基于CA-Markov模型的大连市旅顺区土地利用变化及预测研究

实时监测土地利用及其变化(LUCC)的状况对于经济增长、社会进步、环境保护以及生态文明建设具有重要的意义。本文基于IDRISI软件中的CA-Markov模型,分析了大连市旅顺区1994年-2014年的土地利用变化,同时预测了2024年的土地利用状况。结果表明:旅顺自1994年来,建筑用地面积逐年增加,并主要集中在中南部和西部沿海地区,与此同时,耕地面积也逐年增加,但由原来的西部逐渐演退至北部区域的丘陵地带,林地面积逐步萎缩,面积大幅下降,其主要被开垦为耕地或建筑用地,在本区域中南、西南部,林地大多直接转变为建筑用地或先转变为耕地再转变为建筑用地,而北部则主要转变成了耕地和相对较小的居民点,水域(湖泊、河流)的面积逐年减少,湖泊、水库面积萎缩,随着城镇化的加快和人口数量的不断增加;由于不断地城市用地开发和林地的砍伐以及耕地的弃用等综合因素导致,未利用地减少。总体上,旅顺的土地利用变化由于经济建设的力度不断加大,人工自然景观用地越来越多,生态安全压力不断增大,未来十年间,旅顺土地利用将持续20年来的趋势,但变化速度放缓。     

甘井子区土地利用及景观格局研究

以2005年和2015年土地利用数据为基础,利用GIS技术及景观格局指数来研究甘井子区10年间土地利用景观格局的动态演变规律。结果表明:(1)甘井子区各类型用地变化显著。其他农用地和建设用地增加最大,自然保留地、园地减少幅度大。(2)景观斑块数量、斑块密度、蔓延度呈增加的趋势,而分离度、多样性、均匀度呈降低的趋势。     

基于3S的平朔矿区土地利用及景观格局演变研究

研究目的:以2001年、2004年和2009年3个时段的TM遥感影像为主要数据源,采用景观格局指数分析平朔矿区土地利用和景观格局演变的特征,为矿区土地管理、生态重建建设提供必要的科学依据。研究方法:文献分析法,实证分析法。研究结果:矿区范围内林地、草地、建设用地、矿坑采掘区、矿坑边坡、排土场、矿坑剥离区面积增加,耕地、水域、未利用地面积减少;由于受人为因素的干扰,各类型的景观格局有不同程度的变化,整体景观破碎程度增加,景观多样性增加,形状越来越不规则,各斑块类型在景观中呈现均衡化和多样化方向发展。研究结论:在立足长远目的的基础上,土地复垦措施为矿区的生态重建奠定了重要基础,有效地指引了矿区的可持续规划,但是生态重建的社会、经济、生态环境等的多元性决定了矿区土地复垦内容和标准应随其不断调整优化。     

太原市杏花岭区土地利用景观格局分析

研究目的:以太原市杏花岭区两个不同时期的土地利用现状为基础,定量分析太原市杏花岭区景观格局动态变化.研究方法:GIS技术与统计分析方法.研究结果与结论:研究年限内该区土地利用动态度耕地最大;土地利用率、土地垦殖率高于全国平均水平.但是土地农业利用率、林地覆盖率低于全国平均水平;景观均匀度、多样性指数增加,景观优势度减少.这些变化主要与该区土地利用特点有关.     

基于 CA-Markov 模型的哈尔滨市土地利用变化预测研究

[目的]研究土地利用变化特征并预测未来变化趋势,为土地资源合理利用提供科学的依据。[方法]以哈尔滨市为例,基于1992、2003和2014年3期遥感数据,建立以经济生态为主的转换规则,采用MCE模型、土地利用重心迁移模型和CA-Markov模型分析研究区22年土地利用动态变化特征,并对2025年土地利用变化进行预测。[结果](1)1992~2014年,耕地迅速减少,林地和水域波动变化,草地缓慢减少,建设用地由于耕地的转入不断扩张,未利用地大量转出成为耕地。耕地和建设用地重心具有明显的方向性移动,两者重心呈远离趋势。(2)试验得到的2014年土地利用结果和实际解译数据Kappa系数达0.878 0,表明转换规则的制定可行,模型可信度较高。(3)2014~2025年土地利用变化趋势较1992~2014年存在差异,耕地持续减少,且减少速度加快,林地基本处于动态平衡状态,草地空间位置变化活跃,水域面积增加,建设用地仍然保持增长。耕地重心加快向城市边缘区移动,建设用地重心向西南方向移动速度降低。[结论]运用CA-Markov模型对哈尔滨市土地利用变化进行科学合理的分析和预测,对哈尔滨市的土地资源的合理高效利用具有重要意义。     

基于3S的河北省土地利用/覆被变化及景观格局分析

对河北省土地利用/覆被变化的动态变化特征、空间分布特征和景观格局变化进行研究,结果表明:河北省土地覆被类型以耕地和林地为主,并具有明显的地域差异和垂直空间分布差异;土地利用程度综合指数逐年提高,2000~2005年土地利用程度变化量和变化率均低于1987~2000年;2000~2005年时段综合土地利用动态度是1987~2000年时段的1.19倍;土地利用/覆被变化的景观多样性指数逐渐增加,均匀度指数呈增加趋势,优势度指数总体数值较大,并呈减少趋势。     

关中汉唐帝陵区土地利用景观格局演变研究

为揭示关中汉唐帝陵区土地利用景观格局演变规律,以2005年、2010年、2016年三期遥感影像为基础,选取斑块个数、平均斑块面积、斑块密度、斑块形状指数和分离度指数5个指标,对研究区类型水平上的景观格局变化的特点进行动态分析;选取多样性指数、优势度指数、均匀度指数和破碎度指数4个指标,对研究区景观总体水平的演变特点进行动态分析。结果显示:2005—2010年,人类对汉唐帝陵区土地利用干预程度不断加剧,耕地斑块密度增加一倍,林地斑块密度增加两倍多,导致景观破碎度显著增加,富平县和蒲城县斑块数量增加是2005—2010年关中汉唐帝陵区斑块数量增加的主要原因。2010—2016年,人类对土地利用保护程度不断增强,林地的斑块密度是2010年的三分之一,导致景观破碎度减少。富平县和蒲城县斑块数量减少也是导致2010—2016年关中汉唐帝陵区斑块数量减少的主要原因。2005—2016年,所有土地类型的平均斑块面积都有变小的趋势,斑块密度都有变大的趋势,景观多样性指数呈现不断增加的趋势,除园地外,其余类型斑块分离度在变大,说明斑块之间的距离在增大,趋于分散布局。研究结果可为汉唐帝陵区资源保护与可持续利用提供理论指导。     

崇明东部土地利用变化及景观格局分析

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RS的银川市土地利用及景观格局动态演变研究

综合应用景观生态学、统计学基本原理,以3S技术为手段,基于TM影像数据,本研究分析了银川市1997-2008土地利用及景观格局动态变化。研究结果表明:近11年来,银川市的耕地、未利用地等自然、半自然景观面积减少,而居民工矿用地和交通路网用地等人文景观面积都在增加,林地、草地和水域等半自然景观面积也在增加;斑块数量和边界密度呈增加趋势,景观破碎化程度升高;景观多样性指数的升高和景观聚集度的下降,景观异质性增加;景观形状指数增加,景观形状复杂化。     

武汉市城区土地利用景观格局变化分析与模拟

基于1994年和2005年TM影像,在遥感和地理信息系统技术支持下,分析武汉市城区土地利用及景观格局变化特征,利用CA Markov模型预测研究区2016年土地利用景观格局.结果表明:研究期内耕地、草地和水域大面积减少,建设用地和林地则以较快速度增加,末利用地有所减少.景观格局变化呈现出"破碎度增加、多样性和均匀度微减、优势度微增"的特征.预计到2016年,耕地和水域将继续大面积减少,建设用地仍将以较大幅度扩展,林地增加速度趋缓.     

基于MSVM-CA模型的区域土地利用演变模拟

研究目的:探索一种基于多类支持向量机自动获取地理元胞自动机非线性转换规则的方法(MSVM-CA),并将其用来模拟复杂的土地利用动态演化。研究方法:以长江口北岸启东市2002—2007年的土地利用演变模拟为例,采用1-A-1方法在每两类样本数据间训练一个分类器,将模拟土地利用变化的主要特征变量映射到Hilbert空间,通过多类支持向量机建立最优分割超平面,运用决策函数计算元胞到最优分割超平面的距离,并转换为元胞土地利用类型的转换概率。然后利用蒙特卡罗方法,确定元胞的转化状态,循环完成土地利用演变模拟,最后对模拟结果进行精度分析。研究结果:对照2007年遥感影像分类得到的实际土地利用分类图,实验模拟结果数量上正确率平均达到88.99%,模拟结果的总体分类精度为86.75%,Kappa系数为0.85。研究结论:基于多类支持向量机的非线性元胞自动机方法具有较高的模拟精度,可以应用于模拟多类土地利用类型之间的演变。     

基于RS与GIS的景观格局演变对土壤侵蚀强度的影响分析

以辽宁省喀左县为例,运用辽宁省喀左县遥感影像数据,使用ENVI、Arc GIS10和Fragstats3.3软件,解译研究区遥感影像数据,得到土地利用类型数据,再对DEM数据进行相关分析,最终获得土壤侵蚀强度专题图。根据栅格类型土地利用类型数据分析计算了斑块尺度和景观尺度上的景观格局指数,对这些指数进行分析计算,进而得到2003年和2012年景观格局指数动态变化量,在分析土壤侵蚀强度的基础上,进一步分析了景观结构动态变化对土壤侵蚀的影响。     

山岳风景区景观格局时空变化的比较分析

以泰山的佛爷寺和竹林寺两个山岳风景区为研究对象,采用1986年和2004年两期的遥感数据,研究了两个风景区1980年代中期以来景观格局的时空变化特征以及人类活动对景观格局演变的影响。在分析景观多样性、优势度、均匀度、破碎度、扩展度、伸张度指数时间变化的基础上,对景观的空间格局变化趋势进行了对比分析。研究结果表明,两个景区的斑块数量、面积和斑块密度的变化差异明显;两个地区的景观扩展度均远大于1,说明斑块形状不规则。占据优势的森林类型18年来并未遭受严重破坏,两个景区优势度、均匀度变化趋势基本相似,佛爷寺风景区的破碎度远远高于竹林寺,也表明景区建设等人为干扰是景观格局发生变化的主要驱动力。     

黄淮海平原农区县域土地利用景观格局分析及可持续利用建议

研究目的:系统分析黄淮海平原农区土地利用景观格局特征存在问题、形成机制及其优化调整思路。研究方法:用地理信息系统支持下的景观生态学格局定量分析方法,以土地利用现状图为工作底图,系统研究了曲周县的土地利用景观的空间格局指标。研究结果:曲周县的土地利用景观格局在我国广大农区具有代表意义,是我国农村土地利用方式及高人口密度综合作用的结果;景观人文干扰强,耕地在整个景观中占首要位置,水浇地、旱地和居民点的优势度明显高于其他景观类型。研究结论:应用景观生态学方法可以为土地可持续利用管理评价提供新的方法和视角,最后提出了以加强沟渠、防护林等廊道建设和促进农村城市化的平原农区优化景观格局的建议。     

基于景观生态学的城市边缘区土地利用结构分析——以芜湖市三山区为例

城市边缘区是城市与乡村的过渡地带。基于三山区2001年和2009年土地利用现状图,利用景观格局分析软件FRAGSTAS分析三山区土地利用结构。研究表明:三山区土地利用类型多样,耕地比例最大;各用地类型间相互转化,城镇工矿用地、交通用地和耕地变化速率较快;交通用地比例较小,土地利用结构不合理;景观破碎度和分离度增加,斑块形状不规则,相似性变小,景观趋于多样化和均匀化,各用地类型在全区内分布逐渐均匀。     

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。     

基于景观生态学的区域土地利用结构演变及优化分析——以北京市顺义区为例

从景观生态的角度对北京市顺义区1996-2006年的土地利用结构演变进行数量与空间特征变化分析,并借助马尔科夫模型进行用地预测,获得该区土地利用演变规律:顺义区地类的面积比例呈现出均一化的特点,耕地和未利用地的数量减少,建设用地、生态用地和廊道增加,且建设用地将在10a之内代替耕地成为该区域的优势景观类型,而生态用地、廊道与未利用地将维持一个相对稳态;空间层面上,研究区整体景观的破碎度增加,聚集度减少,景观形状呈现简单化,景观异质性和多样性增强。最后,以"斑块-廊道-基质"理论为依据,构建出顺义区土地利用结构优化框架:即集中耕地形成基质,斑块的布局应该特别注重生态节点的建设和生态敏感地带的保护及建设生态廊道。     

基于CLUE-S和GMOP模型的青龙满族自治县土地利用情景模拟

[目的]对青龙满族自治县未来土地利用格局进行多情景预测模拟,并探索土地经济和生态综合效益双提升目标下的土地利用发展格局,以期为区域土地资源优化配置和国土空间规划的编制提供参考。[方法]基于土地利用现状数据和社会经济统计资料,分别利用CLUE-S单模型、灰色多目标优化(GMOP)+CLUE-S模型对研究区进行了土地利用情景模拟。[结果](1)所选驱动因子对土地利用类型的解释能力较好,ROC值均大于0.7,满足Auto-Logistic回归要求,模拟检验的Kappa系数为91.03%,模拟效果比较理想;(2)到2020年,基于CLUE-S单模型的自然发展情景,研究区建设用地扩张占用耕地和林地现象突出,土地经济效益提升较大,但生态效益却呈现负增长;基于GMOP+CLUE-S模型的多目标优化情景,研究区建设用地扩张趋势得到控制,耕地、林地面积有所增加,未利用地得到较大程度开发,实现了土地经济和生态效益双提升,分别比2015年提升了3.12%和1.96%。[结论]GMOP+CLUE-S模型能够发挥两个模型各自在结构优化和空间分配方面的优点,有利于实现区域土地利用数量结构、空间布局和综合效益的协同优化。     

基于RS和GIS下扎尕那农林牧复合系统土地利用研究及保护策略

利用RS和GIS技术手段分析扎尕那景区2012年、2015年、2018年、2019年的土地利用变化情况,并结合Fragstats软件对扎尕那景区景观格局分析。结果表明,2012—2019年,建筑用地及水域用地呈波动增长趋势;草地、耕地及裸地呈减少趋势;林地面积呈先减少后增加状态。水域用地面积增长速率最快为67.19%,耕地面积减少速率最快为-2.81%。2018年开始景区土地利用程度由单一变多样,土地种类增加。裸地是景区转出最多的地类,转出量为1.642 9平方千米,多转化为林地及草地;林地转入量最多,转入量为3.17平方千米,为耕地及裸地转化而来。2012—2015年整体景观破碎度下降,整体结构稳定,景观割裂现象降低。2012—2019年,景观聚合程度下降,连接性提升,景区景观类型结构稳定且多样,景观类型分布更加均匀。研究扎尕那景区土地利用及景观格局变化,对全国各个农业文化遗产保护与发展具有重要意义。     

基于遥感影像的城市景观格局变化分析

利用徐州市主城区1990～2005年间四期Landsat TM遥感数据及其它相关非遥感数据,通过处理获取主城区景观空间结构信息和景观格局的各种指数、景观类型转移矩阵和景观演变动态度来定量测评主城区的景观结构在时间维和空间维上的演变。研究结果表明,徐州主城区景观类型格局发生了很大改变。建设用地呈逐步增加的趋势;而以耕地面积呈逐步下降的态势;林地、水体和未利用地变化呈起伏状态,幅度较小,总体上没有太大变化;徐州市主城区景观破碎度增大、优势度指数降低、整体分维数略有增加,城市景观格局趋于复杂化、破碎化和多元化。