基于GIS的重庆市道路密度的空间分异

以重庆市县域为研究单元,选取2006年重庆市1∶166万基础地理信息数据中的道路网络数据为参考底图,利用ArcGIS的叠加分析和空间分析功能,研究了重庆市县域道路密度的空间分布差异。在道路密度研究的基础上,对各县(片)区的路网密度分布差异从社会经济和地形等方面,进行了相关分析和讨论。结果表明,2006年重庆市各区县道路密度的空间分布具有明显的集聚特征和地带性,重庆西部渝中区、沙坪坝区、九龙坡区等道路网密度较高,东北部的城口、东南部的丰都等区县道路网密度较低,揭示出重庆市道路密度空间分布的不均衡性;部分区县的道路网密度较高,与周边地区的差异相对显著,但尚未连接成面或完全均质化,主要包括西部铜梁片区、东南的丰都等区县;各区县不同等级道路密度空间分异也不尽相同;与地形、经济、人口、城镇用地的相关性研究中发现,重庆市道路密度分布格局与重庆的地势走向和地貌组成的地区分异大体吻合,与各区县GDP发展的空间水平基本耦合,与人口的相关性密切,并且道路网络的不断完善加速了城镇建设用地的外扩。

基于斑块评价的三峡库区腹地坡耕地优化调控方法与案例研究

三峡库区腹地坡耕地大量存在,且>25°的陡坡耕地实现全部退耕还林难度很大,同时还存在农户自发弃耕撂荒现象。有必要深入探讨库区腹地不同地域特征下坡耕地优化调控的理论与方法。在充分考虑坡耕地的分布现状和未来发展趋势的前提下,设定了坡耕地优化调控的6个原则,提出空间优化适宜性评价和农户对坡耕地资源的需求压力数量评价相结合的坡耕地综合优化调控方法。选取库区腹地典型流域草堂溪流域进行案例研究。根据草堂溪流域特点以及坡耕地分布特征,从坡耕地可达性、生态功能和坡改梯适宜性3方面选取相关指标作为格局适宜性调控体系,选取耕地压力指数和果园对农户需求的补充能力作为数量调控体系。综合优化将研究区坡耕地分为优化利用型、重点整治型、逐步退耕型和优先退耕型4种类型,结合研究区坡耕地特点在保持耕地压力不增加、减少陡坡不适宜耕地和土壤侵蚀的前提下设置了4种退耕情景。最后根据农户自发撂荒地的空间分布特征,验证了评价指标体系建立的合理性和正确性。

“二环八射”道路格局对重庆地区建设用地扩展演变特征的驱动

选取以重庆市主城区为中心，包括其周边的几个区、县的平行岭谷区为研究区，探讨当前的“二环八射”道路格局下建设用地演变特征及道路格局对建设用地扩展演变的驱动机制。结果表明，研究区逐步形成的“二环八射”高速道路格局突破了平行低山岭谷的阻隔，1988～2010年，建设用地的分布与扩展存在由内向外的圈层梯度效应，有着沿高速公路沿线集中分布的趋势。各高速沿线建设用地扩展与各高速路的通车时间有一定的正相关关系，同时受沿线地形因素和区位因素的影响。

重庆市主城区不同地质条件下土壤侵蚀时空分异特征

土壤侵蚀是一种长时效的恶性地貌过程,已成为我国最重要的、持续影响面最大的生态环境问题。研究以位于三峡库区库尾的重庆市主城区为例,综合运用RS和GIS技术,解译了1988年、1999年、2009年3期TM、中巴遥感影像,并与数字化的地质图进行空间叠加分析。结果表明:(1)1988-2009年研究区各地层以微度侵蚀、轻度侵蚀为主,总体上呈现好转趋势。(2)研究区地层土壤侵蚀动态变化率内部差异大。(3)从地层与土壤侵蚀的相关关系分析,岩性的软弱性决定了土壤侵蚀的易发性。上、下沙溪庙组,遂宁组以抗蚀性能力弱,摩擦系数低的紫(红)色砂岩、泥岩为主,加之出露面积大,决定了土壤侵蚀的易发性,应是研究区水土保持工作的重中之重。

平行岭谷区都市城郊耕地景观演变案例研究——以重庆市沙坪坝区为例

为研究都市城郊耕地景观的演变历程,总结耕地景观演变模式进而为未来研究区的农业资源合理利用和优化调控提供可借鉴性措施,以重庆市沙坪坝区为例,按其地貌特征从东至西划分为东部丘陵A区、岩溶低山B区、中部浅丘C区、西部岩溶低山D区4个区域,以1979年的MSS影像、1988、1995、2001、2007和2010年5个时期的TM影像为基本数据源,采用景观指数和定量表征指标,分析了沙坪坝区耕地景观空间格局演变、空间分布变化幅度及其种植结构引起的耕地景观功能变化。结果表明:A、B、C、D 4区耕地平均斑块面积在1979～2010年有了较大程度的减小,相应的斑块数目有了显著的增加,斑块密度呈现逐步增加的趋势,多样性指数和均匀度指数除了A区在逐步减小外,其他3区均呈增大趋势,耕地景观总体的破碎化程度增加了。2001年以前,除了A区快速减少外,各区耕地面积相对稳定;2001年为界限至今,A、C两区耕地演变属于快速消退型,B、D区则属于逐渐消退型。从2003年到2007年研究区种植作物类型及各区功能定位有所变化,研究区正处于从传统都市城郊农业向现代都市农业的转变中。研究区耕地景观从东部主城核心区到西部缙云山区,呈现跳跃突变式演变的特殊模式。

三峡库区腹地农村居民点空间分布特征及其自然背景影响——以奉节县为例

农村居民点是农村人口的重要聚居方式,分析其空间分布特征并深入揭示其空间布局的影响因素和驱动机制,对科学规划农村居民点,合理利用土地资源具有重要意义。文章以三峡库区腹地奉节县农村居民点作为研究对象,借助Arc GIS10.2软件,研究农村居民点密度和用地比重的空间差异性及其与地形因子的关系,结果表明:(1)从密度和用地比重来看,研究区不同等级的农村居民点在空间分布上均呈现出北部密度和用地比重较大,而南部总体偏小,局部密集,用地比重较大的特点;(2)从地形因子来看,研究区分布在海拔800 m以下及坡度6~25°范围内的农村居民点密度在20个/km2以上,用地比重多在1.5%以上,属于农村居民点较密集区。总体上,奉节县农村居民点空间布局与其自然地理环境有直接关系,地势低平、河网密布的地区,农村居民点密度大且用地比重大,反之,地势陡峭,土地承载力低的地区,农村居民点分布分散,用地比重较小。

三峡库区腹地县域耕地压力研究——以奉节县27个乡镇为例

本文以奉节县的27个乡镇为研究区,运用景观生态学理论、地理信息系统和统计分析方法,借助Erdas8.5、ArcGIS9.3以及Fragstats3.3软件,分析了三峡库区腹地奉节县27个乡镇2010年耕地压力空间分布规律,讨论了耕地压力与土壤侵蚀的关系及优化调控措施。结果表明:①研究区耕地受其自然地理条件的影响,在不同岩性、地貌、坡度上分布差异显著;②耕地压力空间差异较显著,长江以北大部分乡镇耕地压力指数小于1,而南部乡镇耕地压力指数基本上大于1.5。根据耕地压力指数偏离1的程度且经校正将研究区分为4类区,包括无压区、边缘区、低压区和高压区;③由于北部地区开垦了大量的坡耕地,缓解了耕地压力,使得北部地区耕地压力比南部地区小,但土壤侵蚀综合指数较南部地区大,即生态破坏较严重。因此,通过大量开垦坡耕地来缓解耕地压力虽能暂时起到作用,但是从长远来看会加快耕地水土流失的速度,最终会大大增加耕地压力;④缓解研究区耕地压力、维护生态平衡要结合城镇化进程,促使人口向非农产业转移,通过异地供给方式解决粮食问题,降低粮食自给率;在推行生态退耕的同时也要保护好现有中、优等别耕地;调整农业结构,形成以种植粮食作物为基础,畜牧业、林果业、药业为主导的农业结构。

基于坡耕地与聚落空间耦合的三峡库区腹地奉节县人地关系研究

以三峡库区腹地奉节县的27个乡镇为例,应用网格分析技术,以1 km×1 km网格为单元,揭示了聚落与坡耕地资源之间的配置关系以及不同岩性区聚落—坡耕地耦合模式差异,并对研究区人地关系做了类型划分。结果表明:1奉节县27个乡镇聚落和坡耕地的空间分布表现出较强的空间趋同性,二者用地比、斑块等级大小高值都主要位于北部梅溪河河谷和中部长江河谷地区,低值主要分布于南部石灰岩地区;2坡耕地偏多型主要分布于砂岩区,坡耕地偏少型主要分布于石灰岩区,而坡耕地—聚落均衡型则表现出随机分布格局;3研究区坡耕地大量存在的原因主要归结于坡耕地基数大和坡耕地退耕难度大。受坡耕地分布的影响,坡耕地偏多型的土壤侵蚀较其他耦合类型严重;4 27个乡镇人地关系划分为人地矛盾突出型、人地矛盾较突出型、人地矛盾较缓和型和人地矛盾缓和型四种类型,而人地矛盾较突出类型所占比重最大,面临着退耕压力和耕地压力突出的双重问题。

渝宜高速(重庆段)对土地利用变化驱动及景观格局的响应

为深入认识道路对土地利用/土地覆被变化的作用过程和机制,确定道路的影响范围和强度,论文选取渝宜高速(重庆段)两侧15 km缓冲带为研究区,基于1986、2000、2007和2013年4期遥感影像数据,利用Arc GIS技术和景观生态学方法,从4个分段、3个尺度探讨了高速公路驱动下土地利用和景观格局演变的梯度差异及其对道路演变的响应。结果表明,1986—2013年,研究区土地利用变化规律正在由"点"往"轴"向格局转变;2013年西段低山丘陵区、中段低山宽谷区、中段中低山峡谷区道路的影响范围分别是10、7、5 km,东段中山峡谷区道路效应不明显;总体来看,公路沿线3 km范围内土地利用开发强度高,并且4个分段的土地利用综合程度自西向东逐步降低;在道路的驱动下,全区景观格局的变化局限在一定范围内,对于西段低山丘陵区和中段低山宽谷区的景观格局显著变化在5 km内,中段中低山峡谷区、东段中山峡谷区的变化主要集中在4和3 km内,影响域内景观破碎化程度加剧,景观稳定性降低,生态景观风险增加;各分段土地利用和景观格局变化空间差异与其通车时间存在正相关关系,同时受区域经济和地形因素以及环境政策的影响。研究结论有助于丰富对生态脆弱区道路效应的理解,为区域交通规划及土地资源持续利用提供科学依据。

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。

重庆市不同空间尺度建设用地演进特征与景观格局分析

研究不同空间尺度下城市土地利用的演变过程和变化特征,有助于深入了解和揭示城市土地利用演变时空差异和内在影响机制。以重庆市主城区为例,基于研究区1978~2013年多时序的MSS和Landsat TM/ETM+遥感影像数据,利用Arc GIS技术和景观格局分析理论,从研究区整体尺度、区域尺度和各区尺度等3种空间尺度对研究区建设用地演进特征和景观格局动态变化进行分析。结果表明:(1)1978~2013年研究区不同空间尺度建设用地面积变化趋势基本相似,综合扩展程度指数变化特征也存在一定的规律。在2001年之后研究区建设用地演进过程由低缓发展向高速递增阶段过渡,各区尺度建设用地扩展深受地貌、经济、政策、交通等影响因素的干扰;(2)在不同空间尺度新增斑块数目对比中,边缘扩展模式与跳跃扩展模式的主导优势先后发生3次转换,而在新增斑块面积比对比中边缘扩展模式始终保持绝对优势,填充扩展模式分别在新增斑块数目和面积比的比较中均处于弱势;(3)随着时间的变化,就整体尺度上景观指数变化而言,景观破碎度和景观多样性明显增加,斑块形状趋于简单和规则化,斑块之间连通性不断提高,与城市化进程趋于吻合。但区域尺度和各区尺度深受国家政策环境的影响,景观指数变化则相对复杂。研究结论有助于从空间尺度对城市扩展信息进行挖掘和理解,为其城市规划和土地管理提供一定的科学依据。

基于地形因子的三峡库区腹地耕地演变——以草堂溪流域为例

以1990、2000、2004和2007年4期遥感影像数据和1∶5万的DEM数据为数据源,利用ArcGIS 9.3空间分析功能和Fragstas 3.3景观格局分析功能对库区腹地耕地演变进行了研究。首先建立草堂溪流域耕地数据库以及高程、坡度和地形位指数图,然后将高程、坡度和地形位梯度分别与耕地数据进行图层运算,提取坡耕地的面积,探讨不同地形下耕地的分布特征。结果表明:耕地在各地形因素上的分布表现为15°～35°坡度带、500～1000 m高程级别、东南坡及南坡以及中高地形上。1990—2007年,研究区耕地在面积和空间格局上均发生很大的变化,随地形梯度的增大,4个时期耕地分布面积随地形位指数的增大表现为先升后降;聚集度减少特别显著的主要集中在第4(1.2～1.5)和5(1.5～2.0)两个地形梯度带,即中高地形位的耕地之间聚集程度降低,破碎程度加剧,生态环境好转。

基于土地利用变化的三峡库区小流域生态风险评价——以草堂溪为例

为揭示三峡库区小流域土地利用变化对生态风险的影响,选择草堂溪小流域作为研究区,以1990、2000、2004和2010年4期TM和CBERS影像获取草堂溪小流域土地利用信息,以500 m×500 m为基本单位,制作格网作为辅助评价单元,借助GIS技术为数据分析平台,对土地生态风险指数进行空间插值,生成1990、2000、2004和2010年4期生态风险分级图。结果表明:1990—2010年研究区土地利用相对合理指数上升0.03;研究区5种风险等级连片分布,与耕地和水域分布区域具有显著的空间相关性,5种生态风险等级主要集中在15～25°和>25°坡度带上以及500～1 000 m和1 000～1 500 m两个高程带上;研究区生态风险呈现先恶化后好转的趋势,较低风险等级面积在1990和2010年最大,分别占研究区总面积的28.23%和37.41%,2000和2004年高风险等级面积最大,分别为29.69%和35.54%。研究得出草堂溪小流域生态风险时空变化原因主要为自然条件限制和人为因素控制。针对研究区生态风险时空变化特征提出调控对策,具体有:进行最优土地利用组合类型搭配,调整不合理土地利用类型,改良林分结构;对流域近消落带部位的土地利用在统筹考虑水环境污染治理和土壤侵蚀问题的同时进行统一合理规划管理。

三峡库区紫色岩小流域土壤侵蚀强度动态监测

研究以草堂溪小流域1990年、2000年、2004年和2007年四期TM和CBERS影像为数据源,利用ArcGIS9.3软件,通过图层叠加、统计分析等,提取草堂溪小流域不同类型土壤侵蚀与高程、坡度、土地利用等相应数据,计算出土壤侵蚀综合指数。结果表明:五种侵蚀类型在研究期内相互转化,轻度侵蚀面积增加最多,达2.61km2,集中分布在草堂溪北部、西北部和东南部;研究区土壤侵蚀强度1990年-2000年明显增加,2000年-2007年逐渐下降,但高于1990年。土壤侵蚀变化的影响因素有自然因素和人文因素。高程和坡度对土壤侵蚀的影响并不是单一的正相关,在高程0～500m,坡度0～25°范围内土壤侵蚀强度变化随高程、坡度的增加而增加,一旦超过这个范围,侵蚀逐渐减少;旱地仍然是土壤侵蚀变化的主要影响因素,尤其是1990年,2004年土壤侵蚀综合指数最高,分别为10.365,7.348。移民、政策支持也影响着土壤侵蚀的变化。针对相对难于控制的自然因素,应根据各因素不同等级的侵蚀情况合理布局配置植被和土地利用类型;人为因素,则主要通过调整土地利用类型,制定合理的移民规划和政策支持,减少土壤侵蚀。

大宁河流域土地利用变化及其对景观格局的影响

研究区域土地利用变化对景观格局的影响有助于合理调控土地利用方式。以大宁河流域为研究区域,利用Arcgis9.3和Fragstats 3.3分析了大宁河1988—2010年间的土地利用变化及景观格局演变,系统分析了不同坡度、不同高程、不同岩性区的土地利用变化对流域景观格局的影响。结果表明:1)1988—2010年间大宁河土地利用变化较为显著,以旱地面积的增加和灌木林的减少及建设用地的增加为显著特点,集中体现在低高程(小于800m)、低坡度(小于25°)下的泥岩砂岩地区;2)大宁河流域景观多样性指数上升,景观格局较为破碎;3)大宁河流域土地利用变化改变了景观格局,与人类的干扰程度有关。最后,提出在不同坡度、高程及不同岩性区采用不同的土地利用方式,以降低景观格局变化带来的负面效应。