洋河流域土地利用景觀格局的粒度效應(yīng)

[目的]為揭示流域土地利用方式與氣候變化的響應(yīng)機(jī)制,并制定氣候變化的適應(yīng)策略。[方法]以2000和2015年金錢河流域的遙感影像為數(shù)據(jù)源,利用遙感影像處理方法對(duì)影像進(jìn)行分類,采用疊置分析得到2000和2015年的土地利用方式轉(zhuǎn)移矩陣；利用fragstats軟件在景觀格局分析中采用了景觀格局?jǐn)?shù)量分析方法,在類型水平和景觀水平上分別選取不同景觀指數(shù),系統(tǒng)分析了金錢河流域土地利用方式景觀格局變化的時(shí)空特征。[結(jié)果]近15年來(lái)金錢河流域的土地利用類型均發(fā)生明顯變化,草地、林地、建設(shè)用地的面積增加,分別增加了620.33、386.58、45.32km~2,而水域、未利用地和耕地面積分別減少了555.34、452.71、44.17km~2。景觀格局分析結(jié)果表明,林地和水域面積始終占據(jù)優(yōu)勢(shì),耕地和建設(shè)用地面積明顯增加且破碎程度降低,分布呈現(xiàn)集中化,水域周邊的景觀要素增多。[結(jié)論]流域內(nèi)水域面積減少明顯,其主要原因是降水變化以及人為活動(dòng)的影響；草地面積增多,主要轉(zhuǎn)入類型為水域,多為斷流的河流以及變小的河道；林地面積的增多以及耕地面積的基本平衡與政府施行的退耕還林、林地耕地保護(hù)政策有很大關(guān)系,因此短時(shí)間內(nèi)政府政策的導(dǎo)向是土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。在景觀格局的數(shù)量分析上研究區(qū)的破碎程度降低,景觀呈均衡化趨勢(shì)發(fā)展。

科學(xué)認(rèn)識(shí)流域土地利用變化及其特征可以為流域水文變化、水環(huán)境變化、氣候變化等研究提供基礎(chǔ)。以1970—2010年伊洛河流域5期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用gis信息技術(shù)與空間分析技術(shù),得到不同時(shí)期伊洛河流域土地利用/覆被特征,選取土地利用變化率指數(shù)、土地利用綜合指數(shù)和土地利用動(dòng)態(tài)度模型3個(gè)指標(biāo),分析了近40a來(lái)研究區(qū)的土地利用/覆被變化特征。結(jié)果表明,伊洛河流域土地利用以耕地為主,其次為林地。研究區(qū)土地利用處于發(fā)展期且土地利用變化處于快速變化水平,隨著城鎮(zhèn)化面積的逐年增加,流域耕地面積從1990年以后逐年減少,城鎮(zhèn)工礦居民用地不斷增加,其他如林地、草地和未利用面積變化基本保持不變。從不同的發(fā)展階段來(lái)看,1970—1990年間,土地利用/覆被變化不太顯著;1990—2000年流域土地利用變化以城鎮(zhèn)工礦居民用地增加為主要特征;2000—2005年流域土地利用變化以耕地減少為主要特征;2005—2010年土地利用變化程度較2000—2005年有減緩趨勢(shì),但仍然呈現(xiàn)耕地減少、城鎮(zhèn)工礦居民用地增加的特征。從不同的高程帶來(lái)看,洼地和丘陵地帶土地變化較劇烈,變化的主要特征為耕地減少、城鎮(zhèn)工礦居民用地增加,而中山和高山地帶,因?yàn)槿祟惢顒?dòng)影響較小,土地利用情況變化很小。

朱溪河小流域?qū)偃珖?guó)水土流失重點(diǎn)治理小流域,研究流域內(nèi)的土地利用景觀格局,對(duì)流域生態(tài)修復(fù)具有重要意義。基于\"3s\"技術(shù),應(yīng)用fragstats3.3軟件,分別從斑塊類型水平及景觀水平,對(duì)朱溪河小流域土地利用景觀進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明:整個(gè)流域多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)偏低,居民點(diǎn)及工礦用地、耕地、園地等受人類干擾程度較大的景觀類型的破碎化程度較高,但無(wú)明顯破碎化現(xiàn)象,流域景觀比較完整。

應(yīng)用gis,rs技術(shù)與景觀格局分析軟件fragstats研究了2001年黃河流域青海片土地利用和青海片內(nèi)景觀格局的空間分布,并根據(jù)構(gòu)建的景觀彈性度指數(shù)分析了研究區(qū)域的景觀生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。結(jié)果表明,黃河流域青海片總體上以低覆蓋和高中覆蓋草地為主,景觀不規(guī)則,較為復(fù)雜且不穩(wěn)定,但無(wú)明顯破碎化現(xiàn)象。片內(nèi)黃河源頭區(qū)域景觀多樣性和彈性度相對(duì)較低;片內(nèi)黃河干流區(qū)域景觀多樣性、均勻度和景觀彈性度相對(duì)較高。西寧市景觀破碎度較高而景觀彈性度較低,受人為干擾較強(qiáng)。

區(qū)域土地利用景觀格局變化對(duì)其生態(tài)環(huán)境具有重要意義。利用3s技術(shù)和景觀生態(tài)學(xué)分析方法,對(duì)位于貴州六沖河流域的夾巖水利樞紐區(qū)域近20a的土地利用景觀格局動(dòng)態(tài)變化情況進(jìn)行分析,結(jié)果表明:(1)近20a間研究區(qū)土地利用景觀類型面積發(fā)生了較大變化,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,建設(shè)用地面積持續(xù)增加;(2)20a間,研究區(qū)各景觀類型的破碎化程度越來(lái)越高;耕地、林地和草地等景觀類型的形狀復(fù)雜性在緩慢下降;(3)研究區(qū)內(nèi)耕地、林地、草地等景觀類型為優(yōu)勢(shì)景觀,水域和建設(shè)用地景觀類型的優(yōu)勢(shì)度有所增加,但研究區(qū)地處烏蒙山集中連片特困區(qū)域,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展較為緩慢,城鎮(zhèn)化水平還比較低。

運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)原理,借助gis技術(shù),選取景觀指數(shù)對(duì)豫西黃河流域土地利用景觀格局進(jìn)行分析。結(jié)果表明,林地和以旱地為主的農(nóng)業(yè)景觀是豫西黃河流域的主體景觀類型;各景觀類型間斑塊密度值差距較大,斑塊形狀指數(shù)差異較明顯,總體上較簡(jiǎn)單;研究區(qū)域景觀異質(zhì)性和多樣性較高,各景觀類型所占比例差異較大,農(nóng)田和林地占有較大優(yōu)勢(shì)。該區(qū)域景觀破碎化程度較小,特別是西部地區(qū)地形起伏較大,人類干擾活動(dòng)相對(duì)較小。

運(yùn)用遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù),對(duì)半城子水庫(kù)流域2000年和2005年的2期遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯判讀,結(jié)合土地利用動(dòng)態(tài)度模型和景觀生態(tài)學(xué)數(shù)量方法分析了流域土地利用和景觀格局的變化。結(jié)果表明:①2000-2005年間,流域土地利用類型發(fā)生了一定變化,但林地始終是流域主導(dǎo)土地利用類型;②研究期內(nèi),半城子水庫(kù)流域土地利用年變化速度為1.30%,其中闊葉林是最穩(wěn)定的土地利用類型,其他土地是最活躍的土地利用類型;③類型水平上格局指數(shù)顯示針葉林斑塊形狀最復(fù)雜,混交林的異質(zhì)性較高;④景觀水平的格局指數(shù)顯示,區(qū)域景觀破碎化程度加劇,多樣性增加,均勻度增強(qiáng)。

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(jì)算了景觀指數(shù),定量分析了流域土地利用變化及其對(duì)景觀格局的影響.結(jié)果表明:(1)近30年來(lái),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(dòng)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(lái)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(shì)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(shì)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(lái)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(diǎn)狀穿孔于大斑塊的格局,景觀破碎化較為嚴(yán)重.

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(jì)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(jiǎn)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.

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。

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。

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(guò)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(méi)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。

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(shuō)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。

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(guò)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.

近年來(lái)土地利用驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究成為研究的熱點(diǎn),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(dòng)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(duì)土地利用景觀格局進(jìn)行分類,研究景觀格局的動(dòng)態(tài)變化、轉(zhuǎn)移矩陣及特征,結(jié)合七臺(tái)河市煤礦區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況,確定影響景觀格局因子的驅(qū)動(dòng)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(dòng)態(tài)變化度較大成為該時(shí)期土地利用景觀格局動(dòng)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(dòng)因素密切相關(guān),同時(shí)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(zhǎng)速度減慢。

以灤河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域,基于swat模型模擬1976-2012年灤河流域的水沙過(guò)程,分析2000年京津風(fēng)沙源治理項(xiàng)目實(shí)施前后流域產(chǎn)水產(chǎn)沙時(shí)空格局變化;研究1980-2010年流域景觀格局變化特征,揭示景觀格局變化的水沙響應(yīng);應(yīng)用spearman相關(guān)分析法分析流域景觀格局變化對(duì)水沙過(guò)程的影響.結(jié)果表明:與20世紀(jì)80年代相比,2010年流域林地和建設(shè)用地增加,其他用地類型減小;流域景觀集中程度提高、連通性變優(yōu)、優(yōu)勢(shì)斑塊顯著、形狀趨于規(guī)則、多樣性減少、破碎化程度降低、景觀類型向非均衡方向發(fā)展;流域年均地表徑流減少9mm,產(chǎn)水量增加5.44mm,產(chǎn)沙減小1.59t/hm2;地表徑流減少區(qū)域占全流域89.32％,產(chǎn)水量增加區(qū)域占76.71％,產(chǎn)沙量減少區(qū)域占93.89％;地表徑流、產(chǎn)水、產(chǎn)沙與林地面積呈負(fù)相關(guān),產(chǎn)水與草地面積呈正相關(guān),地表徑流、產(chǎn)沙與農(nóng)業(yè)用地面積呈正相關(guān);地表徑流、產(chǎn)水、產(chǎn)沙與景觀形狀、shannon\"s均勻度、景觀分離度呈正相關(guān),與蔓延度、最大斑塊指數(shù)呈負(fù)相關(guān);產(chǎn)水、產(chǎn)沙與斑塊密度和shannon\"s多樣性指數(shù)呈正相關(guān);工程治理后,流域年均徑流量與產(chǎn)沙量顯著下降,產(chǎn)水產(chǎn)沙高值區(qū)顯著縮小,產(chǎn)沙關(guān)鍵區(qū)域仍需治理.

針對(duì)溈水流域土地景觀格局分布給河流水質(zhì)造成的影響,做了簡(jiǎn)單的論述.土地利用類型與空間分布形式,在一定程度上影響著水體水質(zhì)污染狀況.景觀格局分布能夠反映出人類活動(dòng)行為,通過(guò)景觀指數(shù),能夠明確水質(zhì)變化,科學(xué)預(yù)測(cè)水體水質(zhì)變化.