洞庭湖區(qū)土地利用及景觀格局演變特征

草原文化遺址是草原民族文化的靈魂之一,加強(qiáng)對(duì)草原文化遺址的保護(hù)具有重要的意義。本研究利用地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem,gis)與遙感(remotesensing,rs)技術(shù)以及景觀分析軟件,選取了單一土地利用動(dòng)態(tài)度、綜合土地利用動(dòng)態(tài)度、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣及景觀格局指數(shù)等指標(biāo)對(duì)元上都遺址區(qū)域近30年土地利用和景觀格局的變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明,1)草地是元上都遺址最主要的土地利用類型,在研究時(shí)間段內(nèi)面積波動(dòng)變化；2)近30年,元上都遺址草地、林地、農(nóng)田之間相互轉(zhuǎn)化頻繁,伴隨著景觀指標(biāo)的不斷變化；3)2000–2005年綜合土地利用動(dòng)態(tài)度最高,林地單一土地利用動(dòng)態(tài)度變化速率最高；4)景觀整體比較脆弱,越來(lái)越多樣化、破碎化,但已逐漸趨于穩(wěn)定；生態(tài)建設(shè)工程的大力開展以及農(nóng)牧民生產(chǎn)方式的不斷變化是引起變化的主要原因。維持草原類型的面積和草原景觀的穩(wěn)定性,對(duì)元上都遺址的保護(hù)具有重要的作用。

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(gè)時(shí)段土地利用及景觀格局的動(dòng)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(shì)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(shì),表明景觀整體上破碎化程度增加,這是因?yàn)槿祟悓?duì)生態(tài)環(huán)境的干擾越來(lái)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(duì)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(jì)算了景觀格局指數(shù),分析了近20年來(lái)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(diǎn)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(dòng)程度的加劇,景觀多樣性稍有下降,均勻度上升。

選擇城鎮(zhèn)化過程特征突出的深圳市為研究對(duì)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(cè)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(shì)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(zhǎng)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(zhǎng)轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)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(cè)結(jié)果顯示,驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)趨勢(shì)相似,生態(tài)控制情景下土地利用集約度更高。

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(duì)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(gè)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?cái)?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(dòng)影響加劇。

運(yùn)用gis技術(shù)和景觀分析軟件fragstat方法,依照自然地貌特點(diǎn),研究了揚(yáng)州地區(qū)土地利用及其景觀格局特征。土地利用分析表明:研究區(qū)自然地貌類型簡(jiǎn)單,主要由平原區(qū)和丘陵區(qū)組成。平原區(qū)面積和斑塊數(shù)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),分別占83.54%和73.71%;區(qū)內(nèi)95%以上的耕地、水體、草地面積分布在平原區(qū)。整個(gè)景觀組分中耕地面積最大,占總面積的68%。區(qū)內(nèi)水網(wǎng)密布,天然河湖面積大,水體占總面積的19%。居民點(diǎn)數(shù)量最多,分別占總面積和總斑塊數(shù)量的11%和61%。林地和草地面積僅各占1%。景觀格局分析表明:研究區(qū)景觀多樣性和景觀優(yōu)勢(shì)度高,景觀均勻度指數(shù)不高,土地類型分配不均勻,在整個(gè)區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)為水田、居民點(diǎn)和湖泊為主要的土地類型,水田占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)平原區(qū)和丘陵區(qū)景觀格局分析及其地貌特征指出:發(fā)展平原區(qū)林、農(nóng)、牧、副復(fù)合經(jīng)營(yíng)的商品林建設(shè),以低丘崗地植被恢復(fù)為主加強(qiáng)丘陵區(qū)生態(tài)公益林建設(shè),以及在整個(gè)區(qū)域加強(qiáng)和完善城市森林建設(shè)和\"三網(wǎng)\"防護(hù)林體系建設(shè)應(yīng)成為揚(yáng)州現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

基于大連市2005年土地利用圖形數(shù)據(jù),選用生態(tài)意義較明確的景觀特征指數(shù),從斑塊和景觀兩個(gè)水平上定量研究了大連市土地利用的景觀空間格局。結(jié)果表明:旱地景觀是大連地區(qū)面積最大、分布最廣、連續(xù)性最強(qiáng)的基質(zhì)景觀,其面積比例為40.21%,斑塊個(gè)數(shù)比例為7.62%,平均斑塊面積高達(dá)5.53km2/個(gè);林地和城鄉(xiāng)用地景觀的面積比例也較大,分別為39.28%和12.89%,水田、草地和水域的面積比例較小,分別為3.54%、1.83%和1.96%;灘涂、沼澤地及未利用土地的景觀面積比例均不足1%。

以1975年和2005年的土地利用圖為基礎(chǔ)圖件,以各個(gè)縣市為研究單位,提取各個(gè)縣市的土地利用數(shù)據(jù),分析三峽庫(kù)區(qū)近30年來(lái)土地利用動(dòng)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(kù)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(gè)景觀指數(shù)的變化在各個(gè)地域分布上的變化趨勢(shì)是不一樣的,土地利用對(duì)景觀格局的影響比較和緩,三峽庫(kù)區(qū)景觀的多樣性在減少。

基于gis技術(shù)和景觀生態(tài)學(xué)理論,利用寧武縣第二次土地調(diào)查的相關(guān)數(shù)據(jù),對(duì)寧武縣的土地利用景觀格局進(jìn)行了定量分析。結(jié)果表明:寧武縣優(yōu)勢(shì)景觀為有林地、其他草地和旱地,分別占到全縣總面積的33.3%、26.4%和26%。其他景觀類型面積較小,多數(shù)景觀面積所占比例不足1%。各景觀類型之間面積差異較大,這與當(dāng)?shù)刈匀粭l件和人為干擾有關(guān)。寧武縣整體景觀破碎度、多樣性和均勻度指數(shù)分別是0.094、1.6175和0.509,說明寧武縣景觀發(fā)育較為成熟,異質(zhì)性較強(qiáng)。根據(jù)以上結(jié)果分析,在寧武縣景觀生態(tài)規(guī)劃方面給出了建議。

文章以前郭爾羅斯蒙古族自治縣第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合景觀面積、斑塊個(gè)數(shù)、斑塊密度、平均斑塊面積等景觀特征指數(shù)、計(jì)算公式,從景觀斑塊面積特征,景觀斑塊密度大小及差異特征,景觀斑塊多樣性、均勻度特征方面,對(duì)土地利用景觀格局特征進(jìn)行分析。

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(shì)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(shì)為草地、戈壁、沙地和鹽堿地呈減少趨勢(shì);耕地、林地、居民點(diǎn)呈增加趨勢(shì),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(diǎn)等類型的平均斑塊面積較小。隨著人類對(duì)灌區(qū)的開發(fā)、建設(shè)和利用,景觀優(yōu)勢(shì)度減少,景觀多樣性和景觀均勻度有所增加?？傮w上各指數(shù)都與人為活動(dòng)有很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。

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(duì)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(duì)3期土地利用圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(jì)算三個(gè)時(shí)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(lái)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(lái)越均勻,某一種或幾種景觀組分占優(yōu)勢(shì)的情況越來(lái)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(lái)越不規(guī)則,并且分布越來(lái)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(duì)聚集。

基于安徽省1995～2005年土地利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),通過統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)學(xué)模型,對(duì)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。

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(shì)度、均勻度和破碎度等景觀生態(tài)學(xué)指標(biāo),對(duì)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(shì),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(dòng)干擾大,破碎度高,在一定程度上影響了水西的景觀格局。

指出了安徽省蚌埠市是省內(nèi)三大中心城市之一,近年來(lái),蚌埠市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市建設(shè)迅速,生態(tài)環(huán)境受到了一定程度的破壞,為了充分了解城市建設(shè)與土地利用和生態(tài)環(huán)境之間的動(dòng)態(tài)變化,利用遙感(rs)及地理信息系統(tǒng)(gis),以安徽省蚌埠市2000年和2005年兩年的tm遙感影像為數(shù)據(jù)源,在envi以及fragstat景觀格局分析軟件的支持下,分析了蚌埠市土地利用變化信息以及其景觀格局的動(dòng)態(tài)特征.結(jié)果表明:5年來(lái),從土地變化總體來(lái)說,城鄉(xiāng)居民及工礦用地和耕地增加,未利用地減少,研究區(qū)受人為活動(dòng)影響劇烈.

基于壩子(喀斯特山區(qū)受人類活動(dòng)影響最明顯的特殊地貌)尺度較小的特征,運(yùn)用系統(tǒng)網(wǎng)格法,結(jié)合半方差變異函數(shù)修正模型,分析貴州省境內(nèi)3種類型共15個(gè)壩子2005、2010、2015年土地利用強(qiáng)度的空間演變特征,揭示貴州巖溶山區(qū)典型壩子土地利用強(qiáng)度空間演變的一般規(guī)律及其與壩子內(nèi)部景觀格局變化的相互關(guān)系.結(jié)果表明:貴州壩子土地利用強(qiáng)度空間動(dòng)態(tài)演變和景觀格局響應(yīng)模式展現(xiàn)出明顯的類型差異.總體上,土地利用強(qiáng)度隨壩子經(jīng)濟(jì)水平由高到低呈梯度遞減.微觀演變上,市縣中心壩子的土地利用強(qiáng)度圍繞壩地中心外圍呈同心帶狀先減后增,空間演變趨勢(shì)為穩(wěn)定-擴(kuò)張型;市縣周圍壩子的土地利用強(qiáng)度以單一\"極-軸\"為高強(qiáng)度中心,變化兼具增減,演變趨勢(shì)為波動(dòng)型;偏遠(yuǎn)地區(qū)壩子的土地利用強(qiáng)度基本穩(wěn)定不變,甚至小幅減弱,演變趨勢(shì)為穩(wěn)定-衰弱型;壩子景觀格局與土地利用強(qiáng)度變化因壩區(qū)主導(dǎo)功能差異存在5種不同的響應(yīng)關(guān)系模式.研究期間,3種類型壩子土地利用強(qiáng)度的空間演變受自然和人文因子雙重控制,各因子之間相互作用形成其空間演變的典型特征.

土地利用及景觀格局變化作為人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境影響的主要研究?jī)?nèi)容,是評(píng)價(jià)區(qū)域發(fā)展變化的重要指標(biāo)。利用2004、2009和2014年3期landsat遙感影像,以rs、gis技術(shù)為基礎(chǔ),采用目視解譯和計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類法進(jìn)行鄭州市土地利用分類,并結(jié)合arcgis10.2、fragstas3.3軟件對(duì)其進(jìn)行景觀格局研究。結(jié)果表明:1)2004—2014年鄭州市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張迅速,耕地逐年減少,水體變化不顯著,林地先減少后增加；2)林地優(yōu)勢(shì)度下降,建設(shè)用地優(yōu)勢(shì)度逐年上升,耕地和水體優(yōu)勢(shì)度基本不變,各景觀類型總體呈平衡發(fā)展態(tài)勢(shì)；3)鄭州市景觀多樣性指數(shù)逐年增加,景觀多樣性趨于平衡,景觀格局逐步變好；4)景觀斑塊破碎化程度增加,各景觀要素斑塊形狀逐漸復(fù)雜化。

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(duì)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(shì)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(gè)時(shí)期,林地和建設(shè)用地景觀的變化趨勢(shì)是先增加后減少,與耕地景觀變化趨勢(shì)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(dòng)轉(zhuǎn)換關(guān)系;兩個(gè)時(shí)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(shì),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(shì),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(duì)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(jì)算結(jié)果對(duì)該區(qū)土地利用景觀格局進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。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(zhǎng),草地和未利用地呈現(xiàn)逐漸減少趨勢(shì);人類活動(dòng)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(dòng)對(duì)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(jì)學(xué)軟件fragstats3.3的支持下,以1986年、1995年和2002年三個(gè)時(shí)期的土地利用覆蓋數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)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(zhǎng)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(lái),長(zhǎng)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(zhǎng)株潭地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快,但同時(shí)要注意增強(qiáng)長(zhǎng)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(huì)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

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(zhǎng)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(dòng)力,氣候和政策因素也是重要的影響因素.

以2006年quickbird遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),利用gis技術(shù)對(duì)石林景區(qū)巖溶湖泊湖濱帶土地利用類型進(jìn)行遙感解譯與制圖,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用景觀類型指標(biāo)(如斑塊數(shù)量、斑塊面積)和景觀格局指標(biāo)(如景觀均勻度、景觀優(yōu)勢(shì)度、景觀破碎度、景觀分維數(shù))對(duì)研究區(qū)土地利用空間格局進(jìn)行定量分析.結(jié)果表明:長(zhǎng)湖林地面積占82.86%,受人為保護(hù)最好,具有良好的自然性;比目潭和綠芳塘受人為干擾較大,土地利用類型較多,土地格局凌亂.