基于GeoSOS-FLUS模型的桂林市耕地变化趋势

为探讨桂林市耕地时空变化格局、促进土地资源合理配置,本文基于Google Earth Engine(GEE)云平台,以多时相的Landsat遥感影像为数据源,综合比较5种分类方法在桂林市土地利用分类中的适用性;分析了桂林市2000—2020年土地利用变化,尤其是耕地时空变化格局;并利用GeoSOS-FLUS模型模拟预测在自然发展、耕地保护和生态控制等不同情景下,2030年桂林市耕地时空变化趋势。结果表明:①随机森林算法对桂林市土地利用类型提取的总体精度及Kappa系数均最高;②2000—2020年耕地面积逐年减少,其中2010—2015年流失情况最为严重,耕地主要表现为与建设用地和林地的相互转化,退耕还林、旅游业快速发展及建设用地扩张等是影响耕地时空变化格局的关键因素;③自然发展情景下,耕地面积将继续大幅减少,建设用地扩张和耕地减少将对生态环境产生一定影响。耕地保护和生态控制情景中,耕地面积将有所上升,其减少趋势有所缓解,对维护桂林市粮食安全、旅游业持续发展及生态系统的稳定性具有重要意义。

面向耕地变化的无人机组网监测技术研究与实践

本文分析了耕地变化监测中无人机遥感相对于传统地面巡查、卫星遥感和地基视频监测的优点;针对无人机单机遥感能力有限、影像底图处理耗时长、影像信息自动化提取能力不足等问题,基于无人机组网协同航摄、影像底图并行处理、影像智能解译分类等技术,提出了面向耕地变化的无人机组网监测技术架构及其关键技术;以广西无人机联动服务平台和无人机影像AI解译系统建设及其在耕地变化监测中的应用为例,说明了无人机组网监测技术架构的建设成果。

基于GIS的耕地变化时空特征及驱动力研究——以都匀市为例

以都匀市2010年、2020年两期遥感影像作为数据源,从土地利用变化动态度、土地利用转移矩阵、空间集聚度和景观格局4个方面分析了都匀市耕地时空变化特征,利用地理探测器探究影响其变化的驱动力因子,以期为耕地可持续利用和农业发展规划提供决策参考。研究结果表明:①2010-2020年,耕地面积共计减少12045.42 hm^(2),其变化动态度为-2.29%,主要转化为建设用地、林地、园地和水域;②在空间分布上,主要分布在市域东南部的匀东镇、小围寨、墨冲镇和归兰乡;随着城市建设发展耕地面积不断减少,分布越分散破碎;③研究期间耕地的聚集度降低,破碎度增强;④高程、坡度、年均气温、年降水量自然因子和人口密度社会因子是影响耕地空间变化的主要驱动因素。

黑河中游耕地变化与节水灌溉对地表耗水与地下水的影响

为探究黑河中游耕地面积变化与节水灌溉影响下地表水耗水及地下水动态演变特征,基于1985—2022年黑河莺落峡、正义峡水文站实测径流量月数据和中游地区49眼地下水观测井埋深月数据,结合对节水灌溉的实地调研结果,利用统计分析等方法,分析了地表水耗水和地下水埋深对耕地面积变化与节水灌溉的响应。结果表明:耕地面积变化、节水灌溉和水量统一调度多重影响下,黑河中游地表水耗水量略有下降;黑河中游地下水埋深总体呈增大趋势,扩耕较大的大满灌区东南部与东北部及友联灌区中部地下水埋深明显增大;不同灌溉方式对地下水埋深也有较大影响,河灌区地下水埋深随地表水入渗补给量变化,井灌区和混灌区地下水埋深随地下水开采量变化。

市辖区近十年耕地变化空间差异及驱动力机制

近年来城市建设和农业产业结构调整导致耕地大量减少,为了保护和合理利用市辖区耕地资源,为国土空间总体规划的“三线”划定提供数据和理论支撑,以广安市中心城区所在地广安区为研究对象,基于2009年、2019年广安区耕地利用数据、广安区DEM数据等自然因素以及人口、GDP、农民收入、社会固定资产投资总额等8个社会经济因素,采用土地利用单一动态度分析、核密度分析、主成分分析等方法,刻画不同年份广安区耕地空间分布特征,以探究自然因素和社会经济因素对耕地动态变化的影响程度。结果表明:(1)2009—2019年,广安区耕地面积净减少120.74 km^(2),北部、南部、东北部、东南部土地利用单一动态度分别为-1.74%1年、-2.14%1年、-1.77%1年、-2.04%1年;(2)研究期内耕地核密度高值区向北部地区扩散,空间集聚性增强,耕地空间格局呈现出“北密南疏”的变化趋势;(3)海拔和坡度等自然因素以及GDP、人口、社会固定资产投资等社会经济因素是广安区耕地减少的主要驱动因素;(4)受海拔和坡度等自然条件制约以及经济、人口和社会投资等社会经济因素影响,广安区耕地变化出现下降趋势,耕地空间格局呈“北快南慢”特征。市辖区耕地空间变化一定程度上受地形条件影响,同时也受到中心城区扩展的影响。

基于深度学习的卫星影像耕地变化检测方法及系统应用

为坚守18亿亩耕地红线,国家连续出台多项政策法规,坚决落实最严格的耕地保护制度,如何快速发现耕地变化是落实耕地保护制度的关键步骤。基于AI的卫星遥感影像变化检测方法以多时相变化检测为主,目前在理论层面取得较多突破,然而在实际落地应用中还存在一些难点。以工程化落地为目标,基于高分辨率卫星影像及年度变更调查成果数据,提出一种简易高效的耕地变化检测方法。利用融合多尺度特征的耕地语义分割模型(RABD)快速提取耕地图斑,经后处理与前一期耕地矢量图斑进行网格化擦除处理,得到疑似耕地减少图斑。并基于该方法封装成软件,可快速检测疑似耕地减少图斑,缩短人工作业时间约70%,为耕地保护工作提供了智能化技术选择。

中国近30a耕地变化时空特征及其主要原因分析

随着中国经济的快速发展和人口的不断增加,在各项建设占用大量耕地和生态退耕与环境保护措施的双重影响下,中国的耕地面积在持续减少。对中国耕地随时间变化规律的认识以及其空间分布变化趋势的把握已成为重要的研究内容,这对于研究区域粮食安全和区域可持续发展也有重要的指导意义。该文在中国长时间序列土地利用动态时空数据库的支持下,对中国1987年到2010年的耕地变化过程进行了全面分析,揭示了中国近30 a来耕地变化的时空特征,分析了其变化的主要原因。研究表明,自1987年以来,中国原有耕地不断减少,北方地区为主的新垦耕地持续增加。以2000年为转折点,1987年到2000年耕地总面积略有增加,2000年到2010年耕地总面积逐步减少,近30 a间,耕地总量相对稳定。比较而言,2000年以前的耕地增加速度明显高于2000年以后的耕地减少速度。到2010年全国耕地总面积呈南减北增、减少速率最快的区域集中于长江三角洲、珠江三角洲地区,而增加速率最快的区域集中在新疆、黑龙江以及内蒙古部分地区。建设用地对耕地的占用持续强烈并有加强趋势,生态建设占用耕地是生态脆弱地区耕地面积减少的主要原因,对耕地的占用比例仅次于建设用地。对草地、林地的开垦是全国新增耕地的主要来源,对未利用土地的占用有增强趋势,近年来,包括盐碱地;沼泽地,甚至是沙地、戈壁等未利用土地被改造成耕地,同时也会带来区域水资源和环境等方面的一系列问题,尤应慎重。

近20年中国北方13省的耕地变化与驱动力

利用1983年1月至1999年12月长时间序列NOAA/AVHRR NDVI数据和2001年逐旬SPOT/VGT数据,获取了中国北方13省1980s初期、1990s初期、1990s末期和2000s初期地表土地覆盖特征,阐述了中国北方13省的耕地变化过程,并重点讨论了人类活动对耕地变化特征的影响和耕地变化的驱动力.发现:(1)裸地、耕地等弱生态用地面积持续增加,而林地和草地等生态功能用地和混合功能用地持续减少是我国北方1983～1999年土地利用/覆盖变化的主要特征,这在一定程度上影响着区域生态系统的调节功能.但在2000s初期,这种状况有所改观,表明国家自20世纪末期开始实施的退耕还林还草等一系列生态环境建设措施在一定程度上开始发挥作用;(2)从1983～2001年,中国北方13省的耕地重心整体上表现出向西南方向偏移的趋势.此外,地形和交通状况对耕地的空间变化过程影响明显,区域耕地面积主要集中在海拔较低、坡度较小的平原和丘陵地带,耕地利用强度一般随着距交通干线距离的增加而减少;(3)人们生活收入水平以及农业产量变化与耕地变化关系密切,其中人们生活收入水平与耕地面积成负相关,而农业产量与耕地面积呈正相关,表明经济的发展以及人们生活水平提高导致的非农用地量增加以及农业用地内部的结构调整是中国北方13省耕地变化的重要原因.

东北地区耕地变化对粮食生产能力的影响评价

分析研究当前区域性耕地资源数量与质量的变化格局和态势,研究其耕地资源变化对粮食生产能力的影响,具有重要的理论和现实意义。以东北地区为例,利用"3S"技术,着重应用GIS空间分析优势,首先分层次开展耕地自然质量评价、耕地利用质量评价与耕地综合质量评价,分析耕地自然质量、耕地利用质量与粮食单产的关系,研究区域耕地数量变化引起的耕地综合质量空间分布变化;然后从耕地数量、耕地质量、作物种植制度等方面,探讨东北地区耕地变化对粮食生产能力的影响。为本地区耕地资源可持续利用与管理,制定科学合理的粮食生产发展规划提供借鉴,为其他地区开展类似研究提供参考。

内陆河流域中、下游绿洲耕地变化及其驱动因素——以石羊河流域中游凉州区和下游民勤绿洲为例

以野外实际调查资料以及社会经济统计资料,结合研究区1986年和2000年的TM影像数据,分析了石羊河流域中游凉州区和下游民勤绿洲近20a来的耕地变化及其驱动因子,结果表明:(1)两个绿洲的耕地面积都呈增加趋势,且民勤绿洲耕地增加速度更为显著;在空间上新增耕地主要集中在荒漠和绿洲的交错地带,耕地的增加凉州区以沙地作为主要来源,而民勤则以牺牲林草地为代价。(2)从耕地变化驱动力来看,人口增加是直接动因,同时农业科技进步和社会经济的发展为耕地面积的扩大提供了前提条件;此外,耕地面积的变化在凉州区与地表水量关系密切;而在民勤则与大风、沙尘暴天气等生态环境问题以及绿洲内的降水、蒸发等气象因素有显著关系。充分表明石羊河流域中游绿洲经济的繁荣发展以下游民勤绿洲的急剧衰退为代价。

中国粮食生产与耕地变化的时空动态

【目的】揭示1990-2005年中国粮食生产与耕地变化的时空动态特征,以及粮食生产对于耕地变化的敏感性。【方法】构建重心拟合模型和敏感度分析模型,对比分析耕地面积重心和粮食产量重心动态关系。【结果】中国粮食生产重心和耕地分布重心在空间上均表现为"北进中移"的态势,在移动方位上大致具有同向性。耕地重心沿着"西北—西南—东北"的轨迹共移动了17.3km,粮食产量重心沿着"东北—西南—东北"的轨迹移动了223.3km,两个重心之间的距离和粮食产量大致呈反向变化。当两者距离拉近时,粮食产量减少,当两者距离增大时,粮食产量增长。【结论】区域粮食产量增长受粮食单产、粮食播种面积等非耕地总量因素的影响日益明显;粮食产量变化对耕地变化的敏感性呈增强趋势。化肥、农药等物质投入的报酬递减趋势日益明显,粮食增产对耕地资源的依赖性也日益增强。保障粮食安全与耕地保护亟需创新机制和政策。

大连市耕地变化及人文驱动因子的定量研究

大连市工业化、城市化发展迅速,非农建设用地占用量大,经济发展与耕地保护矛盾突出,这是我国东部沿海城市存在的普遍问题.运用数理统计方法对大连市近20年的耕地数量变化规律与人文驱动要素关系进行了定量分析.结果表明,耕地数量总体呈不断减少趋势,经济和社会因素、农业投入因素是影响耕地变化的两个主要方面,其中主要是经济和社会因素.在此基础上,建立了耕地变化与人文驱动因子之间的多元线性回归方程.

耕地变化对粮食生产能力的影响评价——以吉林中西部地区为例

在目前我国粮食供需相对紧张,部分耕地非农化利用的趋势日渐明显,政府粮食安全目标与农户利益之间的矛盾尚未真正解决,农产品市场日趋国际化以及国内粮食生产机遇与挑战并存的背景下,分析粮食主产区耕地资源变化格局与态势,研究其耕地资源变化对粮食生产能力的影响,具有重要的现实意义。本文利用GIS空间分析技术,着重从空间分布角度,通过研究两个不同时期区域耕地数量变化及引起的耕地质量空间分布变化,探讨区域耕地数量与质量变化对粮食生产能力的综合影响,并以吉林省中西部地区为例进行了实证研究。结果表明:①吉林中西部地区耕地数量净增加了0.82×104hm2;②减少的耕地中,三等地减少数量最多,一等地减少量最少;增加的耕地中,五等地增加数量最多,一等地增加数量最少;③吉林省中西部地区粮食总产净增加了0.52×104t。其中耕地减少使本地区粮食总产减少了39.09×104t,二等地和三等地的减少对粮食总产有较为突出的影响,分别占粮食总产减少总量的28.36%和44.82%。同时增加的耕地中,二等地的增加对粮食总产增加起了相当重要的作用,占本区粮食总产增加量的44.53%;④要实现耕地总量动态平衡必须保证耕地数量与质量的双重平衡。

“耕地总量动态平衡”政策驱动下中国的耕地变化及其生态环境效应

土地政策是影响土地利用及生态环境变化的一个重要的驱动因素。论文分析了“耕地总量动态平衡”政策对中国的耕地变化及其生态环境效应的影响,结果表明,“耕地总量动态平衡”政策对中国耕地的数量变化产生了积极作用,主要表现为:非农建设占用耕地的势头总体上得到遏制,全国及各省(市、区)基本实现耕地占补平衡,促进了农地整理工作的开展。但是,该政策对中国耕地的质量变化的影响却相反,在全国实现耕地占补平衡的情况下,耕地的总体生产能力呈下降趋势,同时,对生态环境产生了一定的负面效应。在此基础上,论文提出了重新审视“耕地总量动态平衡”政策的可行性,以“保护和提高耕地综合生产能力”替代“耕地总量动态平衡”以及根据土地资源区域差异采取不同的具体措施等对该政策加以调整的思路。

黄淮海平原城镇化对耕地变化影响的差异性分析

为了有效保护耕地资源,该文通过研究城镇化进程与耕地变化的内在联系,揭示不同城镇化进程的差异化规律。采用土地利用变化分析方法,对黄淮海平原1997-2008年城镇化进程中耕地的数量和质量变化进行分析;选取4类城镇化指标(人口城镇化指标、空间城镇化指标、经济城镇化指标、生活方式城镇化指标),构建城镇化对耕地变化的驱动力模型;运用主成分分析法和多元回归模型,对研究区城镇化进程中耕地变化的差异性特点进行分析。研究结果表明,人口城镇化驱动因子、空间城镇化驱动因子对研究区影响显著,而经济城镇化驱动因子和生活方式城镇化驱动因子因各研究区域所处城镇化阶段和发展特点而呈现不同规律。该文以数据分析和实证对比为中国城镇化的可持续发展提供政策建议:城镇化的发展完全可以适时适度推进,避免大量占用耕地牺牲粮食安全和生态环境;产业拉动、用地集约、环境友好的新型城镇化发展模式是城镇化健康发展的明智选择;城镇化的发展应与产业政策和产业规划紧密衔接,通过优化用地布局,既发展经济又保护耕地和生态环境,从而真正促进城镇化的和谐发展。

环渤海地区耕地变化及动因分析

环渤海地区改革开放20多年来得到了快速的发展,但也导致了城镇迅速扩张和耕地不断减少。根据环渤海地区20世纪80年代以来的农村社会经济统计资料、土地概查、土地详查分析和实地调查研究,对环渤海地区近20年的耕地变化态势及非农业人口增加、非农产业发展、农业结构调整、退耕与灾毁、土地整理开发复垦和土地管理政策等影响耕地减少的主要动因进行了探讨。

重庆市近十年耕地变化过程及其与经济发展关系研究

重庆市自1997年直辖以来，经济社会加速发展，耕地面积发生了很大的变化。根据1997-2004年耕地变更调查及其它统计数据，研究了重庆市耕地资源特征，分析了重庆市直辖以来耕地面积变化过程及区域差异，并定量分析了重庆市耕地变化和经济发展的关系。结果表明：（1）重庆市人多耕地少，耕地质量差，投入少，生产率不高．后备资源不足。（2）重庆市耕地面积逐渐减少，先缓慢减少，后快速减少。人均耕地面积也有类似的变化趋势。（3）重庆市三大经济区人均GDP增加百元占用耕地面积随经济发展水平的增加而减少，表明人均GDP对耕地的驱动作用和集约用地水平存在区域差异。经济发展水平高的区域，人均GDP对耕地的驱动作用小，集约用地水平高。

江苏省耕地变化及其驱动机制的数理探讨

运用数理统计分析江苏近 2 0年来耕地数量变化规律及与人文要素关系 ,探讨经济发达地区耕地数量变化的过程、方向、速率、结构、程度、空间差异性 ,揭示耕地变化的驱动机制。研究表明 ,经济发达省份耕地递减较全国平均数高 1 8% ,连续呈现单向递减变化 ,并具有缓慢递减 -快速递减 -急剧递减 -快速递减的时间变化轨迹。变化幅度的空间差异有其规律性 :从高发达区向一般发达区减小的梯状差异及从城郊向偏远县区减小的幅射状差异。经济增长、固定资产投资增加、人口膨胀、第三产业发展、城市化、粮食单产提高及人均居住面积等 ,与耕地变化具有高度关联性 ,并与其构成多元线性回归控制关系 ,是耕地变化的主要驱动因素。

三峡库区耕地变化研究

三峡工程是世界性的伟大工程,三峡工程的兴建推动了三峡库区的经济发展。在三峡库区经济发展的过程中,耕地成为经济发展的重要资源。本文利用三峡库区1990-2004年的耕地面积和社会经济资料,采用统计分析与实证研究的方法,分析了三峡库区耕地变化的过程,了解库区耕地变化的驱动力,探寻了耕地数量模拟预测的新方法,为库区耕地的保护和经济可持续发展提供参考。结果表明:(1)三峡库区15年来耕地面积及人均耕地面积呈减少的趋势,不同的库区段也如此;(2)三峡库区历年耕地面积与对应年人均GDP的关系曲线呈倒“U”型,并且相关年份耕地的变化与GDP的变化不同步,呈现相对脱钩的状态,三峡库区耕地的变化与城市化的发展及退耕政策休戚相关;(3)在库区耕地模拟预测研究中表明,传统的多元线性回归分析方法的模拟精度不及BP神经网络的模拟精度,并利用BP神经网络预测了三峡库区2010年和2015年的耕地面积,其预测结果具有一定的合理性。

基于GIS和Logistic回归模型的北京山区耕地变化分析与模拟

利用1996年和2004年两期北京市土地利用图、北京市DEM数据、北京市各区的总人口、城镇人口、人口密度、GDP、第二产业总值、第三产业总值和固定资产投资等数据,运用ARCGIS分析了北京山区1996—2004年间的耕地变化时空特征。结果发现:1996—2004年间,北京山区的耕地面积减少了1/3,减少的耕地主要流向林地和建设用地。同时还利用SPSS中的Logistic回归模型,在GIS平台上以1996年的数据为基础,模拟了北京山区2004年的耕地空间分布,并与实际状况进行了对比。模拟结果较为理想,其中模拟耕地的准确率达到70%,非耕地达到79%,总体准确率达到78%。