永定河流域土地利用景观格局变化

科学认识流域土地利用变化及其特征可以为流域水文变化、水环境变化、气候变化等研究提供基础。以1970—2010年伊洛河流域5期遥感影像数据为基础,利用gis信息技术与空间分析技术,得到不同时期伊洛河流域土地利用/覆被特征,选取土地利用变化率指数、土地利用综合指数和土地利用动态度模型3个指标,分析了近40a来研究区的土地利用/覆被变化特征。结果表明,伊洛河流域土地利用以耕地为主,其次为林地。研究区土地利用处于发展期且土地利用变化处于快速变化水平,随着城镇化面积的逐年增加,流域耕地面积从1990年以后逐年减少,城镇工矿居民用地不断增加,其他如林地、草地和未利用面积变化基本保持不变。从不同的发展阶段来看,1970—1990年间,土地利用/覆被变化不太显著;1990—2000年流域土地利用变化以城镇工矿居民用地增加为主要特征;2000—2005年流域土地利用变化以耕地减少为主要特征;2005—2010年土地利用变化程度较2000—2005年有减缓趋势,但仍然呈现耕地减少、城镇工矿居民用地增加的特征。从不同的高程带来看,洼地和丘陵地带土地变化较剧烈,变化的主要特征为耕地减少、城镇工矿居民用地增加,而中山和高山地带,因为人类活动影响较小,土地利用情况变化很小。

朱溪河小流域属全国水土流失重点治理小流域,研究流域内的土地利用景观格局,对流域生态修复具有重要意义。基于\"3s\"技术,应用fragstats3.3软件,分别从斑块类型水平及景观水平,对朱溪河小流域土地利用景观进行定量分析。结果表明:整个流域多样性指数和均匀度指数偏低,居民点及工矿用地、耕地、园地等受人类干扰程度较大的景观类型的破碎化程度较高,但无明显破碎化现象,流域景观比较完整。

为揭示湖北省黄石市土地利用景观格局的发展变化,合理利用土地,选取2004、2011、2016年3期的landsat遥感影像,采用景观生态学原理和gis技术,对各类用地进行土地利用变化分析。选取斑块数量、斑块密度、聚集指数、最大斑块指数、景观形状指数、蔓延度指数、香农多样性指数、香农均匀度指数8个指数进行分析,研究黄石市近15年的景观格局的发展规律。结果表明:农田、建设用地面积增加,林地、水域面积基本保持不变,裸地数量大量减少,景观连接性减弱,破碎度增加,景观格局复杂性增加,景观格局受人类活动影响加剧。

草原文化遗址是草原民族文化的灵魂之一,加强对草原文化遗址的保护具有重要的意义。本研究利用地理信息系统(geographicinformationsystem,gis)与遥感(remotesensing,rs)技术以及景观分析软件,选取了单一土地利用动态度、综合土地利用动态度、土地利用转移矩阵及景观格局指数等指标对元上都遗址区域近30年土地利用和景观格局的变化进行分析。结果表明,1)草地是元上都遗址最主要的土地利用类型,在研究时间段内面积波动变化；2)近30年,元上都遗址草地、林地、农田之间相互转化频繁,伴随着景观指标的不断变化；3)2000–2005年综合土地利用动态度最高,林地单一土地利用动态度变化速率最高；4)景观整体比较脆弱,越来越多样化、破碎化,但已逐渐趋于稳定；生态建设工程的大力开展以及农牧民生产方式的不断变化是引起变化的主要原因。维持草原类型的面积和草原景观的稳定性,对元上都遗址的保护具有重要的作用。

以1975年和2005年的土地利用图为基础图件,以各个县市为研究单位,提取各个县市的土地利用数据,分析三峡库区近30年来土地利用动态度的变化、土地利用程度的变化;然后接合景观生态学的理论,引入了斑块平均面积、景观的多样性与景观破碎度,寻找分异特征。研究表明,三峡库区近30年各类建设用地的变化速度>河流水域的变化速度>林地、草地的变化速度>耕地的变化速度;各县市土地利用程度在增加;各个景观指数的变化在各个地域分布上的变化趋势是不一样的,土地利用对景观格局的影响比较和缓,三峡库区景观的多样性在减少。

基于landsatmss和tm影像数据,应用rs、gis软件和景观生态学方法,以拜泉县为例分析了1979～1990年、1990～2001年两个时段土地利用及景观格局的动态变化情况。结果表明,拜泉县以农田和建设用地为主,林地大幅度增加,各土地利用类型相互转移,从1979年到2001年,农田面积减少了15.53%,林地、水体、草地、建设用地面积分别增加了710.71%、66.44%、13.73%和133.69%,土地利用率逐渐提高。运用分维数、优势度指数、破碎度指数、多样性指数等景观指数分析了拜泉县景观格局变化过程,斑块数总体呈增加趋势,表明景观整体上破碎化程度增加,这是因为人类对生态环境的干扰越来越大。

本文选择崇明东部为研究区域,利用gis和rs技术对1988、1997年和2005年卫片和航片进行了提取、分类和分析,并计算了景观格局指数,分析了近20年来土地利用及景观格局变化。结果表明:耕地基本没有变化,河流水体、农村居民点等不断增加,潮滩大大减少,城镇发展缓慢,随着人类活动程度的加剧,景观多样性稍有下降,均匀度上升。

运用遥感与地理信息系统技术,对半城子水库流域2000年和2005年的2期遥感影像数据进行解译判读,结合土地利用动态度模型和景观生态学数量方法分析了流域土地利用和景观格局的变化。结果表明:①2000-2005年间,流域土地利用类型发生了一定变化,但林地始终是流域主导土地利用类型;②研究期内,半城子水库流域土地利用年变化速度为1.30%,其中阔叶林是最稳定的土地利用类型,其他土地是最活跃的土地利用类型;③类型水平上格局指数显示针叶林斑块形状最复杂,混交林的异质性较高;④景观水平的格局指数显示,区域景观破碎化程度加剧,多样性增加,均匀度增强。

以1987年、2000年、2014年的landsat影像数据为基础,借助envi,arcgis,fragstats等软件,提取了土地利用信息,计算了景观指数,定量分析了流域土地利用变化及其对景观格局的影响.结果表明:(1)近30年来,南四湖流域土地利用变化突出表现为耕地向建设用地的转化,耕地面积减少1069.15km2,建设用地面积增加1573.26km2.2000-2014年,土地利用综合动态度为0.461％,是1987-2000年的4倍.(2)景观结构上,耕地是流域的主导斑块,面积约占70％,30年来占景观面积的比例降低了3.85％,斑块形状趋于复杂;建设用地日益发展为优势斑块,占景观面积的比例指数增加了6.1％.耕地与建设用地斑块在景观中的变迁,使得流域自然生态功能受到较为严重的干扰.(3)流域总体的景观特征表现为优势斑块明显,景观比较完整,但空间异质性较高而连通性较低.近30年来景观结构由较完整的大斑块主导、演化成小斑块圈点状穿孔于大斑块的格局,景观破碎化较为严重.

近年来土地利用驱动机制研究成为研究的热点,煤矿区是土地利用景观格局变化显著区域,该文主要研究土地利用景观格局动态变化及其调控原理。以2000—2010年遥感影像为基础,采用erdas软件对土地利用景观格局进行分类,研究景观格局的动态变化、转移矩阵及特征,结合七台河市煤矿区社会经济情况,确定影响景观格局因子的驱动力因素。结果表明:林草地、未利用地减少,耕地、矿业用地增加,动态变化度较大成为该时期土地利用景观格局动态变化的主要特征。第一产业总产值、人口数量是决定耕地的主要因子,林草地、矿业用地与第一、二产业产值及最终消费等经济驱动因素密切相关,同时市政府的环境保护及土地复垦、整治和恢复措施使矿业用地增长速度减慢。

应用gis,rs技术与景观格局分析软件fragstats研究了2001年黄河流域青海片土地利用和青海片内景观格局的空间分布,并根据构建的景观弹性度指数分析了研究区域的景观生态系统稳定性。结果表明,黄河流域青海片总体上以低覆盖和高中覆盖草地为主,景观不规则,较为复杂且不稳定,但无明显破碎化现象。片内黄河源头区域景观多样性和弹性度相对较低;片内黄河干流区域景观多样性、均匀度和景观弹性度相对较高。西宁市景观破碎度较高而景观弹性度较低,受人为干扰较强。

区域土地利用景观格局变化对其生态环境具有重要意义。利用3s技术和景观生态学分析方法,对位于贵州六冲河流域的夹岩水利枢纽区域近20a的土地利用景观格局动态变化情况进行分析,结果表明:(1)近20a间研究区土地利用景观类型面积发生了较大变化,随着经济社会发展及城镇化进程加快,建设用地面积持续增加;(2)20a间,研究区各景观类型的破碎化程度越来越高;耕地、林地和草地等景观类型的形状复杂性在缓慢下降;(3)研究区内耕地、林地、草地等景观类型为优势景观,水域和建设用地景观类型的优势度有所增加,但研究区地处乌蒙山集中连片特困区域,经济社会发展较为缓慢,城镇化水平还比较低。

运用景观生态学原理,借助gis技术,选取景观指数对豫西黄河流域土地利用景观格局进行分析。结果表明,林地和以旱地为主的农业景观是豫西黄河流域的主体景观类型;各景观类型间斑块密度值差距较大,斑块形状指数差异较明显,总体上较简单;研究区域景观异质性和多样性较高,各景观类型所占比例差异较大,农田和林地占有较大优势。该区域景观破碎化程度较小,特别是西部地区地形起伏较大,人类干扰活动相对较小。

以滦河流域为研究区域,基于swat模型模拟1976-2012年滦河流域的水沙过程,分析2000年京津风沙源治理项目实施前后流域产水产沙时空格局变化;研究1980-2010年流域景观格局变化特征,揭示景观格局变化的水沙响应;应用spearman相关分析法分析流域景观格局变化对水沙过程的影响.结果表明:与20世纪80年代相比,2010年流域林地和建设用地增加,其他用地类型减小;流域景观集中程度提高、连通性变优、优势斑块显著、形状趋于规则、多样性减少、破碎化程度降低、景观类型向非均衡方向发展;流域年均地表径流减少9mm,产水量增加5.44mm,产沙减小1.59t/hm2;地表径流减少区域占全流域89.32％,产水量增加区域占76.71％,产沙量减少区域占93.89％;地表径流、产水、产沙与林地面积呈负相关,产水与草地面积呈正相关,地表径流、产沙与农业用地面积呈正相关;地表径流、产水、产沙与景观形状、shannon\"s均匀度、景观分离度呈正相关,与蔓延度、最大斑块指数呈负相关;产水、产沙与斑块密度和shannon\"s多样性指数呈正相关;工程治理后,流域年均径流量与产沙量显著下降,产水产沙高值区显著缩小,产沙关键区域仍需治理.

选择2007年的landsat-5影像和2016年的landsat-8影像,对徐州故黄河流域内的景观格局进行分析,结果表明,徐州故黄河流域的耕地面积减少,建设用地增加明显,林地和水体景观面积略有增加,景观变得破碎化,稳定性下降。建议今后在人类的活动中,增加林地和水体面积,提高故黄河的生态服务功能。

在gis、rs技术与景观格局分析软件fragstats支持下,采用多样性、优势度和均匀度等景观格局指数,分析景电灌区1987、1991、1999年和2003年土地利用景观格局变化。结果表明:土地利用类型总的变化趋势为草地、戈壁、沙地和盐碱地呈减少趋势;耕地、林地、居民点呈增加趋势,耕地的大幅度增加使得景电灌区的景观基质由1987年的戈壁和草地变为2003年的戈壁和耕地。耕地、戈壁、草地和沙地土地类型的平均斑块面积较大,林地、盐碱地和居民点等类型的平均斑块面积较小。随着人类对灌区的开发、建设和利用,景观优势度减少,景观多样性和景观均匀度有所增加。总体上各指数都与人为活动有很强的相关关系。

近25a来,受自然环境和人类活动的影响,陕西省关中地区土地利用及景观格局发生了明显变化。以陕西省1990—2015年4期30m栅格土地利用数据为基础,利用gis技术和景观生态学方法,对研究区土地利用和景观格局时空变化特征及其驱动力进行分析。结果表明：（1）研究区土地利用类型以耕地、林地和草地为主,其中耕地面积最大,1990、2000、2010、2015年分别占46.25%、45.81%、44.73%和43.94%;（2）研究期内,耕地、草地面积持续减少,其中耕地减少面积较大,减少了12.79×104hm^2,林地、水域、城乡工矿居民用地面积均呈增加趋势,城乡工矿居民用地面积增加了14.94×104hm^2,增加幅度69.88%,未利用土地减少0.58×104hm^2,减少幅度38.16%;（3）由于人类活动干预,研究区土地利用类型相互转化频繁,主要表现为耕地转为城乡工矿居民用地、草地和林地,草地去向和来源主要为耕地和林地,林地去向和来源主要为耕地和草地等;（4）研究区景观形状指数、香农多样性指数和均匀度指数分别从204.6934、1.7746、0.5741上升到211.8055、1.8518、0.5991,表明景观破碎化程度升高,异质性增加;（5）研究区土地利用景观格局变化的驱动因素是社会经济发展及区域政策和农业生产。

利用环渤海区域1985年、1995年和2000年3期tm卫星遥感解译数据,在gis和景观格局分析软件支持下,对该区域1985年～2000年的土地利用景观格局及其变化进行了模拟分析。结果表明:耕地是区域主导的景观类型,1985年、1995年和2000年耕地分别占景观类型总面积的55.96%、53.70%和55.64%;林地、建设用地是区域优势景观类型,林地分别占景观类型总面积的21.12%、22.13%和20.95%,建设用地分别占景观类型总面积的10.48%、11.83%和11.70%;1985年～1995年、1995年～2000年两个时期,林地和建设用地景观的变化趋势是先增加后减少,与耕地景观变化趋势正好相反,在一定程度上反映了耕地与林地、建设用地景观类型之间的互动转换关系;两个时段土地利用景观斑块数、斑块密度、边界密度、多样性指数、聚集度和均匀度指数的变化表现为先增后减的过程,分维数、蔓延度指数和分离度的变化呈现出先减后增的过程。1985年～2000年土地利用景观斑块数、分维数、多样性指数、分离度和均匀度指数处于降低趋势,而斑块密度、边界密度、蔓延度和聚集度指数呈现出增大趋势,反映了该区域内土地利用景观类型之间存在较大差异,各组分的复杂性降低,大斑块增多,各景观之间的不均匀性增大,不稳定性增强。

依据景观生态学基本原理,应用spss软件、arcgis软件和景观格局分析软件fragstates对陇县1989～2009年土地利用景观格局的变化和空间分布进行研究,并根据各景观类型的景观格局指数计算结果对该区土地利用景观格局进行分析评价。结果表明,陇县主要景观类型为林地、耕地和草地,林地和建设用地保持稳定而迅速增长,草地和未利用地呈现逐渐减少趋势;人类活动使水域、未利用地更为分散,建设用地、园地更为集中;景观多样性降低,破碎化程度减缓,斑块形状的复杂程度并未发生大幅度的变化,人类活动对景观格局的影响保持在一定范围内。

在arcgis软件和景观指数统计学软件fragstats3.3的支持下,以1986年、1995年和2002年三个时期的土地利用覆盖数据为基础数据来源,以景观生态学的原理和方法为基础,利用景观格局指标分析了长株潭地区的景观格局现状和存在的问题。研究结果表明:1986年到2002年间景观格局主要集中在水田、草地、林地、城镇用地、农村居民用地和未利用地等景观类型之间相互转换。从城镇用地、和农村居民用地的显著转化可以看出,近年来,长株潭地区的城镇化速度不断加快,建设用地和农村居民用地面积不断扩张,说明长株潭地区经济发展较快,但同时要注意增强长株潭地区的景观稳定性和抗干扰性能,促进当地经济、社会和生态的可持续发展。

以北京市大兴区为例,以1993、20012、007年3期土地利用图为基础,对城市边缘区的土地利用景观格局变化情况进行了分析。首先对3期土地利用图进行统计分析,得到了各类土地利用类型的面积变化情况,在此基础上,利用景观格局分析软件fragstas分别计算三个时期土地利用图的景观指数。结果表明:①大兴区的景观类型主体是耕地和建设用地。从1993-2007年,大兴区的土地利用类型面积发生了很大的变化,其中,耕地面积持续减少,林地、建设用地面积持续增加,园地、草地、水域、荒土地面积先增加后减少;②大兴区景观格局的总体破碎化程度逐年增加,斑块形状相似性变小,形状越来越不规则,景观分离度持续增加,各类景观组分面积比例差别在逐渐缩小,景观中各组分分配越来越均匀,某一种或几种景观组分占优势的情况越来越小;③耕地、园地、林地、草地、水域及荒土地呈现出较为一致的变化规律,即景观的破碎程度加大,分离度增大,形状变得越来越不规则,并且分布越来越分散。建设用地的变化规律略有不同,建设用地的景观破碎度增加,但是形状变得规则,并且分布变得相对聚集。

基于皂市水电站评价区2000年和2010年landsat-tm影像遥感数据,在图像处理软件的支持下,结合野外实地考察,获得了土地利用现状图。通过对数据的统计分析,研究了评价区近10年来土地利用和景观格局的动态变化。研究表明:林地和灌草地是评价区内的主要土地利用类型;其中灌草地和耕地面积减少的比例最多,分别为1.69%和1.57%;水域和建设用地有所增加,其中水域的面积增加了1230.76hm2,是增长面积最多的土地利用类型。变化的原因主要是经济的发展、人口数量的增长及国家政策的实施。在组成景观生态系统的各类组分中,模地是景观的背景区域,它在很大程度上决定了景观的性质,对景观的动态起着主导作用。在本工程评价区各拼块的优势度值中,林地是评价区内的模地,对景观具有控制作用的生态体系部分。建库后土地利用格局发生了变化,其中水域拼块因水库蓄水使其重要性提高,其优势度由水库蓄水前的4.57%上升到7.68%。