湖南省土地利用/覆盖变化的生态服务价值时空响应特征

基于1985—2019年长时序遥感数据,定量核算湖南省生态服务价值(ESV),系统解析土地利用/覆盖变化(LUCC)的影响方式,模拟2030年多情景下ESV的时空演变。结果表明:湖南省LUCC显著,草地面积总体呈现持续下降的趋势,面积减少852.91 km^(2),不透水面面积持续上升,面积增加3013.77 km^(2)。湖南省ESV整体呈现先上升后下降的倒“V”形变化,总体下降了86.07亿元,主要来自废物处理、土壤形成与保护等功能变化的贡献。LUCC对ESV具有显著影响,主要增益来自退耕还林和退耕还湖,分别增益837.73亿元和111.62亿元;2030年多情景预测显示,在自然发展和经济发展情景下ESV呈现持续下降趋势,在生态保护情景下呈现上升趋势。

2010年—2020年攀枝花市土地利用/覆盖时空变化分析

用2010年—2020年GlobeLand30地表覆盖数据,从土地利用类型的变化幅度和转移方向,以时间和空间2个维度来研究20年来攀枝花市的土地利用/土地覆盖变化特征。经过对3年的地表覆盖数据的分析研究得出:攀枝花市主要土地类型为耕地和林地;20年来城市扩张同时,攀枝花市土地利用变化主要表现为草地、林地减少和人造地表增加,土地利用类型的转移也以耕地、林地、草地、灌木地的相互转移为主。

华北平原土地利用/覆盖对CO空间分布的调控作用

CO不仅是中国主要的空气污染物之一,还是温室效应的贡献者。农业用地每年消耗了大量的CO通量,土地利用/覆盖格局对于调控CO空间分布发挥了较大的作用。针对土地利用/覆盖调控CO空间分布开展研究,以华北平原为例揭示人类活动对CO空间异质性的影响。研究发现2010至2020年华北平原CO排放量由4964×10^(4) t降低至2683×10^(4) t,大部分耕地CO浓度由90 t/km^(2)下降至45 t/km^(2)以下。CO浓度空间集聚程度呈现先降低后升高趋势,Moran′s I指数由0.25增加至0.41。经济发展迅速的地区CO污染较为严重,北京和周边城市形成了CO污染高-高集聚区,周口和淮北等城市则形成了低-低集聚区。总体来看,CO浓度呈低-低集聚分布的区域不断扩大,反映出CO减排措施已经初见效果。研究表明土地利用/覆盖在类型与结构方面的差异影响了CO的排放、扩散以及氧化消耗,增加了大气CO收支的不确定性,对CO空间分布具有一定的调控作用。通过分析土地利用/覆盖与CO空间分布的关联性,探究土地利用/覆盖及景观格局对区域CO的调控作用,为实现有效防控CO污染、推进减污降碳协同治理、改善区域环境质量以及提高人居环境水平提供决策参考。

2010—2020年徐州市土地利用/覆盖时空变化分析

随着徐州市资源条件变化与产业转型发展,人地矛盾日益突出,准确掌握徐州市的土地利用情况对实现高质量可持续发展具有重要意义。为此,本研究利用2010年和2020年2个时期GlobeLand30地表覆盖数据,从数量和结构综合分析10年来徐州市土地利用/覆盖(LUCC)时空变化特征。结果表明,徐州市主要土地类型为耕地和人造地表。随着城市扩张,徐州市土地利用变化主要表现为耕地减少和人造地表增加,土地利用类型的转移也以耕地向人造地表转移为主,人造地表和水体在土地覆盖转移比例中占较大比例。空间变化区域以徐州市主城区为主。

基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征

甘肃省景观类型丰富多样,在中国西部地区的生态安全中起关键性作用,也为当地发展提供着重要的物质基础和生态服务。由于气候变化和人类不合理活动的影响,甘肃省部分地区生态环境的安全与稳定遭到严峻挑战。本研究基于欧洲航空局全球土地利用/覆盖数据(CCI-LC),利用动态度、转移矩阵方法分析了2005-2019年甘肃省土地利用/覆盖变化特征;通过构建景观生态风险指数并运用空间自相关分析法分析了景观生态风险的空间分布特征。结果显示:1)2005-2019年间,裸地面积减少最多,变化率1.88%,耕地次之,变化率2.31%;草地面积增加最多,变化率1.83%,建设用地次之,变化率191.08%。2)所有土地利用/覆盖类型中,建设用地的动态度最高且在整个研究时期内变化速率都保持在较高水平,综合动态度最大的时期为2010-2019年。3)土地利用/覆盖转移矩阵主要表现为耕地、林地、草地、裸地之间的转入与转出以及其他土地类型向建设用地的转入。4)2019年整体的生态风险值较2005年明显上升。其中低风险区和较低风险区面积最多,转化最频繁;中等风险区、较高风险区和高风险区面积虽然较少,但都存在不同程度的增长。5)2005-2019年间,Moran’s I维持在较高水平,景观生态风险的空间分布呈正相关,聚集效应强。本研究旨在为西北地区土地利用规划和生态风险管控提供科学依据。

京津风沙源治理工程区土地利用/覆盖变化对生态系统水源涵养服务的影响

【目的】水源涵养服务是与人类关系最为密切的生态系统服务之一,也是评估区域生态环境效益的重要指标。本研究以水源涵养量为指标,探究京津风沙源治理工程实施的生态效益。【方法】采用区域土地利用/覆盖和气象数据,量化了2000−2018年土地利用/覆盖变化和同期水源涵养量动态,进而评估了土地利用/覆盖变化对水源涵养服务的影响。【结果】(1)京津风沙源治理工程区自西北向东南依次以草地、耕地、林地覆盖为主,水源涵养量自西北向东南递增;(2)2000−2018年,林地总体增加了14.22%,区域水源涵养量总体也呈现增加趋势,晋北山地丘陵区、燕山丘陵山地水源保护区、科尔沁沙地、鄂尔多斯高原和大兴安岭南部区等增幅相对较大;(3)区域生态系统水源涵养服务随不同时期、亚区分布和地类转换而存在差异,林地水源涵养服务量最高,且在各亚区均占主导地位;(4)2000−2010年,全区内草地向林地转移对水源涵养量增加的贡献最大,达49.32×10^(8) m^(3),大面积草地转为林地使大兴安岭南部区水源涵养量增加最为显著,达16.11×10^(8) m^(3);(5)2010−2018年,全区内仍是草地向林地转移对水源涵养量增加的贡献最大,达3.87×10^(8) m^(3),荒地开垦、造林、种草对涵养水源的贡献集中作用于鄂尔多斯高原南部区,增加了1.31×10^(8) m^(3),退耕还林和草地向林地转移对燕山丘陵山地水源保护区贡献最大,达1.84×10^(8) m^(3)。【结论】京津风沙源治理工程实施以来,退耕还林、荒地造林、草地治理等措施使研究区水源涵养服务有效提高,引起水源涵养量增加的土地利用/覆盖转移类型主要为未利用土地向林、草地转移和草、耕地向林地转移,地类转移对水源涵养量增加贡献最大的区域主要为大兴安岭南部区、燕山丘陵山地水源保护区和晋北山地丘陵区等东南部区域。区域土地利用/覆盖格局有待进一步优化,下一阶段的工程实施应当根据各区生态特点分区施策,因地制宜,对耕地水源涵养服务能力较弱区域实施退耕还林还草工程,对有必要保留的耕地改进水土保持耕作栽培措施,未利用土地面积较大区域根据水资源承载能力科学实施封沙育林育草或进行人工造林,并加强管护,使研究区高生态效益区持续稳步发展,低生态效益区重点治理,高效发展。

基于土地利用/覆盖预测模型的昆仑山冰湖分布预测

开展冰湖时空分布预测研究,对预防冰湖溃决引发的灾害具有重要意义。基于GEE监督分类结果分析了2000~2020年昆仑山冰湖时空变化特征,探究了多准则CA-Markov、FLUS(Future Land Use Simulation)、PLUS(Patch-generating Land Use Simulation Model)3种土地利用/覆盖预测模型在冰湖预测中的适用性,得出最适宜昆仑山冰湖预测的模型,并基于此预测研究区未来冰湖变化趋势。结果表明:(1)2020年,昆仑山地区冰湖数量及面积较2000年分别增长了39.25%和81.35%,冰湖空间分布呈现西多东少的特点。(2)3种预测模型中,多准则CA-Markov模型在精度评价中表现最优,Kappa系数为0.86。(3)预测2025年冰湖面积及数量与2020年相比分别增加约6.54%、9.73%,2030年与2020年相比分别增加约14.59%、16.55%,未来昆仑山冰湖整体呈增长趋势,且东西部冰湖扩张差异将逐渐减小。

1985-2020年汉江生态经济带土地利用/覆盖演变特征分析

精准把握汉江生态经济带土地利用/覆盖变化特征,对优化区域国土空间开发具有重要意义。以1985、2000、2010和2020年四期土地利用数据为基础,从土地利用结构、动态度、转移关系等方面分析汉江生态经济带LUCC演变特征。结果表明:(1)1985-2020年汉江生态经济带以林地、耕地为主要用地类型,研究期内土地利用程度综合指数(L)和综合土地利用动态度(R)变化较小,林地、水域和建设用地持续增加,其他用地持续减少。(2)1985-2020年研究区以林地和耕地互转、建设用地转入为主,林地和耕地分别是最为活跃的转入、转出类型。新增林地面积59.99%来自耕地转入,耕地75.58%来自林地转入,灌木地主要来自草地转入,草地和水域、建设用地均主要源自耕地转入。(3)1985-2020年研究区LUCC转移规模不断增多,转移关系更为复杂,其中以由林地向耕地转移变为以耕地向林地转移最为典型,但转移规模和关系存在省际差异。(4)1985-2020年研究区LUCC变化图谱以林地的稳定型为主,其他变化图谱类型均是林地与耕地阶段性角逐转换的结果;河南省稳定型图谱面积占比最多(83.96%),陕西省最少(79.68%);陕西省第二大图谱类型是林地转向耕地的前期变化型,而河南省是耕地转向建设用地的前期变化型,湖北省是耕地转向林地的后期变化型。

论土地利用/覆盖变化研究中的尺度问题

尺度是土地利用/覆盖变化研究的热点问题。文章详尽地阐述了尺度与土地利用/覆盖变化研究的各个方面的复杂关系,讨论了土地利用/覆盖变化尺度研究中存在的主要问题及发展趋势,为了解土地利用/覆盖变化研究中的尺度问题提供了一定的参考。

近9a来乌鲁木齐河流域中上游土地利用/覆盖及其质量变化分析

以Landsat系列卫星遥感影像数据为基础,解译了2006、2010和2014年三期乌鲁木齐河流域中上游土地利用/覆盖信息,并以生长季内各月归一化植被指数(NDVI)的平均值表征土地利用/覆盖类型的质量状况,从土地利用/覆盖的空间分布和质量变化两方面对该地区进行了综合分析。结果表明:(1)近9 a间,乌鲁木齐河流域中上游林地面积基本保持不变,草地新增12.78 km^2,建设用地扩展了5.01 km^2,新开垦耕地3.84 km^2。(2)研究区土地利用/覆盖质量总体呈现微弱退化趋势,其中耕地退化最为严重,变化趋势为-1.5%·a^(-1),林地和自然草地的质量基本保持不变,而城市和道路绿化草地却呈现显著改善。(3)研究区土地利用/覆盖变化主要受人类活动干扰影响,植被的改善与退化共存,其中显著改善的区域占全区的5.92%,而显著退化的区域占全区的9.45%,显著退化的面积大于显著改善的面积。

基于生态服务价值的土地利用/覆盖变化生态效应测评

在3S技术支撑下，运用生态服务价值测评方法测算榆林市生态资产时空分布，并消除气候波动的影响，构造土地利用变化生态效应指数和生态效应度等指标。研究表明：①土地利用变化和气候波动是导致榆林市生态服务总价值年际变化的主要因素，榆林市大部分区域1987年～1999年和1999年～2002年前后两阶段生态服务总价值变化中，土地利用变化的贡献率小于气候波动，这一结论说明在气候干旱、降雨年际变率大的区域进行生态建设，应确保其效益持续增加，生态建设方式、植被类型选择更应适应区域气候条件；②全市前后两个阶段的土地利用变化生态效应度分别为65．65元／（hm^2·年）、81．64元／（hm^2·年）；除榆阳、神木、米脂外，其余各区域的土地利用变化生态效应后一阶段高于前一阶段，在前一阶段，北6县土地类型间流转导致生态价值变化较南6县强烈；而后一阶段正好与之相反。

区域热环境变化与土地利用/覆盖变化的关系分析

为有效解决土地利用/覆盖发生变化引发的区域热环境问题,以上海市浦东新区为例,基于该区域1984年、2000年和2020年等3 a中月份相近的Landsat遥感影像,利用遥感和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)对该区域的土地利用/覆盖与热环境的变化及二者之间的关系进行分析。研究发现:1984—2000年该区域的土地利用/覆盖发生了巨大变化,建设用地的面积大大增加,覆盖范围明显扩大,而从2000年起,该区域的土地利用/覆盖的变化速度明显减慢;1984—2020年,该区域高温区和次高温区的面积先增加后减少,次中温区和低温区的面积先减少后增加;建设用地对城市热环境的贡献率较大,林地、草地和水域有助于缓解热环境问题。该研究采用的方法及所得结论可供上海的生态城市建设参考。

土地利用/覆盖变化的生态环境效应研究

文章综述了模拟和预测区域的土地利用/覆盖变化的3种方法,分别是动态指标法、用马尔可夫过程进行模拟和预测以及运用GIS和RS技术进行动态监测和预测。土地利用/覆盖变化所产生的生态环境效应主要表现为区域气候改变、水文过程变化、土壤养分变化、水土流失程度变化以及环境质量变化。气候的改变主要反映在区域热效应上,植被覆盖的减少导致地表温度的上升;水文过程的变化是因为城市用地增加使得区域不透水面积增加,同时植被截留量减少,最后导致径流提前形成,洪水频率增加;对土壤养分的影响主要是土地利用变动直接或间接地改变了养分的空间分布,影响了养分的持续性,同时土地利用/覆盖变化对土壤有机碳库的影响较为显著,是导致地球土壤有机碳库变化的主要因素之一;另外,在生态环境上的表现还有水土流失程度变化和污染形势变化两个方面。为了合理开发利用土地,改善区域生态环境,就需要进行合理的土地利用规划,并基于生态环境保护目标加快开展区域生态环境建设。

新疆孔雀河流域平原区土地利用/覆盖变化分析

在对新疆孔雀河流域1973年（MSS）、1990年（TM）、1999年（ETM）3个时期遥感数据进行解译的基础上，得到了研究区3个时期土地利用／覆盖类型变化的基础数据。根据这些数据，进行了土地利用／覆盖类型构成比重、单一土地利用动态度、综合土地利用动态度、以及土地利用程度变化分析。结果表明，1973～1999年间，研究区内土地利用／覆盖类型结构的重心，由草地、林地、盐碱地，转向草地、耕地、盐碱地，草地始终是研究区内面积比重最大的土地利用／覆盖类型；耕地、城乡工矿居民用地、革地面积大幅度增加，林地、水域、盐碱地面积大幅度减少；戈壁、沼泽面积减少幅度相对较小，沙地、裸岩石砾地的面积基本不变；区内各种土地利用／覆盖类型的变化及其相互转化程度非常剧烈；区内土地利用程度逐年提高，土地的开发利用处于发展期。

土地利用/覆盖变化对长江上游非点源污染影响研究

在国内外相关研究的基础上,利用输出系数模型,结合RS和GIS技术,对长江上游的非点源污染负荷进行了空间模拟和负荷估算.模拟结果表明,在不考虑流域损失的前提下,由于土地利用造成的非点源污染负荷TN总量从20世纪70年代的123万t下降至2000年的116万t,基本呈逐年减少的趋势,由土地利用造成的TP的变化趋势与TN基本相同,从70年代的3.7万t下降到2000年的3.5万t左右.就省份、土地利用类型和水系而言,四川省、种植用地和草地以及金沙江水系和嘉陵江水系对长江上游的非点源污染贡献较大.在非点源污染负荷强度上,重庆市和嘉陵江水系单位面积负荷最高,是今后应重点治理的地区.结果表明,该模型可以对长江上游这样的超大尺度空间的非点源污染进行较好的空间模拟.

基于变化向量分析的土地利用/覆盖变化动态监测(Ⅰ)——变化阈值的确定方法

本文以北京市海淀区为例 ,把变化向量分析方法引进到了当前国内的土地利用 /覆盖变化监测中 ,针对变化向量分析方法中变化阈值确定的难题 ,提出了一种双窗口变步长阈值搜寻的新方法。从海淀区的实例研究结果看 ,变化的检测精度可以达到 87%以上。表明变化向量分析法在解决阈值问题后 ,确实可以有效地提取土地利用

光谱与纹理信息复合的土地利用/覆盖变化动态监测研究

及时、准确地动态监测地球表面特性对于掌握人类和自然现象之间的关系和相互作用是非常重要的,并为决策的制定奠定基础。传统卫星遥感的土地利用/覆盖变化动态监测方法基本上可分为光谱直接比较法和分类比较法两大类,但两类方法多以光谱信息为基础来提取土地利用变化信息,而忽略纹理等空间信息。本研究中,基于变化向量分析方法,将光谱与纹理两种信息复合计算变化强度,并采用支持向量机法提取变化/非变化信息,通过监督分类确定变化区域内的土地利用/覆盖类型的转移方向,完成土地利用/覆盖动态监测。最后,利用两期TM数据,对海淀区1997—2004年进行土地利用/覆盖变化动态监测,以验证该方法。该方法较分类后比较法在一定程度上减少误差积累,降低了错误类型转化,提取的变化信息总精度达到93.1%,Kappa为0.862,比利用光谱信息双窗口变步长的变化向量分析方法提取出土地利用/覆盖变化信息的精度有一定的提高(总体精度为90.2%,Kappa为0.804)。纹理信息与光谱信息复合,能够更大拉开变化/非变化信息之间的距离,有利于动态变化信息的提取,是该方法能够有效提取变化信息的关键所在。

中国土地利用/覆盖变化的生态环境安全响应与调控

中国从20世纪70年代末实施了前所未有的改革开放政策,巨大的境外投资、有偿转让使用与土地联产承包政策在广大城乡的推行,引致了快速的城市化与经济增长过程,城市化水平增长15%,GDP平均每年增长超过9%,城市化土地面积增长2%。与此相应,严重的生态环境灾害相继发生,1994年淮河特大污染事件;1997年黄河断流227天;1998年发生长江、嫩江流域特大水灾;2000年发生严重影响中国首都北京及韩国、日本的12次沙尘暴;2004年,淮河流域再次发生严重污染事件。综合分析表明,土地利用/覆盖格局的巨大变化、城市化过程的加速、乡镇企业的迅猛发展成为其主因。一些案例研究表明,重建生态环境安全条件下的中国土地利用/覆盖格局,制定与生态环境安全水平友好的国家土地利用政策,不仅有利于改善中国生态环境安全水平,还将促进其可持续发展,并有益于亚洲及世界生态环境的改良。

干旱区典型山地-绿洲-荒漠系统中绿洲土地利用/覆盖变化对生态系统服务价值的影响

研究土地利用/覆盖变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要意义。对处于干旱区典型MODS(Mountain-Oasis-Desert System)系统中的新疆南部且末绿洲1989年Landsat TM影像及2004年的CBERS遥感影像进行处理,分析且末绿洲15a来的土地利用/覆盖变化。在此基础上,采用中国陆地生态系统服务价值的测算方法,评估且末绿洲土地利用/覆盖变化引起的生态系统服务价值的变化。结果表明,1989-2004年,且末绿洲减少的土地面积有林地、戈壁沙地和盐碱地,增加的土地面积有水域、建筑用地和耕地。林地减少了41.73%,耕地增加了58.04%。1989年且末绿洲生态系统服务价值总额为184 349.88万元,2004年为176 970.72万元,15a间,生态系统服务价值损失了7 379.16万元。林地面积的减少是生态系统服务价值减少的主要原因。保护区域生态环境,恢复和提高区域生态系统服务功能是该区域生态环境建设的重要任务。

塔里木河干流土地利用/覆盖变化的社会经济驱动力分析

土地利用/覆盖变化的驱动力分析是土地利用/覆盖研究的一个主要核心内容。利用相关分析和主成分分析,探讨土地利用变化的社会经济驱动力。在驱动力分析的基础上,建立人口因素与土地利用程度的分异模型,并通过干扰度指数的计算,分析人类活动对不同景观类型的干扰强度。研究结果表明:研究区土地利用变化的主要社会经济驱动力为:人口因素、经济因素、技术因素和区域社会经济发展程度等。人类活动对建设用地的干扰强度最大,其次是林地、耕地和水域,而对于其他景观类型的干扰度则不甚明显。人口密度与土地利用程度的分异模型适用于分析现阶段人口密度与土地利用程度之间的关系,而且还可以通过预测未来人口变化状况进行土地利用程度的预测。