鄂西南地区土地利用格局时空变化及轨迹特征分析

准确识别土地利用格局时空演变规律和轨迹特征,对科学推进该地区生态保护和社会经济高质量发展具有重要意义。采用1990年、2005年和2018年3期土地利用数据构建鄂西南地区土地利用变化轨迹序列,利用土地利用变化各项指数、弦图可视化、标准差椭圆方法,从地类总量变化特征、数量变化轨迹特征和空间变化轨迹特征3个方面开展,揭示近30年来鄂西南地区土地利用格局时空演变特征与变化趋势。结果表明:(1)土地利用总量变化稳定性特征明显。林地和耕地始终是研究区主要土地利用类型,耕地持续减少,建设用地持续增加,土地利用变化活跃但整体态势平缓。(2)土地利用格局数量变化轨迹主导性特征鲜明。1990—2005年以耕地和林地之间相互转换及林地的流出为主,2005—2018年以耕地、林地和草地之间的相互转换、建设用地的进一步扩张为主,整体上地类的变化表现为空间位置上的转移。2005—2018年比1990—2005年土地利用变化类型更多样,土地利用变化行为更活跃。(3)空间变化轨迹集聚性和分异性特征显著。2005—2018年综合土地利用动态变化强度更大。近30年来研究区土地利用格局变化重心、面积、方向和扩散趋势存在空间变化。研究成果为鄂西南地区土地利用研究和国土空间规划提供了参考依据。

基于限制因素分区的耕地质量保育与提升探讨——以湖北鹤峰县为例

以湖北省恩施州鹤峰县为研究区,以地类图斑为研究尺度,从立地条件等方面入手构建耕地质量等级评价指标体系.运用障碍度模型和局部自相关方法,揭示研究区耕地质量现状和空间分布特征,识别鹤峰县耕地质量提升主导限制因素,划分限制因素类型区,最后综合之前分析成果进行耕地质量提升分区,探讨不同分区下耕地质量的提升措施.结果表明:1)鹤峰县整体耕地以中等级耕地为主,耕地质量空间分布呈现北部、西南部高和西北、东南低的格局;2)存在主导限制因素为灌溉能力、有效磷2类的共7种“主导限制因素-次要限制因素”类型分区;3)将现有耕地分为耕地核心保护区、适度改良区和重点整治区3个一级类和8个二级类,针对各分区特点重点实施蓄水保土和养分提升等措施.研究成果可为鹤峰县乃至鄂西南山区耕地质量提升和耕地保护整治提供方法借鉴.

基于随机森林的耕地质量评价智能模型及其应用研究

为了更精确地表达耕地质量的系统性、非线性、差异性等特点,旨在探索一种新的智能化耕地质量评价方法,提高耕地质量评价精度。以襄州区为研究区域,从地形地貌、土壤条件、社会经济、生态安全4个方面构建耕地质量综合评价指标体系,选用熵权法(EW)、后向传播神经网络(BPNN)、随机森林(RF)三种模型进行训练,比较三种模型的评价精度,并分析襄州区2018年耕地质量等级分布规律。结果表明:(1)襄州区耕地质量整体较好,以二、三等级为主,累积面积占比达到54.63%,呈现出明显的地域分异规律,高质量耕地主要分布在中北部,低质量耕地主要聚集在南部,且各乡镇耕地质量等级分布也具有明显差异;(2)耕地质量RF评价模型能够较为精确地模拟指标之间的复杂关系,科学定量分析各指标对耕地质量的贡献;(3)耕地质量平均指数比较,RF>BPNN>EW,RF与BPNN的评价结果具有相似的空间分布,且均与EW的差异较为显著;(4)相比于BPNN和EW,RF具有更高的数据挖掘能力和训练精度,其评价结果最为理想,决定系数R2为0.8145,MAE为0.009,MSE为0.012,RF能有效运用于耕地质量评价研究。本研究丰富和完善了县域尺度耕地质量评价指标体系及方法,为襄州区耕地资源数量、质量、生态“三位一体”的管护提供理论依据,同时为其他类似地区耕地质量评价提供借鉴与参考。

基于最优尺度的鄂西南山区景观生态风险时空变化特征

探究景观生态风险对优化生态脆弱山区景观格局和加强生态管理具有重要意义。利用鄂西南山区多期土地利用数据,构建基于景观格局指数的生态风险评估模型,采用地统计、空间自相关和地学信息图谱等方法,探究最优尺度下山区景观生态风险的时空分异规律与变化趋势。结果表明:鄂西南山区景观生态风险分析最适宜尺度为50 m栅格和4 km网格;1990—2018年,鄂西南山区景观类型结构稳定性较强,以林地、耕地和草地为主,其中建设用地面积增量最大且持续扩张,并且以耕地的转出和生态用地之间的相互转换为主;景观生态风险整体呈下降趋势,等级以低、较低风险水平为主,局部高风险和低风险区存在交错分布现象,景观生态风险等级面积变动也多为相邻等级间的转移;山区景观生态风险空间分布表现为显著正相关,主要以高值、低值集聚模式为主,风险空间集聚效应明显,局部空间自相关模式变化不大,空间分布稳定性较强;提出鄂西南山区景观生态风险防范与生态环境保护建议,为山区生态安全保障决策制定提供数据基础和理论支持。