南四湖流域土地利用及其景觀格局變化分析

運用遙感與地理信息系統(tǒng)技術,對半城子水庫流域2000年和2005年的2期遙感影像數(shù)據(jù)進行解譯判讀,結合土地利用動態(tài)度模型和景觀生態(tài)學數(shù)量方法分析了流域土地利用和景觀格局的變化。結果表明:①2000-2005年間,流域土地利用類型發(fā)生了一定變化,但林地始終是流域主導土地利用類型;②研究期內,半城子水庫流域土地利用年變化速度為1.30%,其中闊葉林是最穩(wěn)定的土地利用類型,其他土地是最活躍的土地利用類型;③類型水平上格局指數(shù)顯示針葉林斑塊形狀最復雜,混交林的異質性較高;④景觀水平的格局指數(shù)顯示,區(qū)域景觀破碎化程度加劇,多樣性增加,均勻度增強。

【目的】查清延河流域土地利用/覆蓋格局,為該區(qū)域土地資源合理利用、改善水土保持措施提供理論依據(jù)?！痉椒ā坷胑nvi4.0軟件對2006年延河流域遙感圖像進行處理,結合野外考察,在arcgis9.0平臺下獲得延河流域土地利用現(xiàn)狀分布圖;從景觀格局的角度,根據(jù)國標2007《土地利用現(xiàn)狀分類》的二級分類體系,將研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀劃分為住宅用地(城鎮(zhèn)住宅用地、農村宅基地)、耕地(水澆地、旱地)、園地(果園)、林地(有林地、灌木林地)、草地(天然牧草地、其他草地)、水域及水利設施用地(內陸灘地、湖泊水面、水庫水面、河流水面)和其他土地(裸地、沙地、沼澤地、設施農用地)共7個大類17個二級類,分析了土地利用的數(shù)量結構和景觀形態(tài)結構特征?！窘Y果】延河流域土地利用類型中旱地的面積比最大,約為37%,其次是天然牧草地、裸地和有林地,分別為22.17%,23.6%和14.4%,其他類型面積均較小;旱地、有林地、天然牧草地和裸地頻率比相對于其他土地利用方式較高;所有土地利用類型中,沼澤地平均面積指數(shù)最大,其次是裸地和天然牧草地;旱地、有林地、天然牧草地、裸地等圖斑形狀簡單且各形狀的圖斑數(shù)呈正態(tài)分布;耕地為主要的土地利用方式,耕地、林地、草地和水域及水利設施用地的優(yōu)勢度較大?！窘Y論】延河流域土地資源開發(fā)的重點是開展土地整理和規(guī)模經營,減少土地利用地塊數(shù)量,降低形狀指數(shù),增加水域、人工草地和林地等生態(tài)用地面積,提高土地利用集約度和促進土地利用的多樣化、均勻化;今后土地利用結構調整的方向是:增加生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和提高生態(tài)系統(tǒng)服務功能的經濟價值。

利用環(huán)渤海區(qū)域1985年、1995年和2000年3期tm衛(wèi)星遙感解譯數(shù)據(jù),在gis和景觀格局分析軟件支持下,對該區(qū)域1985年～2000年的土地利用景觀格局及其變化進行了模擬分析。結果表明:耕地是區(qū)域主導的景觀類型,1985年、1995年和2000年耕地分別占景觀類型總面積的55.96%、53.70%和55.64%;林地、建設用地是區(qū)域優(yōu)勢景觀類型,林地分別占景觀類型總面積的21.12%、22.13%和20.95%,建設用地分別占景觀類型總面積的10.48%、11.83%和11.70%;1985年～1995年、1995年～2000年兩個時期,林地和建設用地景觀的變化趨勢是先增加后減少,與耕地景觀變化趨勢正好相反,在一定程度上反映了耕地與林地、建設用地景觀類型之間的互動轉換關系;兩個時段土地利用景觀斑塊數(shù)、斑塊密度、邊界密度、多樣性指數(shù)、聚集度和均勻度指數(shù)的變化表現(xiàn)為先增后減的過程,分維數(shù)、蔓延度指數(shù)和分離度的變化呈現(xiàn)出先減后增的過程。1985年～2000年土地利用景觀斑塊數(shù)、分維數(shù)、多樣性指數(shù)、分離度和均勻度指數(shù)處于降低趨勢,而斑塊密度、邊界密度、蔓延度和聚集度指數(shù)呈現(xiàn)出增大趨勢,反映了該區(qū)域內土地利用景觀類型之間存在較大差異,各組分的復雜性降低,大斑塊增多,各景觀之間的不均勻性增大,不穩(wěn)定性增強。

在arcgis軟件和景觀指數(shù)統(tǒng)計學軟件fragstats3.3的支持下,以1986年、1995年和2002年三個時期的土地利用覆蓋數(shù)據(jù)為基礎數(shù)據(jù)來源,以景觀生態(tài)學的原理和方法為基礎,利用景觀格局指標分析了長株潭地區(qū)的景觀格局現(xiàn)狀和存在的問題。研究結果表明:1986年到2002年間景觀格局主要集中在水田、草地、林地、城鎮(zhèn)用地、農村居民用地和未利用地等景觀類型之間相互轉換。從城鎮(zhèn)用地、和農村居民用地的顯著轉化可以看出,近年來,長株潭地區(qū)的城鎮(zhèn)化速度不斷加快,建設用地和農村居民用地面積不斷擴張,說明長株潭地區(qū)經濟發(fā)展較快,但同時要注意增強長株潭地區(qū)的景觀穩(wěn)定性和抗干擾性能,促進當?shù)亟洕?、社會和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

以北京市大興區(qū)為例,以1993、20012、007年3期土地利用圖為基礎,對城市邊緣區(qū)的土地利用景觀格局變化情況進行了分析。首先對3期土地利用圖進行統(tǒng)計分析,得到了各類土地利用類型的面積變化情況,在此基礎上,利用景觀格局分析軟件fragstas分別計算三個時期土地利用圖的景觀指數(shù)。結果表明:①大興區(qū)的景觀類型主體是耕地和建設用地。從1993-2007年,大興區(qū)的土地利用類型面積發(fā)生了很大的變化,其中,耕地面積持續(xù)減少,林地、建設用地面積持續(xù)增加,園地、草地、水域、荒土地面積先增加后減少;②大興區(qū)景觀格局的總體破碎化程度逐年增加,斑塊形狀相似性變小,形狀越來越不規(guī)則,景觀分離度持續(xù)增加,各類景觀組分面積比例差別在逐漸縮小,景觀中各組分分配越來越均勻,某一種或幾種景觀組分占優(yōu)勢的情況越來越小;③耕地、園地、林地、草地、水域及荒土地呈現(xiàn)出較為一致的變化規(guī)律,即景觀的破碎程度加大,分離度增大,形狀變得越來越不規(guī)則,并且分布越來越分散。建設用地的變化規(guī)律略有不同,建設用地的景觀破碎度增加,但是形狀變得規(guī)則,并且分布變得相對聚集。

近年來土地利用驅動機制研究成為研究的熱點,煤礦區(qū)是土地利用景觀格局變化顯著區(qū)域,該文主要研究土地利用景觀格局動態(tài)變化及其調控原理。以2000—2010年遙感影像為基礎,采用erdas軟件對土地利用景觀格局進行分類,研究景觀格局的動態(tài)變化、轉移矩陣及特征,結合七臺河市煤礦區(qū)社會經濟情況,確定影響景觀格局因子的驅動力因素。結果表明:林草地、未利用地減少,耕地、礦業(yè)用地增加,動態(tài)變化度較大成為該時期土地利用景觀格局動態(tài)變化的主要特征。第一產業(yè)總產值、人口數(shù)量是決定耕地的主要因子,林草地、礦業(yè)用地與第一、二產業(yè)產值及最終消費等經濟驅動因素密切相關,同時市政府的環(huán)境保護及土地復墾、整治和恢復措施使礦業(yè)用地增長速度減慢。

本文選擇崇明東部為研究區(qū)域,利用gis和rs技術對1988、1997年和2005年衛(wèi)片和航片進行了提取、分類和分析,并計算了景觀格局指數(shù),分析了近20年來土地利用及景觀格局變化。結果表明:耕地基本沒有變化,河流水體、農村居民點等不斷增加,潮灘大大減少,城鎮(zhèn)發(fā)展緩慢,隨著人類活動程度的加劇,景觀多樣性稍有下降,均勻度上升。

為揭示湖北省黃石市土地利用景觀格局的發(fā)展變化,合理利用土地,選取2004、2011、2016年3期的landsat遙感影像,采用景觀生態(tài)學原理和gis技術,對各類用地進行土地利用變化分析。選取斑塊數(shù)量、斑塊密度、聚集指數(shù)、最大斑塊指數(shù)、景觀形狀指數(shù)、蔓延度指數(shù)、香農多樣性指數(shù)、香農均勻度指數(shù)8個指數(shù)進行分析,研究黃石市近15年的景觀格局的發(fā)展規(guī)律。結果表明:農田、建設用地面積增加,林地、水域面積基本保持不變,裸地數(shù)量大量減少,景觀連接性減弱,破碎度增加,景觀格局復雜性增加,景觀格局受人類活動影響加劇。

草原文化遺址是草原民族文化的靈魂之一,加強對草原文化遺址的保護具有重要的意義。本研究利用地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem,gis)與遙感(remotesensing,rs)技術以及景觀分析軟件,選取了單一土地利用動態(tài)度、綜合土地利用動態(tài)度、土地利用轉移矩陣及景觀格局指數(shù)等指標對元上都遺址區(qū)域近30年土地利用和景觀格局的變化進行分析。結果表明,1)草地是元上都遺址最主要的土地利用類型,在研究時間段內面積波動變化；2)近30年,元上都遺址草地、林地、農田之間相互轉化頻繁,伴隨著景觀指標的不斷變化；3)2000–2005年綜合土地利用動態(tài)度最高,林地單一土地利用動態(tài)度變化速率最高；4)景觀整體比較脆弱,越來越多樣化、破碎化,但已逐漸趨于穩(wěn)定；生態(tài)建設工程的大力開展以及農牧民生產方式的不斷變化是引起變化的主要原因。維持草原類型的面積和草原景觀的穩(wěn)定性,對元上都遺址的保護具有重要的作用。

以1975年和2005年的土地利用圖為基礎圖件,以各個縣市為研究單位,提取各個縣市的土地利用數(shù)據(jù),分析三峽庫區(qū)近30年來土地利用動態(tài)度的變化、土地利用程度的變化;然后接合景觀生態(tài)學的理論,引入了斑塊平均面積、景觀的多樣性與景觀破碎度,尋找分異特征。研究表明,三峽庫區(qū)近30年各類建設用地的變化速度>河流水域的變化速度>林地、草地的變化速度>耕地的變化速度;各縣市土地利用程度在增加;各個景觀指數(shù)的變化在各個地域分布上的變化趨勢是不一樣的,土地利用對景觀格局的影響比較和緩,三峽庫區(qū)景觀的多樣性在減少。

基于landsatmss和tm影像數(shù)據(jù),應用rs、gis軟件和景觀生態(tài)學方法,以拜泉縣為例分析了1979～1990年、1990～2001年兩個時段土地利用及景觀格局的動態(tài)變化情況。結果表明,拜泉縣以農田和建設用地為主,林地大幅度增加,各土地利用類型相互轉移,從1979年到2001年,農田面積減少了15.53%,林地、水體、草地、建設用地面積分別增加了710.71%、66.44%、13.73%和133.69%,土地利用率逐漸提高。運用分維數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、破碎度指數(shù)、多樣性指數(shù)等景觀指數(shù)分析了拜泉縣景觀格局變化過程,斑塊數(shù)總體呈增加趨勢,表明景觀整體上破碎化程度增加,這是因為人類對生態(tài)環(huán)境的干擾越來越大。

[目的]為揭示流域土地利用方式與氣候變化的響應機制,并制定氣候變化的適應策略。[方法]以2000和2015年金錢河流域的遙感影像為數(shù)據(jù)源,利用遙感影像處理方法對影像進行分類,采用疊置分析得到2000和2015年的土地利用方式轉移矩陣；利用fragstats軟件在景觀格局分析中采用了景觀格局數(shù)量分析方法,在類型水平和景觀水平上分別選取不同景觀指數(shù),系統(tǒng)分析了金錢河流域土地利用方式景觀格局變化的時空特征。[結果]近15年來金錢河流域的土地利用類型均發(fā)生明顯變化,草地、林地、建設用地的面積增加,分別增加了620.33、386.58、45.32km~2,而水域、未利用地和耕地面積分別減少了555.34、452.71、44.17km~2。景觀格局分析結果表明,林地和水域面積始終占據(jù)優(yōu)勢,耕地和建設用地面積明顯增加且破碎程度降低,分布呈現(xiàn)集中化,水域周邊的景觀要素增多。[結論]流域內水域面積減少明顯,其主要原因是降水變化以及人為活動的影響；草地面積增多,主要轉入類型為水域,多為斷流的河流以及變小的河道；林地面積的增多以及耕地面積的基本平衡與政府施行的退耕還林、林地耕地保護政策有很大關系,因此短時間內政府政策的導向是土地利用變化的主要驅動因素。在景觀格局的數(shù)量分析上研究區(qū)的破碎程度降低,景觀呈均衡化趨勢發(fā)展。

科學認識流域土地利用變化及其特征可以為流域水文變化、水環(huán)境變化、氣候變化等研究提供基礎。以1970—2010年伊洛河流域5期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎,利用gis信息技術與空間分析技術,得到不同時期伊洛河流域土地利用/覆被特征,選取土地利用變化率指數(shù)、土地利用綜合指數(shù)和土地利用動態(tài)度模型3個指標,分析了近40a來研究區(qū)的土地利用/覆被變化特征。結果表明,伊洛河流域土地利用以耕地為主,其次為林地。研究區(qū)土地利用處于發(fā)展期且土地利用變化處于快速變化水平,隨著城鎮(zhèn)化面積的逐年增加,流域耕地面積從1990年以后逐年減少,城鎮(zhèn)工礦居民用地不斷增加,其他如林地、草地和未利用面積變化基本保持不變。從不同的發(fā)展階段來看,1970—1990年間,土地利用/覆被變化不太顯著;1990—2000年流域土地利用變化以城鎮(zhèn)工礦居民用地增加為主要特征;2000—2005年流域土地利用變化以耕地減少為主要特征;2005—2010年土地利用變化程度較2000—2005年有減緩趨勢,但仍然呈現(xiàn)耕地減少、城鎮(zhèn)工礦居民用地增加的特征。從不同的高程帶來看,洼地和丘陵地帶土地變化較劇烈,變化的主要特征為耕地減少、城鎮(zhèn)工礦居民用地增加,而中山和高山地帶,因為人類活動影響較小,土地利用情況變化很小。

以中緬泰老\"黃金四角\"地區(qū)緬甸段為例,通過構建土地利用重心測度、動態(tài)變化及景觀指數(shù)等模型,對其1993年～2017年的土地利用與景觀格局變化狀況進行探究,得出以下結論:①隨時間演進,研究區(qū)林地顯著擴展而草地、耕地、灌叢及水體等均大幅減少,建筑用地雖擴展顯著但比重始終較小;各土地利用類型的空間分布重心及其轉移變化差異顯著,24年間,建筑用地、耕地、草地、水體及濕地重心均整體向東北方向偏移而林地與灌叢重心偏向西南.②研究區(qū)土地利用變化速度整體較快但小幅放緩,土地利用空間變化劇烈的區(qū)域主要集中在林地、草地及耕地等用地類型上;隨時間演進,各用地類型均發(fā)生了較明顯的相互轉化,其中以林地、草地、耕地及灌叢的間轉化最為顯著.③從斑塊類型尺度來看,研究區(qū)不同用地斑塊間的景觀指數(shù)及其變動差異懸殊,整體而言,灌叢、草地及耕地的斑塊密度明顯較高但形狀規(guī)整程度顯著較低,而林地的平均斑塊面積遠大于其余地類.④從景觀總體尺度來看,研究區(qū)景觀的多樣性與均勻度指數(shù)均持續(xù)降低而破碎度指數(shù)整體減小,各用地景觀面積差異持續(xù)擴大且空間分布的均勻程度不斷降低,整體呈由分散分布向集中布局的轉變.

近25a來,受自然環(huán)境和人類活動的影響,陜西省關中地區(qū)土地利用及景觀格局發(fā)生了明顯變化。以陜西省1990—2015年4期30m柵格土地利用數(shù)據(jù)為基礎,利用gis技術和景觀生態(tài)學方法,對研究區(qū)土地利用和景觀格局時空變化特征及其驅動力進行分析。結果表明：（1）研究區(qū)土地利用類型以耕地、林地和草地為主,其中耕地面積最大,1990、2000、2010、2015年分別占46.25%、45.81%、44.73%和43.94%;（2）研究期內,耕地、草地面積持續(xù)減少,其中耕地減少面積較大,減少了12.79×104hm^2,林地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地面積均呈增加趨勢,城鄉(xiāng)工礦居民用地面積增加了14.94×104hm^2,增加幅度69.88%,未利用土地減少0.58×104hm^2,減少幅度38.16%;（3）由于人類活動干預,研究區(qū)土地利用類型相互轉化頻繁,主要表現(xiàn)為耕地轉為城鄉(xiāng)工礦居民用地、草地和林地,草地去向和來源主要為耕地和林地,林地去向和來源主要為耕地和草地等;（4）研究區(qū)景觀形狀指數(shù)、香農多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)分別從204.6934、1.7746、0.5741上升到211.8055、1.8518、0.5991,表明景觀破碎化程度升高,異質性增加;（5）研究區(qū)土地利用景觀格局變化的驅動因素是社會經濟發(fā)展及區(qū)域政策和農業(yè)生產。

以中緬泰老\"黃金四角\"地區(qū)緬甸段為例,通過構建土地利用重心測度、動態(tài)變化及景觀指數(shù)等模型,對其1993年~2017年的土地利用與景觀格局變化狀況進行探究,得出以下結論:(1)隨時間演進,研究區(qū)林地顯著擴展而草地、耕地、灌叢及水體等均大幅減少,建筑用地雖擴展顯著但比重始終較??；各土地利用類型的空間分布重心及其轉移變化差異顯著,24年間,建筑用地、耕地、草地、水體及濕地重心均整體向東北方向偏移而林地與灌叢重心偏向西南。(2)研究區(qū)土地利用變化速度整體較快但小幅放緩,土地利用空間變化劇烈的區(qū)域主要集中在林地、草地及耕地等用地類型上；隨時間演進,各用地類型均發(fā)生了較明顯的相互轉化,其中以林地、草地、耕地及灌叢的間轉化最為顯著。(3)從斑塊類型尺度來看,研究區(qū)不同用地斑塊間的景觀指數(shù)及其變動差異懸殊,整體而言,灌叢、草地及耕地的斑塊密度明顯較高但形狀規(guī)整程度顯著較低,而林地的平均斑塊面積遠大于其余地類。(4)從景觀總體尺度來看,研究區(qū)景觀的多樣性與均勻度指數(shù)均持續(xù)降低而破碎度指數(shù)整體減小,各用地景觀面積差異持續(xù)擴大且空間分布的均勻程度不斷降低,整體呈由分散分布向集中布局的轉變。

近25a來,受自然環(huán)境和人類活動的影響,陜西省關中地區(qū)土地利用及景觀格局發(fā)生了明顯變化。以陜西省1990—2015年4期30m柵格土地利用數(shù)據(jù)為基礎,利用gis技術和景觀生態(tài)學方法,對研究區(qū)土地利用和景觀格局時空變化特征及其驅動力進行分析。結果表明:(1)研究區(qū)土地利用類型以耕地、林地和草地為主,其中耕地面積最大,1990、2000、2010、2015年分別占46.25%、45.81%、44.73%和43.94%；(2)研究期內,耕地、草地面積持續(xù)減少,其中耕地減少面積較大,減少了12.79×104hm~2,林地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地面積均呈增加趨勢,城鄉(xiāng)工礦居民用地面積增加了14.94×104hm~2,增加幅度69.88%,未利用土地減少0.58×104hm~2,減少幅度38.16%；(3)由于人類活動干預,研究區(qū)土地利用類型相互轉化頻繁,主要表現(xiàn)為耕地轉為城鄉(xiāng)工礦居民用地、草地和林地,草地去向和來源主要為耕地和林地,林地去向和來源主要為耕地和草地等；(4)研究區(qū)景觀形狀指數(shù)、香農多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)分別從204.6934、1.7746、0.5741上升到211.8055、1.8518、0.5991,表明景觀破碎化程度升高,異質性增加；(5)研究區(qū)土地利用景觀格局變化的驅動因素是社會經濟發(fā)展及區(qū)域政策和農業(yè)生產。

為研究土地利用空間格局變化地形特征,采用1990年、2000年、2010年、2013年4期鄱陽湖地區(qū)landsattm解譯數(shù)據(jù)及dem數(shù)據(jù),借助地形位、分布指數(shù)、地學信息圖譜方法,深入探討了1990-2013年鄱陽湖地區(qū)不同地形下土地利用格局的變化特征.結果表明:(1)1990-2013年,鄱陽湖地區(qū)土地利用類型以耕地、林地、水域為主,三種類型面積占比均在90％以上,建設用地快速增長,由1990年的1387.42km2增加到2013年的2413.98krn2,增加了1026.56km2,耕地、未利用土地、林地面積分別減少513.39km2,399.04km2,123.75km2;(2)1990-2013年,土地利用格局變化具有地形效應,低地形范圍優(yōu)勢分布耕地、建設用地、水域,高地形范圍林地優(yōu)勢分布,未利用土地、草地零散分布對地形變化適宜性較強;(3)1990-2013年,研究區(qū)土地利圖譜以穩(wěn)定型和中期型為主,面積分別為48457.44km2,2014.56km2,穩(wěn)定型圖譜的優(yōu)勢區(qū)域位于高、低地形范圍,耕地、林地、建設用地變化穩(wěn)定;低、中高地形范圍是中期變換型的優(yōu)勢分布區(qū),主要表現(xiàn)為未利用土地—未利用土地—水域—水域、耕地—耕地—建設用地—建設用地.

利用不同時相的遙感影像解譯成果數(shù)據(jù),在地理信息系統(tǒng)軟件支持下,分析鄱陽湖流域土地利用時空格局、土地利用類型的變化趨勢及其變化速率等。研究結果表明,自1985-2010年近25年來,鄱陽湖流域的主要土地利用類型為林地和耕地;研究期內,工礦居民點用地、林地和水域面積增加,而耕地、草地和未利用地面積減少;工礦居民點用地增加來源主要為耕地,林地來源主要為耕地,水域來源主要為未利用地;從土地利用穩(wěn)定性來看,工礦居民點用地相對不穩(wěn)定,從流域分析來看,鄱陽湖區(qū)的土地利用相對最不穩(wěn)定。

依據(jù)景觀生態(tài)學基本原理,應用spss軟件、arcgis軟件和景觀格局分析軟件fragstates對隴縣1989～2009年土地利用景觀格局的變化和空間分布進行研究,并根據(jù)各景觀類型的景觀格局指數(shù)計算結果對該區(qū)土地利用景觀格局進行分析評價。結果表明,隴縣主要景觀類型為林地、耕地和草地,林地和建設用地保持穩(wěn)定而迅速增長,草地和未利用地呈現(xiàn)逐漸減少趨勢;人類活動使水域、未利用地更為分散,建設用地、園地更為集中;景觀多樣性降低,破碎化程度減緩,斑塊形狀的復雜程度并未發(fā)生大幅度的變化,人類活動對景觀格局的影響保持在一定范圍內。

選擇2007年的landsat-5影像和2016年的landsat-8影像,對徐州故黃河流域內的景觀格局進行分析,結果表明,徐州故黃河流域的耕地面積減少,建設用地增加明顯,林地和水體景觀面積略有增加,景觀變得破碎化,穩(wěn)定性下降。建議今后在人類的活動中,增加林地和水體面積,提高故黃河的生態(tài)服務功能。

景觀格局與土地利用空間結構密切相關。運用景觀多樣性、優(yōu)勢度、均勻度和破碎度等景觀生態(tài)學指標,對水西景區(qū)景觀格局及其用地現(xiàn)狀進行了分析。結果表明:水西用地類型多樣性較高,以林地占優(yōu)勢,林地破碎度低,森林景觀較完整,但空閑地和建筑用地受人類活動干擾大,破碎度高,在一定程度上影響了水西的景觀格局。