被/土地利用时空变化研究——以新疆喀什市为例

利用1995、2005和2015年3期Landsat遥感数据,提取新疆喀什地区喀什市土地覆被/土地利用信息,并将各时期用地分类数据分别转入50 m×50 m的矢量网格单元,建立基于矢量网格单元的土地覆被/土地利用网格图,探讨喀什市1995-2015年土地覆被/土地利用时空变化特征及驱动因素;通过叠加分析,研究时期内各用地类型之间相互转换和替代关系。结果显示：（1）1995-2015年间喀什市土地覆被/土地利用变化剧烈,以建设用地面积变化最为显著,20 a间面积增加近3倍,未利用地和绿地面积均有所减少,水体的面积变化显现波动态势。（2）1995-2015年喀什市建设用地扩张主要以"摊大饼"式的外延扩张为主,但也伴随少量内部填充的集约式增长模式,通过回归分析,建设用地面积的增加与城市人口的增加和社会经济的发展具有紧密的正相关关系。（3）建设用地在扩张过程中主要侵占和替代了未利用地和绿地,并且绿地的增加与减少和未利用地的侵占与被侵占有着直接关联。     

土地利用/覆被变化与土地资源优化配置的相关分析

土地资源优化配置已成为土地科学领域前沿的重要课题,而近年来受到国内外学术界重视的土地利用/土地覆被变化研究正可为此提供支持,并相互促进。如何正确认识二者之间的关系,并有效的利用这种关系,无论对我们研究土地利用/土地覆被变化,还是实现土地资源优化利用都异常重要。本文对二者的研究目标及内容进行对比分析,并在此基础上详细阐述了二者的结合方式和途径,提出土地利用/土地覆被变化能为土地资源优化配置提供数据、理论、研究方法支持,同时土地资源优化配置研究有益于土地利用/土地覆被研究的深化,二者的结合可促进土地可持续利用。     

山区土地多功能性与过渡性地理空间关联分析

以宜宾市长宁县为研究区,基于多源数据,在栅格尺度上量化了土地利用功能。利用景观叠加分析及相关性分析等方法,明确了土地多功能性的空间分异特征,并揭示了土地功能与地形要素之间的地理空间过渡性关联。结果表明：① 山区过渡性地理空间土地生产、生态和生活功能具有多组合性,空间异质性较强。② 长宁县土地多功能性在空间上由北部平原向南部山区过渡递增,多重和双重功能主导的土地主要分布在中部槽谷和南部山区,占土地总面积的50%以上。③ 地形因子对土地多功能景观的形成发挥较大的作用,海拔650 m、地形起伏度200 m、坡度15°是土地利用多功能性的临界值,超过此临界值土地多功能性趋于减少,但生态功能占居主导。     

快速城市化地区土地利用变化的人文因素分析—以泉州市为例

基于1988年的TM影像和2000年的ASTER影像解译的福建省泉州市两期土地利用数据,在GIS支持下揭示了研究期内泉州市土地利用的结构变化特征,并从定性与定量的角度探讨了土地利用变化的人文因素与驱动机制。研究结果表明：人口增长、城镇化和工业化、农业结构调整、城镇居民消费水平、技术进步和土地集约利用是泉州市土地利用变化的主导驱动因子,闽南文化的价值观、居住方式的演化以及县域产业结构差异对泉州土地利用变化也有着深刻影响。     

快速城市化地区土地利用变化的人文因素分析——以泉州市为例

基于1988年的TM影像和2000年的ASTER影像解译的福建省泉州市两期土地利用数据,在GIS支持下揭示了研究期内泉州市土地利用的结构变化特征,并从定性与定量的角度探讨了土地利用变化的人文因素与驱动机制.研究结果表明:人口增长、城镇化和工业化、农业结构调整、城镇居民消费水平、技术进步和土地集约利用是泉州市土地利用变化的主导驱动因子,闽南文化的价值观、居住方式的演化以及县域产业结构差异对泉州土地利用变化也有着深刻影响.     

旅游城市餐饮业空间布局特征--以拉萨市为例

受城市功能定位、旅游消费驱动等因素影响,旅游城市餐饮产业空间布局具有其自身特征。通过对互联网电子地图POI数据的挖掘,并结合ArcGIS最近邻分析、标准差椭圆、核密度分析和缓冲区分析工具,本文分析了高原旅游城市拉萨市主城区餐饮业空间分布格局特征及其影响因素(基于道路交通、旅游资源和人口视角)。研究发现拉萨市主城区餐饮业空间分布总体呈现集聚特征,主要集中在交通发达和旅游资源密集区周边地区;常住人口集聚区域餐饮点同样集中布局,餐饮点密集区与实时人口密集区高度重叠。针对拉萨市城市空间结构、功能定位和旅游发展,文章进一步提出拉萨市餐饮业空间布局优化措施。     

公众参与型环境规制的时空格局及驱动因子研究——以长江经济带为例

以长江经济带公众参与型环境规制为研究对象,运用空间分析方法研究其时空格局,通过地理探测器筛选其主导驱动因子,基于GWR（Geographically Weighted Regression）模型揭示主导驱动因子空间异质性。结果表明：① 各年份公众参与型环境规制均呈显著空间正相关,但集聚程度逐年下降;② 公众参与型环境规制空间分异格局基本稳定;③ 地理探测器剔除地均固定资产投资和万人在校大学生数两个初选因子;④ 公众参与型环境规制驱动因子作用力由大到小依次为环境风险、人地压力、排放强度、信息化水平、经济水平、产业结构;⑤ 各驱动因子存在特征不同的空间异质性,为制定针对性政策提供理论依据。     

青藏高原高寒牧区聚落时空演化及驱动机制——以藏北那曲县为例

以青藏高原北部牧区那曲县为研究对象,基于多时相高清遥感影像精确提取的2005、2010和2017年3期聚落斑块数据,综合运用GIS分析技术定量测度了那曲县聚落演化的总体特征和空间指向特性,并进一步探讨了聚落格局及演化的驱动机制。结果表明：① 2005~2017年,那曲县聚落规模和密度均呈增大态势,由数量增长型扩张转变为规模增大型扩张;聚落形态演变表现出阶段性差异,由空间无序向规整有序转变;聚落以小型为主,面积小于1 hm ²的斑块数占比高达69%,在时间演化上小聚落向大、中型聚落晋级趋势明显;聚落规模空间相关性显著,大斑块集聚区以县城所在地为中心沿青藏公路向西南方向延伸,小斑块集聚区长期围绕那曲镇外围呈“环形”分布。②特殊的自然本底塑造了那曲县聚落低山缓坡趋向和亲水近路特征,受生存环境和生计方式影响,聚落布局呈现避灾特性,聚落演化的优质草场指向性明显,随着高原乡镇经济职能的日益强化,聚落演化逐渐呈现出与内陆城镇化地区类似的乡镇中心地指向。③高海拔、破碎地貌、自然灾害多发易发、草场禀赋差异及水系纵横等自然环境因素塑造了那曲县聚落大范围小规模沿河谷阶地零散分布的基本格局,而政策、市场化与人口增长、区位条件、管理制度及文化观念等社会人文因素是推动聚落演化的主要动力。     

耕地资源富集区县域贫困格局及其影响机制 ——以黑龙江省兰西县为例

以耕地资源较为富集的贫困县兰西为例,采用空间统计方法分析县域贫困格局,剖析耕地利用对农村贫困格局的影响机制。研究发现：① 兰西县贫困发生率呈西北向东南梯度递减特征。② 贫困家庭收入来源单一,对耕地的依赖性较强。③ 耕地利用的各因子对贫困发生率在影响方向和影响程度上不同,且由于耕地资源差异形成了资源依赖机制和资源利用机制,进而影响贫困格局。④ 建议该类型区域加强土地整治,提高耕地的自然质量和生态价值;加大对农业投入强度,促进农业提档升级;调整农业生产关系,实现现代农业与贫困户的有机结合,确保农业可持续发展与贫困户增收、脱贫。     

城市人居环境与经济协调发展不确定性定量评价 ——-以长沙市为例

城市人居环境是城市经济持续发展的重要基础和载体,城市经济是人居环境发展的坚实保障和前提。只有实现两者的协调,才是实现城市可持续发展的必由之路。城市人居环境与经济发展的协调性定量评价,是测度两者发展状态的工具,对城市健康发展具有重要的指 示功能。城市人居环境与经济系统存在于整个城市生态系统中,由于系统的复杂性,其中存 有多种不确定性的因素。因此,考虑不确定性因素影响下,如何建立评价体系,采用什么样 的方法进行评价是当前研究的难点之一,也是学术界面临的一项迫切需要解决的问题。本文尝试对城市人居环境与经济协调发展评价中所面临的不确定性问题进行了分析,提出评价体系构建的原则,引入模糊数学方法,提出了一套基于不确定性的综合评价方法与模型,并将该方法应用于长沙市的实证研究中。评价结果与实际情况大体吻合。该方法不仅能反映城市发展整体协调状况,而且能模糊辨别系统间相互作用的模式与演进方式,具有一定的理论价值和可操作性。     

城乡关联性测度与协调发展研究--以西安市为例

分析城乡关联与协调发展的关系及协调发展的内涵;结合昂温对城乡关系的分析,认为城乡关联性可以通过测度促进城乡间各种要素“流”形成的空间介质的质与量及要素“流”的实际流量、流速和流向来评价,进而提出城乡关联性测度的指标体系及测度方法。通过对西安市1980--2003年城乡关系演变历程的研究与分析,验证该指标体系的科学性,并指出目前西安市城乡协调发展的关键问题。