洋河流域土地利用景观格局的粒度效应

[目的]为揭示流域土地利用方式与气候变化的响应机制,并制定气候变化的适应策略。[方法]以2000和2015年金钱河流域的遥感影像为数据源,利用遥感影像处理方法对影像进行分类,采用叠置分析得到2000和2015年的土地利用方式转移矩阵；利用fragstats软件在景观格局分析中采用了景观格局数量分析方法,在类型水平和景观水平上分别选取不同景观指数,系统分析了金钱河流域土地利用方式景观格局变化的时空特征。[结果]近15年来金钱河流域的土地利用类型均发生明显变化,草地、林地、建设用地的面积增加,分别增加了620.33、386.58、45.32km~2,而水域、未利用地和耕地面积分别减少了555.34、452.71、44.17km~2。景观格局分析结果表明,林地和水域面积始终占据优势,耕地和建设用地面积明显增加且破碎程度降低,分布呈现集中化,水域周边的景观要素增多。[结论]流域内水域面积减少明显,其主要原因是降水变化以及人为活动的影响；草地面积增多,主要转入类型为水域,多为断流的河流以及变小的河道；林地面积的增多以及耕地面积的基本平衡与政府施行的退耕还林、林地耕地保护政策有很大关系,因此短时间内政府政策的导向是土地利用变化的主要驱动因素。在景观格局的数量分析上研究区的破碎程度降低,景观呈均衡化趋势发展。

科学认识流域土地利用变化及其特征可以为流域水文变化、水环境变化、气候变化等研究提供基础。以1970—2010年伊洛河流域5期遥感影像数据为基础,利用gis信息技术与空间分析技术,得到不同时期伊洛河流域土地利用/覆被特征,选取土地利用变化率指数、土地利用综合指数和土地利用动态度模型3个指标,分析了近40a来研究区的土地利用/覆被变化特征。结果表明,伊洛河流域土地利用以耕地为主,其次为林地。研究区土地利用处于发展期且土地利用变化处于快速变化水平,随着城镇化面积的逐年增加,流域耕地面积从1990年以后逐年减少,城镇工矿居民用地不断增加,其他如林地、草地和未利用面积变化基本保持不变。从不同的发展阶段来看,1970—1990年间,土地利用/覆被变化不太显著;1990—2000年流域土地利用变化以城镇工矿居民用地增加为主要特征;2000—2005年流域土地利用变化以耕地减少为主要特征;2005—2010年土地利用变化程度较2000—2005年有减缓趋势,但仍然呈现耕地减少、城镇工矿居民用地增加的特征。从不同的高程带来看,洼地和丘陵地带土地变化较剧烈,变化的主要特征为耕地减少、城镇工矿居民用地增加,而中山和高山地带,因为人类活动影响较小,土地利用情况变化很小。

朱溪河小流域属全国水土流失重点治理小流域,研究流域内的土地利用景观格局,对流域生态修复具有重要意义。基于\"3s\"技术,应用fragstats3.3软件,分别从斑块类型水平及景观水平,对朱溪河小流域土地利用景观进行定量分析。结果表明:整个流域多样性指数和均匀度指数偏低,居民点及工矿用地、耕地、园地等受人类干扰程度较大的景观类型的破碎化程度较高,但无明显破碎化现象,流域景观比较完整。

应用gis,rs技术与景观格局分析软件fragstats研究了2001年黄河流域青海片土地利用和青海片内景观格局的空间分布,并根据构建的景观弹性度指数分析了研究区域的景观生态系统稳定性。结果表明,黄河流域青海片总体上以低覆盖和高中覆盖草地为主,景观不规则,较为复杂且不稳定,但无明显破碎化现象。片内黄河源头区域景观多样性和弹性度相对较低;片内黄河干流区域景观多样性、均匀度和景观弹性度相对较高。西宁市景观破碎度较高而景观弹性度较低,受人为干扰较强。

区域土地利用景观格局变化对其生态环境具有重要意义。利用3s技术和景观生态学分析方法,对位于贵州六冲河流域的夹岩水利枢纽区域近20a的土地利用景观格局动态变化情况进行分析,结果表明:(1)近20a间研究区土地利用景观类型面积发生了较大变化,随着经济社会发展及城镇化进程加快,建设用地面积持续增加;(2)20a间,研究区各景观类型的破碎化程度越来越高;耕地、林地和草地等景观类型的形状复杂性在缓慢下降;(3)研究区内耕地、林地、草地等景观类型为优势景观,水域和建设用地景观类型的优势度有所增加,但研究区地处乌蒙山集中连片特困区域,经济社会发展较为缓慢,城镇化水平还比较低。

运用景观生态学原理,借助gis技术,选取景观指数对豫西黄河流域土地利用景观格局进行分析。结果表明,林地和以旱地为主的农业景观是豫西黄河流域的主体景观类型;各景观类型间斑块密度值差距较大,斑块形状指数差异较明显,总体上较简单;研究区域景观异质性和多样性较高,各景观类型所占比例差异较大,农田和林地占有较大优势。该区域景观破碎化程度较小,特别是西部地区地形起伏较大,人类干扰活动相对较小。

运用遥感与地理信息系统技术,对半城子水库流域2000年和2005年的2期遥感影像数据进行解译判读,结合土地利用动态度模型和景观生态学数量方法分析了流域土地利用和景观格局的变化。结果表明:①2000-2005年间,流域土地利用类型发生了一定变化,但林地始终是流域主导土地利用类型;②研究期内,半城子水库流域土地利用年变化速度为1.30%,其中阔叶林是最稳定的土地利用类型,其他土地是最活跃的土地利用类型;③类型水平上格局指数显示针叶林斑块形状最复杂,混交林的异质性较高;④景观水平的格局指数显示,区域景观破碎化程度加剧,多样性增加,均匀度增强。

以1987年、2000年、2014年的landsat影像数据为基础,借助envi,arcgis,fragstats等软件,提取了土地利用信息,计算了景观指数,定量分析了流域土地利用变化及其对景观格局的影响.结果表明:(1)近30年来,南四湖流域土地利用变化突出表现为耕地向建设用地的转化,耕地面积减少1069.15km2,建设用地面积增加1573.26km2.2000-2014年,土地利用综合动态度为0.461％,是1987-2000年的4倍.(2)景观结构上,耕地是流域的主导斑块,面积约占70％,30年来占景观面积的比例降低了3.85％,斑块形状趋于复杂;建设用地日益发展为优势斑块,占景观面积的比例指数增加了6.1％.耕地与建设用地斑块在景观中的变迁,使得流域自然生态功能受到较为严重的干扰.(3)流域总体的景观特征表现为优势斑块明显,景观比较完整,但空间异质性较高而连通性较低.近30年来景观结构由较完整的大斑块主导、演化成小斑块圈点状穿孔于大斑块的格局,景观破碎化较为严重.

以地理信息系统和景观生态学为研究方法,以深圳市为研究区域,应用fragstats3.3软件计算研究区各景观指标,结果表明:林地是景观的背景基质,其它景观类型充当斑块功能;交通运输用地斑块数量最大,破碎化程度最大;园地斑块数量最少,板块之间距离最大;林地景观斑块形状最复杂,商服用地和园地比较简单;研究区各景观类型所占面积比例差异较大,景观多样性水平和均匀程度均较低.

为揭示湖北省黄石市土地利用景观格局的发展变化,合理利用土地,选取2004、2011、2016年3期的landsat遥感影像,采用景观生态学原理和gis技术,对各类用地进行土地利用变化分析。选取斑块数量、斑块密度、聚集指数、最大斑块指数、景观形状指数、蔓延度指数、香农多样性指数、香农均匀度指数8个指数进行分析,研究黄石市近15年的景观格局的发展规律。结果表明:农田、建设用地面积增加,林地、水域面积基本保持不变,裸地数量大量减少,景观连接性减弱,破碎度增加,景观格局复杂性增加,景观格局受人类活动影响加剧。

草原文化遗址是草原民族文化的灵魂之一,加强对草原文化遗址的保护具有重要的意义。本研究利用地理信息系统(geographicinformationsystem,gis)与遥感(remotesensing,rs)技术以及景观分析软件,选取了单一土地利用动态度、综合土地利用动态度、土地利用转移矩阵及景观格局指数等指标对元上都遗址区域近30年土地利用和景观格局的变化进行分析。结果表明,1)草地是元上都遗址最主要的土地利用类型,在研究时间段内面积波动变化；2)近30年,元上都遗址草地、林地、农田之间相互转化频繁,伴随着景观指标的不断变化；3)2000–2005年综合土地利用动态度最高,林地单一土地利用动态度变化速率最高；4)景观整体比较脆弱,越来越多样化、破碎化,但已逐渐趋于稳定；生态建设工程的大力开展以及农牧民生产方式的不断变化是引起变化的主要原因。维持草原类型的面积和草原景观的稳定性,对元上都遗址的保护具有重要的作用。

运用gis技术和景观分析软件fragstat方法,依照自然地貌特点,研究了扬州地区土地利用及其景观格局特征。土地利用分析表明:研究区自然地貌类型简单,主要由平原区和丘陵区组成。平原区面积和斑块数量占绝对优势,分别占83.54%和73.71%;区内95%以上的耕地、水体、草地面积分布在平原区。整个景观组分中耕地面积最大,占总面积的68%。区内水网密布,天然河湖面积大,水体占总面积的19%。居民点数量最多,分别占总面积和总斑块数量的11%和61%。林地和草地面积仅各占1%。景观格局分析表明:研究区景观多样性和景观优势度高,景观均匀度指数不高,土地类型分配不均匀,在整个区域内表现为水田、居民点和湖泊为主要的土地类型,水田占有绝对优势。根据平原区和丘陵区景观格局分析及其地貌特征指出:发展平原区林、农、牧、副复合经营的商品林建设,以低丘岗地植被恢复为主加强丘陵区生态公益林建设,以及在整个区域加强和完善城市森林建设和\"三网\"防护林体系建设应成为扬州现代林业发展的重点。

基于大连市2005年土地利用图形数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,从斑块和景观两个水平上定量研究了大连市土地利用的景观空间格局。结果表明:旱地景观是大连地区面积最大、分布最广、连续性最强的基质景观,其面积比例为40.21%,斑块个数比例为7.62%,平均斑块面积高达5.53km2/个;林地和城乡用地景观的面积比例也较大,分别为39.28%和12.89%,水田、草地和水域的面积比例较小,分别为3.54%、1.83%和1.96%;滩涂、沼泽地及未利用土地的景观面积比例均不足1%。

以1975年和2005年的土地利用图为基础图件,以各个县市为研究单位,提取各个县市的土地利用数据,分析三峡库区近30年来土地利用动态度的变化、土地利用程度的变化;然后接合景观生态学的理论,引入了斑块平均面积、景观的多样性与景观破碎度,寻找分异特征。研究表明,三峡库区近30年各类建设用地的变化速度>河流水域的变化速度>林地、草地的变化速度>耕地的变化速度;各县市土地利用程度在增加;各个景观指数的变化在各个地域分布上的变化趋势是不一样的,土地利用对景观格局的影响比较和缓,三峡库区景观的多样性在减少。

基于landsatmss和tm影像数据,应用rs、gis软件和景观生态学方法,以拜泉县为例分析了1979～1990年、1990～2001年两个时段土地利用及景观格局的动态变化情况。结果表明,拜泉县以农田和建设用地为主,林地大幅度增加,各土地利用类型相互转移,从1979年到2001年,农田面积减少了15.53%,林地、水体、草地、建设用地面积分别增加了710.71%、66.44%、13.73%和133.69%,土地利用率逐渐提高。运用分维数、优势度指数、破碎度指数、多样性指数等景观指数分析了拜泉县景观格局变化过程,斑块数总体呈增加趋势,表明景观整体上破碎化程度增加,这是因为人类对生态环境的干扰越来越大。

本文选择崇明东部为研究区域,利用gis和rs技术对1988、1997年和2005年卫片和航片进行了提取、分类和分析,并计算了景观格局指数,分析了近20年来土地利用及景观格局变化。结果表明:耕地基本没有变化,河流水体、农村居民点等不断增加,潮滩大大减少,城镇发展缓慢,随着人类活动程度的加剧,景观多样性稍有下降,均匀度上升。

基于gis技术和景观生态学理论,利用宁武县第二次土地调查的相关数据,对宁武县的土地利用景观格局进行了定量分析。结果表明:宁武县优势景观为有林地、其他草地和旱地,分别占到全县总面积的33.3%、26.4%和26%。其他景观类型面积较小,多数景观面积所占比例不足1%。各景观类型之间面积差异较大,这与当地自然条件和人为干扰有关。宁武县整体景观破碎度、多样性和均匀度指数分别是0.094、1.6175和0.509,说明宁武县景观发育较为成熟,异质性较强。根据以上结果分析,在宁武县景观生态规划方面给出了建议。

利用1976年landsatmss、1989年landsattm、2000年landsatetm+和2010年tm遥感影像,运用gis和景观生态学方法,分析了1976—2010年疏勒河中游玉门市土地利用/覆被和景观格局的变化.结果表明:1976—2010年间,玉门市土地利用类型转移的主要方向是草地和戈壁转化为耕地、耕地转化为建设用地、草地转化为戈壁;土地利用变化经历了\"缓慢变化-急剧变化-显著变化\"的过程,景观密度持续增大,最大斑块指数先增大后减小,面积加权形状指数增大,形状趋于不规则;斑块间的最邻近距离减小,景观逐渐向具有多种要素的密集格局演变,更加破碎;不同斑块间的分离度减小;景观的多样性和均匀度先减小后增加.农业人口增长和经济发展是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,气候和政策因素也是重要的影响因素.

针对沩水流域土地景观格局分布给河流水质造成的影响,做了简单的论述.土地利用类型与空间分布形式,在一定程度上影响着水体水质污染状况.景观格局分布能够反映出人类活动行为,通过景观指数,能够明确水质变化,科学预测水体水质变化.

选择2007年的landsat-5影像和2016年的landsat-8影像,对徐州故黄河流域内的景观格局进行分析,结果表明,徐州故黄河流域的耕地面积减少,建设用地增加明显,林地和水体景观面积略有增加,景观变得破碎化,稳定性下降。建议今后在人类的活动中,增加林地和水体面积,提高故黄河的生态服务功能。

景观格局与土地利用空间结构密切相关。运用景观多样性、优势度、均匀度和破碎度等景观生态学指标,对水西景区景观格局及其用地现状进行了分析。结果表明:水西用地类型多样性较高,以林地占优势,林地破碎度低,森林景观较完整,但空闲地和建筑用地受人类活动干扰大,破碎度高,在一定程度上影响了水西的景观格局。

利用环渤海区域1985年、1995年和2000年3期tm卫星遥感解译数据,在gis和景观格局分析软件支持下,对该区域1985年～2000年的土地利用景观格局及其变化进行了模拟分析。结果表明:耕地是区域主导的景观类型,1985年、1995年和2000年耕地分别占景观类型总面积的55.96%、53.70%和55.64%;林地、建设用地是区域优势景观类型,林地分别占景观类型总面积的21.12%、22.13%和20.95%,建设用地分别占景观类型总面积的10.48%、11.83%和11.70%;1985年～1995年、1995年～2000年两个时期,林地和建设用地景观的变化趋势是先增加后减少,与耕地景观变化趋势正好相反,在一定程度上反映了耕地与林地、建设用地景观类型之间的互动转换关系;两个时段土地利用景观斑块数、斑块密度、边界密度、多样性指数、聚集度和均匀度指数的变化表现为先增后减的过程,分维数、蔓延度指数和分离度的变化呈现出先减后增的过程。1985年～2000年土地利用景观斑块数、分维数、多样性指数、分离度和均匀度指数处于降低趋势,而斑块密度、边界密度、蔓延度和聚集度指数呈现出增大趋势,反映了该区域内土地利用景观类型之间存在较大差异,各组分的复杂性降低,大斑块增多,各景观之间的不均匀性增大,不稳定性增强。