中巴資源衛(wèi)星雙臺子河口濕地景觀格局變化研究中的應(yīng)用

黃河三角洲濕地是中國最大的新生濕地生態(tài)系統(tǒng).水沙是濕地發(fā)生景觀格局變化最重要的驅(qū)動因子,因此,研究水沙對黃河三角洲濕地景觀格局的影響具有重要意義.利用黃河三角洲濕地1976、1984、1992、1996、1999、2001、2004、2006、2010、2014年共10期的遙感影像解譯數(shù)據(jù),黃河下游利津水文站1976—2014年的實測數(shù)據(jù)及野外實地調(diào)查資料,系統(tǒng)分析了水沙變化對黃河三角洲濕地景觀格局的影響,以及景觀格局指數(shù)與水沙變化間的關(guān)系.研究結(jié)果顯示:1976—2014年黃河三角洲濕地的斑塊面積減少,斑塊個數(shù)、斑塊密度增加,濕地破碎化程度加劇;2002年小浪底調(diào)水調(diào)沙后,濕地景觀格局指數(shù)逐步回升并趨于穩(wěn)定;黃河三角洲濕地景觀格局變化與利津站徑流量、輸沙量、含沙量具有顯著的相關(guān)關(guān)系.研究結(jié)果可為黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)保護、修復與治理提供科學依據(jù).

以1975年和2005年的土地利用圖為基礎(chǔ)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(shè)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(yīng)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(jié)果表明,拜泉縣以農(nóng)田和建設(shè)用地為主,林地大幅度增加,各土地利用類型相互轉(zhuǎn)移,從1979年到2001年,農(nóng)田面積減少了15.53%,林地、水體、草地、建設(shè)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。

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(shù),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(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)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(jié)果表明:農(nóng)田、建設(shè)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。

以永定河流域為研究對象,對1978～2009年間6期遙感圖像的土地利用情況進行解譯,運用景觀格局指標,分析永定河流域景觀格局動態(tài)變化.結(jié)果表明:32年來永定河流域以農(nóng)、林、草業(yè)景觀為主,耕地面積有下降趨勢,林地面積2000年最低,后緩慢上升,水域面積近10年下降明顯.景觀破碎化程度呈不斷上升的趨勢,多樣性指數(shù)逐步升高,景觀類型均勻度總體有下降趨勢,景觀類型轉(zhuǎn)移概率矩陣表明,林地最為穩(wěn)定,干旱河道的變化最大.

對鴨綠江口濕地的土地利用狀況進行景觀分類,利用tm影像進行人機交互式判讀解譯,獲得了該區(qū)域現(xiàn)狀和丹東港規(guī)劃完成后景觀解譯圖,并開展了港口建設(shè)對濕地景觀格局的影響及其生態(tài)效應(yīng)的評估。結(jié)果表明,港口建設(shè)后,濕地景觀面積幾乎沒有改變;除了建筑用地斑塊數(shù)量增加外,其他斑塊數(shù)量均減少,但變化不明顯;濕地景觀指數(shù)中,香農(nóng)多樣性指數(shù)(shdi)和香農(nóng)均勻度指數(shù)(shei)增加,優(yōu)勢度指數(shù)(d)和蔓延度(contag)下降,平均斑塊分維數(shù)(mpfd)幾乎沒有變化;這些變化表明,濕地的景觀格局并沒有發(fā)生明顯變化,因而對生物多樣性影響不明顯。然而景觀的生態(tài)服務(wù)功能結(jié)果顯示,港口建設(shè)對濕地生態(tài)系統(tǒng)造成許多不可逆的影響,導致生態(tài)服務(wù)功能在一定程度上退化。

以灤河流域為研究區(qū)域,基于swat模型模擬1976-2012年灤河流域的水沙過程,分析2000年京津風沙源治理項目實施前后流域產(chǎn)水產(chǎn)沙時空格局變化;研究1980-2010年流域景觀格局變化特征,揭示景觀格局變化的水沙響應(yīng);應(yīng)用spearman相關(guān)分析法分析流域景觀格局變化對水沙過程的影響.結(jié)果表明:與20世紀80年代相比,2010年流域林地和建設(shè)用地增加,其他用地類型減小;流域景觀集中程度提高、連通性變優(yōu)、優(yōu)勢斑塊顯著、形狀趨于規(guī)則、多樣性減少、破碎化程度降低、景觀類型向非均衡方向發(fā)展;流域年均地表徑流減少9mm,產(chǎn)水量增加5.44mm,產(chǎn)沙減小1.59t/hm2;地表徑流減少區(qū)域占全流域89.32％,產(chǎn)水量增加區(qū)域占76.71％,產(chǎn)沙量減少區(qū)域占93.89％;地表徑流、產(chǎn)水、產(chǎn)沙與林地面積呈負相關(guān),產(chǎn)水與草地面積呈正相關(guān),地表徑流、產(chǎn)沙與農(nóng)業(yè)用地面積呈正相關(guān);地表徑流、產(chǎn)水、產(chǎn)沙與景觀形狀、shannon\"s均勻度、景觀分離度呈正相關(guān),與蔓延度、最大斑塊指數(shù)呈負相關(guān);產(chǎn)水、產(chǎn)沙與斑塊密度和shannon\"s多樣性指數(shù)呈正相關(guān);工程治理后,流域年均徑流量與產(chǎn)沙量顯著下降,產(chǎn)水產(chǎn)沙高值區(qū)顯著縮小,產(chǎn)沙關(guān)鍵區(qū)域仍需治理.

以河南省1980年代和2005年土地利用/覆蓋分類圖為數(shù)據(jù)源,通過類型面積差異檢測統(tǒng)計和景觀格局指數(shù)計算,對1980s—2005年6種主要土地利用/覆蓋類型的演變情況和景觀格局變化進行了現(xiàn)狀和動態(tài)分析。結(jié)果表明:(1)兩個時期河南省耕地面積比重始終最大,未利用土地面積始終最小。從1980s—2005年,耕地面積總體減少的最多,建設(shè)用地面積總體增加的最多,引起土地利用/覆蓋變化的主要人為驅(qū)動因素是人口增長、經(jīng)濟發(fā)展、城鎮(zhèn)化推進和行政因素。(2)1980s—2005年,景觀水平指數(shù)斑塊個數(shù)、斑塊密度、平均斑塊形狀指數(shù)、平均斑塊分維數(shù)、shannon多樣性指數(shù)和shannon均勻度指數(shù)呈增大趨勢,而最大斑塊指數(shù)、聚集度指數(shù)、蔓延度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)處于降低趨勢。最后,針對土地利用過程中存在的問題,提出了今后土地資源可持續(xù)利用上的建議。

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(nèi)的景觀格局進行分析,結(jié)果表明,徐州故黃河流域的耕地面積減少,建設(shè)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(wù)功能。

本文選擇崇明東部為研究區(qū)域,利用gis和rs技術(shù)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(jié)果表明:耕地基本沒有變化,河流水體、農(nóng)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。

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(shù)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(zhuǎn)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(jié)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(nèi)面積波動變化；2)近30年,元上都遺址草地、林地、農(nóng)田之間相互轉(zhuǎn)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(shè)工程的大力開展以及農(nóng)牧民生產(chǎn)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。

采用3s技術(shù)和景觀生態(tài)學分析方法,對草海濕地區(qū)域近20a的景觀格局動態(tài)變化進行分析,結(jié)果表明:①20a間,草海濕地區(qū)域林地、草地景觀類型面積呈下降趨勢,水域、建設(shè)用地景觀類型面積大幅增加,耕地景觀類型面積總體有所增加;②從景觀類型轉(zhuǎn)換來看,研究區(qū)景觀類型轉(zhuǎn)換以草地、耕地景觀類型的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出變化最大,草地退化較為嚴重;③從景觀類型斑塊密度和平均斑塊面積變化情況來看,研究區(qū)各類景觀類型的破碎化程度越來越嚴重;④從景觀斑塊形狀和景觀多樣性變化情況分析,研究區(qū)林地、草地、建設(shè)用地景觀斑塊形狀趨于規(guī)則,景觀優(yōu)勢度明顯,在整個研究區(qū)中占絕對的優(yōu)勢地位.總體來看,草海自然保護區(qū)建立之后,由于人為因素的干預,對濕地區(qū)域保護力度較大,一系列濕地保護、修復和恢復工程的實施,使得草海湖區(qū)面積持續(xù)增加,濕地得以較好的保護和恢復.

在gis、rs技術(shù)與景觀格局分析軟件fragstats支持下,采用多樣性、優(yōu)勢度和均勻度等景觀格局指數(shù),分析景電灌區(qū)1987、1991、1999年和2003年土地利用景觀格局變化。結(jié)果表明:土地利用類型總的變化趨勢為草地、戈壁、沙地和鹽堿地呈減少趨勢;耕地、林地、居民點呈增加趨勢,耕地的大幅度增加使得景電灌區(qū)的景觀基質(zhì)由1987年的戈壁和草地變?yōu)?003年的戈壁和耕地。耕地、戈壁、草地和沙地土地類型的平均斑塊面積較大,林地、鹽堿地和居民點等類型的平均斑塊面積較小。隨著人類對灌區(qū)的開發(fā)、建設(shè)和利用,景觀優(yōu)勢度減少,景觀多樣性和景觀均勻度有所增加?？傮w上各指數(shù)都與人為活動有很強的相關(guān)關(guān)系。

基于安徽省1995～2005年土地利用統(tǒng)計數(shù)據(jù),通過統(tǒng)計分析和數(shù)學模型,對土地利用結(jié)構(gòu)變化、土地利用程度變化和土地利用景觀格局變化進行了全面分析。結(jié)果表明:土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化,土地利用變化速度較快,土地利用程度不高,土地利用空間格局趨向合理并逐漸向均衡狀態(tài)發(fā)展。

依據(jù)景觀生態(tài)學基本原理,應(yīng)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(jié)果對該區(qū)土地利用景觀格局進行分析評價。結(jié)果表明,隴縣主要景觀類型為林地、耕地和草地,林地和建設(shè)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(shè)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(nèi)。

2000—2005年,塔里木河流域管理局先后7次向塔里木河下游斷流區(qū)進行了生態(tài)輸水,輸水河道兩岸的植被得到了一定的恢復.以2000—2005的中巴資源衛(wèi)星ccd影像為主要數(shù)據(jù)源,獲得了6a的植被/非植被二值圖,并計算各年的景觀格局指數(shù),分析了6a植被景觀格局的變化.結(jié)果表明:植被景觀動態(tài)度在第四時段(2003—2004年)最大,為47.83%;在第三時段(2002—2003年)最小,為-1.39%;2000—2005年植被景觀的動態(tài)變化呈正向趨勢.2000—2005年,植被景觀斑塊個數(shù)與景觀形狀指數(shù)增加,蔓延度指數(shù)下降了36.9,斑塊結(jié)合度指數(shù)均高于99,表明研究區(qū)的植被景觀破碎化程度、分離程度增加,而景觀類型聯(lián)通性較高.植被斑塊面積均處于增加趨勢且遠離河道植被恢復率越小,但植被景觀的比重仍小于50%,說明非植被類型是研究區(qū)的基質(zhì)類型,組成了景觀的最大斑塊.針對緩沖區(qū)zone1,植被景觀的平均分維數(shù)處于減小趨勢且2005年的斑塊個數(shù)最小,斑塊結(jié)合度指數(shù)處于增加趨勢,表明近河道區(qū)域植被較為穩(wěn)定,受生態(tài)輸水的干擾度較小,植被景觀斑塊之間越來越聚集.6a間zone1的植被最大斑塊指數(shù)均大于10%,遠高于其它5個緩沖帶,表明離河道越近植被景觀的優(yōu)勢度最大.

水電開發(fā)在帶來巨大經(jīng)濟利益的同時也不可避免對當?shù)赝恋乩梅绞脚c生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響。本文以紅水河庫區(qū)典型區(qū)域廣西大化縣為研究對象,基于1988年～2006年四期遙感影像資料,運用遙感與gis技術(shù)和景觀格局分析方法,分析了研究區(qū)土地利用與景觀格局變化特點、土地利用動態(tài)變化對景觀類型脆弱度的影響。結(jié)果表明:①整個研究期內(nèi)研究區(qū)土地變化核心是水田、旱地、園地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地、水域、中覆蓋荒草地、低覆蓋荒草地、灌木林地與有林地,其中園地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地、水域面積顯著增加,水田、有林地、灌木林地、中覆蓋荒草、低覆蓋草地、旱地大幅度減少,裸巖礫石地相對變化幅度不大;②各個研究期內(nèi)土地利用變化有較明顯的差別,庫區(qū)土地利用變化的區(qū)域差異明顯,各種地類相互轉(zhuǎn)換復雜,土地退化及各地類轉(zhuǎn)化為水域現(xiàn)象十分明顯;③景觀格局變化主要表現(xiàn)為景觀呈破碎化趨勢,景觀多樣性提高,斑塊類型趨于離散,景觀變化的區(qū)域差異與土地利用變化的區(qū)域差異基本一致;④不合理的人類活動、水電建設(shè)及脆弱本底環(huán)境對庫區(qū)的累積作用是庫區(qū)生態(tài)環(huán)境難以良性發(fā)展的主要原因,喀斯特庫區(qū)土地資源開發(fā)存在較大的生態(tài)風險,人類活動強度超過喀斯特生態(tài)環(huán)境承載力范圍將會導致喀斯特庫區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化,因此應(yīng)采取有效措施進行治理,促進庫區(qū)經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。

以2010年和2014年兩期遙感影像為數(shù)據(jù)源,綜合利用rs技術(shù)、gis技術(shù)和景觀生態(tài)學方法,對北戴河區(qū)2010~2014年的土地利用景觀格局變化進行了分析。結(jié)果表明,北戴河區(qū)景觀類型以建設(shè)用地、林地為主;2010~2014年建設(shè)用地面積增加,耕地、林地、草地、未利用地面積減少;2010~2014年北戴河區(qū)景觀斑塊數(shù)量和密度增加,平均斑塊面積減小,景觀破碎化程度有所增加,景觀shannon多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)下降,異質(zhì)性程度有所降低。

[目的]為揭示流域土地利用方式與氣候變化的響應(yīng)機制,并制定氣候變化的適應(yīng)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(zhuǎn)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(jié)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(shè)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(jié)果表明,林地和水域面積始終占據(jù)優(yōu)勢,耕地和建設(shè)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(jié)論]流域內(nèi)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(zhuǎn)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(guān)系,因此短時間內(nèi)政府政策的導向是土地利用變化的主要驅(qū)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。

以醴陵市2014年二類資源調(diào)查的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以維持研究區(qū)的水文條件以及生物多樣性為目標,構(gòu)建森林景觀分類體系,對醴陵市官莊湖濕地公園的森林景觀格局進行了分析.結(jié)果表明:研究區(qū)森林景觀質(zhì)量較高,作為涵養(yǎng)水源的優(yōu)勢景觀類型:竹林景觀、杉木林景觀與闊葉林景觀中的中齡林、成熟林共占整個景觀面積的57.1%,森林景觀涵養(yǎng)水源能力潛力大,涵養(yǎng)水源能力較弱的灌木林景觀面積占比41.98%;景觀類型面積越大,景觀的破碎化程度越小,景觀斑塊面積分布不均勻程度增加;森林景觀斑塊形狀較規(guī)則,受到的人為干擾較小.森林景觀多樣性隨著景觀細分而增強,但在二級景觀類型中,森林景觀面積比一級景觀中更加不均勻.松類景觀、灌木林景觀、闊葉林景觀、杉木林景觀斑塊之間的連通性最強,斑塊聚集程度越高.

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(jié)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)用地景觀類型之間的互動轉(zhuǎn)換關(guān)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(nèi)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(chǔ)數(shù)據(jù)來源,以景觀生態(tài)學的原理和方法為基礎(chǔ),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(jié)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(nóng)村居民用地和未利用地等景觀類型之間相互轉(zhuǎn)換。從城鎮(zhèn)用地、和農(nóng)村居民用地的顯著轉(zhuǎn)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(shè)用地和農(nóng)村居民用地面積不斷擴張,說明長株潭地區(qū)經(jīng)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?jīng)濟、社會和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。