基于MSPA和MCR模型的图木舒克市生态安全格局构建

文章以新疆图木舒克市为研究区,对1998-2018年土地利用结构进行分析,通过形态学空间分析(MSPA)和景观指数法,识别生态源地,结合土地利用类型、海拔、坡度、增强型植被指数构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(MCR)识别生态廊道构建生态网络,进而构建其生态安全格局。结果表明:在1998-2018年这时间段中,图木舒克市土地利用类型变化特点表现为"两增两减两稳定"。MSPA景观类型在西南部最为集中,核心区面积有减少趋势,从景观连通性计算结果得出,研究区内14块核心区可以作为生态源点,同时在各个源点之间存在16条重要廊道以及64条一般廊道;廊道分布多且景观结构较好,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善;由生态源地、生态阻力面、生态廊道和生态源点共同组成研究区生态安全格局。研究结果将为图木舒克市环境保护与建设工作提供科学依据。

天山北坡城市群国土空间格局识别与时空变化分析

气候变化和人类活动大环境下,探索国土空间格局演化特征及其规律对进一步缓和绿洲地区人地矛盾有着重要的意义。以天山北坡城市群为例,选取2000、2010年和2020年3期土地利用数据及DEM数据,基于“三生”空间理论对天山北坡城市群国土空间结构数量与空间分布进行分析。结果表明:(1)20 a间天山北坡城市群“三生”空间类型面积呈不同程度的增减,其中水域和林地生态空间的转出量最多,牧草和其他生态空间两者间相互的转换数量最大;(2)研究区除阜康市、木垒哈萨克自治县、奇台县、石河子市及乌鲁木齐市的国土空间利用程度综合指数呈小幅度增加和递减外,其他县域呈逐年提高趋势;(3)生产空间的核密度高值区呈东南-西北条带状,连片分布于研究区的中部,而生态空间的核密度高值区则分布于研究区外围;生活空间的核密度高值区以乌鲁木齐市为中心呈点状分布,周围衍生出许多零碎的中值点,总体分布较为破碎,空间连接性较低。

天山北坡城市群生态承载力演变与生态敏感性分析

经济的快速发展及人类活动的不断加剧,造成了各种生态环境问题,对可持续发展构成了严重威胁。探讨城市群土地利用变化、生态承载力演变特征及生态敏感性分析,是推动城市群生态环境优化,提升城市群土地利用管理方式的重要理论依据。以天山北坡城市群为研究区,基于土地利用数据对天山北坡城市群2000—2020年土地利用变化进行分析,采用生态足迹模型对研究区的生态足迹及生态承载力进行推算,并结合植被覆盖度、坡度、人口密度、土地利用类型、高程5个生态敏感性因子,对天山北坡城市群进行多因子综合生态敏感性评价。结果表明:2000—2020年天山北坡城市群内建设用地和耕地转入量较大,分别增长107.79%和46.45%,林地和水域面积逐步减少,反映了天山北坡城市群在研究期内处于快速城镇化阶段,城市建成区的不断扩大对部分生态生产用地构成一定的威胁。在快速城镇化的背景下,天山北坡城市群人均生态足迹总体呈现上升的趋势,生物资源生态赤字问题仍然存在,能源为主的其他资源的生态盈余呈现缩小趋势。生态敏感性高值区域主要分布在天山北坡城市群各城市的周边地区,中度敏感地区环绕在敏感高值区周围,分别占研究区面积的11.21%和35.18%。在未来发展中天山北坡城市群需要进行区域生态敏感性的评价,针对不同的生态敏感性分区提出不同的保护和利用策略,同时需要发挥区域内各个城市的生产优势,扬长避短,实现天山北坡城市群土地资源合理利用及生态与社会及经济的高质量发展。

干旱区绿洲城市群地表温度时空变化及其影响因素——以天山北坡城市群为例

基于2005—2019年的MYD11A2时间序列LST遥感数据,首先采用均值标准差法对LST进行分级,分析了天山北坡城市群的LST空间分布格局;其次利用Sen′s斜率分析法、Mann-Kendal趋势检验法和Hurst指数揭示了天山北坡城市群LST在2005—2019年和未来的变化趋势;最后借助地理探测器模型并综合考虑地表覆盖、气候、社会经济和地形因素分析了多空间尺度下LST的主要影响因素。结果表明:(1)天山北坡城市群的吐鲁番市是高温(HT)和极高温(EHT)的主要集聚地;白天和夜间的LST格局差异大,在绿洲区域表现为典型的“昼冷岛,夜热岛”特征。(2)LST在白天和夜间的变化率分别为0.04℃/a和0.03℃/a,白天的升温幅度强于夜间;在乌鲁木齐市、昌吉回族自治州、石河子市和五家渠市LST表现出显著的升高趋势,且在未来也具有相同的趋势。(3)在不同的空间尺度上,LST的主要影响因素不同;从整个天山北坡城市群来看气候因素和地形因素是LST的主要影响因素,而在在石河子市、五家渠市和奎屯市LST的主要影响因素是社会经济因素。

天山北坡城市群碳储量时空变化及预测研究

为了有效评估城市群碳储量变化,以天山北坡城市群为研究对象,运用PLUS模型和InVEST模型,动态评估2000~2020年及2030年不同情景下土地利用变化及碳储量变化特征.结果表明,2000~2020年天山北坡城市群碳储量呈现持续增加趋势,且碳储量变化与土地利用变化密切相关,主要表现为2000~2010年林地面积的减少导致其碳储量减少约266×10^(6)t,2010~2020年草地面积的增加使其碳储量增加约69.14×10^(6)t.2030年自然发展情景、生态保护情景和经济快速发展情景下碳储量预测值分别为8875.88×10^(6)t、8895.58×10^(6)t和8841.58×10^(6)t;经济快速发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.土地利用是影响碳储量空间变化分布的第一主导因素,贡献率接近于90%,土地利用强度与碳储量协调性分析与两者双变量空间自相关分析进一步验证了这一结论.土地利用变化在一定程度上能够对碳储量产生积极影响,对于本研究区而言,生态保护发展情景可能更符合未来城市发展模式,研究结果能够为土地利用规划提供参考.

基于InVEST模型的天山北坡城市群生境质量时空演化研究

生境质量与土地利用/土地覆被类型为生物多样性所提供栖息地的适宜性有密切关系。探究天山北坡城市群土地利用引发的生境质量变化特征,揭示区域生态系统脆弱性,可为生态服务功能改善及区域生态环境保护提供一定参考。基于2000—2020年天山北坡城市群土地利用数据,采用InVEST模型从时空维度进行生境质量测算,再采用莫兰指数对生境质量空间特征进行分析。结果表明:(1)2000—2020年天山北坡城市群生境质量指数值整体在0.8以上,虽然生境质量为差和较差等级区域面积占研究区总面积的比例较高,但整体向良好和优等级方向发展;(2)天山北坡城市群生境质量由优和良好等级转为差和较差等级区域面积占比为3.75%,而由较差向差等级持续恶化的区域面积占比高达10%;(3)天山北坡城市群生境质量高值区与低值区在空间上均存在较高的正相关特征,即生境质量在空间上呈现高-高集聚和低-低集聚的两极特征,且随着时间推移,这种趋势愈发明显。总体上,研究期间天山北坡城市群生境质量空间变化幅度不大,上升区域上升的主要原因是生态工程的实施改变了区域土地利用/覆被类型,使得生境适宜性增强,而下降区域下降的主要原因是建设用地扩张。因此,建议进一步加大研究区生态保护和生态恢复措施。

基于四种水体指数的艾比湖水面提取及时空变化分析

以Landsat5/7/8系列遥感影像为数据源,利用归一化差异水体指数(Normalized difference water index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数(Modified normalized difference water index,MNDWI)、自动水体指数(Automated water extraction index,AWEI)、改进的自动水体指数(Modified automated water extraction index,MAWEI)提取艾比湖水体,建立混淆矩阵对4种水体指数提取结果进行对比分析,利用精度最高指数提取艾比湖面积并通过动态度分析湖泊面积变化趋势,同时对艾比湖面积变化的驱动因素进行分析。结果表明:MAWEI指数精度最高,精度达到95%以上,Kappa系数>0.94。2000—2003年期间,艾比湖面积从768.93 km^(2)增加至982.27 km^(2),湖泊面积增加27.74%、动态度为9.24%;2003—2014年期间,湖泊面积减至447.08 km^(2),湖泊面积缩减54.48%、动态度为-4.95%;2014—2018年期间,湖泊面积再次增加至852.77 km^(2),湖泊面积增加90.74%、动态度为22.68%;2018-2020年湖泊面积减至593.79 km^(2),湖泊面积缩减30.36%、动态度为-15.18%,总的来说近20 a艾比湖面积变化呈现先扩张再退缩的趋势。湖泊面积变化与年均降水量呈正相关,与蒸发量呈负相关,与博尔塔拉河和精河径流量呈正相关。水资源的减少及其周围人口、灌溉面积及生产值持续增长引起经济社会总用水量的激增,对湖泊面积变化产生一定的影响。研究成果对艾比湖生态环境保护有一定参考意义。

基于科学知识图谱的绿洲城市文献计量分析

基于可视化Wordclouds、VOSviewer、Citespace软件,对中国知网数据库400篇绿洲城市文献开展了研究趋势、文本、主题挖掘和引文分析等研究。结果表明:1)对绿洲城市的研究兴趣有所增长,最早的相关文献出现在1987年,绿洲城市研究在成果产出和引用方面的高峰点出现在2011—2015年,且在2014年的发文量达最高峰;2)研究领域日益呈现多学科发展趋势,学科门类以城市规划、经济与环境等自然经济科学类居多,社会文化类较少,以“人与自然环境”的相关研究更受关注,说明“人与社会”的研究具有较大的发展潜力;3)研究主题发生转变,即从理论和模型的研究不断向可控性与实践指导性方向靠拢。