老工业城市土地利用/覆被变化及对生态系统服务价值的影响——以沈阳市为例

维持和改善生态系统服务是保障老工业城市可持续转型的重要基础。利用遥感影像解译和改进当量因子法,定量分析沈阳土地利用时空变化及对生态系统服务价值影响。结果表明:(1)沈阳土地利用以耕地为主,建设用地和水域呈增加趋势,而草地、林地等重要生态用地逐渐减少;2005—2010年其土地利用/覆被变化最为显著。(2)生态系统服务主要以调节服务为主,耕地和水域贡献超八成的生态系统服务,而草地、林地仅贡献约两成,且逐年减少;空间分布上呈中心低外围高的圈层结构;生态系统服务价值年均增加0.66亿元,人均价值年均降低47.95元。建议系统管理城乡土地资源,加强林地、草地等保护和质量提升,控制新城区和工业园区扩张,提升单位土地资源产出率。

济南南部山区土地利用/覆被变化对碳储量的影响研究

以黄河下游生态脆弱区-济南南部山区为研究对象,基于区域1980~2020年6期土地利用/覆被数据,结合InVEST模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs model),分析区域土地利用/覆被和碳储量的时空分布特征和动态变化规律,研究土地利用/覆被变化对陆地生态系统碳储量的影响.结果表明,土地利用/覆被变化对碳储量的影响较为显著,1980~2005年土地利用变化较小,人类活动影响较小,由于林草地碳储量的累积,碳储量增长速度明显高于其他时期;2005~2010年城市扩张速度最快,城乡建设用地大量侵占耕地、林地和草地,使区域固碳能力明显下降;2010~2020年,由于城市化扩张限制以及植树造林等生态保护措施的实施,区域碳储量逐渐呈增长趋势;1980~2020年济南南部山区的总碳储量呈“增长-下降-增长”的趋势;并且林地是济南南部山区碳储量的主要供给者,区域碳储量值随着远离城乡居民生活中心的距离增大而增大,说明人类活动对区域碳储量有重要的影响.另外,土地利用类型的转移引起地类碳密度的变化,是区域碳储量变化的主要影响因素,土地利用类型的碳储量变化与各地类的面积变化有一定的关系.该成果可为生态脆弱区塑造良好的陆地碳汇格局提供理论依据.

东北地区土地覆被格局变化模拟:基于CLUE-S和Markov-CA模型的对比分析

研究以遥感解译的东北地区2000年、2010年、2015年的土地覆被变化为基础,充分考虑自然和社会因素对土地覆被变化的影响,分别通过CLUE-S模型和Markov-CA模型对东北地区2015年和2030年土地覆被格局进行模拟,研究结果表明:通过与遥感解译的2015年实际土地覆被类型数据对比验证,CLUE-S模型和Markov-CA模型模拟结果的总体Kappa指数分别为0.9700和0.9649,结果表明2种模型的模拟结果较为理想,CLUE-S模型的模拟精度较Markov-CA模型更高。2015—2030年东北地区草地、耕地、湿地、其他用地和水体面积呈现下降趋势,林地、人工表面面积呈现增加趋势,人地关系越发紧张。东北地区作为生态环境相对脆弱的区域需警惕不可持续的土地覆被变化,需权衡生态保护、粮食增加与基础设施建设的用地需求和协调发展。

近40年济南南部山区土地利用/覆被的变化特征及影响因素研究

基于济南南部山区1980、1995、2005、2010、2015、2020年6期土地利用/覆被数据,结合土地利用/覆被变化的转移矩阵、单一动态度和综合动态度等指标,研究近40年济南南部山区土地利用/覆被的时空演变特征,采用主成分分析法,探究了研究区土地利用变化的影响因素。结果表明:南部山区的主要土地利用类型为耕地、林地和草地,其占比为90%左右,林地、草地主要分布在上游河源区及海拔较大的中部地区,城乡用地及耕地主要分布在河流两岸及下游地区;1980—2010年,由于经济社会发展以及城市扩张,耕地逐渐减少,林地、草地、水域有略微的减少,且基本转化为城乡用地,城乡用地逐渐从下游向上游河源地区扩展,其中,2005—2010年各土地利用类型变化最为剧烈,其综合动态度为0.49%;2010年以来,南部山区禁止一切与水源保护、生态保护无关的建设活动。2010—2015年,只有水域面积存在明显变化。2015—2020年各土地利用类型基本保持稳定,城市扩张速度得到了减缓。经济社会发展是引起城市快速扩张的重要原因,积极的保护政策有利于南部山区生态格局的优化和生态环境改善。

2000-2020年新疆阿克苏地区土地覆被变化的研究

为解析阿克苏地区土地覆被变化及其影响因素,采用土地利用转移矩阵和景观格局分析法,通过解译遥感影像绘制了不同年份的土地覆被变化现状图。结果表明,阿克苏地区的土地利用类型发生了显著变化。2000-2020年,阿克苏地区的耕地和城乡、居民工矿用地明显增多,其他类型的用地逐渐减少;同期气候呈暖干特点。相关性分析表明,不同年份的景观格局指数与6类用地面积的相关性存在一定差异:斑块数量与地类面积的相关性由2000年的0.6下降至2020年的0.3;景观分割指数与不同类型用地面积的相关性由2000年的0.6上升至2020年的0.9。草地向未利用地转移6255 hm^(2),耕地向草地转移最多为3706.16 hm^(2),未利用地向草地转移11848.8 hm^(2)。景观格局分析表明,该区域景观呈现破碎化,土地承载力下降,抵抗生态风险的能力减弱。

黔中城市群碳储量对土地利用/覆被变化的响应及脆弱性

[目的]探究土地利用/覆被变化对区域生态系统碳储量及生态系统脆弱性的影响,以期为区域绿色低碳和生态系统的可持续发展提供参考依据。[方法]以2000,2010,2020年黔中城市群核心经济区3期土地利用/覆被数据为基础,运用InVEST模型和土地利用转移矩阵定量分析生态系统碳储量及其空间分布格局,并采用潜在影响指数(PI)对区域生态系统服务脆弱性进行评估。[结果]①2000—2020年,黔中城市群核心经济区土地利用/覆被变化总体表现为耕地和林地持续下降,建设用地持续上升。研究区土地利用/覆被转移主要表现为耕地、林地、草地向其他地类的转移,其中,2000—2010,2010—2020年分别有3339.35,3669.15km^(2)土地发生了转移,前者林地转为草地是主要转移类型,后者耕地转为建设用地为主要转移类型。②2000—2020年区域的碳储量表现为减少趋势,由4.42×10^(7)t减小到4.33×10^(7)t,累计减小9.40×10^(5)t,林地转为草地是引起碳储量减少的主要原因。各年度碳储量密度均呈现西部、东部高,中部低的分布态势;20a间,高密度区未发生明显变化,低密度区表现为由中心区域向外围扩散。③2000—2020年黔中城市群核心经济区主要扮演碳源的角色,土地利用程度指数增加了2.83,PI指数分别为-0.04,-0.31,均表现为负面潜在影响,且脆弱性不断增强。[结论]增加林地、控制林地转为其他用地及建设用地扩张是促进区域绿色低碳和生态系统的稳定可持续发展的重要手段。

疆电外送通道土地覆被时空变化及驱动力分析

探究土地覆被变化及其驱动力对于区域土地资源可持续发展至关重要。然而,疆电外送能源通道建设过程中土地覆被时空变化的深入研究仍然相对匮乏,通道建设对地表覆被的影响仍不明确。本文分析了昌吉回族自治州内的吉泉线10 km缓冲区土地覆被的时序变化特征,并利用多尺度地理加权回归模型(Multi-scale Geographically Weighted Regression,MGWR)探究该区域2010—2022年间土地覆被时空变化及其驱动因素。研究发现:①研究区域以草地、裸地和耕地为主,草地和裸地面积占比超过90%,疆电外送通道建设期间,土地覆被变化更为剧烈且复杂;②驱动因子在时间上存在差异,在通道建设准备与正式建设阶段,到基站的距离与到电网的距离重要性分别位列第1与第2,然而建设完成后运营期间,到水源的距离和最低气温的重要性则分别排名第1和第2;③不同因子在空间上的作用范围存在差异,年最低气温和到水源的距离主要影响草地、裸地和农田区域。研究结果可以为未来类似工程建设提供参考,促进可持续土地利用和生态保护。

黄河下游滩区1985–2020年30 m分辨率土地利用/覆被变化数据集

黄河下游滩区是黄河流域的重要组成部分。建立长序列、高精度的黄河下游滩区土地利用/覆被变化数据集,再现其历史轨迹,把握现实格局,对黄河下游滩区高质量发展及其相关问题的科学研究而言,是一项具有重要意义的基础性工作。本文选取1985–2010年36景Landsat5 TM、2015–2020年8景GF-1 WFV和12景Landsat8 OLI遥感影像,采用随机森林、人机交互解译和混淆矩阵精度评价等方法,研制了1985–2020年每5年共8期黄河下游滩区土地利用/覆被变化数据。数据空间分辨率为30 m,总体精度均达90%以上,Kappa系数高于0.85。本数据集可为区域生态环境保护、国土空间规划、黄河流域典型区域自然–人文系统耦合过程、机理、测度等研究提供科学数据支撑。

土地利用覆被变化与生态系统服务的影响关系研究进展

生态系统服务是从生态系统中获得的收益,土地利用/覆被变化通过人类活动改变生态系统结构与生态过程,是生态系统服务变化的驱动力。本文在综述生态系统服务与土地利用/覆被变化主要研究成果的基础上,总结了生态系统服务与土地利用/覆被变化的相互关系,并对未来的研究趋势进行展望,为未来研究工作提供一定的借鉴与参考。

1985—2015年洛川塬土地利用/覆被变化及人类活动影响——以陕西省洛川县为例

洛川塬是黄土高原第二大黄土塬面,也是黄土高原面积最大的苹果种植区。近几十年来,由于塬面高强度人类活动影响,洛川塬沟道侵蚀剧烈,塬面萎缩呈现逐年加剧的趋势,严重影响了塬区的生产、生活和生态安全。因此,清晰了解近几十年来洛川塬土地利用/覆被变化及人类活动影响,对于洛川塬的保护和水土流失治理至关重要。本文使用遥感、地理信息系统和数学方法,以洛川塬主体洛川县为例,对洛川县1985年、2000年和2015年的土地利用数据进行了解译,分别从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度三方面综合分析了洛川县近30 a土地利用时空变化的规律及人类活动影响。研究结果表明:(1)1985—2015年洛川县主要的土地利用类型为林地、草地和耕地,三者面积占比达91.29%;近30 a土地利用变化最大的特点为建设用地面积持续增加且增幅最大,共增加了117.16 km^(2),年均增加5.11%,其中1985—2000年建设用地面积增加了38.13 km^(2),2000—2015年增加了79.03 km^(2),建设用地面积的增加主要由耕地转入;(2)近30 a人类活动对洛川县土地利用变化的影响主要体现在林地、草地、耕地、建设用地之间的转换;前15 a(1985—2000年)林草地面积减少,耕地和建设用地面积增加;后15 a(2001—2015年)林草地和建设用地面积增加,耕地面积减少;(3)近30 a洛川县的综合土地利用动态度呈现增加趋势但增幅较小,前15 a(1985—2000年)综合土地利用动态指数小于后15 a(2001—2015年),表明后期人类活动对土地利用综合开发利用起到积极的影响。

郑州市土地利用/覆被变化模拟预测及其水源涵养量计算评估

【目的】为研究郑州市未来土地利用/覆被变化及其水源涵养量,综合自然地理、社会经济、降水和蒸散发等数据,【方法】采用Dyna-CLUE模型模拟了郑州市2020年土地利用/覆被变化,通过与实际土地利用图进行比较验证,证明该模型可用。设置不同情景,同时考虑了多种土地利用/覆被类型的未来变化趋势和经济效益最大化,进而模拟了2025年、2030年土地利用/覆被变化。运用水量平衡法,结合土地利用变化计算评估水源涵养量。【结果】结果表明:2020年总水源涵养量为3.31×108m3,空间分布特征为西南高,东北低,林草区高,非林草区低。在未来土地利用变化情况下,不同土地类型对应的水源涵量随着该土地面积的增加而增加,减少而减少。“现状发展”情景下总水源涵养量逐年下降,到2030年总体下降0.21×108m3,主要集中在中部和中西部地区;“规划发展”情景下总水源涵养量到2025年下降0.03×108m3,到2030年增加0.01×108m3,变化主要集中在郑州市西南部地区。郑州市耕地面积大幅变化和林草地单位面积水源涵养量较大是影响水源涵养量变化的主要因素;林草地水源涵养能力最高,郑州市占土地面积20%左右的林草地提供了40%的水源涵养量。【结论】研究成果将为郑州市未来的土地利用规划、生态系统水源涵养保护提供科学依据。

基于GEE的洱海流域土地利用/覆被分类算法对比研究

快速准确地进行复杂高原山区的土地覆被长时序自动分类,可为国土规划、资源利用提供依据。利用GEE云平台,选取Landsat影像地表反射率、植被指数、水体指数、DEM 4种空间数据集作为土地覆被分类的基础和辅助数据,分别运用CART、RF和SVM 3种分类算法,实现洱海流域土地覆被信息的自动提取和精度对比。结果表明:(1)3种分类算法中,RF的总体分类精度最高,SVM的总体精度最低;RF是洱海流域LULC的最适宜分类算法。(2)采用光谱指数、地形特征等辅助数据集会进一步提高解译精度,而样本点的选取是最主要的影响因素。(3)Erhai_RF能够达到较高的精度,同时更加突出细节特征,在局部实际分类精度上会更高。研究结果可为洱海流域长时序土地覆被数据产品智能快速提取以及最优分类算法筛选提供方法和技术支撑。

过去40年兰州市榆中县土地利用景观格局变化及驱动力分析

兰州市榆中县作为兰州市城市副中心,过去近40年土地利用景观格局发生了显著变化。本研究基于榆中县5期土地利用/覆盖数据,采用状态转移矩阵和景观生态学方法分析了1980-2018年榆中县土地利用景观格局变化。结果表明,(1)土地利用景观格局发生显著变化的地区主要集中在中部川塬河谷区,且主要集中在2010-2018年。(2)大面积耕地、草地、未利用地被建设用地置换,耕地、草地、未利用地和建设用地的面积分别从1980年的988.99 km^(2)、1971.94 km^(2)、40.05 km^(2)和62.27km^(2)变更为2018年的962.11 km^(2)、1963.29 km^(2)、36.58 km^(2)和102.18 km^(2)。(3)景观多样性和优势度未发生显著变化,草地和耕地始终是优势景观类型且两者面积占比接近景观总面积的90%,但是景观破碎性增加、斑块形状趋于复杂。(4)工业园建设、科教城建设、优势/特色农业基地建设和县域人口增加是榆中县区域近40年土地利用格局变化的主要驱动力,促使过去的耕地、草地、未利用地被建设用地类型所取代。

土地利用/覆被和气候变化对万泉河上游流域径流的影响

为探究万泉河流域径流对土地利用/覆被变化(LUCC)和气候变化的响应,通过建立万泉河上游流域的SWAT模型,设置了不同情景,定量分析了LUCC和气候变化对径流的影响.结果表明,SWAT模型在万泉河上游流域的适用性较好,率定期和验证期的相关系数(R^(2))以及纳什效率系数(E_(ns))均大于0.80.设置极端土地利用/覆被情景,将所有人工林转化为耕地、耕地转化为天然林、人工林转化为天然林,月均径流量的变化幅度分别是13.66%、-2.46%和-9.74%,这表明耕地的产流能力最强,其次是人工林,最后为天然林.所设置的不同气候情景表明,月均径流量变化与降雨量成正比,与气温成反比.设置土地利用/覆被和气候综合情景,对比1990年,2018年LUCC使月均径流量增加了1.32%;2006—2018年气候变化使月均径流量增加了8.97%;相比LUCC,气候变化是引起流域径流变化的主要因素.

新疆于田县20a土地利用和覆被变化及预测

基于2000、2005、2010、2015和2020年5期遥感影像数据和社会经济数据,运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵和Markov-FLUS模型,探究了于田县2000—2020年土地利用和覆被变化及其2030年演变趋势。结果表明:于田县主要土地利用类型是未利用地。2000—2020年,耕地、草地、水域和建设用地呈增加趋势,林地、冰川和未利用地呈减少趋势。各土地利用类型变幅程度不同,其中建设用地变幅最大。耕地和建设用地持续增加,主要来源是未利用地;2030年在惯性发展情景下,耕地和建设用地将大幅度增加,林地、水域和冰川变化微弱,草地和未利用地大幅度减少;而在生态保护情景下,耕地和建设用地的扩张将得到制约,增加幅度明显降低,林地、草地和水域面积全部呈增加趋势且增加幅度上升。

河西走廊杂木河流域水文过程对气候和土地利用变化的响应

气候与土地利用/覆被变化是驱动全球水文过程变化的重要因素,开展流域水文过程对气候和土地利用变化的响应研究对揭示区域水文及环境变化具有重要指示意义。本文以河西走廊杂木河流域为研究区,基于多源遥感影像、水文气象站点监测及再分析产品数据,采用SWAT模型、Mann-Kendall(M-K)趋势检验及土地利用动态度等方法,通过分离水文过程驱动因素,设置基准期、气候变化单一作用、土地利用变化单一作用、气候和土地利用变化共同作用等情景,比较分析了杂木河流域水文过程对气候与土地利用变化的响应特征及驱动机制。结果表明,1980—2014年,流域年降水、年平均气温、年径流均有所增加,增加速率依次为0.47 mm·a^(-1)、0.067℃·a^(-1)、1.43 mm·a^(-1)。流域土地利用分布格局呈现空间异质性,主要土地利用类型为草地、林地及未利用土地。综合土地利用动态度为2.91%,单一土地利用动态度最高的为建设用地。土地利用变化单一作用情景下流域径流减少0.12 mm,气候变化单一作用情景、气候和土地利用变化共同作用情景下径流量分别增加6.27 mm、6.15 mm;各情景下蒸散发均有增加。气候变化对流域径流与蒸散发起主要驱动作用。未来应加强流域气候变化适应性的水资源管理,促进流域水资源的上中下游合理配置。

鄂尔多斯土地利用变化及驱动力分析

土地利用/覆被变化(Land-Use and Land-Cover Change, LUCC)的监测及其驱动因素分析是土地变化科学的基础和关键。分析研究土地利用变化及其驱动力,是理解土地利用变化过程、调整优化土地利用结构、完善土地管理体制,推进多元化生态治理,促进区域可持续发展的重要科学基础。本文选取鄂尔多斯为研究区,基于2000、2010、2020年的CLCD土地利用数据和共15个驱动因素为支撑,厘清研究区土地利用变化时空脉络,刻画草地退化和恢复动态过程,分析研究区重大生态治理工程、驱动因素、土地利用变化和草地退化/恢复之间的关系。研究结果表明:在过去二十年期间,约有20%的研究区国土面积发生土地利用转化,主要表现为草地面积增加、裸地面积明显缩减、农田面积增加和不透水面面积扩张;草地退化面积明显大于草地恢复面积,退化过程集中在研究区西部旗县,恢复过程集中在东部欠发达旗县;研究区土地利用变化是由研究区重大生态治理工程和研究区社会经济驱动因素进程造成的。

近20 a衡邵娄干旱走廊土地利用/覆被与生态环境状况变化研究

土地利用/覆被变化与区域生态环境关系密切,在一定程度上反映了生态环境变化,影响区域生态环境质量优劣。为探究土地利用/覆被变化与生态环境状况变化的成因与驱动因素,采用空间分析技术和生态环境状况评价方法,对比分析了衡邵娄干旱走廊2000—2020年土地利用/覆被变化,评估区域生态环境质量变化情况并探讨其变化原因。结果表明,衡邵娄干旱走廊区域土地利用/覆被类型主要以林地和耕地为主,面积占区域总面积的94.22%,但近20 a来林地与耕地面积呈现显著减少的趋势,主要原因是区域经济的增长导致城镇化加速,造成了建设用地的面积激增,占用了大量耕地和林地。同时,干旱缺水在一定程度上促使区域耕地面积转化为其他土地利用类型。多种因素作用下,区域生态环境状况等级从“优”降为了“良”。

赤水河流域植被对土地覆被变化的响应研究

植被是生态环境质量的重要指示因子,土地覆被是人类活动作用于环境的重要体现。赤水河流域作为长江上游重要的生态屏障,区域内地形复杂,岩溶地貌发育广泛,人口密集,生态环境脆弱。因此,研究赤水河流域植被覆盖与土地覆盖的响应关系对区域生态环境保护及可持续发展具有重要意义。基于2010、2015、2020年赤水河流域LandsatTM/OLI系列数据、土地利用数据及DEM数据,探讨了不同土地覆被类型与植被覆盖度之间的响应关系。结果表明:赤水河流域植被覆盖度总体上呈现逐渐上升的趋势,其植被覆盖等级主要集中为高覆盖和中高覆盖,分布的土地利用类型主要为林地、草地和耕地。赤水河流域整体以林地和耕地为主,其他类型占比最小。其中,建设用地面积增长最快,增量达0.86%。同时,耕地、林地和草地的转移变化量较为明显。赤水河流域3种典型地类植被覆盖度变化趋势总体均呈现为基本稳定和改善不显著的状态。

基于RS的山地城市热岛效应及其与土地覆被变化关系研究——以重庆市主城区为例

随着城市化的迅速发展,城市热岛效应及其所带来的问题对我们日常的生产生活的影响变得日益严重。文章以重庆市主城区为研究对象,利用1988年、2001年、2006年三个时相的LandsatTM/ETM+影像进行地表温度反演和土地覆被解译,并且尝试使用定量的方法来研究温度与几种指数之间的关系,包括归一化植被指数(NDVI)、归一化水体指数(NDW I)、归一化的城市用地指数(NDB I)等。结果表明:重庆市主城区热岛效应的空间分布呈现出一种混合状态,热岛与地表覆被类型关系密切,突出表现在城市建设用地区比其它类型的土地温度高;地表温度与NDVI、NDW I呈现一种显著的负相关。