基于网格单元的西北干旱区城市土地覆被/土地利用时空变化研究——以新疆喀什市为例

利用1995、2005和2015年3期Landsat遥感数据,提取新疆喀什地区喀什市土地覆被/土地利用信息,并将各时期用地分类数据分别转入50 m×50 m的矢量网格单元,建立基于矢量网格单元的土地覆被/土地利用网格图,探讨喀什市1995—2015年土地覆被/土地利用时空变化特征及驱动因素;通过叠加分析,研究时期内各用地类型之间相互转换和替代关系。结果显示:(1)1995—2015年间喀什市土地覆被/土地利用变化剧烈,以建设用地面积变化最为显著,20 a间面积增加近3倍,未利用地和绿地面积均有所减少,水体的面积变化显现波动态势。(2)1995—2015年喀什市建设用地扩张主要以"摊大饼"式的外延扩张为主,但也伴随少量内部填充的集约式增长模式,通过回归分析,建设用地面积的增加与城市人口的增加和社会经济的发展具有紧密的正相关关系。(3)建设用地在扩张过程中主要侵占和替代了未利用地和绿地,并且绿地的增加与减少和未利用地的侵占与被侵占有着直接关联。

黄土丘陵沟壑区典型流域土地利用/土地覆被变化水文动态响应

以黄土高原第三副区桥子东、西沟流域为例，分析了土地利用／土地覆被变化的水文动态响应。研究结果表明：土地利用／土地覆被对年径流有显著影响，治理流域较未治理流域在丰水年、平水年和枯水年的径流系数分别减少约50％、85％和90％；流域土地利用后期（1995～2004年）较前期（1986～1994年）多年平均径流系数下降73．6％，且随降雨增多，土地利用与植被变化对径流的响应增强。土地利用／土地覆被变化对径流量的影响具有季节性特征，治理与非治理流域多年平均最大月径流系数减少时期与流域最大地表覆盖期具有一致性，即5月份径流系数减少值最大；同一降水条件下流域两期土地利用的产流量仅在生长季具有明显的差异。流域洪水径流量与场降雨量和30min最大雨强有较好的相关关系，场降雨量与30min雨强对治理流域洪水流量的影响要强于非治理流域；暴雨在达到一定强度后，对比流域的洪峰流量差异减小，即森林植被对洪水的影响减弱。经洪水频率分析，认为流域前后两期土地利用若具有相同频率的降雨强度，则一定频率范围内洪峰流量对土地利用与植被变化产生明显响应。

土地利用/土地覆被变化(LUCC)模型研究进展

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是全球环境变化的重要原因,LUCC模型研究始终是土地变化科学研究的重点。论文系统总结了近10年来国内外LUCC模型在理论、方法、实践应用等方面取得的新进展,指出了亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了展望。研究发现,①LUCC模型的功能和作用呈现多样化趋势,是了解、认识和解释土地利用系统的动态变化特征、过程和效应的有效工具,可以服务于土地利用管理和政策的制订。②模型的核心内容是研究LUCC时空变化格局,模型发展正经历从单一的非空间模型向非空间模型和空间模型融合的演进过程,但多数模型只重视空间变化机制研究,而对时间机制考虑不足。③反馈机制是LUCC系统的一个重要特征,现有模型在反馈机制方面的研究尚十分薄弱,研究不同时空尺度的反馈机制必将是未来LUCC模型的新焦点。④LUCC研究本质上是"人类—环境"关系研究,以往模型多为局部均衡分析模型,未来LUCC模型发展趋向应从系统观和整体观角度来综合考虑"人类—环境"相互作用机制,这也是LUCC模型的最高更次的科学难点问题。⑤多尺度、多层次的综合研究是LUCC模型的必然要求,模型空间尺度已经从早期的单一空间尺度转变到现今的多空间尺度,但尺度推移仍是模型研究中值得深入探讨的问题。⑥尽管LUCC模型验证方法趋于多元化,但目前还没有一个模型验证的统一标准和规范,参考数据的不足也大大限制了模型验证效果,如何对LUCC模型的可靠性和科学性进行合理验证始终是LUCC模型所面临的关键挑战之一。

洮河流域土地利用/土地覆被变化及其驱动机制研究

系统收集和整理1970s后期至2000s洮河流域土地利用/土地覆被、水文气象和经济社会发展数据,采用综合利用指数、转移矩阵、动态度、相关性和主成分分析方法及多元线性回归方法,得到结果表明,过去30 a,洮河流域总体表现为林、草面积减少、耕地面积增加、土地开发利用程度进一步提升。驱动因子相关性及主成分分析表明,洮河流域LULCC受"区域经济+农耕因素+城镇化和气候"3个主成分大类的交互影响和驱动;基于此构建的LULCC多元回归驱动模式,在率定期和验证期精度良好,能够反映洮河流域经济社会发展及区域气候对LULCC的驱动和影响。

黄土丘陵沟壑区典型流域土地利用/土地覆被变化对径流产沙的影响

该文以黄土丘陵沟壑区第三副区内的桥子东、西沟为例,分析不同土地利用/土地覆被变化对流域径流输沙的影响.研究结果表明,土地利用/土地覆被对年径流输沙有显著影响,治理流域比未治理流域在丰水年、平水年和枯水年的年输沙率分别减少约44%、75%和86%;流域在土地利用后期(1995—2004年)比前期(1986—1994年)在平水年和丰水年的输沙量减少较大.从年内径流输沙变化来看,治理流域比未治理流域的减沙效应在5月和9月更为显著;而对于治理流域的两期土地利用时期,各月降水越多,后期时的流域月均输沙量比前期减少越多.暴雨洪水过程线和输沙过程线分析表明,土地覆被对流域暴雨洪水过程和输沙过程具有较强的调控作用.降雨和洪水流量频率分析表明,治理流域在前后两期土地利用时期,若具有相同频率分布的雨强,则任一重现期下流域后期土地利用时期的洪水平均含沙量小于前期.

资源型城市土地利用/土地覆被变化过程的图谱研究

为了更加详细地了解大庆市的土地利用演变情况及丰富地学信息图谱理论应用实例,该文利用大庆市1978、1988、1996和2003年4期矢量数据,以地学信息图谱理论、地球空间信息认知理论和地理信息系统为依据,构建和分析了大庆市1978—19881、988—19961、996—2003年间土地利用时空演变过程图谱,并在SPSS软件的支持下运用马尔可夫预测法预测了大庆市未来土地利用结构的变化情况.结果表明:大庆市农业用地及城市建设用地的面积增加迅速,主要集中在人口密集和工业较发达地区;同时大庆市土地退化现象严重.文中定性地分析了产生此种情况的原因.

利用TM影像提取土地利用/覆被信息的最佳波段研究

以土地利用/土地覆被信息的提取为目的,选定武汉市江夏区的TM遥感影像为试验数据,在对其信息特征进行统计与分析的基础上,通过采用最佳指数因子(OIF)并综合试验区地物光谱特征的分析方法进行TM影像最佳波段选取的研究.结果表明:TM543波段组合为土地利用/覆被遥感中TM影像的最佳波段组合,其合成的假彩色影像具有很好的目视效果,为土地利用/土地覆被信息的有效提取提供一定的基础.

基于SWAT模型的长江源土地利用／土地覆被情景变化对径流影响研究

土地利用/土地覆被变化对流域水资源循环过程及配置影响显著。为了研究土地利用/土地覆被情景变化对径流影响情况,以长江源流域为例,构建了适合该流域的分布式水文模型(SWAT),并模拟了不同土地利用/土地覆被情景下的流域年均径流量和径流深。模拟结果如下:当流域林地和草地面积增加到最大,径流量减少了16.7%,达到304.12m3/s,径流深减少14.02mm;当林地和草地面积减少,并逐步变为沙地、裸地,流域径流量增加16.1%,达到424.32m3/s,径流深也增加了13.49mm;当林地和草地面积减少到无植被覆盖,将使流域径流量增加28.4%,达到469.67m3/s,径流深增加23.88mm;在草地覆被最佳状况下,径流量有所增加,但增加幅度不大,只有5.6%,达到385.98m3/s,径流深增加4.72mm。综上所述,长江源流域林地和草地面积增加,导致径流减少,而沙地和裸地面积增加导致径流量增加。

黄河三角洲土地利用/土地覆被区域分异

利用多源遥感和空间数据,对黄河三角洲1984、1986、1991、1996和2001年5个不同时期的遥感数据进行处理,分析了1984年东营市建市17年来黄河三角洲土地利用/土地覆被的空间分布特征及动态变化的区域分异。现代黄河三角洲的土地利用/土地覆被类型趋于多样化,年变化率比较大;近代黄河三角洲区,以未利用地和耕地为主,土地利用/土地覆被最不稳定;黄河冲积平原区,耕地面积远高于其它地类,约占2/3,总体变化速率处于中等水平;山前冲洪积平原区,土地利用/土地覆被类型比较单一,耕地占绝对优势,土地利用/土地覆被最为稳定,年变化率最小。

干旱区典型流域近30年土地利用／土地覆被变化的分形特征分析--以玛纳斯河流域为例

利用1976、1989、2005年三期遥感影像,运用GIS和分形理论研究干旱区典型流域——玛纳斯河流域近30年的土地利用/土地覆被变化的复杂性和稳定性。结果表明:玛纳斯河流域各时段的土地利用/土地覆被类型分布具有分形结构,土地利用/土地覆被类型形状复杂性和斑块的稳定性波动变化,1976、1989、2005年三时期的各种土地利用/土地覆被类型总平均分维值分别为1.394 0、1.363 4和1.389 9。总平均稳定性指数分别为0.606 0、0.636 6、0.610 1。三期土地利用/覆被类型平均稳定性排序为:沙地>未利用土地>居民点工矿用地>水域>林地>草地>耕地>盐碱地。耕地、林地、草地、盐碱地稳定性相对较差。通过对流域土地利用/土地覆被类型变化复杂性和稳定性的研究,可以为政府协调水土开发和调整土地利用结构提供支持。

土地利用/覆被变化与土地资源优化配置的相关分析

土地资源优化配置已成为土地科学领域前沿的重要课题,而近年来受到国内外学术界重视的土地利用/土地覆被变化研究正可为此提供支持,并相互促进。如何正确认识二者之间的关系,并有效的利用这种关系,无论对我们研究土地利用/土地覆被变化,还是实现土地资源优化利用都异常重要。本文对二者的研究目标及内容进行对比分析,并在此基础上详细阐述了二者的结合方式和途径,提出土地利用/土地覆被变化能为土地资源优化配置提供数据、理论、研究方法支持,同时土地资源优化配置研究有益于土地利用/土地覆被研究的深化,二者的结合可促进土地可持续利用。

额尔齐斯河-斋桑湖流域近20年来土地利用/土地覆被时空演变

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是影响生态环境和气候变化的主要驱动力之一,同时又是受其影响的结果。LUCC研究对于开展生态环境变化及气候变化的研究均具有重要的意义。针对目前境外LUCC研究中土地利用/覆被分类效率低的问题,探索一种适用于大数据量而又精度较高的分类方法。以额尔齐斯河国外部分-斋桑湖流域为研究区域,以1990年及2007年的Landsat TM/ETM+夏秋季影像以及DEM作为数据源,综合利用影像光谱、纹理信息参与到决策树构造中,进而利用决策树分类方法分别提取这两个时期的土地利用/覆被空间分布信息,最后分析两个时期的土地利用时空变化状况。实验结果表明:(1)光谱与空间纹理信息参与的决策树分类方法具有较高的分类精度;(2)两个时期的土地利用变化分析发现,近20年来该区域土地利用发生了较大的变化,耕地和灌木林地大面积减少,而低覆盖度草地和未利用地却显著增加。

山区土地利用/覆被变化对土壤侵蚀的影响

本文以福建省山区为例 ,在对福建省水土保持实验站、建瓯市牛坑龙水土保持试验站长期观测、实验资料深入分析对比的基础之上 ,探讨了土地利用 /土地覆被变化对土壤侵蚀的影响规律。分析结果表明 ,土地利用 /土地覆被变化对径流的产生和土壤侵蚀有重要影响 ,植被的覆盖度的变化直接影响着径流系数和土壤侵蚀模数 ;植被的覆盖度和径流系数呈负线性关系 ,随着覆盖度的增加径流系数逐渐减小 ;植被覆盖度和土壤侵蚀模数为负指数关系 ,随着植被覆盖度的增大 ,土壤侵蚀模数急剧下降。

土地利用/土地覆被变化对长江流域水环境的影响研究

不合理的土地利用方式 /土地覆盖变化已成为长江流域水环境不断恶化的重要原因之一 ,长江上游植被破坏和陡坡开垦造成严重的水土流失 ,直接威胁到三峡库区的生态安全 ,中游的围湖造田等损害了湖泊的生态功能 ,导致严重的洪涝灾害。化肥、农药的过量使用、农田污水灌溉等成为长江流域农业非点源污染的重要来源。文章提出了进一步研究构想 :以山 -河 -湖 -海互动系统为研究对象 ,以系统内各子系统之间的能量流和物质流的联系为纽带 ,揭示系统自组织、自反馈机制。利用遥感技术和地理信息系统结合数学模型 ,动态模拟土地利用 /土地覆盖变化的水文及水环境效应。

基于遥感和GIS的松嫩沙地土地利用/土地覆被时空格局研究

利用1986年和2000年2期TM影像资料,建立相应的空间图形库系统,定量分析了松嫩沙地典型区近15a来土地利用数量变化,从土地利用斑块特征、斑块空间邻接关系变化和主导变化类型角度对土地利用/覆被格局进行了清晰的空间描述。结果表明,研究时段内该区土地利用量变和质变活跃。耕地面状成片、条带状延伸和斑块状空间扩展,从整体上呈现集中化特征。较大面积的草地和林地被分割、破碎化,小块盐碱化草地空间聚集与扩张。耕地与草地、草地与盐碱地空间相邻度变大,草地开垦强度增大、土地盐碱化日益严重。空间变化上表现为耕地、林地、草地和未利用地之间相互转化,以草地、林地-旱地,草地-未利用地,未利用地-旱地、水田及旱地-水田最为显著。

基于土地利用/覆被分类系统估算碳储量的差异——以海南岛森林为例

土地利用/覆被分类系统是碳蓄积研究的依据,然而各种碳蓄积研究所采用的土地利用/覆被分类系统不尽相同。根据1993年海南林业资源二类调查资料,我们按照USGS土地利用/覆被、LCCS土地覆被和中国科学院土地资源三种分类系统所定义的类别进行分类并计算了各自的碳储量和碳密度,为碳储量的进一步精确估算和土地覆被分类系统研制提供重要的科学依据。结果发现,(1)不同的土地利用/覆被分类系统所对应的总碳储量以及平均碳密度都有了明显的差别。林业调查资料的植被分类、FAO土地覆被分类系统(LCCS)、USGS土地利用/土地覆被分类系统以及我国学者常用的中国科学院土地资源分类系统的碳蓄积量(TgC)分别是28.98、28.71、21.04和21.04;碳密度(tC/ha)分别是31.24、30.95、22.68和22.68。(2)土地利用分类系统和土地覆被分类系统之间的结果具有较大差异,其碳储量相差7.67～7.94TgC,碳密度则相差8.27～8.56tC/ha;差距在26.47%～37.74%之间。与其他学者研究结果比较发现,土地利用/覆被分类系统造成的碳蓄积差异的变化方向是不定的,取决于具体的分类系统和材积—生物量函数。不同土地利用/覆被分类系统对于植被划分的不同,导致了材积—生物量回归方程和类别面积的差异是造成碳蓄积和碳密度估算差异的根本原因。

我国土地利用/土地覆被变化研究近期进展

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是自然与人文因素紧密交织并相互作用的过程,是全球环境变化研究的重要组成部分,也是“国际地圈生物圈计划”(IGBP)和“国际全球环境变化人文计划”(IHDP)共同推动的核心研究项目。近年来我国学者在LUCC研究方面做了大量工作,取得了丰硕的成果。文章就我国近期土地利用/土地覆被的研究方法及应用、驱动机制、变化影响、土地资源优化配置及研究尺度等方面的研究进展进行了简要的评述。

三门峡水库回水变动区土地利用/土地覆被变化及其景观格局分析

该文针对三门峡水库回水变动区水位变动情况,借助RS、GIS技术对潼关以下库区1987～2002年间典型年的汛期和非汛期土地利用/土地覆被变化情况进行了分析;并基于景观生态学理论和方法,对研究区生态系统景观格局随水位变动的变化情况进行了分析.其结果表明：研究区内河流与耕地面积在汛期和非汛期均呈减小趋势,而裸地的面积却逐渐增大,林地面积不论是在汛期还是在非汛期,其波动都不大.季节性淹水区内各生态系统除砾石滩地面积略有增加外,其他类型的面积均有所减少,受水位变动的影响较大;台地和阶地区内耕地面积有所减少,但草地和裸地面积有大幅度的增加,表明在水位变动的影响下草地分布的高程有所升高;其他生态系统类型受水位变动的影响不大.景观格局分析表明：研究区景观多样性、景观均匀度均呈下降趋势,生态系统正朝单一性、不均匀化的方向发展;景观破碎度略有增加;相对优势度也有一定的增加,研究区受阶地上各生态系统类型的支配程度正在增强.

坡度对土地利用/覆被变化的影响研究

为了研究坡度因素对土地利用/覆被分布及其动态变化的影响,以陕西省西安市长安区为研究区,采用数字高程模型、遥感影像及相关辅助数据,应用GIS手段提供的空间分析方法,将长安区地形进行坡度分级,把两个不同时期的遥感影像解译结果与坡度分级图进行了空间叠加分析。研究结果表明,耕地、建筑用地、水域等分布在坡度较小范围,林地、草地的坡度分布范围近似于正态分布。不同年份各土地利用类型在相同坡度所占面积比例基本不变;不同坡度范围内的土地利用变化不尽相同。其它土地类型向耕地和建筑用地的转化主要集中在低坡度范围内,而其它土地类型向林地和草地的转化在整个坡度范围上大体呈正态分布。因此,坡度因素是土地利用/土地覆被的重要影响因素,坡度因素对土地利用格局具有明显的控制作用。

大渡河上游地区土地利用/土地覆被变化与驱动力分析

本文以1967年、1987年、2000年三期遥感资料和1∶25万数字高程模型(DEM)及多种历史文献资料为基础,分析了大渡河上游地区18665km2范围内的土地利用/土地覆被变化与驱动力。结果显示:1967～2000年,研究地区以林地为主导的覆被格局转变为以草地为主。其中,有林地面积的大幅度减少发挥着关键作用。33年间,有林地面积减少了319774hm2,所占比例从30.92%下降为13.78%。通过对景观格局变化特征的分析,尤其是有林地斑块在破碎化过程中规则性的增强,同时结合历史资料分析,论证了政策因素在该地区土地利用/土地覆被变化中所发挥的主导作用。文中应用Logistic逐步回归方法,通过空间分析,在15个生物物理和社会经济因素中筛选出对不同地类具有重要影响的关键因素,并确定了它们之间的定量关系和影响大小。