1996—2015年粤港澳大湾区生态系统服务对景观格局变化的响应

以粤港澳大湾区(简称“湾区”)为研究区,利用1996—2015年土地覆被数据和数字高程数据,采用生态系统服务价值当量估算法、景观指数分析、空间自相关分析等方法,分析1996—2015年湾区景观格局的时空演变规律,定量评估湾区的生态系统服务价值,探讨湾区的生态系统服务价值对土地利用景观格局变化的响应.结果表明:(1)湾区景观以耕地、林地为主,20年间湿地、建设用地面积大幅度增加,增长幅度分别为29.88%、150.06%;(2)湾区的生态系统服务价值(Ecological Service Values, ESV)在1996—2015年间呈持续增长趋势,在2005—2010年间增长速率较高,20年间共增长123.13亿元; (3)湾区的ESV变化冷热点分布区的土地利用转移规律性较强,冷点分布区的土地利用变化多为草地转建设用地或湿地增加,而热点分布区的土地利用变化多为草地转为湿地或水域,且二者空间分布相关性高; (4)湾区的ESV与AREA_MN、DIVISION的敏感性程度较高,说明景观类型越丰富、分割程度越低,越有利于提升景观整体的生态系统服务价值; (5)湾区的ESV强度与土地利用程度综合指数不存在显著的空间相关关系,自2005年开始,湾区的生态环境逐步改善,城市绿色发展进程加快.     

近30年中国典型城市群建设用地扩张的时空特征及其对比——以京津冀城市群和粤港澳大湾区为例

为了进一步把握当前城市群发展的特点与方向,掌握城市群建设用地的扩张机制,选择中国南北两地最具代表性的京津冀城市群与粤港澳大湾区为研究对象,利用1988—2017年的建设用地数据,借助城市扩张速率、城市扩张强度、城市扩张差异指数和景观扩张指数等指标,对比分析两大城市群近30年间建设用地扩张的时空特征及其差异,并结合灰色关联模型分析两大城市群建设用地扩张的影响因素。结果表明京津冀城市群进入城市化的高速发展期,而粤港澳大湾区则进入城市扩张的成熟期,且大湾区内部的发展速度要优于京津冀城市群:(1)京津冀城市群建设用地的增加面积是粤港澳大湾区的3倍多,但其建设用地的扩张速率和扩张强度均小于粤港澳大湾区的,即扩张进程总体上慢于粤港澳大湾区。(2)两大城市群建设用地扩张存在显著的时空差异性:粤港澳大湾区建设用地的扩张速率和扩张强度在1988—2007年间均明显高于京津冀城市群的,但从2008年开始均低于京津冀城市群的,且差距不断扩大;京津冀城市群的建设用地呈多中心环状放射性扩张,粤港澳大湾区的建设用地则由点状扩张转为面状发展。(3)两大城市群建设用地的扩张过程存在显著的区域差异:京津翼城市群的建设用地扩张速度由高至低依次为南部、东北部、中部,粤港澳大湾区东岸的建设用地扩张速度快于西岸的。(4)两大城市群的新增建设用地斑块均以边缘式扩张和填充式扩张为主,飞地式扩张的数量占比逐渐降低,扩张格局不断从扩散走向集聚,但粤港澳大湾区建设用地扩张的集聚水平更高。(5)京津冀城市群的建设用地扩张主要受常住人口和地区生产总值的影响,而地区生产总值和固定资产投资总额则是粤港澳大湾区建设用地扩张的主要驱动力。     

三峡库区土地利用/覆被变化对碳储量的影响

【目的】土地利用/覆被变化通过改变陆地植被覆盖度对生态系统产生影响,笔者估算1990—2015年三峡库区不同土地利用类型碳储量的变化,及时有效地评估土地利用变化与区域生态系统碳储量的关系,了解三峡库区生态系统碳储量对土地利用变化的响应,为区域碳循环研究提供参考。【方法】以1990年、2000年、2015年Landsat影像获取三峡库区土地利用/覆被变化数据,应用InVEST模型定量分析了土地利用/覆被变化对三峡库区生态系统碳储量的影响。【结果】1990—2015年三峡库区土地利用格局和各类土地面积发生了明显变化,林地、水域、建设用地和未利用地面积均不断增加,而耕地和草地面积减少; 1990—2015年三峡库区生态系统碳储量呈持续增加趋势,净增加量为90.43 Tg,增加率为24.47%,年增加率为0.98%; 三峡库区生态系统碳储量空间分布不均,呈现出东高西低、南高北低的趋势; 耕地转化为林地是库区生态系统碳储量增加的主要原因,碳损失途径主要源于林地开垦为耕地、其他土地利用类型转为水域和建设用地。【结论】三峡库区土地利用类型变化导致生态系统碳储量时空分布格局发生了相应变化,生态系统碳储量随林地面积的增加而增加。因此,在保障耕地安全的前提下,加大三峡库区退耕还林力度,加强三峡库区林地保护,有助于增加库区碳汇潜力并改善库区生态环境。     

干旱区叶城县土地利用/覆盖时空变化分析

土地利用/覆盖变化研究是当今全球变化研究的热点之一。文章从干旱区叶城县2000、2005、2010、2015年4个时期的Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像数据中提取2000—2015年的叶城县土地利用变化信息,借助RS与GIS,采用土地利用动态变化、转移矩阵以及景观格局指数等方法得出研究区的土地利用变化及驱动力因素,探讨其变化规律。结果表明:(1)2000—2015年,研究区域的总面积为13032.88 km~2,土地利用/土地覆盖特征主要表现为交通用地、建设用地与绿地的面积一直保持增长趋势,而水域和未利用地的面积呈缩小趋势。(2)利用转移矩阵可知该区域城市建设用地面积主要来自于绿地和未利用地。(3)从破碎度来讲,未利用地、水域和绿地相较于交通用地和建设用地的程度要低,斑块密度减少,伴随景观异质性也降低。在人为因素和自然因素的作用下形成该区域15年的建设用地面积增加,水域面积减少。     

2000～2010年柴达木盆地土地利用变化与景观格局分析

本文以柴达木盆地为研究区,对2000年、2005年TM影像和2010年CCD数据三个时相的遥感影像进行人机交互式的解译,分别计算了2000~2010年森林、草地、水域、农田、城镇用地和未利用地的土地利用类型转移矩阵,并对各类型景观格局指数进行了提取,在此基础上分析了土地利用变化与景观格局的演变特征.结果表明,在土地利用变化中,首先是未利用地,面积减少最大,其次是水域,面积增加最大;再次是城市和森林,面积均呈增加趋势;最后是草地和农田,草地的面积先增后减,总体上呈减少趋势,农田的面积未发生较大的变化.从景观斑块类型来看,城镇用地各指数变化最大,城镇用地的斑块所占景观类型百分比、聚集度和斑块个数均呈增加态势,面积加权平均斑块分形指数则呈减小态势,说明盆地受人类活动影响加剧;城镇用地在由中心向外扩张的过程中,空间分布较紧凑且连接性较好;与此同时城镇用地分割了其他类型的景观,导致盆地的景观空间异质性增大.从景观整体水平来看,斑块个数、斑块密度、边缘密度、散布与并列指数、香农多样性指数和香农平均度指数均呈增加趋势,周长面积分维指数、斑块凝聚度、相似邻接百分比、聚集度则呈减小趋势,这说明十年间柴达木盆地景观格局总体呈现空间异质性和破碎化程度增加的趋势.     

江西省景观格局的时空演变分析

随着江西省不断发展,城市化加快,人地矛盾问题突出,土地利用景观格局等方面的问题越来越受到学者们的广泛关注,优化和完善土地利用景观格局,实现人地关系的和谐发展,是当今社会需要解决的问题。通过调整土地利用景观格局结构可以合理地进行土地利用规划和生态环境保护,这对实现土地景观格局可持续发展具有重要意义。因此本文以江西省为研究区域,基于GIS技术在Arc GIS、Fragstats等软件的支持下,对该研究区2010年、2015年和2020年3期数据进行研究。结果表明:1)建设用地的动态度最高,达到5.87%;林地的面积变化量最大,呈现减少的趋势; 2) PD指数增加,CONTAG指数减少,SHDI和SHEI指数增加,说明江西省整体景观呈现出异质性的特征,景观类型的分布朝着多样化发展,景观中不同斑块类型的团聚程度正在下降,连接性下降,破碎程度增加; 3)耕地和林地面积最大,并且最大斑块面积指数最高,建设用地斑块连结度逐年增加,表明景观要素的斑块越来越集中分布,其在空间上的分布趋于片块状的聚落,连通度不断提高,通过对建设用地产业条件的改善,以及受土地利用结构变化和区域产业发展的影响,提高了建设用地...     

基于MSPA的景观网络格局时空变化分析——以抚州市东乡区为例

以抚州市东乡区为研究区,基于ArcGIS、GuidosToolbox、Conefor等软件工具平台,对东乡区2006年、2015年2个时期的土地利用类型图采用形态学空间格局分析与(MSPA)景观连通性的分析办法以及图谱理论,对东乡区的景观时空格局变化乃至网络连通性变化实行定量分析。结果表明:2006-2015年,研究区绿色景观总面积在不断降低,部分大型核心区斑块被不断分割,小型孤岛斑块逐渐消失,穿孔面积日益减少,表明研究区建设用地在不断扩张,生态斑块逐渐被蚕食,景观破碎化程度逐渐加大,进而导致景观连通性有明显的降低;基于景观连通性指数的景观网络格局分析表明,研究区景观网络整体连通性、可能连通性持续降低,各乡镇单元生态斑块面积均有减少,但各乡镇内部景观连通性保持较好,物种生境还未遭到严重破坏;实例分析表明:MSPA、景观连通性、图谱理论的景观网络格局时空变化研究为城市景观网络格局优化提供参考和依据,对景观网络的规划建设具有一定的借鉴意义。     

哈尔滨段松花江湿地景观格局演变及驱动因素分析

【目的】松花江湿地是哈尔滨最重要的生态系统屏障。定量研究20年来哈尔滨段松花江湿地生态系统景观格局演变规律及其主要影响因素,为哈尔滨松花江湿地规划提供参考。【方法】以松花江哈尔滨段流域及其周边生态区域为研究对象,借助GIS,对2000、2005、2010、2015和2020年5期Landsat遥感影像进行处理;利用Fragstats分析研究区域景观格局指数,探究景观格局时空演变特征;最后对影响景观格局的因素进行主成分分析。【结果】(1)2000—2020年,水域(含湿地)面积不断上升、耕地面积不断下降是研究区景观格局最主要的变化特征。耕地是转入水域、草地、建设用地、林地、其他用地面积的主要贡献者,分别转出343.142 1、2.484 9、94.041 9、35.469 0、1.980 0 km²。其中水域、草地、林地、其他用地面积同比增长率均超过100%,面积扩张呈上升趋势。(2)从斑块类型角度来看,各斑块破碎化程度均不同程度提高,湿地景观类型结构趋于复杂化;从景观水平角度来看,整体上景观丰富度增加,但连通性较差,受外界干扰程度比较明显。(3)城市经济发展、气候...     

城市化背景下双流县景观格局变化特征及趋势预测

以成都市双流县为研究区,景观生态学为理论支持,在GIS技术支持下,分析了双流县2007~2009年间景观格局变化特征,并利用Markov-CA模型对研究区2015年土地利用空间格局进行预测.结果表明,在研究期间,双流县景观格局变化特征为:整体景观呈现破碎化趋势,斑块密度增加,平均斑块面积减少.其中,城市建设用地面积增加,建设用地斑块呈现聚集现象,绿地面积减少,绿地斑块呈现破碎趋势,绿地斑块数量上升,平均斑块面积下降.利用Markov-CA模型,选用5×5滤波器作为邻域,能够较好的模拟研究区景观格局动态.预计2015年,双流县北部和西南部区域受城市化影响较大,研究区中部和东南部地区在未来保护全县生态平衡中具有重要作用.     

三岔河上游景观格局变化对径流量的影响

基于地理信息系统空间分析方法、 Mann-Kendall秩次相关法和景观格局指数分析法,探究2000—2015年景观格局变化对三岔河上游径流量的影响。结果表明:在变化趋势上,1990—2015年间的年降水量与年径流量变化趋势存在一致性,但是年径流量的变化幅度大于年降水量的;在景观水平上,径流量变化与最大斑块面积指数、景观形状指数、聚集度指数呈正相关,而与景观破碎度、 Shannon多样性指数、 Shannon均匀度指数呈负相关;在类型水平上,径流量变化与林地、草地的散布及并列指数呈负相关,而与建设用地、耕地的最大斑块面积指数呈正相关。     

旅游城镇化地区土地利用景观格局指数的粒度效应——以扬州市广陵区为例

土地利用景观格局的粒度效应研究,对数字制图、土地利用调查、生态景观格局建设均具有重要的意义,可进一步揭示不同土地利用方式的作用机理,为科学土地利用提供理论支持与实践指导.本文以扬州市广陵区为例,以土地利用调查数据为基础,以景观格局指数和GIS空间分析为手段,对10种空间尺度下的斑块类型水平和景观水平粒度效应进行分析.结果表明:(1)斑块类型水平:随粒度增加,土地利用景观格局指数呈现2种粒度效应:单调下降、无规则变化,水域及水利设施用地、交通运输用地、耕地3种地类的斑块数量、斑块密度受粒度变化影响较大,随时间变化不同土地利用类型的景观格局指数差异不大;(2)景观水平:土地利用景观格局指数变化的粒度效应随粒度增大而出现2种态势:单调下降、波动状下降,聚集指数对粒度变化较敏感,随时间变化表现出相似规律.研究区景观格局的破碎度总体减小,斑块形状愈趋规则,景观各组分分配趋于均匀,景观的斑块多度和异质性也微弱增强,整体的景观格局稳定性得到改善.研究还发现,60 m的空间尺度是研究区范围内最适宜分析粒度.该研究为平原地区的快速城镇化区域精细合理土地利用提供参考建议.     

洱海流域土地利用格局变化研究

利用1990和2006年的遥感影像数据,应用Arec View3.3和Fragstate3.3软件,根据斑块密度指数(PD)、聚集度指数(AI)、景观蔓延度指数(CONTAG)、平均景观类型分维(FRAC-MN)、Shannon多样性指数(SHDI)、景观形状指数(LSI)等景观指数对洱海流域土地利用格局进行时空变化分析,研究结果表明:①1990~2006年间洱海流域土地利用整体空间格局变化不大,但各土地利用类型的面积却发生了较明显的变化.②流域景观基质都为林地.林地、耕地和草地面积占流域总面积80%以上,且均呈下降趋势,其中耕地面积减少了41.18 km2,林地面积减少了37.19 km2,草地面积减少了32.76 km2;景观指数变化表明他们的斑块破碎化程度增高,空间异质性增加,抗干扰能力下降,形状复杂化,连通性降低.③住宅用地面积增加最多,从52.80km2上升到151.25 km2,面积增加了2.9倍,并且其镶嵌分布于水田中间.     

西鄂尔多斯露天煤矿集中分布区景观格局动态

近年来,露天煤矿的大规模开采改变了西鄂尔多斯地区景观格局,对当地生态系统结构和功能带来了不可忽视的影响。以西鄂尔多斯露天煤矿集中分布区为研究对象,利用分辨遥感图像,基于地理信息系统,通过人机交互式精解译获得土地利用数据,分析了研究区景观格局动态变化。结果表明:(1)研究区草地和林地等天然生境斑块逐渐被工矿仓储用地和交通运输用地等人工景观所替代;(2)草地作为景观中的基底类型,在人为活动的持续干扰下,其破碎化程度越来越明显,而人工景观面积比重逐年增加并形成了一些优势斑块;(3)2000-2016年间,研究区逐渐失去优势斑块,变成多种小斑块形成的复杂景观。本文旨在通过分析景观格局的动态变化,探讨研究区生态环境健康状况,为合理利用自然资源,有效保护生物多样性提供理论依据。     

典型喀斯特地区土地利用转型的时空特征及其景观格局演变——以仁怀市为例

探究仁怀市土地利用转型及其景观格局演变对地区土地利用管理和生态保护具有重要意义。以2010、2015、2018年Landsat TM影像为数据源,并结合实地调研对解译数据进行对比验证,通过对土地利用动态指数,核密度和景观格局指数的计算来揭示仁怀市土地利用动态的幅度、速度以及时空转型特征及其景观格局的演变规律。结果表明:①仁怀市土地利用主要以灌木林地、有林地、旱地、水田为主,其次是农村居民用地、草地和城镇用地;2010—2018年,仁怀市土地利用转型幅度最大的是有林地、城镇用地、农村居民用地和旱地,其转型幅度阶段:2015—2018年2010—2015年;转型速度最大的是城镇用地、道路,转型速度阶段:2010—2015年2015—2018年;②2010—2018年,仁怀市土地利用类型转换面积较大的是有林地、草地、城镇用地、农村居民用地、旱地、水田;从空间上,2010—2015年,土地利用转换主要集中于仁怀市中部主城区,其土地利用转换向北部迁移;2015—2018年,仁怀市地区土地利用类型转变现象不明显;③随着时间发展,仁怀市的景观斑块密度(PD)、景观形状指数(LSI)、蔓延度指数(CONTAG)、聚集度指数(AI)都呈现出增加态势,景观斑块类型逐渐增多,斑块破碎化大,空间集聚程度集中,空间异质性强,景观斑块呈现多样化,逐渐趋于均匀分布态势,斑块融合较强;④仁怀市土地利用演变模式主要为城区扩张型、道路指向型、区位型和斑块多样型,驱动土地利用转型及其景观格局演变的影响因素是自然因素、人口因素、社会经济因素和政策因素相互作用的结果。     

土地利用变化影响下湘西自治州景观格局的时空演变

定量分析景观格局对土地利用变化的响应,可为区域实现空间高质量发展提供科学依据.以集生态脆弱、集中连片特殊困难、旅游资源丰富于一体的典型区域——湘西自治州为研究对象,基于2000、2005、2010、2015和2018年5期遥感影像数据,综合运用景观指数和普通最小二乘法等,定量分析区域土地利用和景观格局的时空演变规律,探讨土地利用变化对景观格局的影响,揭示人为活动影响下景观格局对土地利用变化的响应特征.研究结果表明:1)开发区和新城区建设等经济社会发展过程中土地利用发生显著变化,其主要特征为耕地和草地转化为建设用地,2000—2018年期间,建设用地面积增加了79.46 km~2,耕地和草地面积分别减少了86.01 km~2和4.6 km~2,但水域和未利用地面积变化不明显; 2)湘西自治州景观格局在时间序列上表现出破碎程度上升和聚集程度下降,其中,耕地和草地的破碎化程度上升,林地的破碎化得到有效控制;3)景观格局变化与耕地、林地、未利用地和建设用地的变化具有较强关系,建设用地的扩张增加了整个景观格局的异质性和破碎性; 4)经济发展、生态建设、国家战略是湘西自治州林地持续增加、景观格局总体向好发展的根本原因.湘西自治州后续发展中需要更好地协调优化国土空间开发与景观格局之间的关系.     

南昌市土地利用与生态系统服务价值的关联性分析

南昌市正处于社会经济快速发展时期,土地利用的改变造成生态系统服务价值的变化,研究南昌市土地利用变化及其对生态系统服务的影响对未来城市的可持续发展具有重要意义.基于南昌市1995年、2005年和2015年3期土地利用数据,利用景观格局指数计算模型、生态系统服务价值指数模型和灰色关联分析模型,计算南昌市1995—2015年土地利用及生态系统服务价值的变化并分析了两者间的关联性.结果表明:1)1995—2015年南昌市建设用地和草地的变化率最大,变化率分别为103.50％和-21.71％;土地类型斑块破碎度增加,景观整体形状趋于规则化;2)21 a间,南昌市的生态系统服务价值总体呈现上升的趋势,其中水域提供了70％以上的生态系统服务价值,且生态系统服务价值较高区和中等区逐渐增加,生态系统较低区逐渐下降;3)耕地和林地面积下降是食物生产和维持养分循环功能下降的主要原因,水域面积增加是水文调节功能增加的主要原因,南昌市水域分布的分散是生态系统服务总价值上升的重要影响因素.     

1980—2015年安徽省景观格局与生境质量时空演化特征分析

为探索现代城市化背景下安徽省土地利用类型变化对景观格局与生境质量的影响,基于安徽省1980—2015年时间序列土地利用类型数据,利用ArcGIS、Fragstats、InVEST模型等软件,分别从整体景观级别、类型景观级别、生境质量等级、生境退化度等方面对安徽省景观格局与生境质量进行分析与评估。结果表明：（1）安徽省土地利用整体空间格局无明显变化,土地利用转移变化以耕地向建设用地转移为主,79.6%的耕地流失面积转化为建设用地;（2）安徽省各景观指标波动范围10%左右,各斑块类型在景观中呈均衡化趋势分布,人类活动干扰程度的增大导致景观分散度、破碎化程度增强,优势地类间连通性下降;（3）安徽省整体生境质量指数年平均值在0.36～0.46之间,各城市生境退化度年平均值在0～0.06之间,北方地区生境质量低于南方、生境退化度高于南方,生境质量“优”“中”等级面积约占31%,“中”等级以下情况逐年改善,2010年以后所占面积维持在45%。研究结论对安徽省制定合理的土地利用政策、保护生态多样性、识别重要生境斑块、优化生态系统服务功能等具有一定的参考价值。     

基于遥感的喀斯特地区水体景观格局演化定量分析

选择广西隆安县为研究区,以年度内不同季节的LANDSAT 8OLI遥感影像为数据来源,在遥感软件支持下,使用监督分类方法对研究区水体进行提取,进而采用空间分析方法得到不同季节间水体空间分布变化量,再采用Fragstats软件对水资源空间分布和季节间变化的景观格局特征进行分析。结果表明:从5月到8月,再从8月到11月,斑块面积(AREA)、斑块个数(NP)、斑块密度(PD)、景观形状指数(LSI)、景观分裂指数(DIVISION)等5个景观指数先上升后降低,最大斑块面积占比(LPI)、蔓延度指数(CONTAG)、斑块集聚度指数(AI)等3个指数先下降后上升,体现了喀斯特地区水体空间格局一年内呈现聚集度先升后降,蔓延度指数先降后升的趋势,水体空间格局的景观指数受季节影响较大;典型相关分析表明,斑块个数(NP)和斑块密度(PD)等基本景观指数与景观形状指数(LSI)、斑块集聚度指数(AI)、景观分裂指数(DIVISION)等存在高度相关,典型变量的极显著相关主要由斑块个数(NP)、斑块密度(PD)、景观形状指数(LSI)和斑块集聚度(AI)引起,但景观形状指(LSI)、蔓延度指数(CONTAG)、斑块集聚度指数(AI)等3个指标在演变过程中也存在一定波动和无序化,反映出喀斯特地区水体空间格局在不同季节间的变化,呈现出不规则和无序化的特征。     

黔西北高原湿地景观生态格局演化特征分析

以位于典型喀斯特地区的黔西北高原区域为研究对象,选取1995、2005、2015年3期遥感影像,基于景观生态学理论,应用景观格局指数对研究区近20年来的高原湿地景观格局动态变化特征进行定量分析.结果表明:(1)黔西北高原地区湿地景观类型发生了较大变化,湿地景观类型总面积呈下降趋势;(2)研究区湿地景观类型中河流、水库坑塘和滩地等湿地景观类型面积减少较为严重,而水田、湖泊等湿地景观类型在受到人类活动及政策等因素的影响,面积有所增加;(3)除滩地景观类型外,其他湿地景观类型的NP和PD均呈现出不同程度的增加,水田景观类型的LPI基本保持不变,其他湿地景观类型的LPI则是不同程度的增加,从平均斑块面积(AREA_MN)来看,河流景观类型变化最为严重.(4)研究区在近20年内湿地景观异质性有所增加,不同景观斑块在空间上趋于离散,1995-2015年间研究区内景观蔓延度指数(CONTAG)总体呈下降趋势,SHDI和SHEI均呈现出持续增加趋势.     

广西北部湾生态系统构成与格局及其变化评估

采用面向对象的遥感影像解译方法和空间统计分析技术,获取2000、2005和2010年广西北部湾生态系统动态变化信息,深入分析北部湾生态系统类型构成与格局变化特点和演变规律,评估北部湾经济区的生态环境状况,结果表明:北部湾经济区生态系统主要以森林生态系统为主。所有生态系统中,研究期间森林、农田和城镇面积持续增加,而灌丛、草地、湿地反之;草地面积变化率较大;草地转为森林、灌丛转为森林和森林转为农田较为突出;土地覆被转换指数(LCCI)转化强度值反应出北部湾生态系统土地覆被整体转好;而斑块数(NP)、平均斑块面积(MPS)、边界密度(ED)和蔓延度(CONTAG)等指标变化,表明北部湾生态系统的景观异质性、景观的破碎度呈降低的趋势。