三生空间视角下防城港市土地利用景观生态风险评价

摘 要 为揭示沿海地区景观生态风险的时空变化规律,通过GIS技术和半变异函数的分析方法,利用景观干扰度指数和景观脆弱度指数,从三生空间角度构建防城港市土地利用生态风险模型,深入研究了2000—2019年防城港市景观生态风险的时空分异特性。结果表明：2000—2019年,防城港市景观格局变化显著,草地生态空间面积减少最多,为34 557.59 hm2,主要流向林地生态空间;林地生态空间作为其他地类的重要转入源,共减少32 962.59 hm2;19 a间,低生态风险区面积持续减少,且后10 a减少尤为显著;较低生态风险区面积前9 a增加,后10 a减少,总体呈增加之势;中、较高和高生态风险区面积不断增加,且后10 a增加的面积远多于前9 a;2000—2019年,防城港市各区域整体生态风险程度加深、环境质量有所退化,且后10 a表现明显。可见,研究防城港市景观生态风险变化对促进其生态环境和区域经济的协调发展以及完善海湾城市景观生态风险的理论具有重要意义。     

基于格局-过程的福州新区生态风险研究

基于福州新区2000、2009和2015年3期ETM+遥感数据,利用格局-过程理论和GIS空间分析技术研究了15 a福州新区景观格局和生态风险变化,结果表明:15 a间福州新区景观基质为耕地,占28.07%~33.18%之间,景观变化主要表现为居住地、工矿交通用地增加明显,增幅分别达88.73%和78.53%,其主要来源为耕地、林地和淡水水域等;福州新区整体景观破碎度和分离度指数上升,表明人类活动对景观格局的干扰程度增大,区域生态风险加剧的因子上升;15 a间福州新区生态风险较为缓和,低风险区和较低风险区面积和在3个年份均60%,但随时间推移较高和高风险区面积上升速率较快且分布核心数增多,较低等级风险区向更高等级生态风险区转移面积也较大,反映出福州新区景观生态风险存在潜在恶化趋势;福州新区建设用地比重与生态风险具有空间不同步性,15 a间随着建设用地增长幅度的上升,生态风险大致呈现先上升后下降的态势.     

基于GIS的平顶山市景观生态风险评价

以平顶山市为研究区域,结合GIS技术,以遥感影像为主要数据源,在对平顶山市景观分类及风险源分析的基础上构建了景观生态风险评价模型,并评价分析了研究区景观生态风险的时空分布特征.研究表明低风险区、较低风险区和中等风险区面积均是先减后增,较高风险区面积则逐渐增加,高风险面积呈较少趋势,而平顶山的整体生态风险属于中等偏低水平,研究区生态风险水平呈现出条带形状,由南部向北部呈逐渐增加趋势.     

基于土地利用变化的扬州市广陵区景观生态风险评价

基于土地利用数据,结合ArcGIS和Fragstats4.2计算研究区各类景观指数,分析广陵区2010—2015年景观生态风险空间格局与过程特征,为研究区生态风险管控措施的制定奠定坚实的基础.研究结果表明:(1)2010—2015年,广陵区景观格局发生了较明显的变化,草地、林地、耕地和水域面积降幅明显,建设用地扩张明显,扩张面积主要来自耕地和水域面积的转化. 2010—2015年,广陵区景观破碎度整体呈降低趋势,分离度也明显的降低,分维数整体变化不大,耕地的分维数最高,最小的是其他土地.(2)景观生态风险等级有逐渐降低的趋势,中度风险区面积明显减少,而轻度风险区面积有所增加,高度风险区面积减少也比较明显.(3)从空间分布上分析,整体上广陵区的风险类型从西部向东部风险等级有增加的趋势.较高风险区主要分布在施桥镇、沙头镇和头桥镇等农村地带,该区域主要的景观类型是耕地,极易受到人为活动的干扰;轻度风险区主要分布在西北部的汤汪乡和杭集镇周边的农村地区;微度风险区大部分在广陵区市辖区,主要的景观类型是建设用地,抗干扰能力强,风险值最低.基于不同土地利用变化的生态风险评价,对建立研究区生态风险预警机制、降低生态环境风险、维护区域生态系统服务功能具有十分重要的意义.     

新疆玛纳斯河流域景观生态风险评价

景观生态风险评价是基于景观形态与生态过程耦合机理,研究土地利用变化对生态系统结构、功能的风险响应,可为区域生态安全评价提供了系统模式。本文以玛纳斯河流域绿洲为研究区,以2000、2005和2015年3期TM遥感影像为数据源,通过计算景观格局指数构建生态风险评价模型,利用GIS和GS+软件对生态风险指数进行采样和空间插值,得到景观生态风险时空分布图,进一步分析景观生态风险效果及其表征。结果表明:2000-2015年玛纳斯河流域景观格局变化明显,耕地和建设用地破碎化程度降低,分离度减少,优势度不断增加;2000年流域以较低、中等生态风险区为主,高风险区分布于流域西北部的河流尾闾区,2005年较低和中等风险区范围扩大,生态环境整体呈现好转趋势,相较于2005年,2015年高风险区范围显著扩大,主要分布于河流中下游的下野地垦区,较高风险区有向东部延伸的趋势;2000-2015年,研究区生态风险等级呈降低趋势,高等级向低等级生态风险转移的面积远高于由低等级向高等级生态风险转移的面积。因此,应通过优化土地利用结构和方式,改善与治理退化的生态环境。     

生态系统服务价值时空变化及分布均匀度变化分析

以松花江流域哈尔滨段为研究区域,采用生态系统服务价值（ESV）区域修订模型计算ESV,对区域ESV时空变化特征及空间相关性进行研究,计算区域ESV数量与空间分布均匀度及变化. 结果表明： ① 研究区域ESV存在很强的空间相关性,不同年份各级别ESV分布差异不大;② 1995年、2005年和2015年不同等级ESV在数量分布均匀度上呈现先减小后增加的变化,均匀度都比较低;③ 各等级ESV空间分布不均匀,低值ESV空间分布均匀度均大于0.7,在研究区域内空间分布均匀,其余各等级ESV空间分布均匀性均小于0.5,都处于不均匀分布状态,三期ESV平均空间分布均匀度呈现先增加后减小的变化.     

基于景观结构的土地利用生态风险分析

以2006年和2009年两期遥感影像为信息源,基于GIS和RS,对长乐市进行土地利用变化的生态风险研究,利用景观干扰度指数和景观脆弱度指数,构建生态风险指数.运用网格模型,采用普通克里格法对生态风险指数进行插值,编制长乐市生态风险空间分布图,对插值结果图进行归一化等级划分,揭示生态风险时空演变特征,并借助地统计学中的空间自相关方法对生态风险度进行粒度效应分析与空间自相关分析.结果表明,长乐市生态风险等级高的区域面积在增长,等级低的区域在不断减少,生态风险的空间分布具有层次性和区域性,且存在一定的空间正相关关系,随着空间粒度增大,呈下降的趋势.     

基于多源遥感的和田河流域生态补水对流域植被变化影响研究

利用Landsat遥感影像和MODIS数据集,得到和田河流域沙漠段河流水面面积和植被覆盖面积的时空分布特征．进一步分析归一化植被指数（NDVI）的季节变化特征与景观格局指数,得到和田河流域沙漠段生态环境的空间变化特征．结果表明:生态补水措施增加了流域的水体和植被面积,缓解了生态环境;并且生态补水后河流曲折系数下降,平均水面宽度增加,河流逐步朝平流化方向发展;NDVI的空间分布呈现河流两端植被覆盖量高,中间覆盖量低的特点．分析景观格局指数得到,生态应急补水使和田河流域沙漠段水体景观和植被景观分布呈现聚集分布,有效地缓解了生态环境．      

黔中城市群景观生态风险时空动态研究

以遥感影像数据为来源,通过ENVI5.2对其进行预处理,提取土地利用信息,在FRAGSTATS4.2中基于土地利用分类图选取景观尺度和景观类型两个尺度的景观指数指标,旨在分析黔中城市群的景观破碎度程度、分离程度,从而得出人们对土地利用景观系统的干扰程度,而后同反映土地利用类型本身承受干扰能力的脆弱度指数和土地利用景观生态功能和生态过程方面的损失度一起构建土地利用景观的生态风险指数,利用ARCGIS10.2制作黔中城市群景观生态风险等级空间分布图,从时间和空间尺度研究黔中城市群的景观生态风险特征,为制定减少发展的景观生态风险、降低高风险区的规划和政策提供一些科学的理论依据。从景观风险评价来看:土地利用类型景观水体类型的风险指数最小,风险指数最大的是草地和耕地,城镇用地的风险指数一直持续增长。贵州是依靠农业带动经济发展的省份,其工业化发展程度低,随着城市化的快速推进,对土地利用类型明显增加需求和加大利用程度的是草地和耕地,也就是说,城镇化的过程中,城镇用地扩张很大程度上是靠占用草地和耕地两种土地利用类型。从景观生态风险空间分布看:黔中城市群的低生态风险区和较低生态风险区主要分布在黔中城市群西以及西南部发达程度不高的地区,中生态风险区主要分布在北部,东部地区。较高和高生态风险区主要分布在黔中城市群中部,北部和东部经济水平、城镇化水平高的城市。说明人们对土地需求和利用程度的增加加剧了对城市土地利用景观生态系统的干扰破坏程度,加剧了城市发展的景观生态风险。     

基于土地利用变化的长江经济带生态风险研究

基于长江经济带1980、2000、2015年3期土地利用格局变化,构建生态风险指数,分析生态风险的时空变化及其对土地利用的响应特征．1980—2015年,长江经济带土地利用变化的主要表现为建设用地剧增,增加了38 454.79 km2,主要源于耕地转化;耕地、草地锐减,分别减少37 358.50、9008.57 km2．长江经济带生态风险与土地利用呈较显著的空间正相关特征,土地利用生态风险时空分异较明显:上游、下游地区以低生态风险区为主,中游地区中生态风险分布较广;上游地区生态风险集聚趋势增强,高风险集聚自相关区长期较为分散且无显著变化;中游地区2000年后生态风险集聚趋势减弱,高风险集聚自相关区集中于洞庭湖、鄱阳湖区域,其他时期较为分散;下游地区生态风险集聚趋势增强,时空变化特征明显,低风险集聚自相关区分布较广,高风险集聚自相关区较少．本文基于土地利用变化的长江经济带生态风险分析,为开展国土整治与修复、推动土地可持续利用提供了针对性、差异化的思路和建议．      

松花江流域（哈尔滨段）生态系统服务价值时空变化特征及分布均匀度变化分析

以松花江流域（哈尔滨段）为研究对象,在完成研究区域1995年、2005年和2015年三期景观类型提取的基础上,对研究区域进行5km×5km网格划分,采用生态系统服务价值（ESV）区域修订模型计算区域ESV,通过地统计学及空间自相关分析方法对研究区域ESV时空变化特征及空间自相关关系进行研究。基于信息熵的均匀度理论和基于独占圆被含均匀度理论计算区域ESV数量与空间分布均匀度及变化。结果表明：①研究区域ESV存在很强的正相关性,呈聚类模式的空间分布,各级别ESV空间分布存在明显的异质性,低值ESV主要分布在以耕地和建设用地为主的主城区、巴彦县、宾县和依兰县,高值ESV主要分布在以水域景观为主的网格分布区域,较高ESV主要分布在水域景观与其他景观交界处或林地景观中心区域,中等ESV主要分布在林地耕地交界处靠近林地一侧,较低ESV主要分布在林地耕地交界处靠近耕地一侧或狭窄水域景观与耕地景观交界处,不同年份各级别ESV分布差异不大;②1995年、2005年和2015年不同等级ESV在数量分布均匀度呈现先减小后增加的变化,但均匀度都比较低,分别为0.3900、0.3663和0.3896;③各等级ESV空间分布不均匀,低值ESV空间分布均匀度均大于0.7,在研究区域内空间分布均匀,其余各等级ESV空间分布均匀性均小于0.5,都处于不均匀分布状态,三期ESV平均空间分布均匀度呈现增加后减小的变化,分别为0.2396、0.2967和0.2318,均小于0.3,表现为不均匀空间分布。将基于信息熵的均匀度理论和基于独占圆被含均匀度理论引入ESV均匀度计算中,为不同等级ESV分布均匀度提供数量和空间上量化计算方法,结论为指导区域基于ESV分布的景观格局调整提供新的参考。     

长江流域安徽段生态系统服务价值与景观生态风险时空演变及其关联分析

【目的】综合运用生态系统服务价值和景观生态风险评估,更好地为长江流域安徽段可持续发展提供决策支持,也为跨江区域生态环境管护提供一定参考。【方法】基于1995年、2005年和2015年安徽省土地利用数据,采用生态系统服务价值评估、景观生态风险评估和双变量空间自相关模型等方法,分析长江流域安徽段生态服务价值、生态风险时空变化及其关联特征。【结果】①1995—2015年研究区总生态系统服务价值呈减少趋势,减少率为0.54%;研究区以较高和中等生态服务价值等级为主,主要分布在长江沿岸、大别山区及皖南山区。②近20年长江流域安徽段生态风险整体呈升高趋势,以中、较低和低生态风险等级为主;空间上,较高和高风险区主要分布在长江沿岸及巢湖区域,并由集聚分布趋于连片扩张。③长江流域安徽段单位面积生态系统服务价值与生态风险之间存在空间正相关性,主要关系为高价值-高风险相关,即生态服务价值高的区域也是生态环境比较脆弱的区域,应特别关注。【结论】必须重视对湿地和林草景观的保护,加强以长江沿岸、巢湖区域为主的湿地生态保护和对大别山、皖南山区自然山体林草景观的保护与修复,将对提高长江流域安徽段生态系统服务功能和保护长江生态环境起着重要作用。     

挠力河流域景观生态健康时空演变

【目的】揭示流域景观生态健康时空演变特征并明确其空间分异性与集聚性,为流域景观生态资源管护及可持续发展提供参考。【方法】以景观生态结构、景观生态过程和景观生态功能为基础构建景观生态健康评价指标体系;采用层次分析法(AHP)与熵权法(EWM)集成模型明确指标权重;利用ArcGIS 10.7及GeoDa 1.14平台加权叠加分析、健康等级转移矩阵、探索性空间数据分析(ESDA)等对2010年和2018年挠力河流域景观生态健康时空演变及空间关联性进行深入研究。【结果】相较于2010年,2018年挠力河流域景观生态健康综合指数均值由0.67下降为0.59,由亚健康Ⅳ降低到中等Ⅲ水平;景观生态健康等级转化以相邻等级转化为主,转化类型中稳定型占比最大而改善型占比最小,退化型较改善型在占比和面积方面分别高出9.69%、2 184.67 km²,其中仅在宝清县北部和集贤县大部、友谊县东北部存在较小程度的改善;2010年流域景观生态健康具有较强的空间集聚性,2018年空间集聚性减弱,并通过空间自相关分析明确了2010—2018年流域景观健康空间分异与聚集特征的空间位置和范围。【结论】挠力河流域景观生态健康指数两时期空间分布大致都为东高西低,研究区整体呈现西部改善,东部和西南部退化的演变格局。根据研究区2010—2018年景观生态健康不同空间自相关转移类型,从生态用地保护、水土保持治理、土地开发与建筑用地管制、生态修复工程、绿色空间与景观格局优化建设等方面提出针对性景观生态规划建议。     

漓江流域森林景观格局时空变化特征及驱动因素

森林景观是自然景观中的主要成分。漓江流域森林景观是典型喀斯特景观资源的重要组成部分，为进一步了解漓江流域森林景观分布及变化规律，本研究通过定性与定量分析相结合的方式，采用1985年、2000年和2020年3期全球30 m精细地表覆盖数据(GLC_FCS30)，通过ArcGIS空间分析、数据统计及景观指数计算，探究漓江流域1985-2020年森林景观格局的时空变化特征及森林景观的异质性水平，从自然环境地形因子(海拔、坡度、坡向)和人文活动(人口、经济、政策)等驱动因素探寻森林景观变化的驱动机制，对漓江流域森林景观的保育和可持续利用提供决策建议及科研依据。研究表明，1985-2020年，漓江流域森林景观面积由417 928.86 hm²缩减至382 268.44 hm²,森林景观减少主要受森林砍伐、建设用地扩张和果树种植的侵占影响，前期森林景观缩减的程度和范围大于后期；由于森林保育政策和流域治理措施等保护工作的开展，漓江流域森林景观在缩减的同时也在不同程度地恢复，集中体现在漓江风景名胜区的绿化建设和漓江上游的水源林保育，森林景观不同时期发生彼此消长的地区林木采伐与更新种植较为频繁。35年间，漓江流域森林景观格局呈现先破碎化和异质性水平先明显增大、后缓慢减小的趋势，针叶林、常绿阔叶林面积减少，落叶阔叶林和灌木林面积增加，不同森林景观类型的面积比例趋向均衡。喀斯特地区由于土层相对浅薄，相对非喀斯特地区灌木林占比大，落叶阔叶林占比小，长期以来森林与水体的用地转换相对非喀斯特地区更小。漓江流域森林景观面积变化主要发生在海拔较低(200-600 m)、坡度较缓(10°-30°)和偏东南坡向的地区，随着与居民点距离的增大，森林景观面积变化呈现先增加后减少的趋势，在1 000-1 400 m距离达到最大值，森林景观变化的面积与道路距离呈反比。本研究针对漓江流域森林景观格局的变化特征及驱动因素提出适于当地的森林景观保育策略，为漓江流域及同类地区的生态环境修复和林业可持续发展提供理论支撑。     

广西西江流域景观格局动态变化分析

为了解2005—2015年广西西江流域景观格局动态变化,以2005年、2010年和2015年3期遥感影像解译结果为基础,利用景观面积动态度和景观格局指数等方法,借助Arcgis、Fragstats等软件,分析广西西江流域2005—2015年景观格局动态变化特征。结果表明：（1）2005—2015年广西西江流域内景观以林地、耕地景观为主,耕地景观面积呈逐年下降趋势,建设用地景观呈上升趋势;（2）2005—2015年流域内景观呈破碎化发展,景观分散,聚集性减弱,景观的数量、面积、类型呈现多样化,景观结构组成相对复杂,斑块间离散程度或景观破碎程度变高,景观连接性变差。随着经济社会的发展,2005—2015年广西西江流域景观格局动态变化明显。     

1995年-2015年广西海岸带养殖用地的时空分布

[目的]海岸带由于其生态功能的重要性和脆弱性,一直是生态相关研究的焦点区域,其景观格局变化及环境效应尤受关注.由于广西北部湾滨海养殖用地的快速扩增,导致该区景观格局显著改变,因此开展其时空演变特征研究,以综合评价其环境效应.[方法]以北部湾滨海1995年、2000年、2005年、2010年和2015年Landsat多光谱遥感影像为数据源,采用MNDWI水体指数(Madify Normalize Difference Water Index)和面向对象分类方法,提取各期研究区养殖用地信息,并基于土地利用动态变化模型,综合分析研究区养殖用地20年的时空演变特征.[结果]20年来北部湾滨海养殖用地时空演变显著,在数量上先增后减,养殖面积由1995年的9 024.03 hm2增加到2010年的41 153.58 hm2,而后逐年减至2015年的38 903.95 hm2;空间上逐年向西北移动,并整体分布于北海滨海一带.[结论]北部湾滨海养殖用地的增长源主要为耕地和近岸海域,而去向则主要为建设用地和废弃地,导致该区高生态服务价值用地(耕地、滩涂等)减少,环境效应出现负面趋向(养殖污染、自然岸线破坏等).     

塔里木河流域下游绿洲演变对生态输水的响应

参考前人对绿洲的定义和分类方法,对塔里木河下游人工绿洲、天然绿洲进行提取,分析生态输水前后人工绿洲和天然绿洲的面积变化特征、转化过程、重心迁移情况以及扩张与退缩的空间变化。结果表明:1990—2015年,塔里木河下游绿洲总面积先下降、后上升,人工绿洲不断扩张,10 a平均增长量为46.78 km~2,天然绿洲面积不断缩减,在2000年后有所上升。生态输水前(1990—2000年),塔里木河下游来水量减少,导致大面积草地退化,天然绿洲面积减少;生态输水后(2000—2015年),部分未利用土地得到了利用,变成河渠、水库、湖泊、灌木林和高覆盖度草地,塔里木河下游生态有所恢复。下游绿洲重心先往西北,再往南方,最后又往东南方向迁移。绿洲主要向西北和东南方向扩张,1990—2000年的扩张区域主要集中于英苏上游区域;2000—2010年期间,台特玛湖地区绿洲面积增加明显;绿洲缩减区域分布广而零星。     

1951—2017年松花江流域连续性极端降水事件时间趋势特征分析

连续性极端降水事件是松花江流域洪涝灾害的重要原因.基于1951—2017年松花江流域41个气象站点降水数据,采用泊松回归方法进行时间趋势分析.结果表明:松花江流域连续性极端降水事件在第90百分位阈值下、第99百分位阈值下一次回归结果显著,呈现增加趋势,指数化系数为1.006841、1.037159;3个子流域在不同百分比阈值下通过检验,均呈现出增加趋势,松花江干流流域在第99百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.050931,嫩江流域在第90百分位阈值下、第95百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.0050186233、1.0058413365,第二松花江流域在第95百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.007653;各站点回归结果差异较大,第90百分位阈值下9个站点通过检验,趋势特征为:4个站点增加,4个站点减少,1个站点先减少后增加,第95百分位阈值下7个站点通过检验,趋势特征为:2个站点增加,3个站点减少,1个站点先减少后增加,1个站点先增加后减少,第99百分位阈值下仅有1个站点通过检验,呈现增加的趋势.