上海市土地利用及其景觀格局變化

為揭示湖北省黃石市土地利用景觀格局的發(fā)展變化,合理利用土地,選取2004、2011、2016年3期的landsat遙感影像,采用景觀生態(tài)學(xué)原理和gis技術(shù),對各類用地進(jìn)行土地利用變化分析。選取斑塊數(shù)量、斑塊密度、聚集指數(shù)、最大斑塊指數(shù)、景觀形狀指數(shù)、蔓延度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)8個指數(shù)進(jìn)行分析,研究黃石市近15年的景觀格局的發(fā)展規(guī)律。結(jié)果表明:農(nóng)田、建設(shè)用地面積增加,林地、水域面積基本保持不變,裸地數(shù)量大量減少,景觀連接性減弱,破碎度增加,景觀格局復(fù)雜性增加,景觀格局受人類活動影響加劇。

以1975年和2005年的土地利用圖為基礎(chǔ)圖件,以各個縣市為研究單位,提取各個縣市的土地利用數(shù)據(jù),分析三峽庫區(qū)近30年來土地利用動態(tài)度的變化、土地利用程度的變化;然后接合景觀生態(tài)學(xué)的理論,引入了斑塊平均面積、景觀的多樣性與景觀破碎度,尋找分異特征。研究表明,三峽庫區(qū)近30年各類建設(shè)用地的變化速度>河流水域的變化速度>林地、草地的變化速度>耕地的變化速度;各縣市土地利用程度在增加;各個景觀指數(shù)的變化在各個地域分布上的變化趨勢是不一樣的,土地利用對景觀格局的影響比較和緩,三峽庫區(qū)景觀的多樣性在減少。

基于landsatmss和tm影像數(shù)據(jù),應(yīng)用rs、gis軟件和景觀生態(tài)學(xué)方法,以拜泉縣為例分析了1979～1990年、1990～2001年兩個時段土地利用及景觀格局的動態(tài)變化情況。結(jié)果表明,拜泉縣以農(nóng)田和建設(shè)用地為主,林地大幅度增加,各土地利用類型相互轉(zhuǎn)移,從1979年到2001年,農(nóng)田面積減少了15.53%,林地、水體、草地、建設(shè)用地面積分別增加了710.71%、66.44%、13.73%和133.69%,土地利用率逐漸提高。運(yùn)用分維數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、破碎度指數(shù)、多樣性指數(shù)等景觀指數(shù)分析了拜泉縣景觀格局變化過程,斑塊數(shù)總體呈增加趨勢,表明景觀整體上破碎化程度增加,這是因為人類對生態(tài)環(huán)境的干擾越來越大。

本文選擇崇明東部為研究區(qū)域,利用gis和rs技術(shù)對1988、1997年和2005年衛(wèi)片和航片進(jìn)行了提取、分類和分析,并計算了景觀格局指數(shù),分析了近20年來土地利用及景觀格局變化。結(jié)果表明:耕地基本沒有變化,河流水體、農(nóng)村居民點等不斷增加,潮灘大大減少,城鎮(zhèn)發(fā)展緩慢,隨著人類活動程度的加劇,景觀多樣性稍有下降,均勻度上升。

近25a來,受自然環(huán)境和人類活動的影響,陜西省關(guān)中地區(qū)土地利用及景觀格局發(fā)生了明顯變化。以陜西省1990—2015年4期30m柵格土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用gis技術(shù)和景觀生態(tài)學(xué)方法,對研究區(qū)土地利用和景觀格局時空變化特征及其驅(qū)動力進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）研究區(qū)土地利用類型以耕地、林地和草地為主,其中耕地面積最大,1990、2000、2010、2015年分別占46.25%、45.81%、44.73%和43.94%;（2）研究期內(nèi),耕地、草地面積持續(xù)減少,其中耕地減少面積較大,減少了12.79×104hm^2,林地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地面積均呈增加趨勢,城鄉(xiāng)工礦居民用地面積增加了14.94×104hm^2,增加幅度69.88%,未利用土地減少0.58×104hm^2,減少幅度38.16%;（3）由于人類活動干預(yù),研究區(qū)土地利用類型相互轉(zhuǎn)化頻繁,主要表現(xiàn)為耕地轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)工礦居民用地、草地和林地,草地去向和來源主要為耕地和林地,林地去向和來源主要為耕地和草地等;（4）研究區(qū)景觀形狀指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)分別從204.6934、1.7746、0.5741上升到211.8055、1.8518、0.5991,表明景觀破碎化程度升高,異質(zhì)性增加;（5）研究區(qū)土地利用景觀格局變化的驅(qū)動因素是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及區(qū)域政策和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

近25a來,受自然環(huán)境和人類活動的影響,陜西省關(guān)中地區(qū)土地利用及景觀格局發(fā)生了明顯變化。以陜西省1990—2015年4期30m柵格土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用gis技術(shù)和景觀生態(tài)學(xué)方法,對研究區(qū)土地利用和景觀格局時空變化特征及其驅(qū)動力進(jìn)行分析。結(jié)果表明:(1)研究區(qū)土地利用類型以耕地、林地和草地為主,其中耕地面積最大,1990、2000、2010、2015年分別占46.25%、45.81%、44.73%和43.94%；(2)研究期內(nèi),耕地、草地面積持續(xù)減少,其中耕地減少面積較大,減少了12.79×104hm~2,林地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地面積均呈增加趨勢,城鄉(xiāng)工礦居民用地面積增加了14.94×104hm~2,增加幅度69.88%,未利用土地減少0.58×104hm~2,減少幅度38.16%；(3)由于人類活動干預(yù),研究區(qū)土地利用類型相互轉(zhuǎn)化頻繁,主要表現(xiàn)為耕地轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)工礦居民用地、草地和林地,草地去向和來源主要為耕地和林地,林地去向和來源主要為耕地和草地等；(4)研究區(qū)景觀形狀指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)分別從204.6934、1.7746、0.5741上升到211.8055、1.8518、0.5991,表明景觀破碎化程度升高,異質(zhì)性增加；(5)研究區(qū)土地利用景觀格局變化的驅(qū)動因素是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及區(qū)域政策和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

在gis、rs技術(shù)與景觀格局分析軟件fragstats支持下,采用多樣性、優(yōu)勢度和均勻度等景觀格局指數(shù),分析景電灌區(qū)1987、1991、1999年和2003年土地利用景觀格局變化。結(jié)果表明:土地利用類型總的變化趨勢為草地、戈壁、沙地和鹽堿地呈減少趨勢;耕地、林地、居民點呈增加趨勢,耕地的大幅度增加使得景電灌區(qū)的景觀基質(zhì)由1987年的戈壁和草地變?yōu)?003年的戈壁和耕地。耕地、戈壁、草地和沙地土地類型的平均斑塊面積較大,林地、鹽堿地和居民點等類型的平均斑塊面積較小。隨著人類對灌區(qū)的開發(fā)、建設(shè)和利用,景觀優(yōu)勢度減少,景觀多樣性和景觀均勻度有所增加。總體上各指數(shù)都與人為活動有很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。

以永定河流域為研究對象,對1978～2009年間6期遙感圖像的土地利用情況進(jìn)行解譯,運(yùn)用景觀格局指標(biāo),分析永定河流域景觀格局動態(tài)變化.結(jié)果表明:32年來永定河流域以農(nóng)、林、草業(yè)景觀為主,耕地面積有下降趨勢,林地面積2000年最低,后緩慢上升,水域面積近10年下降明顯.景觀破碎化程度呈不斷上升的趨勢,多樣性指數(shù)逐步升高,景觀類型均勻度總體有下降趨勢,景觀類型轉(zhuǎn)移概率矩陣表明,林地最為穩(wěn)定,干旱河道的變化最大.

基于安徽省1995～2005年土地利用統(tǒng)計數(shù)據(jù),通過統(tǒng)計分析和數(shù)學(xué)模型,對土地利用結(jié)構(gòu)變化、土地利用程度變化和土地利用景觀格局變化進(jìn)行了全面分析。結(jié)果表明:土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化,土地利用變化速度較快,土地利用程度不高,土地利用空間格局趨向合理并逐漸向均衡狀態(tài)發(fā)展。

以河南省1980年代和2005年土地利用/覆蓋分類圖為數(shù)據(jù)源,通過類型面積差異檢測統(tǒng)計和景觀格局指數(shù)計算,對1980s—2005年6種主要土地利用/覆蓋類型的演變情況和景觀格局變化進(jìn)行了現(xiàn)狀和動態(tài)分析。結(jié)果表明:(1)兩個時期河南省耕地面積比重始終最大,未利用土地面積始終最小。從1980s—2005年,耕地面積總體減少的最多,建設(shè)用地面積總體增加的最多,引起土地利用/覆蓋變化的主要人為驅(qū)動因素是人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化推進(jìn)和行政因素。(2)1980s—2005年,景觀水平指數(shù)斑塊個數(shù)、斑塊密度、平均斑塊形狀指數(shù)、平均斑塊分維數(shù)、shannon多樣性指數(shù)和shannon均勻度指數(shù)呈增大趨勢,而最大斑塊指數(shù)、聚集度指數(shù)、蔓延度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)處于降低趨勢。最后,針對土地利用過程中存在的問題,提出了今后土地資源可持續(xù)利用上的建議。

利用環(huán)渤海區(qū)域1985年、1995年和2000年3期tm衛(wèi)星遙感解譯數(shù)據(jù),在gis和景觀格局分析軟件支持下,對該區(qū)域1985年～2000年的土地利用景觀格局及其變化進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明:耕地是區(qū)域主導(dǎo)的景觀類型,1985年、1995年和2000年耕地分別占景觀類型總面積的55.96%、53.70%和55.64%;林地、建設(shè)用地是區(qū)域優(yōu)勢景觀類型,林地分別占景觀類型總面積的21.12%、22.13%和20.95%,建設(shè)用地分別占景觀類型總面積的10.48%、11.83%和11.70%;1985年～1995年、1995年～2000年兩個時期,林地和建設(shè)用地景觀的變化趨勢是先增加后減少,與耕地景觀變化趨勢正好相反,在一定程度上反映了耕地與林地、建設(shè)用地景觀類型之間的互動轉(zhuǎn)換關(guān)系;兩個時段土地利用景觀斑塊數(shù)、斑塊密度、邊界密度、多樣性指數(shù)、聚集度和均勻度指數(shù)的變化表現(xiàn)為先增后減的過程,分維數(shù)、蔓延度指數(shù)和分離度的變化呈現(xiàn)出先減后增的過程。1985年～2000年土地利用景觀斑塊數(shù)、分維數(shù)、多樣性指數(shù)、分離度和均勻度指數(shù)處于降低趨勢,而斑塊密度、邊界密度、蔓延度和聚集度指數(shù)呈現(xiàn)出增大趨勢,反映了該區(qū)域內(nèi)土地利用景觀類型之間存在較大差異,各組分的復(fù)雜性降低,大斑塊增多,各景觀之間的不均勻性增大,不穩(wěn)定性增強(qiáng)。

依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)基本原理,應(yīng)用spss軟件、arcgis軟件和景觀格局分析軟件fragstates對隴縣1989～2009年土地利用景觀格局的變化和空間分布進(jìn)行研究,并根據(jù)各景觀類型的景觀格局指數(shù)計算結(jié)果對該區(qū)土地利用景觀格局進(jìn)行分析評價。結(jié)果表明,隴縣主要景觀類型為林地、耕地和草地,林地和建設(shè)用地保持穩(wěn)定而迅速增長,草地和未利用地呈現(xiàn)逐漸減少趨勢;人類活動使水域、未利用地更為分散,建設(shè)用地、園地更為集中;景觀多樣性降低,破碎化程度減緩,斑塊形狀的復(fù)雜程度并未發(fā)生大幅度的變化,人類活動對景觀格局的影響保持在一定范圍內(nèi)。

在arcgis軟件和景觀指數(shù)統(tǒng)計學(xué)軟件fragstats3.3的支持下,以1986年、1995年和2002年三個時期的土地利用覆蓋數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源,以景觀生態(tài)學(xué)的原理和方法為基礎(chǔ),利用景觀格局指標(biāo)分析了長株潭地區(qū)的景觀格局現(xiàn)狀和存在的問題。研究結(jié)果表明:1986年到2002年間景觀格局主要集中在水田、草地、林地、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民用地和未利用地等景觀類型之間相互轉(zhuǎn)換。從城鎮(zhèn)用地、和農(nóng)村居民用地的顯著轉(zhuǎn)化可以看出,近年來,長株潭地區(qū)的城鎮(zhèn)化速度不斷加快,建設(shè)用地和農(nóng)村居民用地面積不斷擴(kuò)張,說明長株潭地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快,但同時要注意增強(qiáng)長株潭地區(qū)的景觀穩(wěn)定性和抗干擾性能,促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

以北京市大興區(qū)為例,以1993、20012、007年3期土地利用圖為基礎(chǔ),對城市邊緣區(qū)的土地利用景觀格局變化情況進(jìn)行了分析。首先對3期土地利用圖進(jìn)行統(tǒng)計分析,得到了各類土地利用類型的面積變化情況,在此基礎(chǔ)上,利用景觀格局分析軟件fragstas分別計算三個時期土地利用圖的景觀指數(shù)。結(jié)果表明:①大興區(qū)的景觀類型主體是耕地和建設(shè)用地。從1993-2007年,大興區(qū)的土地利用類型面積發(fā)生了很大的變化,其中,耕地面積持續(xù)減少,林地、建設(shè)用地面積持續(xù)增加,園地、草地、水域、荒土地面積先增加后減少;②大興區(qū)景觀格局的總體破碎化程度逐年增加,斑塊形狀相似性變小,形狀越來越不規(guī)則,景觀分離度持續(xù)增加,各類景觀組分面積比例差別在逐漸縮小,景觀中各組分分配越來越均勻,某一種或幾種景觀組分占優(yōu)勢的情況越來越小;③耕地、園地、林地、草地、水域及荒土地呈現(xiàn)出較為一致的變化規(guī)律,即景觀的破碎程度加大,分離度增大,形狀變得越來越不規(guī)則,并且分布越來越分散。建設(shè)用地的變化規(guī)律略有不同,建設(shè)用地的景觀破碎度增加,但是形狀變得規(guī)則,并且分布變得相對聚集。

基于皂市水電站評價區(qū)2000年和2010年landsat-tm影像遙感數(shù)據(jù),在圖像處理軟件的支持下,結(jié)合野外實地考察,獲得了土地利用現(xiàn)狀圖。通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,研究了評價區(qū)近10年來土地利用和景觀格局的動態(tài)變化。研究表明:林地和灌草地是評價區(qū)內(nèi)的主要土地利用類型;其中灌草地和耕地面積減少的比例最多,分別為1.69%和1.57%;水域和建設(shè)用地有所增加,其中水域的面積增加了1230.76hm2,是增長面積最多的土地利用類型。變化的原因主要是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口數(shù)量的增長及國家政策的實施。在組成景觀生態(tài)系統(tǒng)的各類組分中,模地是景觀的背景區(qū)域,它在很大程度上決定了景觀的性質(zhì),對景觀的動態(tài)起著主導(dǎo)作用。在本工程評價區(qū)各拼塊的優(yōu)勢度值中,林地是評價區(qū)內(nèi)的模地,對景觀具有控制作用的生態(tài)體系部分。建庫后土地利用格局發(fā)生了變化,其中水域拼塊因水庫蓄水使其重要性提高,其優(yōu)勢度由水庫蓄水前的4.57%上升到7.68%。

近年來土地利用驅(qū)動機(jī)制研究成為研究的熱點,煤礦區(qū)是土地利用景觀格局變化顯著區(qū)域,該文主要研究土地利用景觀格局動態(tài)變化及其調(diào)控原理。以2000—2010年遙感影像為基礎(chǔ),采用erdas軟件對土地利用景觀格局進(jìn)行分類,研究景觀格局的動態(tài)變化、轉(zhuǎn)移矩陣及特征,結(jié)合七臺河市煤礦區(qū)社會經(jīng)濟(jì)情況,確定影響景觀格局因子的驅(qū)動力因素。結(jié)果表明:林草地、未利用地減少,耕地、礦業(yè)用地增加,動態(tài)變化度較大成為該時期土地利用景觀格局動態(tài)變化的主要特征。第一產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口數(shù)量是決定耕地的主要因子,林草地、礦業(yè)用地與第一、二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值及最終消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)驅(qū)動因素密切相關(guān),同時市政府的環(huán)境保護(hù)及土地復(fù)墾、整治和恢復(fù)措施使礦業(yè)用地增長速度減慢。

以地理信息系統(tǒng)和景觀生態(tài)學(xué)為研究方法,以深圳市為研究區(qū)域,應(yīng)用fragstats3.3軟件計算研究區(qū)各景觀指標(biāo),結(jié)果表明:林地是景觀的背景基質(zhì),其它景觀類型充當(dāng)斑塊功能;交通運(yùn)輸用地斑塊數(shù)量最大,破碎化程度最大;園地斑塊數(shù)量最少,板塊之間距離最大;林地景觀斑塊形狀最復(fù)雜,商服用地和園地比較簡單;研究區(qū)各景觀類型所占面積比例差異較大,景觀多樣性水平和均勻程度均較低.

以1987年、2000年、2014年的landsat影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),借助envi,arcgis,fragstats等軟件,提取了土地利用信息,計算了景觀指數(shù),定量分析了流域土地利用變化及其對景觀格局的影響.結(jié)果表明:(1)近30年來,南四湖流域土地利用變化突出表現(xiàn)為耕地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化,耕地面積減少1069.15km2,建設(shè)用地面積增加1573.26km2.2000-2014年,土地利用綜合動態(tài)度為0.461％,是1987-2000年的4倍.(2)景觀結(jié)構(gòu)上,耕地是流域的主導(dǎo)斑塊,面積約占70％,30年來占景觀面積的比例降低了3.85％,斑塊形狀趨于復(fù)雜;建設(shè)用地日益發(fā)展為優(yōu)勢斑塊,占景觀面積的比例指數(shù)增加了6.1％.耕地與建設(shè)用地斑塊在景觀中的變遷,使得流域自然生態(tài)功能受到較為嚴(yán)重的干擾.(3)流域總體的景觀特征表現(xiàn)為優(yōu)勢斑塊明顯,景觀比較完整,但空間異質(zhì)性較高而連通性較低.近30年來景觀結(jié)構(gòu)由較完整的大斑塊主導(dǎo)、演化成小斑塊圈點狀穿孔于大斑塊的格局,景觀破碎化較為嚴(yán)重.

景觀格局與土地利用空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。運(yùn)用景觀多樣性、優(yōu)勢度、均勻度和破碎度等景觀生態(tài)學(xué)指標(biāo),對水西景區(qū)景觀格局及其用地現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:水西用地類型多樣性較高,以林地占優(yōu)勢,林地破碎度低,森林景觀較完整,但空閑地和建筑用地受人類活動干擾大,破碎度高,在一定程度上影響了水西的景觀格局。

選擇城鎮(zhèn)化過程特征突出的深圳市為研究對象,獲取1980～2015年六期landsat遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行土地利用景觀格局變化分析,結(jié)合ca-markov模型和logistic回歸進(jìn)行土地利用變化模擬,并預(yù)測了深圳市2020年3種不同情景下的土地利用空間格局。結(jié)果表明:(1)1980～2015年期間,建設(shè)用地面積不斷增加并成為優(yōu)勢地類,農(nóng)田和水體面積不斷減少；在景觀水平上,城市化前期土地利用破碎化程度加劇,后期則出現(xiàn)土地利用向集約化的轉(zhuǎn)變。(2)使用5a、10a、20a和30a不同步長的轉(zhuǎn)移矩陣模擬的2015年土地利用kappa系數(shù)分別為0.868、0.844、0.835和0.846。不同步長轉(zhuǎn)移矩陣對于模擬精度有一定影響。(3)3種情景的深圳市2020年土地利用變化預(yù)測結(jié)果顯示,驅(qū)動力情景下城市發(fā)展最快,城市自組織情景和生態(tài)控制情景增長趨勢相似,生態(tài)控制情景下土地利用集約度更高。

利用1976年landsatmss、1989年landsattm、2000年landsatetm+和2010年tm遙感影像,運(yùn)用gis和景觀生態(tài)學(xué)方法,分析了1976—2010年疏勒河中游玉門市土地利用/覆被和景觀格局的變化.結(jié)果表明:1976—2010年間,玉門市土地利用類型轉(zhuǎn)移的主要方向是草地和戈壁轉(zhuǎn)化為耕地、耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地、草地轉(zhuǎn)化為戈壁;土地利用變化經(jīng)歷了\"緩慢變化-急劇變化-顯著變化\"的過程,景觀密度持續(xù)增大,最大斑塊指數(shù)先增大后減小,面積加權(quán)形狀指數(shù)增大,形狀趨于不規(guī)則;斑塊間的最鄰近距離減小,景觀逐漸向具有多種要素的密集格局演變,更加破碎;不同斑塊間的分離度減小;景觀的多樣性和均勻度先減小后增加.農(nóng)業(yè)人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是研究區(qū)土地利用/覆被變化的最直接驅(qū)動力,氣候和政策因素也是重要的影響因素.

以中緬泰老\"黃金四角\"地區(qū)緬甸段為例,通過構(gòu)建土地利用重心測度、動態(tài)變化及景觀指數(shù)等模型,對其1993年~2017年的土地利用與景觀格局變化狀況進(jìn)行探究,得出以下結(jié)論:(1)隨時間演進(jìn),研究區(qū)林地顯著擴(kuò)展而草地、耕地、灌叢及水體等均大幅減少,建筑用地雖擴(kuò)展顯著但比重始終較小；各土地利用類型的空間分布重心及其轉(zhuǎn)移變化差異顯著,24年間,建筑用地、耕地、草地、水體及濕地重心均整體向東北方向偏移而林地與灌叢重心偏向西南。(2)研究區(qū)土地利用變化速度整體較快但小幅放緩,土地利用空間變化劇烈的區(qū)域主要集中在林地、草地及耕地等用地類型上；隨時間演進(jìn),各用地類型均發(fā)生了較明顯的相互轉(zhuǎn)化,其中以林地、草地、耕地及灌叢的間轉(zhuǎn)化最為顯著。(3)從斑塊類型尺度來看,研究區(qū)不同用地斑塊間的景觀指數(shù)及其變動差異懸殊,整體而言,灌叢、草地及耕地的斑塊密度明顯較高但形狀規(guī)整程度顯著較低,而林地的平均斑塊面積遠(yuǎn)大于其余地類。(4)從景觀總體尺度來看,研究區(qū)景觀的多樣性與均勻度指數(shù)均持續(xù)降低而破碎度指數(shù)整體減小,各用地景觀面積差異持續(xù)擴(kuò)大且空間分布的均勻程度不斷降低,整體呈由分散分布向集中布局的轉(zhuǎn)變。