京郊半城子水庫流域土地及景觀格局變化分析

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,景觀類型轉移概率矩陣表明,林地最為穩(wěn)定,干旱河道的變化最大.

針對溈水流域土地景觀格局分布給河流水質造成的影響,做了簡單的論述.土地利用類型與空間分布形式,在一定程度上影響著水體水質污染狀況.景觀格局分布能夠反映出人類活動行為,通過景觀指數(shù),能夠明確水質變化,科學預測水體水質變化.

【目的】查清延河流域土地利用/覆蓋格局,為該區(qū)域土地資源合理利用、改善水土保持措施提供理論依據(jù)。【方法】利用envi4.0軟件對2006年延河流域遙感圖像進行處理,結合野外考察,在arcgis9.0平臺下獲得延河流域土地利用現(xiàn)狀分布圖;從景觀格局的角度,根據(jù)國標2007《土地利用現(xiàn)狀分類》的二級分類體系,將研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀劃分為住宅用地(城鎮(zhèn)住宅用地、農(nóng)村宅基地)、耕地(水澆地、旱地)、園地(果園)、林地(有林地、灌木林地)、草地(天然牧草地、其他草地)、水域及水利設施用地(內(nèi)陸灘地、湖泊水面、水庫水面、河流水面)和其他土地(裸地、沙地、沼澤地、設施農(nóng)用地)共7個大類17個二級類,分析了土地利用的數(shù)量結構和景觀形態(tài)結構特征。【結果】延河流域土地利用類型中旱地的面積比最大,約為37%,其次是天然牧草地、裸地和有林地,分別為22.17%,23.6%和14.4%,其他類型面積均較小;旱地、有林地、天然牧草地和裸地頻率比相對于其他土地利用方式較高;所有土地利用類型中,沼澤地平均面積指數(shù)最大,其次是裸地和天然牧草地;旱地、有林地、天然牧草地、裸地等圖斑形狀簡單且各形狀的圖斑數(shù)呈正態(tài)分布;耕地為主要的土地利用方式,耕地、林地、草地和水域及水利設施用地的優(yōu)勢度較大。【結論】延河流域土地資源開發(fā)的重點是開展土地整理和規(guī)模經(jīng)營,減少土地利用地塊數(shù)量,降低形狀指數(shù),增加水域、人工草地和林地等生態(tài)用地面積,提高土地利用集約度和促進土地利用的多樣化、均勻化;今后土地利用結構調(diào)整的方向是:增加生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和提高生態(tài)系統(tǒng)服務功能的經(jīng)濟價值。

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;應用spearman相關分析法分析流域景觀格局變化對水沙過程的影響.結果表明:與20世紀80年代相比,2010年流域林地和建設用地增加,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,產(chǎn)水與草地面積呈正相關,地表徑流、產(chǎn)沙與農(nóng)業(yè)用地面積呈正相關;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,與蔓延度、最大斑塊指數(shù)呈負相關;產(chǎn)水、產(chǎn)沙與斑塊密度和shannon\"s多樣性指數(shù)呈正相關;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)沙關鍵區(qū)域仍需治理.

本文選擇崇明東部為研究區(qū)域,利用gis和rs技術對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。

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。

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、建設用地景觀類型之間的互動轉換關系;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)為基礎數(shù)據(jù)來源,以景觀生態(tài)學的原理和方法為基礎,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換。從城鎮(zhèn)用地、和農(nóng)村居民用地的顯著轉化可以看出,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。

以北京市大興區(qū)為例,以1993、20012、007年3期土地利用圖為基礎,對城市邊緣區(qū)的土地利用景觀格局變化情況進行了分析。首先對3期土地利用圖進行統(tǒng)計分析,得到了各類土地利用類型的面積變化情況,在此基礎上,利用景觀格局分析軟件fragstas分別計算三個時期土地利用圖的景觀指數(shù)。結果表明:①大興區(qū)的景觀類型主體是耕地和建設用地。從1993-2007年,大興區(qū)的土地利用類型面積發(fā)生了很大的變化,其中,耕地面積持續(xù)減少,林地、建設用地面積持續(xù)增加,園地、草地、水域、荒土地面積先增加后減少;②大興區(qū)景觀格局的總體破碎化程度逐年增加,斑塊形狀相似性變小,形狀越來越不規(guī)則,景觀分離度持續(xù)增加,各類景觀組分面積比例差別在逐漸縮小,景觀中各組分分配越來越均勻,某一種或幾種景觀組分占優(yōu)勢的情況越來越小;③耕地、園地、林地、草地、水域及荒土地呈現(xiàn)出較為一致的變化規(guī)律,即景觀的破碎程度加大,分離度增大,形狀變得越來越不規(guī)則,并且分布越來越分散。建設用地的變化規(guī)律略有不同,建設用地的景觀破碎度增加,但是形狀變得規(guī)則,并且分布變得相對聚集。

近年來土地利用驅動機制研究成為研究的熱點,煤礦區(qū)是土地利用景觀格局變化顯著區(qū)域,該文主要研究土地利用景觀格局動態(tài)變化及其調(diào)控原理。以2000—2010年遙感影像為基礎,采用erdas軟件對土地利用景觀格局進行分類,研究景觀格局的動態(tài)變化、轉移矩陣及特征,結合七臺河市煤礦區(qū)社會經(jīng)濟情況,確定影響景觀格局因子的驅動力因素。結果表明:林草地、未利用地減少,耕地、礦業(yè)用地增加,動態(tài)變化度較大成為該時期土地利用景觀格局動態(tài)變化的主要特征。第一產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口數(shù)量是決定耕地的主要因子,林草地、礦業(yè)用地與第一、二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值及最終消費等經(jīng)濟驅動因素密切相關,同時市政府的環(huán)境保護及土地復墾、整治和恢復措施使礦業(yè)用地增長速度減慢。

[目的]為揭示流域土地利用方式與氣候變化的響應機制,并制定氣候變化的適應策略。[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。景觀格局分析結果表明,林地和水域面積始終占據(jù)優(yōu)勢,耕地和建設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。

為了進一步分析景觀格局與水土流失之間的關系,通過分析研究區(qū)2005~2015年景觀格局和水土流失的變化情況,得出不同的景觀格局類型具有不同的侵蝕模數(shù),合理的景觀格局有利于控制水土流失。結果表明:10年間建設用地斑塊面積從7094.47hm~2增加到16613.28hm~2;10年間研究區(qū)的水土流失率先降低后增加,這與城市擴張具有緊密聯(lián)系,特別是2010年貴州省貴安新區(qū)的建設,改變了花溪河流域的景觀格局。園地斑塊、森林斑塊的生態(tài)功能、蓄水保土功能強,旱地易產(chǎn)生水土流失。

根據(jù)渾河流域的遙感影像獲得的數(shù)據(jù)和景觀格局指數(shù)統(tǒng)計結果,對渾河水質與景觀指數(shù)之間相關性進行分析,結果表明:渾河的景觀格局指數(shù)與水質之間存在相關性,水質的不同指標,與景觀格局間的相關性指標程度不同,在一定程度上反映了景觀格局對渾河水質的不同影響.

根據(jù)渾河流域的遙感影像獲得的數(shù)據(jù)和景觀格局指數(shù)統(tǒng)計結果,對渾河水質與景觀指數(shù)之間相關性進行分析,結果表明:渾河的景觀格局指數(shù)與水質之間存在相關性,水質的不同指標,與景觀格局間的相關性指標程度不同,在一定程度上反映了景觀格局對渾河水質的不同影響。

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。

基于landsatmss和tm影像數(shù)據(jù),應用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。結果表明,拜泉縣以農(nóng)田和建設用地為主,林地大幅度增加,各土地利用類型相互轉移,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。

朱溪河小流域屬全國水土流失重點治理小流域,研究流域內(nèi)的土地利用景觀格局,對流域生態(tài)修復具有重要意義?；赲"3s\"技術,應用fragstats3.3軟件,分別從斑塊類型水平及景觀水平,對朱溪河小流域土地利用景觀進行定量分析。結果表明:整個流域多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)偏低,居民點及工礦用地、耕地、園地等受人類干擾程度較大的景觀類型的破碎化程度較高,但無明顯破碎化現(xiàn)象,流域景觀比較完整。

科學認識流域土地利用變化及其特征可以為流域水文變化、水環(huán)境變化、氣候變化等研究提供基礎。以1970—2010年伊洛河流域5期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎,利用gis信息技術與空間分析技術,得到不同時期伊洛河流域土地利用/覆被特征,選取土地利用變化率指數(shù)、土地利用綜合指數(shù)和土地利用動態(tài)度模型3個指標,分析了近40a來研究區(qū)的土地利用/覆被變化特征。結果表明,伊洛河流域土地利用以耕地為主,其次為林地。研究區(qū)土地利用處于發(fā)展期且土地利用變化處于快速變化水平,隨著城鎮(zhèn)化面積的逐年增加,流域耕地面積從1990年以后逐年減少,城鎮(zhèn)工礦居民用地不斷增加,其他如林地、草地和未利用面積變化基本保持不變。從不同的發(fā)展階段來看,1970—1990年間,土地利用/覆被變化不太顯著;1990—2000年流域土地利用變化以城鎮(zhèn)工礦居民用地增加為主要特征;2000—2005年流域土地利用變化以耕地減少為主要特征;2005—2010年土地利用變化程度較2000—2005年有減緩趨勢,但仍然呈現(xiàn)耕地減少、城鎮(zhèn)工礦居民用地增加的特征。從不同的高程帶來看,洼地和丘陵地帶土地變化較劇烈,變化的主要特征為耕地減少、城鎮(zhèn)工礦居民用地增加,而中山和高山地帶,因為人類活動影響較小,土地利用情況變化很小。

以1975年和2005年的土地利用圖為基礎圖件,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。

以中緬泰老\"黃金四角\"地區(qū)緬甸段為例,通過構建土地利用重心測度、動態(tài)變化及景觀指數(shù)等模型,對其1993年~2017年的土地利用與景觀格局變化狀況進行探究,得出以下結論:(1)隨時間演進,研究區(qū)林地顯著擴展而草地、耕地、灌叢及水體等均大幅減少,建筑用地雖擴展顯著但比重始終較小；各土地利用類型的空間分布重心及其轉移變化差異顯著,24年間,建筑用地、耕地、草地、水體及濕地重心均整體向東北方向偏移而林地與灌叢重心偏向西南。(2)研究區(qū)土地利用變化速度整體較快但小幅放緩,土地利用空間變化劇烈的區(qū)域主要集中在林地、草地及耕地等用地類型上；隨時間演進,各用地類型均發(fā)生了較明顯的相互轉化,其中以林地、草地、耕地及灌叢的間轉化最為顯著。(3)從斑塊類型尺度來看,研究區(qū)不同用地斑塊間的景觀指數(shù)及其變動差異懸殊,整體而言,灌叢、草地及耕地的斑塊密度明顯較高但形狀規(guī)整程度顯著較低,而林地的平均斑塊面積遠大于其余地類。(4)從景觀總體尺度來看,研究區(qū)景觀的多樣性與均勻度指數(shù)均持續(xù)降低而破碎度指數(shù)整體減小,各用地景觀面積差異持續(xù)擴大且空間分布的均勻程度不斷降低,整體呈由分散分布向集中布局的轉變。

基于皂市水電站評價區(qū)2000年和2010年landsat-tm影像遙感數(shù)據(jù),在圖像處理軟件的支持下,結合野外實地考察,獲得了土地利用現(xiàn)狀圖。通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,研究了評價區(qū)近10年來土地利用和景觀格局的動態(tài)變化。研究表明:林地和灌草地是評價區(qū)內(nèi)的主要土地利用類型;其中灌草地和耕地面積減少的比例最多,分別為1.69%和1.57%;水域和建設用地有所增加,其中水域的面積增加了1230.76hm2,是增長面積最多的土地利用類型。變化的原因主要是經(jīng)濟的發(fā)展、人口數(shù)量的增長及國家政策的實施。在組成景觀生態(tài)系統(tǒng)的各類組分中,模地是景觀的背景區(qū)域,它在很大程度上決定了景觀的性質,對景觀的動態(tài)起著主導作用。在本工程評價區(qū)各拼塊的優(yōu)勢度值中,林地是評價區(qū)內(nèi)的模地,對景觀具有控制作用的生態(tài)體系部分。建庫后土地利用格局發(fā)生了變化,其中水域拼塊因水庫蓄水使其重要性提高,其優(yōu)勢度由水庫蓄水前的4.57%上升到7.68%。

基于沙廠水庫流域1990年、1995年、2005年的tm遙感資料和2000年sport遙感數(shù)據(jù),在gis技術支持下,建立了沙廠水庫流域土地利用數(shù)據(jù)庫;運用馬爾柯夫模型,對研究區(qū)域內(nèi)土地利用動態(tài)變化進行分析研究。通過對流域2005年的土地利用變化進行驗證,對該流域2010年的土地利用情況進行預測。結果表明:①闊葉林、針葉林、灌木林和農(nóng)田面積呈上升態(tài)勢,混交林、其他土地和水域面積呈下降趨勢;②3期土地利用流向基本一致,林地之間存在互動變化,其他土地,水域和農(nóng)田向林地方向轉移;③闊葉林、針葉林、灌木林、混交林和其他土地是本流域土地利用變化的主導類型和主要方向,整個演變趨勢使林草面積顯著增加,林地類型以闊葉林和針葉林為主。