Landscape Pattern Evolution Processes of Alpine Wetlands and Their Driving Factors in the Zoige Plateau of China

Zoige Plateau wetlands are located in the northeastern corner of the Qinghai-Tibet Plateau.The landscape pattern evolution processes in the Zoige Plateau and their driving factors were identified by analyzing the dynamic changes in landscape modification and conversion and their dynamic rates of alpine wetlands over the past four decades.The results showed that the landscape conversion between wetlands and non-wetlands mainly occurred during the period from 1966 to 1986.The marsh wetland area converted from lake and river wetlands was larger because of swamping compared to other wetland landscapes.Meanwhile,the larger area of marsh wetlands was also converted to lake wetlands more than other types of wetlands.The modification processes mainly occurred among natural wetland landscapes in the first three periods.Obvious conversions were observed between wetland and nonwetland landscapes(i.e.,forestland,grassland,and other landscapes) in the Zoige Plateau.These natural wetland landscapes such as river,lake and marsh wetlands showed a net loss over the past four decades,whereas artificial wetland landscapes(i.e.,paddy field and reservoir and pond wetlands) showed a net decrease.The annual dynamic rate of the whole wetland landscape was 0.72%,in which the annual dynamic rate of river wetlands was the highest,followed by lake wetlands,while marsh wetlands had the lowest dynamic rate.The integrated landscape dynamic rate showed a decreasing trend in the first three periods.The changes in wetland landscape patterns were comprehensively controlled by natural factors and human activities,especially human activities play an important role in changing wetland landscape patterns.

Integrating ecosystem services evaluation and landscape pattern analysis into urban planning based on scenario prediction and regression model

Urban planning has become a widely concern for minimizing the negative effects of urban expansion on terrestrial ecosystems. We developed an interdisciplinary modeling framework to evaluate the effectiveness and shortcomings of urban expansion management strategies. A three-step method was applied to Yinchuan Plain in the northwestern of China, including(1)analyzing the relationship between landscape pattern and ecosystem service values through mathematical statistics;(2) predicting landscape pattern and ecosystem services change under different scenarios based on cellular automaton model(SLEUTH-3r model); and(3) designing and validating optimized scenario through integrating historical analysis experiments and future multi-comparison suggestions. Results have suggested that landscape composition and configuration can significantly affect regional ecosystem service values, especially the connectivity and shape of landscape. Compact urban growth policy and medium environment protection policy are the appropriate setting for urban expansion plan. Optimization validation of the combined designed scenario implied the reliability of this method. Our results highlighted the significance of integrating application of landscape pattern analysis, ecosystem service value evaluation,model simulation and multi-scenario prediction in urban planning.

黄土丘陵区县域耕地时空格局变化及驱动因素分析——以天水市武山县为例

以黄土丘陵区武山县为研究对象,基于土地利用数据,运用变化轨迹分析法、面积加权平均差椭圆和景观格局指数以及土地利用预测模型,探究1990-2018年武山县耕地格局变化特征,判断各要素对其变化的重要程度。结果显示,(1)3个研究时段武山县耕地面积总体呈减少趋势,耕地重心不同时段存在差异,耕地重心先向西南转移再向东南转移。(2)3个研究时段武山县耕地变化都具有减少补充的基本特征,2000年前速率缓慢,2000年后速率加快,耕地减少面积比补充面积多,耕地减少以城关镇和洛门镇为主。(3)3个研究时段武山县耕地图斑呈现出破碎化现象,破碎化程度加剧。(4)3个研究时段武山县耕地发生变化的主要原因可以归纳为政策影响、自然环境因子影响、空间距离要素的影响,而受地理空间要素影响较小。综上,武山县耕地在28年间变化明显,武山县需要贯彻耕地保护政策和可持续发展理念,合理利用耕地。

基于多源数据的武汉东湖高新区创新空间格局及成因研究

国家高新区已迈入高质量发展的新阶段,创新空间是国家高新区创新发展的重要空间载体,其空间格局分布及成因研究将有助于国家高新区创新效率的提升。文章以武汉东湖高新区为研究对象,利用多源数据,通过SPSS分析方法对其范围内创新空间的分布特征及影响因素等成因展开研究,旨在为高新区创新空间布局优化提供依据,为促进武汉东湖高新区高质量创新发展提供实质性的支持。

Identifying Landscape Pattern Metrics for the Hani Terrace in Yunnan, China

This study seeks to isolate a select group of landscape metrics particularly well-suited for describing the Hani Terrace in southwest of China.We examined the response of 47 landscape metrics to a large range of imagery grain sizes.Based on a correlation analysis,the original 47 metrics were placed into 21 groups such that all metrics within a group were strongly correlated with each other with a value of more than 0.9,and were represented by a single descriptor.Using these cross-sectional metrics in the context of principal components analysis,we found that five factors explained almost 93％ of the total variation in the landscape pattern.The highest loadings for these five factors were the Splitting index （SPLIT）,Patch area distribution （AREA_CV）,Shannon＇s diversity index （SHDI）,Euclidean nearest neighbor distance distribution （ENN_AM）,and Total core area （TCA）,respectively.Considering the real landscape,we added the Patch fractal dimension distribution （FRAC_MN） as the sixth landscape pattern metric.As the scale effect of landscape pattern metrics we design to investigate how a suite of commonly use landscape metrics respond to changing grain size.Based on the anlasis,we determined that the best domain of scale to characterise the Hani Terrace pattern metrics is between 40m and 45m.Through the fractal method,we found that the characteristic scale of the Hani Terrace is the same as the scale domain of metrics,among the 40m and 45m.We suggest that the majority of the patterns in the Hani Terrace landscapes,indeed for all those in southwest China,can be described effectively with these six metrics.

重大铁路工程施工对沿线生态环境的影响

重大铁路工程施工途经多个地貌单元,地形地貌复杂,生态环境脆弱。基于地理探测器模型,利用遥感数据,选取客观权重赋权法(CRITIC)整合4个指标绿度(NDVI)、湿度(WET)、干度(NDBSI)、热度(LST)构建遥感生态指数。以投入运营的铁路工程为例,剖析其沿线生态环境变化效应及驱动因素。通过客观分析铁路工程沿线生态环境时空变化特征,旨在实现铁路与区域环境的可持续发展。研究为重大铁路工程建设生态环境评价提供方法支撑,为铁路沿线生态修复与保护政策的制定奠定基础。

四川天府新区BGI复合功能空间分异特征及其景观格局驱动机制研究

蓝绿基础设施(Blue-Green Infrastructure, BGI)是实现适应气候变化战略目标的重要工具.研究BGI景观格局和功能的空间关系,旨在为城市气候适应性建设提供依据.以四川天府新区(含协调管控区)为例,基于遥感影像数据,从气候适应性视角出发,进行BGI复合功能评价和空间分异特征分析,并运用地理探测器进一步揭示景观格局主要驱动因子及驱动机制.结果表明:(1)复合功能等级整体呈现从龙泉山脉向东西两侧递减趋势,高服务功能集中分布在龙泉山脉、彭祖山景区和三岔湖景区东南方向的协调管控区域.(2)复合功能等级空间分布格局整体呈显著空间正向自相关关系,具有显著高高(HH)、低低(LL)、高低(HL)聚集特征.(3)景观组成类型、网络结构要素类型、斑块密度指数(PD)和面积加权平均形状指数(AWMSI)是复合功能空间分异的主要驱动因子;景观组成类型、网络结构要素类型是复合功能空间分异的主要交互驱动因子.研究探明了景观格局对BGI复合功能空间分异的驱动机制,可用于指导研究区城市气候适应性建设.

噪声环境下视听告警形态对驾驶员辨识反应的影响

为探究危险驾驶场景下车载智能警示系统的不同视听告警形态对驾驶员辨识反应的影响,开展基于驾驶模拟器平台的视听双模态告警实验,重点关注在不同噪声环境下,不同视听告警形态的告警信号对驾驶员的告警效果。实验采用2种噪声环境(高噪声和低噪声)、3种视觉告警形态(0,1,2 Hz闪烁)和3种听觉告警形态(非语音、男声语音和女声语音)条件下的3因素设计,测量被试的辨识绩效和主观评价量表得分,并进行显著性影响分析。实验结果表明,相比0 Hz不闪烁,1 Hz和2 Hz闪烁更符合驾驶员认知状态且更易接受,且1 Hz闪烁显著减少了驾驶员的反应时间;相比非语音,男声和女声语音告警更容易理解和接受,能显著降低驾驶员辨识反应时间,提升辨识正确率;相比低噪声环境,高噪声环境下驾驶员告警信息理解能力显著下降,辨识反应时间显著增加;无论在高噪声环境还是低噪声环境下,“有闪烁—语音”告警形态对驾驶员的告警效果最好,相对其他“视—听”告警形态,“1 Hz闪烁—男声语音”下,辨识绩效最优,知觉匹配和舒适度得分最高。

基于多要素耦合的水网空间格局设计思路与方法

水网建设需要规划先行,水网空间格局设计是各层级水网规划编制的重中之重。针对水网空间格局设计的研究通常聚焦于水资源要素或某一层级、区域,存在与其他行业协同谋划不足等问题,从多要素空间耦合系统、自然-人工复合系统、多功能网络系统等内涵特征出发,结合空间格局设计理论方法对水网空间格局设计的启示,提出了以水系布局为基础、以经济社会水安全保障重点区域为核心、以支撑优化国土空间格局为前提的水网空间格局设计总体思路,统筹考虑经济社会布局、生态保护布局、其他行业发展布局和水系空间布局,提出了水网空间格局设计方法,进而分析了省级水网和市县级水网空间格局设计重点。

高寒草甸斑块化空间分异性及其地形因子影响

青藏高原高寒草甸在国家生态环境保护战略中占据重要位置,近几十年来,气候变化和人为因素导致大面积高寒草甸发生斑块化退化。为探究高寒草甸斑块化空间分异性及各斑块类型间(裸地斑块、短期恢复斑块和长期恢复斑块)的分布规律以及其地形因子的影响,本研究通过3S(RS,GIS,GNSS)技术获取位于青海省河南县和玛多县4个典型研究区的斑块类型分布及地形因子数据,利用景观生态指数探究不同斑块的空间分布差异。结果表明,研究区植被覆盖度随着海拔升高呈现先增加后减小的趋势,斑块景观的破碎化程度呈现先减小后增大的趋势。不同海拔地区斑块化程度最高的斑块类型都是长期恢复斑块。地形因子显著影响着不同斑块的分布,长期恢复斑块和健康草甸主要分布在阳坡平缓区域。

1980-2020年贵州省草地空间分布格局演变及驱动力分析

草地在喀斯特地区石漠化治理和畜牧业发展中发挥重要作用,探明草地空间分布格局演变特征及其驱动力,对维护区域草地生态功能,实现可持续发展具有重要意义。本研究基于土地利用数据集,分析贵州省1980-2020年草地空间转移特征,将景观格局与空间自相关相结合,深入识别草地空间分布格局演化规律及有效管理区域,并利用地理探测器量化草地空间分布格局演变的驱动力。结果表明:1)40年来,贵州省草地面积变化可划分为增长期(1980-2000年)、衰退期(2000-2015年)、恢复期(2015-2020年)3个阶段,草地面积总体上减少了176.88 km^(2)。发生变化区域集中在西部与南部地区,以草地和林地、耕地之间的转移为主,草地总体空间分布格局表现出“西部与南部高,东部与北部低”的特征;2)草地整体景观破碎程度增加,聚合度降低,形状趋于复杂,区县尺度的草地斑块更破碎和分散,但形状更规则;3)草地全局空间自相关程度减弱,局部自相关存在高-高聚集和低-高聚集的空间聚类现象,且集中分布在西部与南部地区;4)草地空间分布格局主要受自然因素的影响,海拔是主导因子,解释力最高,为42.9%。双因子的交互作用可增强对草地空间分布格局的解释力,海拔与牧业产值、年平均气温、人口密度、GDP均存在较强的交互作用,在海拔主导的草地总体分布格局下,区域间社会经济因素的不同和变化显著影响草地空间分布格局的演变,同时地区政策起重要导向作用。

城市景观格局演变驱动因子及其特征研究综述

识别城市景观格局演变的驱动因子,是更好地理解城市景观动态格局、过程及其影响的关键,对于城市景观格局优化与预测、城市空间规划和政策制定等均至关重要。系统梳理了城市景观格局演变的驱动因子;归纳了城市景观格局变化驱动因子定量分析模型,包括基于经验的统计模型和基于过程的动态模型;阐明了全球、国家、城市群和城市等不同尺度下城市景观格局演变驱动因子的时空和尺度异质性特征,以及不同驱动因子的直接和间接效应。提出了城市景观格局演变驱动因子的未来研究方向。

不同空间尺度下南京都市圈区域生态用地景观格局演变分析

随着城镇化进程的不断推进,都市圈已经成为我国城镇化发展格局的主体形态之一。区域生态用地对维护都市圈生态系统安全具有重要作用,开展多尺度景观格局分析有利于把握快速城镇化背景下都市圈区域生态用地景观格局的演变特征和规律。本研究以南京都市圈为例,基于2000—2020年Landsat影像数据,综合使用动态度、土地利用转移矩阵、景观格局指数等方法,分析都市圈、城市、区县3个尺度下区域生态用地景观格局。结果显示:(1)近20年间南京都市圈区域生态用地总体规模呈“急剧下降”到“逐渐增加”的趋势,其变化具有明显的转入和转出双向特征;水域和草地景观格局趋于破碎化,林地景观优势度提升。(2)城市尺度下各城市区域生态用地规模在时间上的变化特征与都市圈基本一致,但在景观格局变化上具有差异,其中宣城区域生态用地景观格局逐渐优化,而淮安、马鞍山、芜湖则破碎化程度增加。(3)区县尺度下约半数以上区县的区域生态用地的规模下降且景观破碎化增大,其中盱眙县、郎溪县和广德市加剧明显。研究结果表明:多尺度分析不仅有助于深入全面了解都市圈区域生态用地格局演变特征,还有利于制定满足不同空间层次且兼顾差异性的生态保护策略。

Investigating the dynamics of wetland landscape pattern in Beijing from 1984 to 2008

The landscape pattern of Beijing wetlands has undergone a significant change as a result of natural and artificial elements.Supported by remote sensing and GIS technology,using multi-temporal TM images from 1984 to 2008 in Beijing,this paper analyzed the dynamic characteristics of wetlands landscape pattern through selected typical indices including patch area,patch average area,fractal dimension index,diversity,dominance,contagion indices and the spatial centroids of each wetlands type were calculated.Finally,the paper explored the evolution mode and driving factors of wetland landscape pattern.The results were obtained as follows：the total wetland area increased during the period 1984-1996,then decline from 1996 to 2004.The wetland area in 1994 accounted for only 47.37% of that in 2004.The proportion of artificial wetland area was larger than that of natural wetland.The proportion of reservoir wetland was 33.50% to 53.73% and had the maximum average area.pond and paddy field wetland type with the least average area accounted for 16.46% to 45.09% of the total wetland area.The driving forces of the natural river wetland were mainly natural elements;its fractal dimension index was greater than the others.The Shannon diversity index of wetland landscape increased from 1.11 in 1992 to 1.34 in 2004,indicating that the difference between proportions of each wetland type decreased and areas of each wetland type were evenly distributed.The contagion index went down from 65.59 to 58.41,indicating that the connectivity degraded.Miyun Reservoir had the largest area and its area change had a great impact on the location of the centroid.Wetland resources degenerated gradually from the joint effects of natural and artificial factors.During the period 2006-2008,the precipitation increased and the drought condition was relieved.The government implemented series of positive policies to save water resources,and the wetland area increased.

中国专业镇建设用地景观格局演变及其扩张驱动机制研究

专业镇的高质量发展对于提升就地城镇化水平和落实乡村振兴战略具有重要意义.探究专业镇建设用地的演变特征及区域差异,有助于理解镇域国土空间的均衡可持续发展趋势.该文借助景观格局指数批量化测算模型与Tobit回归分析方法等,考察分析1985—2020年中国专业镇建设用地的景观格局指数变化及其扩张驱动机制.结果表明:涵盖东北和华东的“第一象限区”是中国专业镇的主要集聚区,而以华南和西南为主的“第四象限区”为次集聚区;各地区专业镇建设用地规模总体呈不断增长态势,但“十三五”期间的增速明显减缓;专业镇建设用地的景观聚合度和景观形状指数均有所上升,表明其建设空间不断趋向融合和集聚,但同时也存在无序蔓延的风险.此外,专业镇建设用地扩张的主导驱动因子具有显著的地域性,其中镇域人口密度、县域城镇固定资产投资额和区域路网密度等变量均表现为正向驱动.

2000—2030年多级流域尺度下重庆市林地景观格局碳储量变化

[目的]分析多级流域林地变化对碳储量变化的影响,预测未来多级流域碳储量变化趋势,为从流域角度的地区林地可持续发展以及碳中和政策实施提供一定的科学依据。[方法]以重庆市为研究区,运用PLUS模型、景观格局指数、生物量扩展因子法、灰色关联度等方法,分析2000—2030年多级流域尺度下重庆市林地与碳储量的时空动态变化,探究了自然情景发展下林地格局变化与碳储量的关联度。[结果](1)2000—2020年,林地面积增加3404.55 km~2,主要来自耕地转换;一级流域林地景观格局总体趋向于聚集化与规则化,破碎程度相对减少;二级流域内“区与群”的林地格局变化历史规律与未来趋势方面存在差异;(2)前20 a,林地碳储量呈现增加—减少趋势,总碳储量增加,其中一级流域洞庭湖水系碳储量增加最多,而二级流域碳储量增量高值区域由北向南移动;(3)预测2030年总碳储量增加,且与不规则指数具有较强关联度。[结论]不同流域尺度下,不同林地景观格局指数与碳储量的相关性存在差异,未来可以从流域角度出发制定有效措施,提高碳汇效益实现碳中和目标。

基于PLUS模型的汾河流域景观生态风险时空分异及多情景模拟

探究流域地区景观生态风险时空分异规律及未来多情景模拟对于诊断区域土地开发问题以及促进区域生态系统可持续发展提供有益参考。以汾河流域为研究对象,基于2000、2010、2020年三期土地利用数据,利用GIS网格法、景观格局指数、空间统计分析等方法,探究汾河流域景观生态风险时空分异特征及其规律,并结合多元数据采用PLUS模型模拟探讨未来多情景下汾河流域景观生态风险的演变趋势及其差异。结果表明:(1)2000—2020年,汾河流域景观生态风险指数均值整体呈下降趋势,主要由于低风险地区面积持续增加;(2)其空间集聚效应逐年增强,地形较平坦的盆地地区主要为低风险和较低风险等级并随着时间的推移范围愈大集聚性越强;(3)2035年两情景景观生态风险进一步降低,基于生态保护可持续情景下汾河流域景观生态风险均值降低以及低风险面积增大与林地、草地、水域的面积增大和连通密切相关,自然发展情境下的变化与建设用地和耕地的整合紧密相关。

洛阳市土地利用景观格局时空演变与预测分析

景观格局是土地利用变化最直观的表现形式,为了评估洛阳市土地利用与景观格局演变情况,进而为洛阳市土地资源管理和生态系统保护提供参考,基于2000—2020年我国土地利用遥感监测数据和PLUS模型,模拟预测洛阳市2030年惯性发展情景和生态保护情景下土地利用类型和景观格局变化,结果表明:2000—2020年洛阳市土地利用类型以耕地、林地和草地为主,区域土地利用总体波动较小,土地利用处于发展阶段;2030年,惯性发展情景下洛阳市土地演变速率提升、生态用地呈收缩趋势,生态保护情景下建设用地扩张受限、生态用地面积增加、区域生态效益显著增加。

黑龙江省绥棱县多情景景观格局变化特征及碳储量时空演变分析

基于2000、2010、2020共3期绥棱县土地利用数据,利用InVEST模型测算2000—2020年绥棱县碳储量变化,并通过FLUS模型与Fragstats模型模拟出3种场景下绥棱县景观格局及碳储量变化。结果表明:1)2000—2010年期间,绥棱县景观破碎度增加,蔓延度下降;碳储量呈现上升趋势,共增加1.076×10^(5)t。2010—2020年期间,景观破碎度加剧,景观异质性增加;碳储量下降趋势明显,共减少0.609×10^(5)t。2)3种场景下景观异质性均有增加,生态保护场景相较其他2种场景有所缓解,自然发展场景与农田保护场景下碳储量均呈现下降趋势,分别为18.051×10^(6)、18.059×10^(6)t,其中生态保护场景下碳存储量有所增加,为18.116×10^(6)t,相较自然发展场景高出6.08×10^(4)t。因此,通过分析绥棱县不同场景下土地景观格局变化特征,进而计算碳储量变化,为绥棱县国土空间规划提供参考依据,其中生态保护场景更有利于城镇发展,故应遵循低碳城区开发模式,以人居环境为导向,合理组织土地资源区划,推进生态绿色城区建设。

2000—2020年安徽省生境质量时空演变及其影响因素

[目的]厘清安徽省生境质量的时空演变特征及其影响因素的空间作用机制,为提高研究区生态治理能力以及可持续发展能力提供科学依据。[方法]借助InVEST模型分析安徽省2000—2020年生境质量的时空格局演变特征,并以网格为分析单元,利用多尺度地理加权回归(MGWR)模型分析自然、社会经济、景观格局等层面因素对生境质量的空间作用机制。[结果]①2000—2020年安徽省的优势景观始终为耕地,区域内的景观转变主要发生在耕地、林地与建设用地之间,其中建设用地景观要素扩张最为明显。人类活动干扰程度的增大导致安徽省景观格局朝着破碎化、复杂化趋势演变。②2000—2020年间安徽省生境质量均值下降0.016,整体上呈现轻微退化趋势,区域内生境质量以较差(0.2~0.4)等级为主,两期数据占比均超过40%。安徽省生境质量存在明显的空间差异特征,在空间格局上呈现着“南高北低”的态势。③根据MGWR模型回归结果,降雨和归一化植被指数对安徽省生境质量存在显著的正向影响,其两期回归系数的正值比例均达80%以上,并随着时间推移进一步扩大,在空间格局上皖南的回归系数整体大于皖北;人口密度与单位面积GDP对于安徽省生境质量存在明显的负面影响,两期回归系数的负值比例均达90%以上,在空间格局上皖北的回归系数整体大于皖南;最大斑块指数与均匀度指数对安徽省生境质量存在正负双向影响,随着安徽省景观格局的破碎化与复杂化发展,其回归系数的负值比例也进一步扩大。[结论]安徽省生境质量在空间格局上呈现一定规律,在此基础上结合影响因素分析结果制定差异化的保护政策,因地制宜治理生态环境,以提高安徽省可持续发展能力,实现人与自然和谐共生的发展目标。