渌水流域水沙演变规律及其对土地利用变化的响应研究

【目的】探究渌水流域土地利用变化对水沙变化的影响。【方法】基于遥感影像数据及实测水沙数据,分析渌水流域水沙变化趋势及其对土地利用变化的响应,进一步构建CA-Markov城市扩张模型及水文模拟模型(hydrologic simulation program-Fortran,HSPF),量化土地利用变化和气候变化对水沙的影响;基于模型开展渌水流域未来土地利用情景预测及未来水沙过程模拟。【结果】1980年以来渌水流域内建设用地面积持续增长,渌水流域实测径流量呈增加趋势,输沙量呈减少趋势,两者的突变点分别在1988年及1998年;气候变化和人类活动对径流增加的贡献率分别为49.53%、50.47%,对输沙减少的贡献率分别为3.45%和96.55%;实施耕地保护政策的2030年土地利用情景在保障耕地面积的同时,并未明显加剧水土流失问题,还能兼顾社会经济发展和城市化建设。【结论】1988年之后渌水流域径流量增加是土地利用变化和气候变化共同作用的结果;而1998年之后流域输沙量显著减少的主要原因为土地利用变化。

土地利用时空变化的关键驱动因子及其影响趋势——以武威市为例

基于武威市1990年、2000年、2010年、2021年四期LandsatTM/OLI遥感影像数据,利用土地利用动态变化指数、土地利用转移矩阵、重心迁移模型与主成分综合得分模型等方法,并结合气象数据和社会经济统计数据对武威市土地利用时空变化驱动因子进行了定量分析.结果表明:近32a来,武威市草地、耕地、建设用地和水域面积呈增加趋势,未利用地与林地面积呈减少趋势,动态度介于2.56%~-0.13%之间,林地与未利用地主要转为草地和耕地;研究区土地利用变化空间差异明显,水域重心迁移距离最大,耕地次之,未利用地最小;人类活动与气候变化是影响武威市土地利用变化的关键因子,人类活动的贡献率56.35%,远大于43.65%的气候变化贡献率,且二者的影响均呈上升趋势,且以人类活动的影响更大.未来,应该充分发挥人类的积极作用,促进人地协调发展.

气候和土地利用变化对潮白河流域径流变化的定量影响

为量化气候和土地利用变化对流域径流的影响,该文以华北土石山区潮白河流域为研究对象,利用AWY(annual water yield)模型及分离评判法定量分析了1956-2010年气候和土地利用变化对流域年径流的影响。结果表明:研究时段内,潮白河流域年降水量和年径流量呈显著下降趋势;流域年径流量在1979年发生减少突变;气候变化是潮河、白河流域年径流减少的主要原因,贡献率分别为59.3%和93.5%;土地利用变化贡献率相对较小,分别为40.7%和6.5%;不同土地利用类型对流域年径流变化的影响差异较大:林地对径流变化贡献率平均达到67%,耕地和草地分别为18%和15%,水域、未利用地因所占面积比例小,与流域年径流变化相关性并不显著。研究结果可为流域内水土资源规划及管理提供参考。

区域土地利用动态变化及其结构预测研究——以南通市为例

以南通市土地利用现状数据和年度变更数据为依据,采用土地利用动态度、土地利用相对变化率及土地利用程度指数三项指标,对研究区域1996-2004年间各类用地的动态演变情况作了分析,在此基础上构建Markov模型,预测了规划期内南通市土地利用结构的变化。结果表明:(1)纵向上看:8年间全市的耕地数量减少最多,居民点及工矿用地增加最多,但是牧草地和交通用地的年变化率分别高于二者;(2)横向上看:市区各类用地的变化幅度都大于全市整体水平,海门、如皋和市区的土地利用程度处于快速发展时期;启东、海安的土地利用程度处于一般发展阶段;如东和通州的土地利用程度处于缓慢发展阶段;(3)预测结果显示2010年和2020年全市的耕地面积会减少6509公顷和19045公顷,显著高于各类建设用地的增加量,未利用地开发强度不够。

重庆市主城区居住用地时空演变特征分析

基于1986、1995、2000及2007年的居住用地数据,应用GIS空间分析、动态度模型分析方法研究重庆市主城区居住用地的时空演变特征。研究显示:1995-2000年间,年均扩展规模和年变化率都大于1986-1995年和2000-2007年两个时期,各个时期中渝北区扩展规模均最大;在年变化率方面,除2000-2007年大渡口区年变化率大于渝北区外,其余各时期渝北区均最大,渝中区年变化率在各时期中均最小。在整个研究时段,主城区居住用地扩张比较分散,各区域均有大规模的增加,但是,分散中也有扩张方向相对集中的区域,主城区东北方向即渝北区,和其他区域相比,扩张方向明显,规模大。

1990-2017年喀斯特自然保护区土地利用变化对生境质量的影响

[目的]探讨自然保护区生境质量变化规律及其影响因素,为制定有效的区域生态保护政策提供科学依据。[方法]基于Landsat系列影像数据,采用生境质量估算模型与土地利用转型生境贡献率,以贵州省兴义市坡岗自然保护区为例,分析土地利用变化对不同功能分区生境质量的影响并定量评估退耕还林还草政策情景对生境质量改善效果。[结果]1990—2017年自然保护区土地流转主要发生在草地和耕地转为林地、其他类型转为草地和林地间。28a保护区平均生境质量提高15.71%,且呈现先增加后减少的趋势。1990年保护区平均生境质量表现为:缓冲区>核心区>试验区,2001年以后转换为:核心区>缓冲区>试验区。在退耕还林还草政策情景下,坡岗自然保护区平均生境质量从当前情景的0.88提高到0.92,生境质量改善。[结论]坡岗自然保护区的建立、退耕还林还草工程的实施以及人类活动的增加是影响保护区生境质量变化的主要原因。

汾河源头区域土地利用及生境质量时空演变的多情景模拟

土地利用变化及生境质量服务的多情景模拟对制定区域差别化的生态保护和耕地保护政策具有重要的意义。以汾河源头区域为例,借助Logistic-CA-Markov耦合模型,对土地利用转移情况、影响因子和未来变化趋势进行了多情景模拟分析,然后运用InVEST模型分析土地利用变化对生境质量带来的影响。结果表明:不同驱动因子的解释能力具有差异,11个驱动因子整体解释效果较好,ROC值都在0.85以上;自然发展情景、生态保护情景、耕地保护情景下6种地类的变化方向、生境演变特征均有所不同;2017—2030年自然发展情景、生态保护情景、耕地保护情景生境质量分别为0.78,0.76,0.81,0.72;不同情景下的生境质量结果均表明随着海拔和坡度的升高,生境质量也不断得到提高,但是同一海拔和坡度下不同情景生境质量的变化具有差异。

不同土地利用格局下地表径流对降水特征的响应

基于设定的试验区和南京市一年的真实降水数据,在SWMM模型中设置传统土地利用开发建设格局S1和最优土地利用格局S2两种土地利用情景,采用SPSS软件定量分析了降水特征对地表径流的响应。结果表明,S2能有效降低地表径流量,但在降雨量、降雨强度较大时,其地表径流的消减作用会显著降低,甚至会出现增加径流量的情况,表明仅通过土地利用格局的优化尚无法应对由强降雨造成的城市内涝问题;径流特征受多个降水特征的综合影响,其中总径流差值与降雨历时、降雨量及降雨重现期三者所构成的回归方程拟合优度最高。

上海市建设用地与人口变化的关联特征及展望

系统研究建设用地与人口的时空耦合关系,是优化调整建设用地与人口政策,提高土地资源利用效率的理论基础。利用1990年以来四次人口普查数据与多时期土地利用遥感监测数据,基于人口—建设用地变化率模型分析1990—2020年间上海市域及16个行政区建设用地面积与人口数量的时空变化特征和耦合关系。研究发现:(1)30年间上海市建设用地和人口均大幅扩张,强度剧烈,呈典型的蔓延特征。(2)全市16个区人口用地变迁同时呈现空间分异和地理邻近特征。(3)在近郊区和远郊区变迁强度先增后减的同时,部分中心城区出现人口用地的减少。研究结果反映出30年来上海市人口用地变化与城市发展呈现出一种“补偿式启动、扩张式发展、收缩式平衡”的阶段性特征。首次提出了变迁强度、弹性等概念和计算方法,并加入地理信息增强结果可视化,为超大城市人地关系提供了评价方法和价值导向,可为相关政策制定和规划编制提供参考。

转型发展视角下长三角41市人口与建设用地时空关联格局及其启示

从转型发展视角审视长三角过去30年人口与建设用地变化,为科学协调人地关系,编制实施国土空间规划提供参考。研究基于人居空间变迁模型,使用人口普查数据和土地利用/覆盖遥感数据,对1990—2020年间,长三角地级市人地变化进行面板分析。研究发现:①20世纪90年代以来,长三角41市人居空间变迁总体呈现“大蔓延、小稀释、高强度”的时空格局。人口、用地整体大幅扩张,且用地增速远大于人口增速。②分阶段看,变迁状态呈现“先同质化、后多样化”,变迁强度呈现“先扩大、后缩小”趋势,对应经济模式由计划经济向集体经济、民营经济、市场经济转型,发展条件由国内市场向国际市场转型,发展理念以及由高速发展向高质量发展转型。③人口与建设用地关联格局的空间分布以地理邻近特征为主,局部呈现空间分异。研究提出在当前经济增速放缓背景下,人居空间变迁状态应尽量稳定,并保持较弱的强度;面向未来发展,应通过协调人地关系推动土地资源集约节约利用,更好地适应转型发展要求。研究突破了对该地区人地关系演进单一指向的一般结论,有助于理解长三角转型发展和相关政策。

基于土地利用格局变化的胶东半岛生境质量时空演变特征研究

生境质量受人类活动引起的土地利用变化影响日益严重,因此,对于生境质量的监测与评估具有重要意义。基于2000、2005、2010、2015和2020年土地利用数据,利用GIS空间分析技术和InVEST-Habitat Quality模型,对胶东半岛土地利用和生境质量时空特征进行定量化描述,甄别生境质量变化的热点区域,探究胶东半岛土地利用格局变化对生境质量的影响。结果表明:①耕地一直是胶东半岛的主要土地利用类型,该地区整体土地转移的速率呈缓慢上升趋势,建设用地的转入和耕地的转出尤为突出;②胶东半岛5个年份的生境质量平均值分别为0.565、0.560、0.552、0.548、0.545,总体上呈下降趋势;不同等级区域的面积占比大小依次为:中等、高、低、较高、较低;中等生境质量区域面积减少最多,而低等生境质量区域面积增加最多,内陆区域生境质量高值区面积小且分散,而生境质量低值区分布相对集中且呈块状、片状;生境质量指数变化速率在减缓;不同区域中,生境质量对于土地利用变化的响应不同,建设用地增加是胶东半岛地区生境质量整体下降的主要原因,而滨海湿地增加提高了局部区域的生境质量。本研究将为胶东半岛地区土地的规划管理和生态环境保护提供相关科学参考。