基于深度学习的玛纳斯土地利用时空格局变化与预测

土地利用时空格局变化与预测对土地资源管理与优化至关重要。本文基于遥感时空序列数据,协同景观指数与深度学习的长短时记忆网络(Long-Short Term Memory,LSTM)模型,对玛纳斯进行长时间序列土地利用时空格局演变特征分析和预测。结果表明:(1)1992—2020年耕地、草地和建设用地增加,林地、水域和未利用地减少。(2)耕地破碎化程度降低,林地和水域的景观指数轻微波动;草地破碎化程度降低,形状趋于规则化;建设用地处于持续扩张状态,破碎化程度加深,形状趋于复杂;未利用地破碎化程度增加,但形状趋于规则化。(3)比较了LSTM模型、多层感知人工神经网络(Multi-Layer Perception Artifical Neural Network,MLP-ANN)模型、逻辑回归(Logistic Regression,LR)模型和CA-Markov模型的预测精度。LSTM模型的Kappa系数为95.31%,较其他模型准确度高,符合实际土地利用格局分布。LSTM模型表明2025年土地利用类型可能仍以耕地、草地和未利用地为主。

红原县湿地时空格局变化及其生态效应

基于1975年、1990年、1995年、2000年、2005年和2010年的Landsat TM/MSS遥感影像,采用面向对象与决策树相结合的分类方法,完成了红原县湿地信息的遥感解译和动态特征分析,并结合生态效应指数和土壤侵蚀量对湿地变化的生态效应进行了分析。结果表明:红原县湿地以沼泽化草甸为主,近年显示出泥炭沼泽→沼泽化草甸→湿草甸→草甸的演化趋势;1975年以来,62.03%的湿地面积呈现持续减小和波动变化的特点;湿地质心发生偏移,其中1975—2000年向东北偏移128.56 m,2000—2010年向西南偏移757.26 m;湿地集中分布在坡度小于6°且排水不畅的区域,湿地面积减小率随坡度增大而增大,在坡度为2°~6°的区域,各湿地类型的转化面积随坡度的增大而减小;近年来红原县湿地生态效应指数逐渐增大,湿地区土壤强烈侵蚀的比例不断增大,揭示出红原县湿地生态安全受威胁程度日益加重。

中国西部地区一次能源供应时空格局变化及其影响

由于存在着资源及其开发利用的明显局限性,能源供应范围的不断扩张成为国家和地区现代化进程的一种必然趋势。作为中国重要的能源资源产地,西部地区一次能源探明储量约占全国资源探明总量的64.3%,在国家能源供应保障协调发育中的战略地位极为重要。本文对中国西部地区1952-2005年一次能源供应的时空格局变化及其影响进行了全面分析。分析的结果表明:第一,作为资源禀赋相对富足的地区,西部地区一次能源供应经历了从地区自给向区外输送的根本性转变;第二,在这一时空格局的转变过程中,西北区外输能力的迅速增长起到了决定性的作用;第三,遗憾的是,如此大规模的资源开发对当地财富积累产生的积极作用很是有限;第四,正因如此,需要重新思考以往西部地区单一能源资源外输传统模式的利弊及影响。

珠江口湾区沿岸土地利用时空格局变化分析

文章以多源遥感影像为基础,获取珠江口湾区1990年、1995年、2004年和2012年土地利用分类数据,并利用4个指数模型,对珠江口湾区3个时期土地利用结构时空格局变化差异进行对比研究.结果表明:珠江口湾区建设用地主要通过占用农用地和林地不断扩张,其主要驱动力为人类活动;3个时期变化较活跃的类型分别为围垦滩涂、建设用地和养殖用地,且初期综合土地利用动态度值高于中期和后期;珠江口湾区西岸土地利用类型重心呈现向珠海靠拢趋势;建设用地整体重心受地理位置、发展模式、填海造地和政府决策影响,逐年向西岸迁移;围垦滩涂整体重心向东岸移动,珠江口湾区5市重心移动具有明显的向海和向水域特征;湾区填海扩张方式主要表现为港口、道路、自贸区、公园以及机场建设,其中深圳市发展模式更符合可持续发展需要.

近25年来大西安地区土地利用时空格局变化和热区诊断分析

随着城镇化建设、“一带一路”建设和生态文明建设的逐步推进,大西安地区土地利用时空特征发生了明显变化。采用转移矩阵、标准差椭圆分析、热点分析、点密度分析等方法,研究1990—2015年大西安地区土地利用时空变化并进行热区诊断分析。结果表明:①耕地面积占比最大,但整体上呈减少趋势,建设用地面积大幅增加,林地、草地、水域面积均有所减少;②土地利用类型相互转换频繁,建设用地与耕地互为最主要转换对象,耕地、林地、草地之间存在相互转换关系;③耕地变化主要集中在研究区中部、渭河流域以及秦岭山区附近,生态用地变化主要集中在研究区中部和东南部,建设用地变化呈分散分布;④土地利用变化中心向西北偏移,以“东北—西南”为主轴发生倾斜,热点区域为研究区南部,集中情况呈现出“中部集中、四周扩散”的特征;⑤经济建设、社会发展、生态文明建设等是大西安地区土地利用变化的重要影响因素。

2000-2020年黄土高原植被覆盖度时空格局变化分析

以2000—2020年MODIS-NDVI植被指数为数据源,反演计算黄土高原植被覆盖度,通过转移矩阵和重心迁移等方法分析黄土高原植被覆盖度时空格局变化及其与降水、气温、坡度和土壤类型等因素的关系。结果表明:(1)2000—2020年黄土高原植被覆盖度由0.39提高到0.61,整体呈上升趋势,2017年后实现快速提升;(2)近20年,黄土高原植被覆盖度显著好转类型与极显著好转类型改善面积比例达到37.93%,2009年前以低覆盖和中低覆盖植被为主,2010年后以中覆盖及更高等级覆盖植被为主,2019年以后中高覆盖植被所占比例最高;(3)从2000年到2020年,黄土高原低覆盖、中低覆盖、中覆盖和中高覆盖植被向更高等级覆盖植被转化比例分别为93.10%,96.57%,82.99%,43.34%,中低覆盖、中覆盖、中高覆盖和高覆盖植被向更低等级覆盖植被转化比例分别为0.30%,2.21%,7.83%,12.47%;(4)近20年黄土高原植被覆盖度变化与气温和降水的变化表现敏感,斜坡地和陡坡地植被覆盖度较高,淋溶土类型下的植被覆盖度较高,国家政策和措施实施等人为因素对植被覆盖度改善发挥重要作用。

杭州湾滨海湿地时空格局变化遥感调查研究

采用TM、SPOT-5卫星遥感数据，通过建立杭州湾滨海湿地分类体系和解译标志并进行人机交互解译，完成了杭州湾1987、1995、2003和2009年滨海湿地提取和分类。研究了4期杭州湾滨海湿地的利用状况、面积，以及时空格局变化情况，研究显示：1987～2009年期间，杭州湾滨海湿地主要表现为滩涂湿地的逐年减少和库塘湿地的逐年增加；1995年之前湿地变化以自然驱动力为主，之后人类活动影响明显，对近海域、滩涂不断开发，尤以南岸为主；以杭州湾湿地公园为典型的沼泽草甸湿地得到了较好的保护。

张家口市高耗水农作物种植结构及需水量时空格局变化

通过对张家口市不同尺度的农作物种植结构、需水量时空格局变化进行分析研究,揭示其变化特征,以便为农业结构节水提供重要依据。研究结果表明:1)2005-2015年,张家口市农作物种植结构总体上仍向高耗水方向转变,高耗水农作物种植面积增加了24.75%,水浇地种植面积增加了6%;2015年坝上和坝下高耗水农作物种植面积分别较2005年增加了33.97%和20.7%,坝上的雨养作物总种植面积减少了58.5%,而坝下增加了48.51%,坝上较坝下变化更为剧烈。2)由于高耗水作物种植面积增加,2015年需水量比2005年增加了2.74亿~3.89亿m^3;尽管蔬菜种植结构在向节水和高收益方向转变,但总种植面积扩大使得蔬菜生产需水量增大,2015年比2005年增加了684.44万~684.59万m^3。3)从空间分布来看,张家口市作物生产需水量呈增加趋势,2015年坝上和坝下的农作物需水量分别比2005年增加了22.36%~22.42%和21.46%~21.81%,其中坝上的康保、沽源和坝下的张家口市区、崇礼需水量增加较多,2015年比2005年分别增加了41.19%~41.59%、38.86%~44.78%、43.83%~52.42%和42.67%~45.26%。高耗水作物种植规模的增大是需水量增加的主要原因。

基于GIS的蓝山县土地利用时空格局变化研究

蓝山县的土地利用结构以"林地-耕地"为主,土地利用变化受人类活动影响较小,林地是蓝山县最主要的土地利用类型,工业用地年变化率最大;十年间各种一级土地类型土地利用转移率普遍低,土地类型变化小,其中其他土地利用类性转移率最高;2000~2010年间,各土地利用类型空间变化小,这与政府决策有一定关系,其中空间变化最明显的是人工表面。在RS、GIS的技术支持下,得到了蓝山县2000年、2005年和2010年的土地利用分类图与相关数据,并对蓝山县这十年间的土地利用变化进行了分析。以期为蓝山县区域土地资源的合理利用、开发与保护生态环境以及更好的开展资源节约型和环境友好型社会提供参考。

基于MOD16产品的我国2001-2010年蒸散发时空格局变化分析

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于MODIS全球蒸散发产品(MOD16),分析了2001-2010年我国陆面蒸散发的时空格局变化,得出以下结论:(1)站点尺度和流域尺度的精度验证结果表明,MOD16产品对于我国森林、农田生态系统类型,以及辽河、海河、黄河和淮河流域的模拟精度较高;(2)2001-2010年,我国年均蒸散发为532±10 mm,年内蒸散值变化最大的是东北区,月均蒸散变异系数为0.87,而西北区变化幅度最小,变异系数为0.19;(3)2001-2010年,我国陆面蒸散发年际变化总的趋势不明显,占陆地面积11.2%区域的蒸散发呈显著减少趋势(p<0.05),主要分布在青藏高原中部,内蒙古中东部地区及新疆北部,只有2.3%的区域的蒸散发增加趋势显著,(p<0.05),主要分布在黄土高原地区、黄淮海平原及东北平原;(4)通过对比干旱指数变化趋势、植被指数变化趋势图可以看出,蒸散发显著减少的区域主要分布于干旱加剧的半干旱地区,而蒸散发显著增加的区域主要位于植被变好的地区。

新疆艾比湖地区土地荒漠化时空格局的变化

新疆艾比湖地区在我国内陆荒漠自然生态系统中具有典型性和较高研究价值。利用RS及GIS手段对新疆艾比湖地区不同时期的卫星数据进行分析处理,提取各类土地荒漠化类型的时空分布特征信息。结果表明:艾比湖地区的荒漠化土地以盐渍荒漠化和风蚀荒漠化2大类型占绝对优势,按2000年分析结果,风蚀荒漠化土地面积占32.35%,盐渍荒漠化土地面积占54.49%,复合荒漠化土地面积占12.68%,水蚀荒漠化土地面积占0.48%;2000—2005年,艾比湖地区的总土地荒漠化面积减少了4.5%,其中,风蚀荒漠化土地面积减少了41.58%,盐渍荒漠化土地面积减少了2.85%,而复合荒漠化土地面积增加了82.9%;新疆艾比湖地区土地荒漠化的时空格局变化特征是,风蚀、盐渍化土地面积减少,复合荒漠化土地面积增加;土地荒漠化程度加重,复合荒漠化类型土地增加并向其他土地类型扩展。

环嵩山地区史前聚落时空格局变化研究

史前聚落时空格局反映了早期人类社会组织形态和生产生活方式及其演化特征,对其进行深入研究有助于理解早期人类活动与自然环境之间的互动机制。本研究采用标准差椭圆、核密度(Kernel)相结合的GIS点模式分析方法,对比研究了华夏文明起源核心区域——环嵩山地区裴李岗、仰韶、龙山、夏商4个时期聚落分布时空格局和密度集聚程度的变化特征。研究结果显示:1)从裴李岗时期到龙山时期聚落分布趋于分散,从龙山时期到夏商时期,聚落分布趋于集中;从裴李岗时期到仰韶时期聚落空间分布由西北-东南格局向东北-西南方向转变。龙山时期聚落空间分布沿袭了仰韶时期东北-西南格局特征,夏商时期聚落分布又转变近东-西方向。2)环嵩山地区聚落遗址点空间分布核密度存在明显的空间差异;聚落遗址点分布的密集地带在空间上明显出现转移,裴李岗时期最密集地带在新密市;仰韶时期,聚落分布密度比裴李岗时期大大增加,形成偃师、荥阳、郑州3个典型的中心;龙山时期,聚落密度相对仰韶时期稍微降低,保留了两个聚落密度集聚中心,即偃师地区与郑州地区;夏商时期核密度在4个时期中是最大的,聚落密度集聚中心与龙山时期大致相同。环嵩山地区史前时期聚落时空格局变化研究表明早期聚落形态及其演化过程是人类在一定环境基础上依据自身文化特征选择和适应的结果。

川江流域土地利用时空格局动态变化特征

川江流域是长江上游经济区的核心区,也是国家西部大开发的重要地区,其土地利用变化对国土资源优化布局、生态屏障建设以及下游流域生境保护具有显著作用。该研究以2000年、2005年及2013年3期的土地利用数据为基础,分析了川江流域土地利用变化动态变化特征,并利用植被指数、植被覆盖度变化对研究区土地利用合理性进行评价。结果表明,该流域土地利用类型在数量、结构上都存在明显的分异特征。2000年-2013年综合土地利用动态度0.83%,表明这期间每年每100km2土地中有0.83km2的利用方式发生了改变。研究认为,土地利用类型间的多维向转化是引起土地利用时空分布变化的直接表现形式。2000年-2013年期间植被指数NDVI出现好转现象,表明近13年来川江流域土地利用具有一定程度上的合理性。

淮河流域土地利用时空格局动态及其植被覆盖变化分析

淮河流域是我国七大流域之一,其土地利用变化对国土资源优化布局和生态环境保护具有显著作用。以2000年、2005年及2013年3期土地利用数据为基础,分析了淮河流域土地利用动态变化特征并利用植被指数、植被覆盖度变化对研究区土地利用的合理性进行评价。结果表明:该流域土地利用类型在数量、结构上都存在明显的分异特征。2000-2013年综合土地利用动态度为0.36%,表明这期间每年每100 km2土地中有0.36 km2的利用方式发生了改变。土地利用类型间的多维向转化是引起土地利用时空分布变化的直接表现形式。2000-2013年期间植被指数(NDVI)的变化趋势表明近13年来淮河流域土地利用变化呈良好发展态势。

毛乌素沙地农田土壤水分的时空变化格局

水分因子是直接关系毛乌素沙地农田生态系统产出稳定及提升的关键因子。对沙地农田土壤水分时空变化格局进行了试验研究,结果表明,在地表有植被覆盖时,地表土壤水分的散失途径增加,尤其是后期植被的蒸腾散失对农田土壤水分的影响较大,但土壤水分含量散失较为平缓;裸露的地表则恰好相反,但随着地表干沙层的加厚,地表土壤水分散失防护的效应越来越明显,后期土壤深层水分得到了一定恢复;受干沙层的防护,有植被覆盖的土壤水分消耗量大于裸地,裸地的无效地表蒸发也不容忽视。在沙漠化地区土地上进行农业生产和植被恢复时,应加强地表覆盖,增加土壤水分储量,为沙漠化地区农业增产和植被恢复提供良好的水分供给。探明沙地农田土壤水分的运移规律,还可以为相似逆境地区农业生产高效用水和管水提供可靠的理论依据。

基于Sentinel-2卫星的潜江市虾稻田时空格局变化研究

【目的】近年来虾稻共作模式飞速发展,探究虾稻田空间分布变化特征有利于进行农业种植结构调整、增强耕地利用集约化程度,对我国农业可持续发展和粮食安全保障具有重要的现实意义。【方法】文章基于Sentinel-2遥感解译2016—2019年潜江市多期虾稻田空间数据,利用ArcGIS空间分析功能探究2016—2019年虾稻田空间分布变化情况,并利用重心模型及局部空间自相关分析法对虾稻田重心移动方向和空间分布规律进行分析,探究2016—2019年虾稻田空间格局变化规律。【结果】潜江市虾稻田空间分布不均衡,西部及西南部地区分布广而东北部地区分布少;2016—2019年虾稻田面积变化以扩张为主,扩张区域主要位于浩口镇、龙湾镇、熊口镇和张金镇地区;2016—2019年虾稻田重心移动方向为东南向—西向—东北向,标准差椭圆方向亦向东北方向扩张;虾稻田分布呈现明显的空间自相关性,西部、西南部及东北部乡镇虾稻田空间分布呈聚集状态。【结论】2016—2019年潜江市虾稻田呈逐步扩增状态,主要集中于研究区西部及西南部以农业发展为主的地区,其面积扩张主要与农业发展状况、城市化和工业化进程有关。

2000年以来的渭河流域实际蒸散发时空格局分析

基于MOD16遥感蒸散发产品,利用降雨径流资料和全球陆面蒸散发估算数据集（MTE）进行精度评价,通过空间建模、趋势分析、标准差法分析了渭河流域2000-2013年实际蒸散发（ET）的年际和年内时空格局变化,探讨了不同土地利用类型下实际蒸散发的差异性变化特征。结果表明：（1）2000-2013年间渭河流域年ET呈缓慢增加趋势,年际波动较大,空间上呈北低南高的趋势,多年平均蒸散发为509.8 mm。（2）年内ET呈单峰型分布,季节性变化明显,主要集中在5~9月份,最高和最低值分别出现在8月和1月;（3）渭河流域ET变化趋势呈减少、基本不变、增加的区域面积分别占14.9%,24.7%和60.4%,年际波动程度整体呈现中度波动。（4）不同土地利用类型ET的分布总体上林地的年ET均值最高,草地、农田和城镇次之,裸地最低。

长株潭城市群景观格局时空变化分析

根据1973年、1993年以及2013年长株潭城市群研究区域遥感影像的解译结果,在景观和景观类型2个层次选取6类景观格局指数,运用移动窗口法来分析长株潭城市群40年的景观格局时空变化特征。结果表明:1)城乡建设用地面积急剧增长,水域和林地面积有所增长,农田面积大幅减少;2)整体景观破碎度持续增加,但空间分布不均,破碎区集中在城乡开发建设的热点区域,主城区内部和远郊山林地的聚集度反而提升:3)建设用地增长区域和水域与林地等生态用地的破碎化区域基本一致;4)针对基本农田和林地的土地保护政策法规对景观格局有重要影响。有必要加强城市群的绿色基础设施研究和景观生态规划以解决景观破碎化问题,实现“两型”社会建设目标。

阿坝州植被NPP动态变化及驱动力分析

【目的】为阿坝州植被保护与生态环境建设提供科学的理论参考依据。【方法】基于2000年、2007年和2015年的MODIS-NPP,将GIS与RS技术相结合,采用动态变化模型对阿坝州16年内植被NPP变化进行分析,借助地理探测器分析其空间差异的主要因素。【结果】阿坝州植被NPP空间分布呈现由南向北、自东向西递减的变化趋势;状态与趋势变化分析表明16年内,全州植被NPP变化处于准平衡状态,变化趋势基本合理;16年内,研究区植被保护与恢复建设取得明显成效。【结论】高程、NDVI和植被类型为影响区域植被NPP形成明显空间分布差异的主要原因,而各驱动因子的交互作用则比单因子的影响力更强,驱动作用更加明显。

2001-2014年博斯腾湖流域地表温度时空分异特征及归因

以3S技术为支持,在MODIS地表温度产品精度验证的基础上,采用空间分析、统计和趋势分析法,探讨了博斯腾湖流域2001—2014年不同土地利用类型下地表温度的差异性变化特征,辨析了地表温度的时空分异特征及归因。结果表明:(1)MODIS LST产品在博斯腾湖流域的精度(平均R2=0.96)总体上满足要求,可用于地表温度的时空分布研究。(2)流域内平均地表温度的年际波动较大,以2002、2007年和2013年尤为突出,分别超出多年平均值0.45℃、0.59℃和0.29℃;年内地表温度呈单峰型分布,季节性变化明显,地表温度高值主要集中在3—8月,最高值出现在7月。(3)地表温度空间格局呈东南高于西北的变化趋势,尤其在植被覆盖度低的区域地表温度较大;土地利用覆被类型影响着地表温度的时空分布状况,各种土地覆盖类型的年均地表温度排序依次为沙漠>裸土>旱地>稀疏草地>湖泊>草原>草本沼泽>草甸。(4)博斯腾湖流域地表温度变化趋势呈严重减少、轻微减少、基本不变、轻微增加和显著增加的区域面积分别占5%、13%、39%、36%和7%,以基本不变和轻微增加为主。地表温度的时空变化不仅受大尺度气候变化的影响,还主要受土地类型性质等差异的影响,二者共同作用构成了不同地理区域及景观的温度场格局,绿色植被对区域地表温度的时空分布具有重要的调节作用。