基于不同样带的干旱区城市景观格局时空演变特征——以张掖市为例

景观格局的变化影响着区域生态安全及可持续发展,研究干旱区城市景观格局时空变化特征,对干旱区景观格局优化具有一定的指导意义。基于1987、1995、2000、2006、2011和2016年6期土地利用数据,利用景观格局指数计算方法,研究张掖市景观格局的时空演变特征。结果表明:(1)2016年张掖市景观类型主要为未利用地,最大斑块指数和斑块聚集度最高,草地和耕地次之,草地的斑块个数和密度最大。(2)张掖市景观格局呈现明显的地域分异特征,圈层梯度带上揭示了绿洲-荒漠用地变化,研究期内第1梯度带内破碎度先上升后下降,城市在2006—2016年扩张较快,其余梯度带破碎度逐年升高;空间演变上,居住地在圈层上的变化呈“L”型,未利用地呈“N”型,张掖市从中心城区到外围区域依次为绿洲城市区、绿洲农业区和自然景观区。(3)水平样带揭示了山地-绿洲-荒漠的用地变化,将张掖市分为4类区域,分别为绿洲城市区、绿洲农业区、荒漠区、山地区;西北-东南样带上景观破碎度年变化不规律,在空间上经过居民点波动变化;东北-西南样带研究期内景观水平指数经过居民点波动变化,其余范围内年变化较稳定,中心城区景观异质性较强。(4)人类围绕河流进行各种生产生活活动,将河流样带分为上中下三段,样带上段和下段景观指数年变化基本保持稳定,以未利用地为主,上段存在部分林地、草地;中段景观指数在空间上波动变化,景观类型以未利用地和耕地为主。

土地利用转型背景下的乡村景观格局演变响应——基于草堂溪流域的样带分析

研究山区土地利用转型背景下乡村景观格局演变与转型,对山区现代化农业可持续发展和景观格局优化具有一定的指导意义。以三峡库区草堂溪流域为研究对象,利用ArcGIS10.2和Fragstats 4.2软件,采用样带梯度分析结合景观格局分析方法,基于地形和社会经济因素,分别在河谷地区和山地丘陵地区设置5条样带,对研究区2000—2018年不同方向样带上景观格局梯度演变和驱动机制进行分析比较。结果表明:(1)景观类型整体变化幅度大致可分为较稳定型、逐年递减型和波动递增型,且景观转型的重点主要体现在耕地收缩、果园扩张和林地恢复性增长。(2)2000—2018年,研究区河谷地区的景观类型逐渐多样化,土地利用集聚,呈现空间集约化;而山地丘陵地区景观类型逐渐单一化,林地恢复。整体上由生产型景观格局转型成生态经济型、生态调节型为主的景观格局。(3)社会经济发展和政府政策导向等因素导致研究区内土地利用发生转型,在土地利用转型背景下的乡村景观格局也发生了相应的转变。研究结果可为类似山区土地资源的合理利用、生态治理和乡村振兴提供借鉴价值。

基于样带的唐古特白刺灌丛沙包空间格局尺度研究

黄河河岸与库布齐沙漠之间生态过渡带上的唐古特白刺(Nitraria Tangutorum)灌丛沙包由于遭受到不同程度的破坏而表现出一定程度的退化,空间格局尺度从一定程度上表征了其破碎化程度。我们分别应用样方方差法,小波分析,分维,谱分析以及空隙度分析等方法对鄂尔多斯高原北缘唐古特白刺灌丛沙包的空间格局尺度进行了比较研究,旨在选出适合分析干旱半干旱区白刺灌丛沙包空间格局尺度的方法,并确定研究区内唐古特白刺灌丛沙包的空间格局尺度,为保护唐古特白刺灌丛沙包提供科学依据。结果表明:(1)TTLQV法得到的格局尺度过大,而小波分析得到的格局尺度过小,分维分析得到的格局尺度除了相对较小之外,趋势也不明显,因此都不适合分析干旱半干旱区白刺灌丛沙包的空间格局尺度;(2)而3TLQV,tQV,谱分析和空隙度分析所得到的结果则相对容易接受,其大小顺序是:3TLQV>tQV>空隙度分析>谱分析;(3)独贵塔拉、呼和木独和巴拉贡唐古特白刺灌丛沙包的空间格局尺度分别为16.7～27.1 m,10.2～25.0 m和8.8～17.0 m,这一结果将有助于在今后的研究中合理地确定研究范围和尺度。

基于梯度分析的重庆市主城区城市扩展的景观生态效应

研究快速城市化地区景观格局变化及景观生态效应,有助于加强城市生态环境规划和土地管理。以重庆市主城区为研究对象,借助于Arc GIS 9.3和Fragstats 4.2软件,采用景观扩展指数、景观人工干扰强度模型、景观格局分析相结合的方法,分别从城市扩展模式、人为干扰强度、景观格局梯度等3个方面对1995—2014年研究区城市扩展过程中景观组分变化引起的生态效应进行综合分析。结果表明:2001年之后研究区受地形地貌及交通的影响,占主导优势的边缘扩展模式随时间变化呈减弱趋势,跳跃扩展模式优势却不断增强,而填充扩展模式始终处于同期最低值;1995—2014年,以林地、草地、水域等为主的低、低中强度景观人工干扰区域变化稳中略有增长,但以城乡居民点和工业用地为主高强度景观人工干扰区域却在2007年和2014年呈现出向中、中高强度区域蔓延的态势,旱地、水田空间丧失严重;南-北向和东-西向样带随着距城区中心越远,斑块密度、平均欧式最近邻体距离、Shannon多样性指数值越高,而靠近城区中心区域上述相关景观指数值随时间变化却呈下降趋势;且聚集度指数在时空上的变化却正好与之相反。在南-北向和东-西向样带局部区域景观格局梯度变化存在显著的时空差异,这对城市化过程中景观组分变化引起的生态效应产生深远的影响。

黄土高原乡村聚落用地时空演变与影响因素

研究黄土高原乡村聚落用地规模演变及其影响因素,对优化乡村聚落空间格局,落实国家乡村振兴战略具有理论和现实意义。本文采用位序-规模法则、核密度分析和地理探测器方法,研究1990-2015年黄土高原乡村聚落用地的空间分布和规模等级特征,揭示乡村聚落用地规模格局形成影响因素与驱动机制。结果表明:①1990年以来,黄土高原乡村聚落斑块数量和用地规模总体呈现增加趋势,其中2000-2005年乡村聚落斑块数量增加最明显,2005-2010年用地规模扩大最显著。②黄土高原乡村聚落用地规模处于非均衡发展阶段,乡村聚落空间分布具有明显的历史继承性,在地理空间上表现为主体延伸和局部填充两种形式。乡村聚落密度在区域上呈现"一极两翼"的空间结构特征,关中平原地区是乡村聚落核心集聚区,银川平原-六盘山区-陇东高原、河套平原-汾河谷地-豫西盆地内乡村聚落集聚与分散趋势并存。③黄土高原乡村聚落用地规模格局的形成受到多重要素的综合作用。地形起伏度、年平均气温和年平均降水量等是主要的自然作用力,人均粮食产量、总人口数和乡村人口比重等是关键人文驱动力。其中,任意两个因子的交互作用对乡村聚落用地规模空间格局的影响均强于单个因子的影响。④各因素之间的交互作用对黄土高原地区乡村聚落用地规模格局的影响差异显著。自然地理因素与社会经济因素的交互作用对黄土高原沟壑区、土石山区和高原风沙区的乡村聚落用地规模格局影响最为广泛,社会经济因素之间的交互作用对黄土丘陵沟壑区和河谷平原区乡村聚落用地规模格局具有明显的协同增强效应,粮食生产与区位条件对灌溉农业区的乡村聚落用地规模格局具有显著的协同增强效应。

Shannon-type sampling for multivariate non-bandlimited signals

In this paper, starting from a function analytic in a neighborhood of the unit disk and based on Bessel functions, we construct a family of generalized multivariate sinc functions, which are radial and named radial Bessel-sinc (RBS) functions being time-frequency atoms with nonlinear phase. We obtain a recursive formula for the RBS functions in R d with d being odd. Based on the RBS function, a corresponding sampling theorem for a class of non-bandlimited signals is established. We investigate a class of radial functions and prove that each of these functions can be extended to become a monogenic function between two parallel planes, where the monogencity is taken to be of the Clifford analysis sense.