基于地理探测器的沼泽湿地变化驱动因子定量分析——以小三江平原为例

以湿地变化较为剧烈的小三江平原为研究区域,结合GIS和RS技术,利用地理探测器方法定量分析了沼泽湿地变化的驱动力,揭示了各驱动因子在沼泽湿地变化中的作用及相互关系.结果表明:1986—2010年小三江平原沼泽湿地丧失严重,湿地丧失较多的地区主要位于研究区中部及东北部的草甸土和沼泽土土壤类型、低河漫滩地貌类型、海拔51~55m及1°~3°坡度处;1986—2010年间,小三江平原沼泽湿地丧失的主要驱动因子按贡献率大小排列依次为土壤类型、坡度、地貌、与河流距离、年降水量和海拔;各驱动因子之间的交互作用大部分是非线性增强,其中与保护区距离、与居民点距离和行政区的交互作用均呈非线性增强作用,坡度、土壤类型、地貌、与河流距离等自然因子之间的交互作用是相互减弱的;自然因子虽然对小三江平原湿地面积丧失的贡献率较大,但它们必须在人为因子的作用下,是与人为因子的相互作用,共同造成小三江平原沼泽湿地的大面积丧失.     

基于Logistic回归模型的陕西秦巴山区林地变化驱动力分析

【目的】探究陕西秦巴山区林地时空变化及其驱动因素,为林地保护和林地资源可持续利用提供依据。【方法】基于土地利用遥感监测数据,分析秦巴山区2000—2018年林地变化及其景观格局的时空特征;选择自然、社会经济和地理区位3类共12个影响因子,运用Logistic回归模型分别对秦巴山区林地增加和减少驱动因素进行分析。【结果】2000—2018年秦巴山区林地以净增加为主,林地净增加39951.72 hm²,增加主要来源于21.83万hm²耕地转为林地,占林地转入总面积的94%。自然和地理区位因素是陕西秦巴山区林地转化的最主要驱动因素。海拔、到城镇的距离、年均气温倾向率、土壤有机质含量、坡度≥25°、到农村居民点的距离等是林地增加的主要驱动因子。海拔、坡度≥15°~25°、到城镇的距离、到道路的距离等则是林地减少的主要驱动因子。【结论】退耕还林等生态修复工程的有效实施是秦巴山区林地增加的重要原因,而林地减少则是在社会经济快速发展背景下,自然和地理区位因素共同作用的结果。     

基于Logistic回归模型的陕西秦巴山区林地变化驱动力分析

【目的】探究陕西秦巴山区林地时空变化及其驱动因素,为林地保护和林地资源可持续利用提供依据。【方法】基于土地利用遥感监测数据,分析秦巴山区2000—2018年林地变化及其景观格局的时空特征;选择自然、社会经济和地理区位3类共12个影响因子,运用Logistic回归模型分别对秦巴山区林地增加和减少驱动因素进行分析。【结果】2000—2018年秦巴山区林地以净增加为主,林地净增加39951.72 hm²,增加主要来源于21.83万hm²耕地转为林地,占林地转入总面积的94%。自然和地理区位因素是陕西秦巴山区林地转化的最主要驱动因素。海拔、到城镇的距离、年均气温倾向率、土壤有机质含量、坡度≥25°、到农村居民点的距离等是林地增加的主要驱动因子。海拔、坡度≥15°~25°、到城镇的距离、到道路的距离等则是林地减少的主要驱动因子。【结论】退耕还林等生态修复工程的有效实施是秦巴山区林地增加的重要原因,而林地减少则是在社会经济快速发展背景下,自然和地理区位因素共同作用的结果。     

贵阳市土地利用变化及驱动因素分析

以贵阳市2000年、2005年、2010年土地利用数据为基础,依托Arc GIS、IDRISI等软件平台,分析2000—2010年间贵阳市土地利用变化。从自然、社会经济、可达性等方面选取6个驱动因子,运用Logistic模型,分析贵阳市各土地利用变化驱动因素。研究结果表明:1)10年间,贵阳市土地利用变化显著,建设用地、林地大幅增加,耕地大幅度下降,且耕地是建设用地、林地的主要转入来源;2)2000—2010年,各地类平面重心均发生迁移,建设用地平面重心变化幅度最大,耕地平面重心迁移方向与建设用地相反;3)各地类与驱动因子的Logistic回归模型的ROC值均大于0.75,能很好地模拟土地利用变化与驱动因子之间的关系;4)在喀斯特山区,坡度、高程、距居民点距离对贵阳市土地利用格局的形成及演变有重要作用。     

洞庭湖生态经济区城乡建设用地演变特征及驱动因素

探究城乡建设用地演变特征及其驱动因素对促进国土空间可持续发展具有重要意义。现有研究在政策量化方面往往只关注限制城镇扩张的约束政策,而较少考虑引导城镇发展的驱动政策,且多集中于整体尺度,对区域内部每个单元的差异考虑不足。研究以洞庭湖生态经济区为例,探究其2000—2020年土地利用类型转移、景观格局演变,借助回归分析和景观扩张指数探究全域和县（市、区）级建设用地演变的主要驱动因素并定量化政策因素对建设用地扩张的驱动作用。结果表明：2000—2020年洞庭湖生态经济区耕地和建设用地景观结构变化明显,建设用地的增长主要以占用耕地为主,其年变化率由1.968%提高到1.973%;景观格局分析表明,建设用地景观优势逐步增强,耕地和林地的破碎化程度上升,水域分布更加集中,整体景观趋向于离散化和复杂化;全域尺度上,社会经济因素对建设用地演变的驱动作用较为明显,每单位距乡镇中心距离增加将使建设用地扩张机会减少到原来的0.615倍,各斑块以邻接扩张式为主,扩张中心小幅南移。县（市、区）尺度上,社会经济、自然与政策因素均表现出地区差异性,交通运输用地显著增加,建设用地增长以交通建设为主。研究结果有助于洞庭湖生态经济区实现“共抓大保护、不搞大开发”目标,为优化国土空间开发保护格局提供引导依据。     

河北太行山区不同坡度土地利用类型格局的动态变化分析

运用景观格局指数方法,分析河北太行山区1987～2000年13年间不同坡度各景观类型(耕地、林地、草地、建设用地、水域及未利用土地)的变化特征,并简要分析造成变化的驱动因素.研究结果发现研究区域的耕地面积总体呈下降趋势;林地和草地在坡度较大的范围内急剧减少;建设用地因经济发展的制约,呈下降趋势,但土地利用总体面积较小,变化情况不明显.     

基于RS、GIS的伏牛山自然保护区景观格局变化研究

以1979、1991和2000年陆地卫星多波段遥感影像为主要研究资料,结合伏牛山自然保护区的区域特点,在地理信息系统技术的支持下,建立景观分类系统和解译标志,对伏牛山自然保护区进行类型划分和面积调查。通过采用景观多样性指数、优势度指数、景观破碎化指数、分布质心和扩展度指数等景观的空间格局指数,借用空间格局变化表征模型,对伏牛山自然保护区1979、1991和2000年景观格局特征进行分析,得出了3个时期的景观格局的特征及各类型分布特征、景观格局变化的趋势及特征。结果表明:在1979~2000年间,研究区域各景观类型的面积发生了相应的变化,景观格局发生了波动变化,特别是在1991~2000年间,有林地景观斑块数增加了110%,景观破碎度增大,但总体景观及景观要素均趋于稳定。对影响景观格局变化中的驱动力分析得出:景观变化与地形因子中的坡度因子和坡向因子相关性较大,与海拔因子相关关系不大。自然保护区对保护生物多样性、植被有积极的意义。     

县域中心城区的扩张及其驱动力——以山西省灵丘县为例

以速度、强度、分形维数和空间重心等指数分析了1980—2018年灵丘县中心城区的时空演变特征,并运用地理探测器识别城镇扩张的驱动因素.结果表明,1980—2018年间灵丘县城镇建设用地呈快速扩张趋势,由1980年的173.69hm~2增长到2018年的1180.57hm~2,扩张规模近7倍,分时段研究显示,城镇扩张的速度和强度均在2000—2010年达到最大值;在空间上呈现出向东、西、北3个方向的扩张,形态规则度在2000—2010年间有较大波动,中心城区重心向北部移动明显;对中心城区扩张影响最大的因子为到城镇中心的距离,其次为综合医院和路网密度,自然环境对城镇扩张的影响力较弱;不同因子之间产生交互作用,表现为双因子增强和非线性增强,其中,距城镇中心距离和距耕地距离与其他因子交互后影响力增强显著.     

黑河中游水资源空间分布对绿洲核心景观类型变化的驱动分析

以西北内陆黑河中游绿洲为研究区, 基于土地利用数据、基础地理信息数据及 DEM、土壤、气候和DMSP/OLS 灯光数据, 采用多时序 Logistic 逐步回归方法, 分析 1986-1995, 1995-2000 和 2000-2010 年景观类型变化的驱动力, 揭示水资源空间分布对耕地和建设用地变化的约束范围。结果表明: 1) 各时段耕地增加不存在共性驱动因子, 但耕地减少有共性驱动因子(海拔和人类活动); 建设用地增加的共性驱动因子是海拔、距离和人类活动, 但不同时段驱动效应不同; 2) 机井和河渠对耕地和建设用地变化的影响机理类似, 影响范围为 1000~1500 m, 但河渠比机井更具约束力; 3) 海拔对耕地和建设用地的影响范围在3500 m 以下, 其主要限制来自地形起伏的约束。研究结果对优化绿洲水土资源空间配置、提高绿洲水资源利用率具有重要的指导意义。     

数字地形特征对土地利用空间分布的定量影响

 为了获取地形对土地利用空间分布的定量影响,以山西省为研究区,基于数字高程模型（DEM）数据生成4种地形因子（海拔高度、起伏度、坡度和坡向）表征数字地形特征,并通过遥感影像解译获得土地利用空间分布,利用地理探测器方法定量分析地形因子对土地利用空间分布的分异性、相关性及其交互作用的定量影响。研究结果表明：起伏度与坡度的空间分异性最显著（显著性水平p<0.01）;起伏度空间相关性最强（空间统计量q=0.012）,其次为坡度（q=0.010）;任意两种地形因子交互均具有非线性增强作用,其中海拔高度与起伏度的交互作用最强（q=0.034）。因此,起伏度是影响土地利用空间分布最重要的单个地形因子,它和海拔高度一起对土地利用空间分布发挥重要作用。     

基于Fragstats的惠州市景观格局生态优化

采用景观格局指数及土地利用转移矩阵分析方法,研究从2000年至2018年惠州市土地利用景观格局特征及时空演变规律,并针对其景观生态发展突显的问题提出优化建议,为惠州市实现粤港澳大湾区生态担当的绿色城市定位提供规划参考。研究结果表明：(1)经历19年景观格局时空演变,惠州市土地利用类型丰富,其中林草地占景观总面积达64.21%,占据土地利用景观结构主导地位;(2)2000—2018年土地利用类型转化面积：未利用地>林草地>耕地>城乡工矿居民用地>水域,未利用地主要转化为林草地、耕地、城乡工矿居民用地而急剧减少,转化后三类用地面积显著增加,水域总体变化不明显;(3)惠州市2000—2018年各景观类型趋于均匀分布,存在多种优势种均衡发展。但与此同时城市化发展也导致其景观破碎化程度加剧,城镇用地边缘离散化,地类之间连接紧密性下降等问题出现。建议通过构建城市三生空间规划体系、生态廊道网络体系及优化城市发展空间布局等方式对惠州市景观格局进行生态优化。     

吐鲁番绿洲聚落与耕地的空间关系分析

以吐鲁番市高昌区绿洲聚落与耕地为研究对象,以2000年、2010年和2018年土地利用数据为基础数据,利用地理信息系统(GIS)空间分析技术,对研究区聚落的空间特征进行分析,并对聚落与耕地的空间关系进行探讨.结果表明:对于乡村聚落的规模,2000-2018年吐鲁番市高昌区聚落斑块数量和斑块密度虽然减少,但斑块面积呈增大趋势,聚落空间规模明显扩大;对于乡村聚落的聚集特征,2000年乡村聚落的平均最邻近指数较低,而2010年、2018年乡村聚落的平均最邻近指数逐渐增加,说明2000年聚落的聚集性较高,而2010年、2018年聚落的聚集性逐渐减弱;对于聚落与耕地的空间关系特征,研究区主要以耕地偏多型为主,2000-2018年聚落-耕地均衡型逐步降低,人地协调性受到影响;对于动态变化型的聚落与耕地的空间转移关系,2000-2010年聚落转化为耕地的面积较大,而2010-2018年耕地转化为聚落的面积较大.     

快速城镇化地区耕地景观生态安全格局演变特征及其驱动机制

【目的】探索快速城镇化地区耕地景观生态安全格局演变特征及其驱动机制新方法和新思路,为实施 “18亿亩耕地红线”保护政策提供科学依据。【方法】以江苏扬州耕地景观为对象,运用Fragstas 4.2软件和ArcGIS 10.2软件模拟计算扬州耕地景观安全格局时空演变特征;基于统计年鉴数据,运用地理探测器筛选出主导影响因素,并结合地理加权回归软件分析出影响因素之间的空间差异。【结果】扬州市耕地景观生态安全以市中心周边地区向西北方向逐年降低;社会经济影响因子解释度明显高于自然影响因子;各个主导社会经济因素对扬州市耕地景观生态安全格局的影响存在显著的空间差异。【结论】通过GIS空间模拟、地理探测器筛选和地理加权回归模型分析相结合的方法,可以科学准确地模拟分析出快速城镇化地区耕地景观生态安全格局时空演变特征及其驱动机制和空间差异。     

滇中城市群景观格局及生态环境效应研究

滇中城市发展面临资源环境人均拥有不足、资源分配不均以及生态环境脆弱等各种压力。选取1990年、2000年、2010年、2018年四期美国4～5号陆地卫星专题制图仪扫描影像(thematic mapper, TM)所获取的多波段。影像,研究滇中城市群土地利用时空变化及其景观格局演变特征和生态环境效应。结果表明：除建设用地外其他用地破碎度逐步增加,形状变得复杂,随着城市的发展,除建设用地景观类型连接度增加,其余用地降低且破碎化程度增加;滇中城市群地均生态系统服务价值整体表现为降低、空间上表现为东低西高,区县间差异大,生态环境整体趋于恶化趋势,引起生态环境改善的因素是林地、水域与耕地转为建设用地;当坡度小于3度时,水文调节废物处理值较大,当坡度大于3度时,生物多样性保护与土壤形成与保护值较高,而食物生产与美学景观值较低。林地、水域聚集的地区集聚类型表现为高-高聚类,建设用地聚集的地区集聚类型表现为低-低聚类;滇中城市群内有约59%的区县生态环境质量下降,有32%的地区上升。滇中城市群的发展要侧重改善用地结构和效能,加大环境保护力度。     

城市建设用地时空演变特征及驱动分析*——以重庆市两江新区为例

城市化是当前社会发展关注的重点问题,城市建设用地扩张是城市化的最主要形式之一,对典型区域城市建设用地进行研究,可为当地及类似区域城市规划和科学发展提供重要的数据支撑;以重庆市两江新区2010—2018年自然、社会、经济数据为依据,利用主成分分析方法,地理探测器等方法对两江新区城市建设用地时空变化进行分析,研究结果表明:两江新区城市建设用地扩张趋势呈先快后缓;扩展区域集中在"四山槽谷地带"和嘉陵江沿岸;城市建设用地扩张主要来源为耕地,以及少部分林地和园地;扩张的主要时间驱动因素为GDP值和第二产业占比,主要空间驱动因素为河流、坡度、距行政中心和距主要高速公路距离;城市建设用地扩张受多因素影响,在长时间序列下主要受经济因素影响,在空间上受自然因素影响大。     

1980-2015年扎龙湿地景观动态变化分析

基于扎龙湿地1980—2015年7期土地利用数据、近35年气象数据和统计年鉴数据,利用数理统计、空间分析与景观格局指数等方法,对扎龙湿地近年来景观类型时空变化、景观格局变化及驱动因素进行分析,并对生态环境保护措施等问题进行探讨．结果表明:1）近35年来,扎龙湿地西北、中东和西南部地区景观类型空间变化明显,受人类干扰严重．沼泽地面积减少最多,耕地面积增加最多,草地、林地、未利用地面积有不同程度的增加,水域和建筑用地面积变化不大．2）在1995—2005年扎龙湿地景观破碎度较高,且2000—2005年变化显著．耕地、林地和草地面积增加,水域、沼泽地面积减少对景观破碎化有直接影响．3）温度增加使湿地水体的潜在蒸发量增大,影响湿地水量平衡．大型水利设施、补水工程的修建有效缓解湿地缺水状况,同时也打破湿地的自然生态水文模式,加剧湿地景观破碎化．随着社会经济的快速发展和城市化进程的加快,湿地生态系统功能与可持续发展都面临重大挑战．      

基于城市化进程的宜兴市景观演变与预测

【目的】在城市化进程不断加速的背景下进行区域景观变化预测,对宜兴市近年来景观格局分布演变情况进行分析,探索城市化水平与景观格局变化之间的联系,为当地以及周边地区的景观规划研究提供借鉴。【方法】选用1996—2016年宜兴市的遥感影像数据,通过利用景观指数、转移矩阵分析在此期间景观分布的演变过程,并采用灰色预测模型估算其未来主要景观类型的变化趋势。【结果】在景观的演变过程中,建设用地、林草地持续扩张,面积分别增加了168.13、375.76 km²,且分布逐渐复杂,耕地、未利用地不断缩减,耕地与林草地在前期变动较大,动态度分别为-4.72%、10.18%,但耕地在后期面积几乎不再减少,分布也趋于规整;在城市化水平不断提升的过程中,耕地、林草地、建设用地的变化与城市化水平之间的联系十分紧密,相关性均高于0.8;在未来景观的发展过程中,耕地面积将处于动态稳定的状态,随着时间的推移,建设用地与林草地不断扩张,预测2016—2024年的涨幅分别为15.1%、35.4%。【结论】宜兴市1996—2016年景观格局变化明显,且城市化进程对建设用地、林草地、耕地的范围和分布产生了较大影响。