1990—2015年海河流域土地利用时空变化特征及驱动机制研究

［目的］海河流域是我国社会经济发展最为活跃地区之一，在国家经济发展中具有重要战略地位。通过研究海河流域土地利用时空变化特征及驱动机制，为优化海河流域土地利用规划和土地资源管理提供科学依据。［方法］利用ArcGIS和SPSS软件等工具，通过空间分析、相关分析和主成分分析等方法，应用土地利用转移矩阵并结合经济社会和自然驱动因子，探索了1990—2015年海河流域土地利用时空变化特征和驱动机制。［结果］（1）1990—2015年海河流域的主要土地利用类型为耕地、林地、草地，其中建设用地面积变化最为显著，变化率达到3683%； 面积占有率由667%上升到913%。（2）1990—2000年林地、草地、建设用地、未利用地、耕地变化显著， 2000年之后变化幅度减小。不同时间段内，海河流域各种土地利用变化速度基本上具有一致性。（3）从空间上看，北京市的建设用地由中心向外扩张，渤海湾沿岸建设用地扩张明显。草地、未利用土地和耕地面积均呈下降趋势，其中未利用地减少幅度最大，面积下降了1607%。（4）1990—2015年耕地是转出面积最多的土地利用类型，主要转出为建设用地、林地。（5）从驱动机制来看，导致海河流域土地利用方式和目的变化的主要驱动因素为社会经济发展（GDP）、人口增长，其次为气候变化，主要是降水和温度的变化。［结论］1990—2015年该流域社会经济快速发展和城市化进程导致了土地利用类型的显著变化。国家施行的经济、生态政策对海河流域土地利用变化造成一定影响。该时期土地利用变化格局是人类活动和气候变化共同影响的结果。     

基于土地利用转型的土地多功能转变与特征分析——以河北省唐县为例

研究目的:从土地利用转型角度研究土地多功能演变规律与特征。研究方法:本文以研究区2000年、2007年、2016年三期影像解译数据,借助Arc GIS 10.0软件平台,利用土地利用转移矩阵,分析2000—2016年土地利用转型情况;利用三生功能理论和重心迁移理论,划分生产、生活、生态(简称三生)功能用地,分析探讨三生功能时空演变特征。结果表明:(1)研究区2000—2016年林地、草地、城镇和农村居民点用地面积显著增加,未利用地面积急剧下降,下降比例达41.33%。耕地与城镇和农村居民点用地间的转换主要在中南部地势平坦地带,林地、草地与未利用地间的转化主要在研究区的中部和北部的山地丘陵地带。(2)乡镇土地功能间转化均表现生产功能用地转生活功能用地,同时生态功能用地转生产功能用地、生活功能用地。生活功能用地、生产功能用地比例分别增加8.24%和3.43%。研究期内三生功能用地重心均向西北部移动,且纬向移动幅度大于经向移动幅度。生产、生活、生态功能用地重心分别向西北移动2436.56 m、100600.96 m和2022.21 m。(3)生活功能用地中中心城镇在原空间基础上向外扩张,农村居民点在原空间上有所收缩,沿交通线发展迅速;生产功能用地扩展方向主要是未利用地,向中北部区域扩展,水源条件为关键因素;生态功能用地正逐渐让步于生产、生活功能用地。研究结论:从土地利用转型角度研究土地多功能转变能够客观具体的反映土地利用变化动因与发展趋势,可为区域土地利用与管理提供参考。     

河北省土地利用变化图谱特征分析

[目的]为了能够充分反映土地利用变化的时空过程。[方法]文章基于地学信息图谱理论与方法,运用ArcGIS 9.3软件,以河北省2001年、2007年和2013年3期遥感解译数据为空间数据源合成河北省耕地利用变化模式图谱,以及河北省生态功能用地与耕地、建设用地变化模式的图谱,据此揭示河北省土地利用变化时空特征及分布规律。[结果]2001~2013年河北省土地利用变化图谱主要以稳定型为主,主要表现为"耕地-耕地-耕地"。河北省耕地利用变化模式主要以后期变化模式类型主要为"耕地-耕地-草地",面积达到28.876 244万hm~2,主要集中分布在燕山-太行山地以及山前平原区,是整个变化模式中最大的单体变化类型。2001~2013年河北省生态功能用地随着时间的推移,呈现出向耕地以及建设用地转换的趋势,城市化进程的加快,不合理的经济发展必然导致生态环境日益恶化。[结论]该文为今后河北省土地资源的合理利用和科学规划提供科学的依据与指导。     

陕西省土地利用与景观格局变化特征及驱动力分析

为揭示近25年来陕西省土地利用与景观格局的时空演变规律,以1990年、2000年、2010年和2015年土地利用数据为基础,借助ArcGIS和Fragstats软件,对其进行了分析,并在SPSS软件中运用主成分分析法探讨了景观变化的驱动力。结果表明:(1)研究区草地、耕地、林地为主体景观,三者占比在94%以上,具有重要生态功能的景观类型(林地、草地、水域)占比达67%,建设用地占比小于3%。(2)研究期内,土地利用变化幅度大,利用程度加深,类型转化频繁,耕地、未利用地、水域面积减少,林地、草地、建设用地增加,耕地向草地、建设用地、林地,草地向耕地和林地,以及林地和未利用地向草地为主要的转化类型。(3)不同景观类型之间相互融合,空间聚集程度降低,破碎化加强,形状更为规则,景观优势度降低,异质性增加,分布趋于均衡化。(4)地形地貌、气候等自然条件的空间差异限制了土地利用类型的空间分布及其转化方向,气温和降水变化引起的干旱化对土地利用景观格局变化有一定的影响,而社会经济发展、农业生产和政策导向是驱动景观格局变化的主要因素。     

平昌县土地利用动态变化分析

土地利用变化研究是生态环境变化研究的重要基础,也是规范人类行为的科学决策依据。随着人口的持续增长和社会经济的快速发展,平昌县土地利用发生了较大的变化。本文以平昌县2006~2010年土地利用统计资料为依据,利用土地利用动态度模型、土地利用程度模型、区域差异模型,对该县2006~2010年的土地利用动态变化状况进行了分析。分析结果表明：平昌县耕地、园地、林地、城乡建设用地、交通水利用地面积在增加,其他农用地、水域、自然保留地在减少;自然保留地和林地面积变化幅度相当大,变化面积分别为-2005.92hm2、937.96hm2;土地利用变化速度较快,年变化率达0.53%;土地利用程度较高,土地利用综合指数达245.18,土地利用处于发展时期;各乡镇土地利用变化区域差异显著。     

挠力河流域土地利用变化地形梯度效应分析

研究目的：探讨地形因素对土地利用格局变化的影响，揭示土地利用时空演变的原因、过程及机理，为区域土地利用规划与管理提供决策支持。研究方法：土地利用信息图谱法、地形位分析法和标准差椭圆分析法。研究结果：（1）各地类在地形梯度上表现出明显的层级分布特征，水田、草地、水域和未利用地的地形梯度优势分布区均为低区段，旱地和建设用地为低、中低区段，林地为中低、中高和高区段；（2）土地利用变化以稳定型和前期变化型为主，二者分布较为分散，稳定型主要为低、中低地形梯度的旱地和中、高地形梯度林地，前期变化型主要为低地形梯度的旱地和中地形梯度的林地二者转变为水田，其余图谱类型的比例均在5%以下，分布较为集中，主要表现为低地形梯度耕地内部结构转变。研究结论：在自然、社会和政策因素综合作用下，挠力河流域土地利用变化地形梯度效应显著，未来应加强对低地形梯度耕地和中、高地形梯度林地的规划管理。     

湖北省咸宁市土地利用变化及其生态效应的图谱分析

运用地学信息图谱和动态度模型分析方法,在RS和GIS的支持下生成了咸宁市1996-2005年土地利用变化图谱,在此基础上,对研究区1996-2005年土地利用变化特征进行分析并对其生态效应进行了测算.结果表明:研究时段内,耕地、未利用地不断减少,林地和建设用地不断增加,林地增加量最大;建设用地动态变化最为显著,其次是耕地;土地利用变化使土地生态服务价值增加了1.78亿元.由此可知,土地利用变化最大的是耕地向林地转化,其次是耕地向建设用地转化;建设占用耕地所引起的负效应被退耕还林所产生的正效应抵消;全市及各县市的土地生态服务价值量随着土地利用结构的调整,都呈现为先下降后上升并走向平稳的趋势.经过实证分析,基于RS和GIS的地学信息图谱分析可有效解决土地利用时空变化和生态效应定量化的问题.     

武汉市土地利用/覆被变化(LUCC)时空特征研究

为揭示武汉市1994—2016年土地利用/覆被变化特征和三峡库区重要节点土地利用状况。利用1994年、2006年和2016年三期LandsatTM遥感影像和基础地理数据,通过目视解译对武汉市土地利用类型进行监督分类,分析武汉市土地利用结构特征、土地利用与覆盖变化的时空格局和重心迁移特征。研究结果表明:1994—2016年间,研究区的草地、水域和城乡、工矿、居民用地增加比例分别为0.48%、0.19%和4.53%;林地、耕地和未利用土地减少比例分别为0.82%、0.70%和0.99%;研究区内30.77%的区县草地面积比例最高,其次是林地、耕地。2016年城乡、工矿、居民用地比例最高的区县占武汉市总区县的50%。1994—2006年间,研究区各用地类型之间的相互转换较多;耕地的动态变化最为明显,总面积减少了972.69 km~2;林地净增加最多,为900 km~2;草地净增加264.38 km~2;城乡、工矿、居民用地净增加39.63 km~2。2006—2016年10年间,土地利用变化面积比例为63.69%;耕地和林地的动态变化最为明显;城乡、工矿、居民用地的转入面积为1738.79 km~2,转出面积为83.93 km~2;水域主要由林地和草地转化而来。22年间耕地的重心迁移最明显,向西南方向偏移29.14 km;草地向西北方向偏移16.59 km;林地向东南方向偏移12.99 km;城乡、工矿、居民用地和水域用地类型的重心迁移量微弱。     

大庆市土地利用变化对生态系统服务价值的影响

采用生态服务价值法对大庆市1996-2007年土地利用变化引起的生态服务价值变化进行了研究,结果表明土地利用类型面积变化为:草地耕地水域未利用地林地建设用地。耕地、林地、水域、建设用地呈增加态势,而其他地类则减少。其中水域增幅最大,达42.31%;牧草地减幅最大,达4.13%。11年间大庆市生态系统服务价值总量增加324506.61万元,主要得益于水域面积的增加,耕地、林地的增加对生态系统服务价值量的增加也起到了一定的作用。这表明大庆市生态建设取得了成效,生态环境质量有所提高。     

基于RS和GIS的额济纳旗土地利用变化研究

基于Landsat卫星遥感数据,运用GIS方法,对额济纳旗1986-2000年以土地利用类型为表征的时空变化特征进行了研究.结果表明:14年来该区草地、林地、水域、耕地面积减少,居民工矿建设用地和未利用土地面积显著增加,土地利用动态转化过程以草地转化为未利用土地、林地转化为草地和未利用土地逆转为草地为主要特征,全旗土地利用的空间位置转换面积大于其数量变化.而气候变化和人类活动是导致研究区土地利用变化的主要因素.     

生态退耕背景下黄河流域耕地变化与农业生产和生态环境关系研究

目的 分析生态退耕背景下黄河流域耕地的时空变化特征,探讨黄河流域不同区域耕地变化与农业生产和生态环境的相互关系,旨在为黄河流域农业绿色发展和耕地利用政策提供借鉴。方法 文章基于2000—2020年黄河流域连续土地利用数据,利用面板格兰杰因果检验和双变量空间自相关量化耕地变化与农业生产、生态环境之间的动态因果及空间交互关系。结果 （1）2000—2020年黄河流域年均减少耕地69.53万 hm²,还林还草是耕地主要减少去向,2020年和2004年是退耕还林还草高峰年,中上游是退耕还林还草重点区;（2）从格兰杰因果检验来看,下游地区退耕还林还草对农业生产和生态环境没有显著影响,上游地区长期退耕还林还草对农业产值增加有利,中游粮食产量和生态系统服务供给低的地区退耕还林还草更多,中上游生态退耕对生态环境有显著促进作用;（3）从空间自相关结果来看,下游地区退耕与农业生产和生态环境的空间分布不具有一致性,黄土高原南部和太行山附近退耕还林还草与生态环境指标呈高—高集聚,鄂尔多斯高原地区退耕与农业产值呈小范围高—高集聚。结论 退耕还林还草是黄河流域耕地变化的重要原因,退耕还林还草规模与农业生产和生态环境之间的空间关系异质性明显,且在部分区域存在因果关系,不同区域应当针对具体问题提出不同用地策略。     

Dynamics and changes in spatial patterns of land use in Yellow River Basin,China

Rapid land use change has taken place in many arid and semi-arid regions of China over the past decade, such as in Yellow River Basin. In this paper, changes in the land use pattern of the Yellow River Basin were analyzed using Landsat TM data in 1990, 1995 and 2000. The aim was to improve the understanding of changes in land use with a view to identifying potentially more sustainable systems of land use. Firstly, the mathematical methodology was explored and developed for spatial pattern changes of land use, which include the degree index model of land use dynamic, index model of land use degree, mean center model of land use and transformation model of land use. Based on these models, the changing spatial patterns of land use were calculated and analyzed. During the period 1990–2000, the areas of cropland, built-up land and unused land all increased, the area of cropland increased dramatically by 2917 km², while the areas of grassland and woodland decreased by 4668 and 33 km², respectively. Meanwhile, the spatial pattern of land use also experienced a great change. Then the driving factors of land use change were investigated, the governmental policies on eco-environmental protection, population growth and meteorological conditions were the major factors that caused the land use change in the past decade.     

旅顺口区土地退化分区分级研究

[目的]随着社会经济的高速发展,资源开发规模和强度不断扩大,土地退化的问题也逐渐显现出其弊端。[方法]文章以2003年、2006年、2009年的旅顺口区土地利用数据为基础,运用GIS软件的叠置分析,空间分析对研究区土地退化分区分级研究。通过掌握土地利用变化的数量、时空模式及变化趋势来揭示研究区在不同时期、不同资源开发强度下土地退化的时空特征。[结果]研究表明,研究区的土地退化类型在2003~2009年主要为土地污染、次生盐碱化、草地退化;荒草地和耕地面积在6年间共减少2068.12hm2,耕地土地利用动态度为-2.85%,荒草地土地利用动态度为-2.37%,建设用地土地利用动态度为2.25%,其他未利用地土地利用动态度为6.84%;在不同的研究时期和区域,土地退化的强度不同;根据分区区域面积加权计算,旅顺口区的耕地退化指数小于3,预计土地退化程度属于轻度退化,研究结果可信。[结论]旅顺口区土地退化分区分级研究为今后旅顺口区的社会经济发展战略的决策和生态环境的管理提供了科学依据。     

全国农业资源一张图研制技术探讨

目的 文章围绕全国农业资源一张图生产需求,借助空间大数据处理技术,研究利用2018年度全国土地变更调查县级成果,加工全国及82个绿色农业先行示范区耕地、草地、水域农业资源空间分布图的关键技术和方法,探索全国农业资源一张图生产技术流程。方法 需求分析和软件研发相结合。结果 基于全国统一地理网格框架,设计由2 880个县级土地利用数据库生产集成化全国耕地、草地、水域空间分布栅格图的技术流程,并开发了一体化处理软件平台,形成了全国、2个省、11地市、69县区多尺度耕地、草地、水域等农业资源一张图。结论 综合采用现代空间信息集成技术,利用国家年度土地变更调查县级土地调查数据快速生产全国农业资源（耕地、草地、水域）一张图栅格数据的技术路线可行,且产品质量可靠,可为全国农业资源管理提供较好的基础数据支撑。     

岩溶区山—坝系统土地利用演化及其空间分异特征

[目的]分析岩溶地区山—坝系统土地利用演化及其空间分异的特征,可为岩溶区国土空间优化、乡村振兴和生态保护提供决策支持。[方法]在界定山—坝系统的概念,构建山—坝系统土地利用演化特征分析框架的基础上,以典型山—坝系统惠水县为研究区,将其划分为坝区、山坝交错区、山区3个子系统,并采用3S技术、景观格局空间分析、生态系统服务价值估算等方法,对1990—2016年研究区土地利用演化及分异特征进行系统分析。[结果](1)空间形态方面,研究区各子系统总体上耕地存量减少,建设用地和水域增加,林地、草地、未利用地波动变化。土地利用程度综合指数在坝区持续增加,山坝交错区波动上升,山区呈下降趋势。坝区、山坝交错区和山区景观格局破碎化程度均上升。(2)功能形态方面,各子系统生活功能增加且增速快,生产功能面积不同程度减少,而生态功能则是在山区先减后增,在坝区、山坝交错区减少。总生态系统服务功能价值在山区先缩减后增高,其他两个子系统变化与山区相反。[结论]不同历史时期坝区、山坝交错区、山区的土地利用演化方向及其空间格局分异显著。研究成果对探讨贵州省不同区位条件、不同产业类型、不同地质背景山—坝系统的土地利用问题,统筹山坝系统耕地保护与经济发展的关系具有参考价值。     

基于马尔柯夫模型的酒泉市肃州区LUCC趋势预测

甘肃省酒泉市近年来经济发展迅速,但生态环境也遭到一定程度的破坏;拟通过对其土地利用和覆盖变化的研究,为环境保护与经济协调发展提供决策支持;依据肃州区1988～2000年土地利用变更调查数据,对该区域LUCC进行分析,确定了土地利用类型的转移概率矩阵,并用马尔柯夫链模型预测了该区LUCC趋势。结果表明,肃州区土地利用将呈现耕地、水域和建设用地增加,林地、草地和未利用土地减少的发展趋势。     

基于土地利用功能最大化的多情景土地利用优化研究

目的 基于土地利用功能价值最大化对自然发展情景、农业生产功能优先情景、经济发展功能优先情景及生态保育功能优先情景下的土地利用结构及布局进行优化,得到2026年保定市土地利用合理结构与布局。方法 文章利用MOP模型优化各情景土地利用结构、FLUS模型优化各情景土地利用空间布局、耦合协调模型分析各情景功能协调性。结果 各情景下草地面积都减少,建设用地及水域面积都增长。除农业生产功能优先情景外,耕地面积都呈下降趋势。经济发展功能优先情景土地利用功能总价值最高,农业生产功能优先情景最低;各情景下建设用地都以外延式增长;林地都以外延式及填充式在山地丘陵地区扩张;农业生产功能优先、经济发展功能优先及生态保育功能优先情景的土地利用结构耦合协调度高于自然发展情景,经济发展功能优先情景下功能间关系最协调。结论 在现行土地利用变化趋势下,未来保定市土地利用功能将严重失调,需严格落实耕地及生态用地保护政策、推动建设用地高效利用,实现土地利用功能协调及价值最大化。     

山东省土地利用变化的基本特征与区域差异

本文基于1990、2000、2010和2015年山东省的四期Landsat TM遥感影像,采用目视解译方法,对山东省的土地利用类型进行人工解译得到四个时期的土地利用数据库,运用单一土地利用动态度来描述土地类型的变化强度,利用ArcGIS空间分析功能计算各土地利用类型之间的转移矩阵,从而分析山东省土地利用类型的转移特征与区域差异。结果显示,(1)1990-2015年,山东省耕地面积不断减少,主要向建设用地、水域、林地转变;城镇建设用地面积不断上升且呈“东中集中,西北西南相对少”的趋势;农村居民点用地面积增长较快的主要特点是“西北西南增幅大,自东向西蔓延”,面积增长较快;天然湖泊等水域面积向人工水域面积转变,变化最大为南四湖;(2)土地利用动态度变化较大,整体来看,建设用地变化最大,其次是水域、耕地和未利用地;(3)土地利用变化原因主要在于经济驱动、市场导向和政策调控。其中,经济驱动因素主要在耕地—建设用地转换中最为明显,市场导向更多地影响了土地利用类型内部的相互转换,而政策调控直接影响了耕地—林地的相互变化。