基于“三生”空间的土地利用功能转型及其生态环境效应研究——以天津市为例

基于“三生”空间的视角，采用土地利用转移矩阵，计算生态环境质量指数和土地利用转型对生态环境影响的贡献度等，定量分析2000—2015年天津市土地利用转型及其生态环境效应，为优化国土空间格局、降低生态环境风险和生态文明建设提供科学支撑。结果表明，（1）2000—2015年，天津市“三生”空间用地结构发生显著变化，主要表现为生活用地面积增加，生态用地和生产用地面积减小，三种一级用地类型中，生产用地数量约占整个研究区面积的64.46%。（2）从土地利用转移来看，生态用地流出最多，城镇生活用地、农村生活用地和工矿生产用地流入最多，其中在2010—2015年生活和生产用地转入明显减少，开始逐渐向牧草生态用地、水域生态用地转入。（3）天津市2000年、2005年、2010年、2015年生态环境质量指数分别为0.340 3、0.329 6、0.316 0、0.314 1，总体上生态环境质量呈逐渐下降趋势，但生态环境恶化程度在减弱。农业生产用地和水域生态用地向城镇生活用地和工矿生产用地的转换导致生态环境恶化，各类型生产、生活用地向生态用地转换提高了生态环境质量。     

农牧交错区“三生”用地格局演变及其生态环境效应——以冀北山区张北县为例

目的 “三生”用地时空格局演变及生态环境效应研究对国土空间优化开发和生态环境保护具有重要意义。方法 文章以农牧交错区典型县域张北县为例，基于农户调研和土地利用数据，综合运用GIS技术、核密度估计法及生态环境指数模型系统分析了张北县“三生”用地格局演化特征及其生态环境效应。结果 （1）1990—2020年张北县生产—生态用地面积减少，生产—生活及生态用地面积增加，生产—生态用地及生态用地在各乡镇均有分布，生产—生活用地主要分布在交通沿线经济较发达的乡镇；（2）研究期内张北县“三生”用地转换以生产—生态用地向生态用地的转换为主，其次为生产—生态用地向生产—生活用地的转换，减少的生产—生态用地主要来自草地及耕地；（3）30年间张北县生态环境质量指数由0.291~0.596增长为0.409~0.760，高及较高质量区面积增加，低及较低质量区面积减少，生态环境质量改善；生产—生态用地向生态用地的转换及向生产—生活用地的转换分别是研究期内张北县生态环境质量提高和恶化的主要原因。结论 张北县生态环境质量不断提高，但仍面临经济发展较慢，“三生”用地竞争激烈的问题。     

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。     

呼伦贝尔草原生态功能区土地利用变化及驱动力分析

[目的]土地利用作为地球表面与人类活动连接的纽带,明确其变化特征及驱动力对于土地利用格局的优化、区域生态环境的改善和土地利用率的提高等具有重要的指导意义。[方法]文章以呼伦贝尔草原生态功能区为例,从土地利用动态度和土地利用转移矩阵来探究研究区在1990—2015年土地利用变化特征。在此基础上,运用主成分分析对研究区土地利用的年际变化进行驱动力分析。[结果]2015年草地面积为329.52万hm~2,占总面积的81.17%,是呼伦贝尔草原生态功能区的主体土地利用类型, 1990—2015年草地总量略有减少,减幅为0.04%;湿地作为研究区第二大土地利用类型,呈现先减后增、整体减少的趋势,整体减幅为0.36%;其他土地面积减少1.39万hm~2,减幅为19.05%;面积增加的土地利用类型中,耕地面积整体上呈现增加趋势,增加8 480hm~2,增幅高达102.60%;人工表面面积增加6 075hm~2,增幅为29.47%;林地面积增加了2 908hm~2,增幅10.48%。草地、湿地和其他土地利用类型表现为净转入特征,耕地、林地和人工表面用地表现为净转出特征。区域经济和农畜因素是研究区土地利用变化的主要驱动力。[结论]草地与其他土地利用类型间的相互转换是呼伦贝尔草原生态功能区土地利用变化的主要特征,区域经济和农畜因素共同影响研究区不同土地利用类型的分布。     

典型岩溶地区生态用地研究——以清镇市为例

研究目的:为典型岩溶区土地利用总体规划提供参考意见。研究方法:土地利用布局方案制定采用灰色多目标规划模型,土地利用转换的空间数据处理和分析采用GIS技术。研究结果:清镇市在各生态用地类型面积配置下,土地生态服务价值2010年为58.96、2020年为64.16,较2004年的生态服务价值有较大的提高。研究结论:生态用地概念是管理岩溶山区生态环境的新理念,为协调土地利用和生态环境的要求,对生态环境敏感区域一般只能用作生态用地。     

广西石漠化地区土地利用空间变化的生态风险研究

[目的]利用2000年、2005年、2010年、2015年广西轻度及以上石漠化的69个区/县土地利用数据,分析其土地利用时空变化特点,揭示其变化对该区域土地生态风险的影响。[方法]基于GIS支持,采用土地利用动态变化度、土地转移流、土地生态风险指数(RSI)等对研究区土地生态风险的异质性特征进行定量分析。[结果](1)2000—2015年广西石漠化地区土地利用动态度呈逐渐增大趋势,土地利用动态度变化,反映出研究区土地利用变化较频繁。(2)耕地、林地、草地、建设用地4类用地转移的数量与方向决定着广西石漠化地区土地利用变化的特征。(3)2000—2015年广西石漠化各区/县土地生态风险程度略微增大,南部的贵港、南宁是生态重警区,研究区的土地生态安全有待进一步改善。(4)土地生态风险指数与土地利用类型变化的活跃程度呈正相关。[结论]研究区未来土地利用,应进一步优化土地资源配置,加强生态环境保护,提高土地利用综合效益。     

基于强度分析的湘西州土地利用变化研究

西部大开发以来，我国西部地区经济发展迅速，导致土地利用结构发生改变，为探究湘西州的土地利用格局和变化过程，从而合理利用土地资源、响应生态环境保护。以湘西州2000—2020年每十年为一期的共三期数据，利用强度分析模型自上而下对土地利用变化进行分析。结果表明，研究时段内，湘西州土地利用格局以林地为主，面积占比70%以上；间隔层上，2000—2010年变化缓慢，2010—2020年变化快速，且面积变化有相同趋势；类别层上，建设用地的变化最活跃，林地的变化最稳定，但后者变化面积最大；转移层上，耕地是林地和建设用地增加的主要来源，林地是耕地增加的主要来源，且耕地转换为林地的强度大于林地转换为耕地的强度。西部大开发很大程度上影响了研究区的土地利用变化，如何集约用地是目前开发面临的重要问题。     

2000—2020年海伦市土壤侵蚀时空变化分析

本研究以土壤侵蚀较为严重的海伦市为例,基于中国土壤流失方程(Chinese Soil Loss Equation,CSLE)对土壤侵蚀程度与时空变化情况进行定量分析,着重探讨降水与土地利用格局变化对土壤侵蚀的影响。研究结果表明,(1)研究区2000—2020年土壤侵蚀面积增加了57.82 km²,且土壤侵蚀强度均有从侵蚀较低等级向较高等级变化的趋势。(2)2000—2020年不同土地利用类型土壤侵蚀差异显著,侵蚀面积表现为耕地>其他用地>林地>建设用地>水域。(3)2000—2020年不同等级的平均降水量土壤侵蚀总面积变化不明显,但同一等级的平均降水量的土壤侵蚀率逐渐降低。     

经济发达区土地利用变化与生态服务价值损益研究——以浙江省慈溪市为例

研究目的:以浙江省慈溪市1999—2005年的土地利用详查及更新调查数据,研究该地区土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值的变化。研究方法:土地利用类型动态度法、土地利用程度综合指数法、生态系统服务价值当量计算法。研究结果:研究区1999—2005年园地、林地、建设用地呈增加趋势,耕地基本不变,水利设施用地和未利用地呈减少趋势;土地利用程度指数逐年上升;生态系统服务价值却随当地经济的发展逐渐下降。研究结论:今后的土地利用规划一定要严格控制建设用地扩张,提高用地效率,保证经济稳步增长和生态环境质量不断提高。     

海阳市“三生”用地利用转型及管制对策研究

［目的］为了细化县级尺度土地利用转型研究以及探讨“三线”范围内外土地管制对策。［方法］以2005年、2010年、2015年3期海阳市土地利用变更调查成果为基础，从生产、生活、生态功能角度构建土地利用分类体系，运用土地利用转移矩阵、聚类分析和重心转移模型，定量刻画海阳市土地利用时空格局。［结果］（1）基于“三生”功能将土地利用类型划分为3个一级类、9个二级类。（2）2005—2015年，一级类中，生产用地减少，生活用地增加，生态用地稳定； 从转入转出角度，主要表现为生态用地转出为生产用地、生产用地转入为生活用地。二级地类中，农业生产用地既是主要转出者，也是主要转入者，工矿生产用地通过转出，废弃地利用效率得到提升； 城镇生活用地转入势头逐步得到遏制； 水域生态用地的转入使生态环境有所改善，其他生态用地通过开发而得到有效利用。（3）从重心移动方向来看，“三生”用地的重心分别向西北、东南、西南方向偏移； 从重心移动距离来看，生活用地＞生态用地＞生产用地。（4）依据“三线”范围内外土地利用情况，提出差别化“三生”用地管制对策。［结论］海阳市土地利用转型总体趋势符合“十三五”社会经济发展定位，“三生”用地管制对策为土地供给侧改革奠定基础。     

基于土地利用变化的大庆市生态系统服务价值研究

本文以大庆市为研究区,依据2001年和2009年的土地利用数据,从生态系统服务功能角度,运用Costanza的方法,结合谢高地修正的我国生态服务价值当量因子表,定量研究了土地利用变化引起的生态系统服务价值变化量。结果表明:2001～2009年间,研究区林地和城乡居民点及工矿用地面积增加,其余土地利用类型面积均有减少,其中林地的面积变化量最大。土地利用变化引起了研究区生态环境的变化,对生态系统服务价值也产生了一定的影响,大庆市9年间生态系统服务价值增加了41170.55万元,各单项服务功能价值中,其生态系统所提供的水源涵养、废物处理和食物生产等3项生态服务功能下降,其余6项生态系统服务功能均有不同程度的升高;从不同土地利用类型的生态服务功能看,湿地和水域的生态服务功能较强,只有林地的生态系统服务价值是增加的。     

普湾新区土地利用动态监测及预测分析

以大连市普湾新区作为研究区,利用2000,2007,2014年3个时期的遥感影像数据,对研究区14年间的土地利用动态变化过程以及各土地利用类型间的相互转化情况进行分析,获得研究区各年份间土地利用变化的转移矩阵和土地利用类型变换图。然后运用IDRISI的CA-Markov模型对研究区未来土地利用演变趋势进行模拟及预测,得到研究区2021年土地利用类型预测图及统计数据。结果表明:2000-2014年的14年期间研究区的建设用地明显增加,耕地和水体不断减少,林地后期出现减少趋势,未利用土地呈现波动变化的趋势。而且到2021年建设用地和耕地、水体之间的矛盾将更加突出,应合理利用土地资源、保护生态环境,减少对海洋生态的危害。     

基于CA-Markov的江汉平原生态系统服务价值动态模拟*——以湖北省潜江市为例

[目的]江汉平原为典型快速城市化区域,文章以地处江汉平原腹地的潜江市为例,研究其土地利用及生态环境发展趋势,旨在指导土地利用规划及生态经济协调发展,为类似区域提供参考。[方法]以1995—2015年5期土地利用矢量图为基础数据,采用修正的生态服务价值当量系数计算各年份生态系统服务价值(Ecosystem Services Value,ESV),绘制空间分布图,分析其时空变化特征。并采用CA-Markov模型对2035年土地利用空间格局进行模拟,分析2015—2035年ESV变化趋势。[结果]2000年前后城镇化速度差异明显,总体上生态用地在不断减少,潜江市土地利用方式有待转型;1995—2015年,潜江市ESV变化呈现"急速增加—锐减—恢复增加"的模式,水域面积变动是ESV变化的根本原因;面积起伏不大的耕地对生态系统稳定十分重要,但林地、湿地、草地生态服务价值占比都有减小的趋势,表明生态环境发展并不乐观;1995—2015年ESV空间分布发生了显著变化,高值区逐渐以返湾湖为中心集聚分布,并存在向南扩大态势,低值区呈条带状分布于中心城区;敏感性指数计算结果表明计算结果较为科学; CA-Markov模型模拟结果表明, 2015—2035年,生态用地数量增加,土地利用结构趋于优化,但耕地大幅减少,ESV由47.31亿元下降至46.66亿元,减幅为1.37%。[结论]以潜江市为代表的区域生态环境发展不容乐观,政府应加强对水资源、耕地的保护,推行环境友好型土地利用方式,推动生态文明建设。     

基于土地利用结构分析的川中传统农区功能分区研究

[目的]川中传统农区地形条件复杂、生态环境脆弱、土地利用破碎而多样,通过定量分析区域土地利用结构特征,合理划定土地利用功能分区,对引导区域土地资源合理配置和精准实施差别化管理具有一定的现实意义。[方法]文章选取四川盆地川中丘陵与川东平行岭谷区交界处的重庆市荣昌区为例,选用土地利用总体组合类型、土地利用程度、地类区位意义等指数定量分析研究区土地利用结构特征,结合区域资源优势划定土地利用功能分区。[结果](1)2017年研究区土地利用组合类型齐全,以种植用地和生态用地为主要用地类型,土地利用程度较高,整体功能较强。各村土地利用受自然条件和经济发展辐射效应的影响,呈现出显著的空间分异特征。研究区中部土地利用类型齐全,以建设用地为主,呈现出多种用地类型相间分布的特点;中西部和西南部土地利用专门化程度较高,种植用地区位意义突出,土地利用程度较高;东北部及南部生态用地区位意义突出,呈现出种植用地、生态用地交错的特征,土地利用程度相对较低。(2)依据土地利用空间异质性规律和研究区资源禀赋差异,研究区土地利用可划分为现代农业发展、城乡农旅综合开发、特色种养发展、生态林果培育四大主导功能区。[结论]针对土地利用条件复杂多样的川中传统农区,通过精准识别区域土地利用结构特征,实现土地利用功能分区,其研究思路和结果,可为新时期川中传统农区开展类似研究提供借鉴。     

基于生态敏感性和用地适宜性分析的农村居民点评价与优化——以海南省屯昌县为例

[目的]农村居民点优化对耕地保护及农村建设用地集约利用具有重要意义。[方法]借助高分辨率卫星影像和GIS手段准确提取研究区村庄实际占地,以生态敏感性分析为基础,以建设用地适宜性评价为手段对屯昌县农村居民点用地现状进行评估,按照生态敏感性评价结果和建设用地适宜性由低到高的顺序决定农村居民点用地整治的区域。[结果]研究表明:(1)位于生态极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感、和不敏感区域的村庄面积分别为0.04hm~2、2.41hm~2、42.10hm~2、835.93hm~2和2 990.21hm~2。(2)位于禁建区、限建区、次级宜建区和优先建设区的现状村庄面积分别为46.42hm~2、501.91hm~2、2 423.23hm~2和864.76hm~2。(3)全县农村居民点理论优化面积为547.76hm~2。其中,优化区域主要集中于中部"类盆地"区域,优化区域面积位居前三位的镇分别为乌坡镇、南坤镇及屯城镇,优化面积分别为108.49hm~2、107.07hm~2和103.30hm~2,面积最小的为枫木镇,仅为34.96hm~2。[结论]综合分析研究结果可知,针对不同生态敏感性和不同用地适宜性的区域应该采取不同的土地利用方式。     

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。     

大连旅顺区土地利用及地表温度时空分异研究

伴随着城市空间的快速扩展,土地利用发生巨大转变,城市气候和生态环境问题日益突出。本文以大连旅顺区为例,基于2005年和2016年两期数据,单窗算法进行地表温度反演,并通过GIS空间分析方法,探讨旅顺区土地利用及地表温度时空分异特征。2005-2016年,旅顺区建设用地、水域面积呈增加趋势,面积分别增加了9.51 km2、13.19 km2;耕地、林草地及其他用地呈减少趋势;11年间,旅顺区地表温度整体逐渐升高;各用地的地表温度呈现出“建设用地和其他用地>耕地和园地>林草用地和水域”状态。     

黄河三角洲未利用地适宜性评价的资源开发模式 ——以山东省东营市为例

摘要：研究目的：探讨黄河三角洲地区未利用地资源的开发模式,为区域土地利用优化和土地整治提供依据。研究方法：GIS 技术,加权指数和法和极限条件法。研究结果：（1） 未利用地面积2676.25 km2,占研究区域面积的33.94% ;从未利用地的构成来看,盐碱地、沼泽地、滩涂所占比例接近90%,决定了该区域未利用地开发难度大,极易造成土地退化和生态环境恶化。（2） 未利用地适宜性等级与离海洋远近和地势高低呈现正相关。研究结论：提出了生态农业开发利用、农林牧综合开发利用、林牧草综合开发利用、林牧生态用地保护、牧草生态用地保护、入海口生态保护和滨海水产养殖开发利用7种未利用地开发模式,以提高区域土地利用效率和生态环境建设。     

水资源约束下的黄淮海平原区土地利用结构优化

[目的]黄淮海平原作为中国粮食的主产区,同时该区域水资源短缺问题日益加剧。如何在水资源可承载的条件下,保证粮食安全和经济发展,对黄淮海平原区土地利用结构的优化调整进行探索,具有重要意义。[方法]文章应用多元优化模型及遗传算法,在土地面积、宏观计划约束、粮食产量约束、市场约束等条件下,追求流域水资源平衡,同时保障粮食产量最大化,得到2020年黄淮海平原区土地利用结构优化方案,并通过土地转移矩阵,在2020年土地利用总体规划的约束下,依据2000~2010年土地利用变化路径,预测出2020年最大概率自然演化形成的土地利用结构。[结果]将最优方案与自然演化进行了土地利用结构、用水结构以及粮食产出3个方面对比,最优方案的粮食产量为8464.75万t,总耗水量减少18.56亿m~3,均优于自然演化结果,证明土地利用结构优化方案具有一定的有效性。[结论]黄淮海平原区土地利用结构优化的方向是在满足社会经济发展的情况下,尽量降低高耗水强度的建设用地面积占比,减少水资源匮乏流域的耕地面积,增加水资源较丰富流域的耕地面积,以保障粮食产量,充分利用未利用面积,增加林地、水域等生态用地的面积;优化后的土地利用结构,有效缓解了地下水水位下降的趋势。     

“一带一路”典型区土地利用变化热点区判别与其影响因素

目的 土地利用与覆盖变化是监测区域变化的重要方法,而发生剧烈变化的热点区域更是研究的重要部分,有效识别热点区并分析其影响因素可以为保护土地生态环境、有效利用土地资源提供科学支撑。方法 文章利用欧洲航天局（ESA）气候变化倡议的长期时间序列土地覆盖数据集（CCI-LC）对“一带一路”典型区土地利用与覆盖变化进行分析,根据变化面积、相对变化速率及其聚集程度建立了热点区域的识别方法,并分析了影响因素。结果 （1）根据土地覆盖变化结果表明,1992—2020年“一带一路”典型区内总共有5.46%的面积发生了变化,建设用地净增加面积最多,为24.61万km²,相对变化速率在2000—2010年最高,为76.94%。（2）热点识别结果表明,2000—2010年土地覆盖变化最剧烈,不同时期的热点区域内主要的转型特征不同,1992—2000年主要表现为耕地的增加,2000—2010年主要表现为林地和建设用地面积扩张,2010—2020年主要表现为建设用地面积增多和林地的砍伐与恢复。（3）热点区域集中分布在0~200m的海拔范围内,热点区域内的像元数量随海拔升高不断减少。（4）热带多雨气候区域内热点占比最大,而其他气候类型对热点区域内的像元数量的影响较小。（5）社会经济因素对于热点区域内的像元数量有着显著的影响,其中城市人口数量和国内生产总值最重要,两者结合可以解释全部热点的86.46%。结论 研究探明的热点区域和影响因素可以为“一带一路”典型区土地利用格局演变、区域土地利用规划和土地资源可持续利用提供决策支持。