基于“三生”空间的湖南省土地利用格局及多功能演变

为了增强土地的多功能性,缓解土地资源紧张和功能性较弱等问题。该研究基于“三生”空间视角,通过“要素-结构-空间-功能”的土地利用多功能机制,构建多功能评价指标体系,采用熵值法和TOPSIS法对其土地利用多功能水平进行评价。同时借助ArcGIS软件,采用土地利用空间转移模型、土地利用动态度等空间分析方法对该区域2000—2020年土地利用格局演变特征进行分析。最后基于“空间+功能”的双视角探析土地利用空间格局演变与功能转变之间的动态关系。结果表明:1)2000—2020年湖南省土地利用“三生”空间格局演变波动较大,生产空间与生态空间收缩,生活空间扩张;其中又以生活空间扩张显著,生产空间与生态空间之间转换较为频繁为主要特点,是造成湖南省土地利用“三生”空间波动重组的主要因素。2)区域分布格局,生产空间主要分布于省北部的常德、益阳、岳阳以及中部衡阳、娄底、邵阳、永州4市交界的中心区域;生活空间主要分布于以长株潭城市群为中心的核心分布区以及各市城市中心区域;生态空间分布面积最广,主要分布于省西部及西南部丘陵山地区域,以及位于省北部的洞庭湖水域区等;区域变化以环长株潭区域土地利用格局演变更剧烈,其次是东、西、南三面山地区域;动态度结果显示全省土地利用总体动态变化率有提升态势。3)2000—2020年土地利用“三生”功能水平呈现逐年递增趋势,生态功能评分最高,变化最明显,生产功能次之,波动中水平趋于稳定,生活功能最低,呈逐年提升趋势;区域间水平差异由低水平高差距向高水平的相对均衡转变。4)土地利用空间格局变化与功能转变之间具有较大的关联性,尤其在时序变化上呈现一定的变化规律,最后基于“空间+功能”的土地利用多功能机制,对两者关系进行了一次有益尝试。在“一对多”机制关系研究中,未来需要结合土地多功能测度方法更加准确识别“三生”空间和功能之间的相互关系。

2013-2022年G市土地利用/覆被变化分析

为研究G市近十年的土地利用情况,选取2013和2022年的地表覆盖数据作为数据源,借助ArcGIS10.8软件进行镶嵌、裁剪和融合等处理,通过分析土地利用的变化幅度、动态度以及转移情况,了解其土地利用/覆被变化情况。结果显示,与2013年相比,2022年研究区的耕地、裸地、灌木地和人造地表面积均有所增加,而林地、草地和水体面积呈减少趋势。耕地、灌木地、裸地和人造地表的土地利用动态度指数分别为0.95%、1.46%、6.80%和1.63%,其中裸地的变幅最为明显;林地、草地和水体的土地利用动态度指数分别为-0.73%、-7.28%和-3.10%。总体而言,土地利用转移变化主要体现在林地、人造地表和水体方面,其中部分林地和水体主要向耕地等转变。本研究为土地可持续利用发展提供参考。

韶关市土地利用变化特征及驱动力分析——以武江区为例

土地利用变化及遥感监测特征分析对于区域经济协调发展和生态文明建设具有重要意义。结合韶关市近10年的多时相Landsat TM遥感影像数据,从韶关市武江区土地利用动态度和利用状态指数两个维度,探究土地利用的时空演变和变迁原因,研究表明:武江区耕地面积减少明显,年平均缩减率为2.41 km2,而建设用地和林地面积增加,增速由城区向外逐渐降低;耕地的状态指数在-0.55处波动变化,表明耕地呈现出缩减的趋势,建设用地在2010—2015年状态指数达到峰值0.91,增速较快,在2015—2020年随着政府对生态文明建设的重视,建设用地增速放缓,林地面积增加,武江区经济和生态文明协调发展趋势向好。

中国内地海岸带土地利用/覆盖变化及其可持续发展

土地利用/覆盖变化是全球土地研究的重要问题,而海岸带则是该领域研究的热点区域。本研究选取土地利用/覆盖数据,利用土地利用动态度、转移矩阵、土地利用变化图谱和联合国可持续发展目标评价指标,分析了中国内地海岸带土地利用变化特征及实现可持续发展目标进展情况。结果表明:①1985—2021年,土地利用/覆盖变化总体趋势以耕地萎缩和不透水面扩张为主,其次是林地扩张,再次是灌丛、草地和裸地收缩,最后是水域小幅度扩张。②前期土地利用类型组成结构以耕地和林地为主,后期以耕地、林地和不透水面为主。③土地利用变化过程的离散程度低,耕地向不透水面转换的变化比例最高,集中分布在环渤海湾、长江三角洲和珠江三角洲等人口密度高的经济圈地带。④森林覆盖率总体上升0.88%,森林面积增加了4088.89 km^(2),满足联合国可持续发展15.1.1目标。森林覆盖得到有效的恢复和控制,呈现改善趋势,满足可持续发展15.2目标要求。土地退化率前期迅速增加,后期趋于稳定,36 a间研究区土地退化率为11.76%,土地退化面积仍高于改善面积,与实现2030年可持续发展目标15.3(土地退化零增长)还存在一定距离。未来需合理规划中国内地海岸带土地利用,加大土地改善力度。

重庆市土地利用冲突多尺度时空演化与多情景演化模拟

土地利用冲突是区域土地开发利用过程中存在的客观问题,对区域经济社会发展和生态安全具有重要影响。识别、测度区域土地利用冲突,明晰其时空演化格局,有助于优化区域土地利用结构,促进土地资源的可持续利用。以重庆市为例,基于景观格局构建了土地利用冲突测度模型,从县域、镇域以及格网3个尺度全面和系统地分析了1995—2020年重庆市土地利用冲突的时空演化特征,并耦合多目标规划(Multi-Objective Programming,MOP)-斑块生成土地利用变化模拟模型(Ptach-generating Land Use Simulation,PLUS)模拟了重庆市2030年不同发展情景下土地利用冲突格局。结果表明:(1)1995—2020年重庆市县域、镇域与格网不同尺度下的土地利用冲突格局具有较大相似性,不同尺度的土地利用重度冲突区主要分布在重庆中心城区及周边地区,区县建成区。土地利用一般冲突区主要分布于渝东南和渝东北地区。研究期内土地利用冲突有所加剧,其中土地利用重度冲突区占比增加了3.09%。(2)1995—2005年重庆市土地利用冲突区主体位于乡村地域,但冲突程度较低,随着工业化、城市化进程及人口的集聚,2005年后土地利用冲突热点区域的城市地域集聚效应显著,城市及周边地区土地利用冲突区面积和土地利用冲突度均显著提升。(3)区域土地利用冲突空间格局不仅受到了人为经济社会活动的驱动影响,在空间格局上受自然生态环境基底影响显著,其中地形地貌的限制加剧了土地利用重度冲突区。(4)不同发展情景模拟中经济优先发展情景下土地利用冲突最为严重,生态优先发展情景下土地利用冲突最小,可持续发展情景兼顾了经济和生态发展的用地需求,土地利用冲突强度处于中间范围,但区域发展总福利最大,是未来区域发展路径最优选择。

浏阳河流域土地利用变化特征及其与关键水文要素的关系

探究流域土地利用类型与水文过程的相互作用关系可为变化环境下流域水土资源管理和旱涝灾害预防提供科学依据。基于浏阳河流域1990-2019年土地利用、降雨以及蒸发数据,采用动态度、新型土地利用变化模型、交叉小波分析等方法,分析了流域土地利用的变化特征及其与关键水文要素的相互关系。结果表明:森林面积占流域总面积的69.12%~76.64%,且呈现减少的趋势,而城镇用地则逐年扩张,土地利用的转移主要发生于森林、耕地和城镇用地之间;新型土地利用变化模型可有效挖掘浏阳河流域土地利用类型转化过程中抑制性和倾向性等深层次特征规律,其中,森林向耕地的转化呈现绝对倾向性的转化特征;年降雨量与流域主要土地利用类型无明显线性关系,而蒸发与森林、耕地和城镇用地均存在较显著线性相关关系,年降雨量、年蒸发量与主要土地利用类型之间的灰关联度指标在0.4982~0.8097范围内变动,非线性相关关系均较为显著;耕地面积的变化会显著促进年降雨量和年蒸发量的变化,而森林面积则受到流域关键水文要素的显著影响。浏阳河流域土地利用类型发生了变化,且土地利用类型与关键水文要素之间相互作用,相互影响,优化流域土地利用模式,可为缓解流域气象水文灾害开辟新途径。

2017~2022年韩城市土地利用变化分析

为了研究韩城市土地利用结构,为韩城市土地资源合理利用和高质量发展提供技术依据。本文以韩城市为研究对象,利用Esri发布的10米分辨率土地利用分类数据,通过土地利用变化量、土地利用转移矩阵和土地利用动态度等方法,对韩城市2017~2022年土地利用情况进行分析。结果表明:2017~2022年水域、林地、耕地和建设用地面积增加,未利用地和草地面积减少,草地面积变化最大。2017~2022年土地利用单一动态度绝对值最小为耕地,最大为林地。2017~2022年土地利用综合动态度不断增加,表示土地开发利用程度越来越高。

基于LMDI模型的土地利用碳排放时空差异及影响因素研究——以洞庭湖区为例

运用碳排放系数法和对数平均迪氏指数(LMDI)模型,对1996—2020年洞庭湖区土地利用变化、土地利用碳排放时空差异及其影响因素进行分析。结果表明:(1)土地利用变化整体呈现出“三增三减”特征,建设用地和未利用地的变化程度较为显著,水域和草地次之,耕地和林地的变化程度最小。(2)总净碳排放量呈不断上升趋势,碳排放高值区由中部转向西、东、南部,土地利用碳足迹压力指数始终大于1,以0.54的年均增幅不断上升。(3)人均GDP、单位GDP用地面积和单位土地碳排放强度是影响土地利用碳排放的主要因子,人均GDP和单位GDP用地面积分别成为促进和减缓洞庭湖区碳排放量增长的主要因素。

快速城镇化地区生态环境质量时空格局演变及对土地利用变化响应——以廊坊市北三县为例

对生态环境质量时空格局及其对土地利用变化的响应进行研究可为区域制定生态保护修复政策提供参考。通过构建遥感生态指数,对廊坊市北三县2000-2020年生态环境质量分布格局分析评价,利用地理加权回归模型探索生态环境质量变化对土地利用变化的响应。结果表明,北三县2000-2020年生态环境质量等级以“良”和“一般”为主,整体呈下降趋势,等级“较差”面积呈快速增长趋势。建设用地变化、土地利用强度变化和生态环境质量变化呈负相关关系,回归系数在空间上呈现较大的异质性;生态用地变化与生态环境质量变化呈正相关关系,回归系数在空间上异质性不强。城镇快速扩张的区域生态环境质量变化对建设用地变化和土地利用强度变化响应最显著。大量耕地向建设用地转变是区域生态环境变化的最主要影响因素,在国土空间规划中应划定城市边界,严格控制建设用地规模,提高集约节约利用水平,确保区域可持续发展。

土地利用方式对豫西丘陵区土壤团聚体稳定性及其化学计量特征的影响

为探究不同土地利用方式对土壤团聚体组成和碳、氮、磷化学计量特征的影响,以豫西丘陵区相同冲积母质土壤为研究对象,对果园、林地、草地和农田等4种土地利用方式的土壤团聚体稳定性、碳含量、氮含量、磷含量及化学计量特征进行了测定分析。结果表明:4种土地利用方式土壤均表现出以0.25~2 mm粒级为优势团聚体分布的特征,以农田土壤最高,质量分数为58.49%~66.11%,土壤团聚体稳定性农田>林地>草地和果园。全碳含量(以质量比表示)随团聚体粒级的下降呈现减少趋势,果园在4个粒级上的全碳含量均显著地高于其他3种土地利用方式,在<2 mm的2个粒级上4种土地利用方式的全碳含量均表现为果园>农田>林地>草地。果园C/N和C/P均显著地高于林地、草地和农田,林地在<2 mm的3个土壤团聚体粒级上的C/N均显著低于草地和农田,但在<2 mm土壤团聚体粒级上的C/P和N/P均显著高于草地。土地利用方式对土壤团聚体稳定性和化学计量特征有显著影响。豫西丘陵区的农田团聚体稳定度最高,果园显示出高的有机输入特征,林地主要受磷限制,草地主要受氮限制。

昌吉州平原区土地利用时空变化及驱动因素分析

为保障昌吉州生态环境安全与可持续发展,基于2005~2020年4期土地利用遥感数据,运用土地利用动态度、转移矩阵、标准差椭圆及主成分分析等方法,对昌吉州平原区近15 a土地利用时空变化特征及驱动因素进行了分析。结果表明:耕地和草地是研究区主要土地利用类型,分别占研究区面积的40.27%~52.03%和32.77%~37.0%;2005~2020年研究区耕地和建设用地呈增加趋势,林地、草地、水域和未利用地呈减少趋势;2005~2010年土地利用类型相互转化最为剧烈,综合土地利用动态度达到最大,为1.85%;2005~2020年土地利用转移方向主要表现为草地、未利用地转变为耕地以及未利用地转变为草地;耕地重心发生明显变化,西段耕地重心呈现东北向西南方向迁移,东段耕地重心呈现东南向西北方向迁移,其中,2005~2010年耕地重心迁移距离最大;研究区土地利用变化的主要驱动因素是社会经济因素,自然因素对其影响相对不大。

国土空间规划的生态服务价值评估和方案优选——基于“土地利用+生态效能”的双维复合视角

生态文明建设是国土空间规划的核心价值观,但当前对于国土空间规划方案的生态效益却缺乏定量评估的相关方法。论文对谢高地等的生态服务价值评估方法做了一定改进,并应用于国土空间规划的多情景评估和优选,定量评估规划干预带来的生态效益。首先,认为生态服务价值受土地利用类型和生态服务效能这两个维度的复合作用,并探索了生态服务效能的修正指标和修正系数。其次,解析了国土空间规划作用于这两个维度的途径,即通过用地布局规划改变土地利用类型、通过生态措施影响生态服务效能,从而提出了国土空间规划多方案的生态服务价值评估方法,以及优选优化思路。最后,结合武汉市法泗街道案例的应用示例,为国土空间规划的编制与决策提供一定参考。

基于一种土地利用变化新指标的土地利用变化影响因素分析——以大兴安岭林牧交错区为例

研究土地利用变化机制,是保障生态脆弱区生态环境良性发展的必然要求。基于土地利用信息图谱构建新指标——土地利用转换度,借助土地利用转移矩阵和土地利用转换度刻画1990—2021年研究区土地利用转移的宏观特征,构建渔网提取土地利用转换度,分析其空间自相关性,并用地理加权回归(GWR)分析研究区土地利用变化的影响因素,为林牧交错区社会经济发展服务。研究发现:(1)1990—2021年,研究区土地利用类型的宏观格局变化不大,林地和草地是该区域的主要用地类型,林地主要分布在东部和北部的山区,草地主要分布在西南部,耕地主要分布于山地和草原交接的地区及河谷地带。(2)1990—2021年林地呈现增加趋势,草地逐年减少,耕地和建设用地缓慢增加。(3)草地、耕地和林地是该地区土地利用变动的主要类型,以草地转出最多,主要转换为林地和耕地。(4)土地利用转换度有显著空间自相关,存在明显的高高聚集和低低聚集。转换频繁区呈倒“C”字形,分布在大兴安岭西部山区与草地过渡带,即海拔700~900 m的地带。(5)GWR分析发现坡度、气温变化、人均GDP变化是影响该区土地利用的主要因素,人均GDP增加会降低土地利用转换度,而其他因素增加会导致土地利用转换加速。(6)土地利用转换度是一种可靠的土地利用变化度量指标,能够将空间和时间融合反映土地利用状态的变化强度。

1980—2020年洱海流域土地利用变化及趋势预测研究

以洱海河流域为研究对象,探究其1980—2020年间土地利用变化及未来20年变化趋势。基于40年间5期土地利用数据,借助ArcGIS、IDRIS、Excel软件,利用土地利用变化指数、转移矩阵、土地利用演化信息图谱,分析洱海流域40年来的土地利用变化及相互转换;利用IDRIS的CA-Markov模型预测其未来20年土地利用变化。结果表明,1980—2020年间洱海流域土地利用变化呈多元上升趋势,耕地呈持续下降趋势,建设用地逐渐快速增长,综合土地利用年变化率呈上升趋势。CA-Markov模型预测结果表明,未来20年耕地面积有所下降,林地、建设用地面积有所上升,草地、水域、未利用地面积保持相对稳定。从土地利用演化信息图谱来看,土地利用转换主要集中在自然保护地范围外,保护地内土地利用变化主要集中在1990—2010年间,且变化不大。未来20年内城镇化持续扩张,主要集中在洱源盆地、凤羽盆地和海西坝子区域。

基于熵权TOPSIS和耦合协调模型的四川省土地利用效益耦合协调关系及时空演变特征

[目的]从社会、经济、生态环境3个方面评价区域土地利用效益及其耦合关系有利于实现土地资源的合理配置及优化用地结构。[方法]以四川省21个地市州为研究对象,利用熵权TOPSIS法和耦合协调度模型,构建了2010—2020年四川省土地利用效益的综合评价体系,并基于GIS技术,分析了土地利用的社会、经济、生态环境效益及其耦合协调关系的时空演变特征。[结果](1)四川省各地市州的土地利用综合效益整体上呈上升趋势,空间上具有“西北高东南低”的空间格局;土地利用的经济、生态环境效益整体上具有上升趋势,分别表现为“西高东低”和“中东部高西部低”的空间格局;土地利用社会效益整体上呈下降趋势,具有“中部高两翼低”的空间格局;三大效益在空间均具有较显著的聚集特征。(2)四川省各地市州的土地利用耦合协调等级为4个,总体协调水平不高,以勉强协调为主,其次是濒临失调,具有“中间高两翼低”的空间格局,且耦合等级相同的城市聚集度较高,土地利用效益耦合协调等级在空间分布上需进一步改善。(3)影响四川省地利用效益大小的因子依次为社会>经济>社会经济>社会生态>生态环境效益系统;土地利用效益耦合协调关系主要受社会、经济效益单一因子影响,其次是社会经济复合因素,最后是社会生态复合因素的影响。[结论]四川省各地市州的土地利用综合效益整体上呈上升趋势,区域差异显著,总体的耦合协调水平处于较低等级,且耦合等级相同的城市聚集度较高,在今后的发展中应该调控城镇化的无序扩张,注重城市基础公共服务等设施的建设,增加城市环境建设投入,促进四川省土地经济效益-社会效益-生态环境效益间的协调发展,以期为提升四川省土地利用综合效益提供参考。

大汶河流域土地利用时空演变分析及生态空间多情景模拟

多情景模拟土地利用演变为大汶河流域土地管理和推动区域高质量发展提供参考。基于大汶河流域1990、2000、2010和2020年土地利用数据,借助动态度和土地利用转移矩阵分析研究区近30年来的土地利用时空演变特征和相关驱动机制,从地理环境、社会经济和交通路网三方面选取12个驱动因子,设置生态保护、耕地优先和经济发展3种情景,利用PLUS模型模拟研究区2030年土地利用空间分布及对比分析各情景模拟差异。结果表明:①近30年来,耕地面积减少明显,达630 km^(2);建筑用地面积持续增长且增幅较大,占比从8.8%增至16.7%。②2020年土地利用模拟结果Kappa系数为0.89,总精度为93.15%,均高于标准,PLUS模型满足大汶河流域土地利用模拟要求。③综合3种情景模拟结果发现,耕地优先情景下,耕地面积总量得到有效保护,相对限制建筑用地面积的增长,同时生态环境和经济建设都得到较好保障。因此耕地优先情景更符合大汶河流域可持续发展的要求。

土地利用类型变化对城市热岛效应的影响分析

首先基于北京市2013—2020年Landsat-8卫星遥感影像,使用TIRS10_SC算法反演北京市地表温度;其次,对温度反演结果进行归一化处理,进行热岛等级划分,并计算热岛强度指数;最后,结合土地利用类型数据,分析土地利用类型覆盖面积变化对城市热岛强度的影响。结果表明:1)2013—2020年北京市的城市热岛效应呈现出先上升后下降的趋势,2015年城市热岛效应现象最明显;2)2013—2020年裸土地变化程度最大,其中有40.060%的裸土转变为植被,24.988%的裸土转变为建设用地;3)出现次热岛和强热岛现象的区域地表覆盖类型主要是建设用地和裸土,出现绿岛和冷岛的区域地表覆盖类型主要是植被和水体,并且在相同面积占比情况下,水体缓解热岛效应的效果更加明显。

基于土地利用结构的河流岸带生态系统服务簇识别

为识别河流岸带土地利用与生态服务价值的空间结构,从河流岸带保护角度选取水资源保护、净化环境、水文调节、土壤保持、维持养分循环、生物多样性6项生态服务功能,基于遥感影像解译的土地利用数据,运用修正的当量因子法估算得到生态服务价值的空间分布规律,进而进行层次聚类分析识别河流岸带生态服务簇,并应用于太湖流域湖西区溧阳市县级河流——竹箦河作为实例研究。结果表明:(1)竹箦河河岸带6项生态服务价值呈现出显著的空间异质性和聚集性;(2)竹箦河河岸带可划分为5大类生态服务簇,分别为水源涵养型、绿色多元型、经济生态型、生态脆弱型以及耗水污染型;(3)各类服务簇的生态系统服务特点与空间布局分异明显,与岸带实际土地利用结构相协调,揭示了竹箦河河岸带生态服务功能普遍较薄弱的现状。研究结果可为竹箦河及类似平原地区骨干河流岸带功能区划分以及河岸带生态保护与修复方案的制定提供理论参考。

土地利用转型下的西安市景观格局演变特征及驱动力分析

为揭示1990—2020年来西安市土地利用与景观格局的时空演变规律,以1990年、2000年、2010年和2020年土地利用数据为基础,借助ArcGIS10.8和Fragstats4.2等软件对其进行分析。结果表明:(1)1990—2020年,土地利用变化显著,耕地面积持续减少,草地面积先减后增整体呈现下降趋势,随着城市的不断发展,建设用地大面积占用了耕地,使耕地面积逐步缩小,且其他用地类型也均向建设用地转变;(2)在不同的景观类型之间,存在着明显的迁移现象,它们的空间聚集程度减小,破碎度增强,形状变得更为复杂,景观优势度减小,异质性增加;(3)景观格局演变的主要驱动因素是社会经济发展、农业生产和政策导向,其中,社会经济发展是耕地向建设用地转化的主要驱动力,政策因素是引起林地和耕地发生转移的根本原因。

信江多流域土地利用空间负荷的河流氮磷输出响应

【目的】近年来流域水体污染问题日益突出,总氮和总磷已成为水体污染衡量指标之一,河流氮磷浓度变化在一定程度上受到流域土地利用的影响,为保障信江流域水环境安全,开展土地利用空间负荷的氮磷输出响应研究对判定流域养分流失风险级别、划定流域优先治理区、促进土地利用结构调整具有重大意义。【方法】选取信江流域的16个子流域作为研究区,利用2000年和2020年地表覆盖数据、高程数据、河网数据和2020年河流断面总氮与总磷监测数据,参考“源-汇”理论并利用洛伦兹曲线,构建土地利用空间负荷比指数,最后通过皮尔逊相关性分析,探讨流域氮磷输出与土地利用的时空关系。【结果】①相对高程、坡度、相对距离和综合的LWLI指数均值不超过0.3,表明流域当前土地利用的氮磷污染风险较低。②从三类空间要素对污染负荷贡献的角度来看,结果显示由大到小依次为LWLI_(s)、LWLI_(e)和LWLI_(d),表明相对高程和坡度对流域空间污染负荷的影响更为显著,因此,流域内位于中高海拔、坡度陡峭地区的土地利用类型应成为重点关注对象。③从“源-汇”地类结构和土地利用空间负荷的角度分析土地利用与氮磷输出的Pearson关系,发现土地利用空间负荷比指数同氮磷浓度的相关系数要比源汇地类面积结构的更高,存在更显著的相关性,能更有效表征流域的总氮、总磷流失量。【结论】从“源-汇”视角出发,将“源-汇”理论应用于流域土地利用空间负荷时空演变分析,定量分析多流域土地利用空间负荷与河流水质的关系,为水污染的治理和管理提供了有益的参考,可进一步为信江流域区划研究提供基础,为信江流域的水污染防治和土地利用结构调整优化提供借鉴经验,为信江流域改善生态环境和水质等方面提供决策支持。