肖兴媛[1]2003年在《GIS支持下陕北黄土高原土地利用动态变化及驱动机制分析》文中认为区域土地利用变化研究不仅是全球环境变化研究的一个重要方面，它对区域可持续发展和土地管理也具有重要意义，因而成为当代地理学的前沿领域之一。国际上，通过大量的研究工作，在理论、方法和技术方面取得了一些进展，如LUCC信息获取与处理，LUCC驱动机制研究等。对于土地利用变化过程的研究，文献颇多，但对土地利用不同的类型而言，其变化过程通常集中反映在特定的区域空间范围内，这样土地利用变化的动态分析和模型研究就应在这些热点地区进行，研究结果才具有针对性和典型意义。 陕北黄土高原是我国一个十分重要的地理区域，属于半干旱、干旱区，是黄河泥沙的重要来源。陕北黄土高原南北狭长，自北向南为风沙过度区、梁峁丘陵区、低山残塬台塬区等不同地貌类型，生态环境十分脆弱。由于在人类长期影响下，土地利用结构不合理，造成土地质量退化，生物生产力降低，土地沙漠化、盐碱化日益严重，生态环境不断恶化，同时本区社会经济发展缓慢，目前仍是我国较落后的贫困地区之一，且极易返贫，因此对本区研究具有很大的必要性和典型性。 前人对黄土高原的研究主要集中在土地类型划分、土地资源分类和分等，小流域治理、土壤侵蚀、土地适宜性评价、土地利用分区等方面。但多是静态的、定性的分析研究，而对土地利用动态变化过程研究以及相应驱动力系统研究甚少；对区内不同地貌、行政单元区域的土地利用动态变化的区域差异研究较少，而且区内差异研究较粗略，多依自然因素划分单元、进行定性的阐述，不能客观而定量的反映驱动因素中各因子的作用力大小。 鉴于此，本研究以土地利用调查资料、统计资料、历史资料等数据为基本资料，运用数理统计、地理信息系统和模型等技术方法对原始数据资料进行了比较系统的分析和处理。以县、区级行政单元为统计单元，进行了土地利用多层次时空动态变化研究，全面分析了1986-2001年间土地利用数量变化、土地利用结构空间变化、土地利用景观结构动态变化、土地利用程度变化、土地利用变化的区域差异等动态变化过程和土地利用变化规律，并应用数理统计和综合模糊评判方法，利用社会统计软件SPSS、数学软件包Mathcad9.0定量的建立了土地利用变化的驱动力模型和预测模型，运用预测模型对本区土地利用类型进行了预测，并针对各驱动因素的地区差异，进行了驱动力分区。最后提出了陕北黄土高原土地可持续发展的对策及措施，以便为各行政部门进行土地利用规划和管理提供有益的决策依据。 通过上述分析，文章得出以下有意义的结论：＊）本区自1986亿 年，15年中上地利用发生了大幅度的变化，并存在明显的区域差异。具体表现在以下几点：土地利用类型变化最大的是园地、其次是交通用地和耕地，再次是居民点及工矿用地、未利用地和林地，而水域变化率最小；除耕地、未利用地有所减少外，其余类型都有所增加，但是出于耕地基数大，所以耕地数量变化在各土地利用类型中是最大的。就铜川市、延安市、榆林市叁个地区而言，土地利用结构整体变化中以延安市变化最大，铜川市次之，榆林市变化较小。就29个县、区来看，其中土地利用结构变化指数大于全区平均指数变化的县、区共有15个，小于全区结构变化指数的有14个，几乎各占一半。 （2）景观偏离度在空问上存在着较人的差异，随着人类活动的加强，景观多样性呈降低趋势。就铜川市、延安市、榆林市H地区而言，2001年景观偏离度最高的是铜川市，其次是榆林市，延安市最小；多样性指数减小最大的是铜）；怖，其次是延安市，榆林市景观多样性指数变化最小，为0．of兄 小于全区0．024％变化量。就陕北 29个县、区而言，200年景观偏离度最大的是铜川市的王益区，其次是榆林市的米脂县和吴堡县，景观偏离度均大于60％；多样性指数减小最大的是延安市的吴旗县和洛川县，其次是铜川市的王益区、子长县、吴堡县，变化最小的是甘泉县和榆阳区，29个县、区中仅这两个县、区的多样性指数是增加的。 （3）从1986－2001年15年来，陕北黄土高原土地利用程度变化率R＜0，说明该区土地利用处于调整期或衰退期。土地利用程度变化处于发展期的只有榆阳区、神木县和吴堡县叁个地区。 （4）陕北黄上高原区土地利用变化驱动囚素中，生态安全的政策囚素是本区土地利用变化的最主要的驱动因素，通过对自然及人为因素的综合考虑，运用模糊综合评判法得出陕北黄土高原四种驱动力的空间分布图，可以看出，以生存型经济福利驱动为主的地区，主要是榆林市东南部的7个县；以最优经济福利一粮食安全为主的驱动区在铜川市、延安市、榆林市均有，共包括5个县、区：以生态安全一生存型经济福利为驱动力的地区最多，共包括12个县；以最优经济福利一生态安全驱动区，共有5个县。 （5）耕地、水域、未利用地面积逐渐减少，园地、林地、居民工矿用地、交通用地面积进一步扩大是陕北黄土高原土地利用的主要变化趋势。
杨云贵[2]2006年在《陕北农牧交错带土地荒漠化动态监测与生产力评价研究》文中进行了进一步梳理陕北农牧交错带生态环境脆弱,经济基础薄弱,粮食不能自给,粮食供需之间的矛盾成为困扰区域经济发展的重大问题。随着人口不断增长,土地压力逐渐增大,造成土地荒漠化严重,成为沙尘暴发生的主要沙源地区之一。因此,利用1986年8月、1992年7月和94年7月、1999年8月、10月和2002年8月及2000年8月的TM遥感影像,在地理信息系统技术的支持下,分析陕北农牧交错带近15年来土地利用/覆盖及荒漠化的动态变化过程与驱动机制。以Arc GIS为基础平台,完成土地资源专题图的数字化,建立空间数据库,通过层次分析法,评价研究区土地资源。采用逐步订正法估算作物生产潜力,运用迈阿密模型对草地自然生产力进行估算,从而计算出区域土地极限生产力,并估算区域最大人口承载量;用近50年的历史资料,分析区域人口发展规模与消费水平,预测研究区土地生产力发展水平,预测到2030年适宜的人口承载量。结果表明:1.从1986到2000年,研究区耕地面积减少了3599.29 km2,以旱地减少为主,减少的面积主要转化为草地、盐碱地和沙地。林地和牧草地面积分别增加1320.74 km2和785.90 km2,主要以退耕还林和沙地治理后,由耕地和沙地转化而来。城镇和农村居民建设用地增加了195.19 km2,布局上以原城区为基础上向外扩展。水体整体变化不大,但河流水面萎缩69.80 km2;滩涂和水库面积分别增加99.67 km2和9.80km2。旱地大面积盐渍化引起盐碱地面积急剧增加,特别是在监测初期到监测中期,平均以32.67km2/a的速度增加,6年内增加了196.07 km2,并且呈现景观破碎化。2.区域土地荒漠状况较为严重,荒漠化面积占到全区土地总面积的l/3,15年来沙地面积增加了463.06 km2,荒漠化的范围逐渐扩大,景观结构上破碎化程度加剧。但荒漠化程度明显下降,严重荒漠化土地面积减少了1214.74 km2。3.陕北农牧交错带土地利用/覆盖及荒漠化变化是由自然、人文和社会经济因素共同影响所导致的。气候因素是驱动土地利用/覆盖及荒漠化变化的重要自然因素;政策制度的导向、人口压力及社会经济活动直接影响土地利用/土地覆盖变化的时空分异,驱动了土地利用覆盖格局的变化。特别是人口数量的增加及不合理的土地利用,是导致土地荒漠化的主要因子。4.陕北农牧交错带土地资源综合质量评价结果显示该区的土地质量总体不高。一、二级地极少,只有238 km2,仅占研究区总面积的0.7%;叁级地4143 km2,占11.5%;四级地9572 km2,占30.4%;五级地9254 km2。,占25.6%;六级地8105 km2,占22.4 %;七级地3372 km2,占9.3%。区域土地总面积为35759.43 km2,耕地8264.33 km2:人均占有粮食量仅为285 kg/人.年。全区牧草地面积占土地总面积的39.6%,草地生产力
李强[3]2012年在《基于GIS的黄土高原南部地区土地资源利用与优化配置研究》文中研究表明土地是一种非常特殊的资源,它既是自然环境要素发生和变化的重要载体,也是人类自身生存和繁衍的物质保障。同时,作为具有自然属性和社会经济属性的共同体,土地资源在经济建设与社会发展中也起着非常重要的基础性、战略性作用。土地资源利用是土地在人类活动的持续或周期性干预下,进行自然再生产和经济再生产的复杂的社会经济过程,而土地资源优化配置是缓解人地矛盾、实现土地资源可持续利用的重要手段。本文在黄土高原综合自然指数分区研究的基础上,以黄土高原南部地区及其内部典型区为研究对象,通过野外实地调查,采用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)集成技术与数理模型、空间统计分析等方法,利用黄土高原南部地区1980年、2000年和2010年30年跨度的TM影像遥感解译结果,在不同的时空尺度上分析了黄土高原南部地区及其典型区土地利用的时空差异性特征；并将空间抽样方法与Binary Logistic回归模型相结合,在分析不同研究区土地利用特征尺度的基础上,对黄十高原南部地区及四个典型区不同土地利用类型与其影响因素之间的关系作了定量分析；进而根据不同类别典型区土地利用存在的问题,构建土地承载力评测模型,从定性与定量的角度对每个典型区的土地承载力进行动态测评；最后针对基于流域单元与基于都市经济区的两类不同典型区,提出将灰色线性规划模型(GLP)分别与CLUE-S模型及CA-Markov模型相结合的两种方案,在对不同典型区土地利用进行数量控制与结构优化的基础上,利用两种方案将优化结果配置到空间单元上。研究表明：(1)黄土高原南部地区土地利用类型比较完全,耕地比重最大,各个时期所占比重均大于40%,草地、林地次之。从总体上看,黄土高原南部地区叁十年来(1980-2010年)各十地利用类型的面积都有所变化,其中耕地和未利用地呈现减少趋势,其他各类土地利用类型的面积均呈增加趋势,其中建设用地增长趋势最为明显。土地利用转移矩阵的分析结果表明,30年间黄土高原南部地区土地利用变化最为剧烈的是耕地,从数量变化上看有2577.72km2耕地转移为其他类别,其中转移为建设用地的面积最多,达到1157.07km2;建设用地的扩张、生态脆弱区退耕还林还草政策实施、农业产业结构调整是导致耕地面积减少的主要原因。从空间分布上看耕地变化较为剧烈的区域主要分布在陕西关中平原、山西汾河谷地和豫西北地区。建设用地30年间也有较明显的增加态势,面积累计增加了1275.73km2。研究区建设用地面积增加区域小于耕地面积减少区域,说明此时段有相当部分耕地转移为林地和草地,可见研究区退耕还林还草成效较明显。(2)从选取的两类典型区的土地利用变化情况可以看出,在研究时段内各个典型区的土地利用变化总体上都是呈现耕地面积减少,建设用地增加的趋势,但是耕地减少的原因不尽相同,基于流域单元的两个典型区耕地面积减少主要是在生态环境建设政策(如退耕还林还草)主导下的结果,其次是由于建设用地的扩展,如延河流域下游段耕地面积从研究期初的1818.1932km2,到2010年减少到了1739.5037km2,总面积接近于同期草地面积。减少的耕地按面积大小依次流向林地、草地和建设用地。相比之下,两个都市经济区耕地面积的减少主要是由于建设用地的增长速度较快的原因造成的。其中晋东南经济区耕地总面积到2010年从期初的10329.35km2减少到了10183.79km2,减少的耕地主要流向建设用地及林地。(3)土地利用与影响因素定量分析显示,影响黄土高原南部地区不同土地利用类型的自然和人文因素相对集中,主要包括地形坡度和人口密度,这说明该区域土地利用的人为干扰较强烈,人类活动是研究区土地资源和土地生态系统变化速率不断加快的重要因素之一。而自然因素中的地形坡度也是影响研究区土地利用的重要因子,不同土地利用类型,特别是农业用地和城镇建设用地与坡度呈现明显的负相关,说明地形坡度是研究区土地开发与利用的限制条件。(4)基于典型区的土地承载力时空变化测评结果显示,在2000年到2010年间,四个典型区各个区县土地承载力都呈现出两级分化的趋势,虽然两级分化的程度有差异,但总的趋势是一致的,而研究区整体土地承载力水平下降,需要借助于高效合理、科学的土地优化配置来提高土地承载力。对于整个研究区两极分化的情况,应当保证在土地承载力富余地区经济稳定发展的情况下,将富余地区的粮食外调给土地承载力超载的地区,实现整个区域的土地承载力平衡。(5)通过典型区不同土地优化配置方案的实验和对比发现,基于CLUE-S模型的配置方案对黄土高原南部地区的都市经济区拟合效果较好,其空间模拟结果的Kappa系数分别为0.8016(晋东南经济区)和0.7902(大西安规划区),而CA-Markov模型针对研究区流域单元效果较好,其kappa系数延河流域为0.7951,千河流域达到0.8069,两套方案针对各自典型区空间模拟效果的kappa系数均高于0.79。(6)基于CLUE-S模型的优化配置方案研究显示,晋东南经济区与延河流域下游段的建设用地均明显增加,而耕地均表现为减少,其中晋东南经济区建设用地增加的要多一些,这说明此区域经济发展和城市化建设潜力要大于延河流域下游段。两个典型区林地面积和草地面积都有不同程度地增加,主要是由于植树造林及退耕还林还草政策发挥了显着的成效,使得生态环境得以改善。基于土地适宜性和CA-Markov模型相结合的优化配置方案研究显示,大西安规划区和千河流域土地利用现状中的主要地类斑块需要进行调整,其中大西安规划区耕地的调整主要位于秦岭山地北麓,包括周至县、户县和长安区的南部以及蓝天县的部分区域,此外在叁原县及富平县的北部边界地带也有少量需要进一步调整的耕地。从调整类型上看,主要是将不适合耕地分布的区位根据土地适宜性类型调整成林地或草地。而千河流域需要调整的耕地主要集中在流域东南部的千阳县,包括千阳县中部,东北部以及西南部靠近宝鸡市辖区的位置。凤翔县与千阳县交界地带的耕地也需要进行调整,此外流域中上游的陇县也有部分耕地需要调整的区域。本文在以下方面有所创新和改进：①以小网格推算模型为理论基础,构建了黄土高原主导气象要素关于经纬度和高度的数学模型及用于区域划分的综合指数模型,在GIS的支持下提出了基于自然区划与行政单元相结合的黄土高原南部地区的范围界线；②以黄土高原南部地区为研究对象,系统、全面地分析了过去30年间的土地利用变化过程,并采取对典型地区土地利用对比分析的方法,剖析了不同自然环境和社会经济发展水平下四个典型区的土地利用变化特点及时空差异；③将空间抽样方法引入到Binary Logistic回归分析中,对研究区不同土地利用类型特征尺度、时空差异及其影响因素进行定量分析,尝试构建基于空间约束性Logistic回归定量分析土地利用变化及其影响因素关系的新方案；④针对基于流域单元与基于都市经济区的两类不同典型区,提出将灰色线性规划模型(GLP)分别与CLUE-S模型及CA-Markov模型相耦合的两种方案,结合土地适宜性评价研究,在对不同典型区土地利用进行数量控制与结构优化的基础上,利用GIS软件将优化结果配置到空间单元上,由此为研究区土地资源开发利用、生态环境保护和社会经济发展提供统一的研究思路。
贾科利[4]2004年在《基于RS和GIS的陕北农牧交错带土地利用与荒漠化动态监测及其驱动机制研究》文中指出利用 １９８６ 年 ８ 月 ２ 日、１９９２ 年 ７ 月 １７ 日（２ 景）和 １９９４ 年 ７ 月 ３０ 日（１ 景）及２０００ 年 ８ 月 ９ 日 ＴＭ 遥感影像，在地理信息系统技术的支持下，分析了陕北农牧交错带近 １５ 年来土地利用／覆盖及荒漠化的动态变化过程与驱动机制，结果显示： １ 通过多波段遥感数据融合、配准、增强等处理，提高了遥感图像空间分辨率，改善了目标识别的图像环境，增强了土地利用／土地覆盖及荒漠化信息特征，增加了人－机交互解译的可靠性。 ２ １９８６－２０００ 年，研究区耕地面积减少了 ３５９９２９．２ ｈｍ２，以旱地减少为主，减少的面积主要转化为荒草地、盐碱地和沙地。转化的区域主要集中在毛乌素沙漠边缘地带，以榆阳、神木、横山、靖边、定边等区县较为严重。林地、牧草地面积各增加了１３２０７４．６ｈｍ２、７８５９０．９ｈｍ２，主要以退耕还林和沙地治理后，由耕地和沙地转化而来。城镇和农村居民建设用地增加了 １９５１９ ｈｍ２，布局上以原城区为基础上向外扩展，但斑块破碎化程度降低，空间上呈集中化特征。水体整体变化不大，但河流水面萎缩 ６９８０．７ｈｍ２；滩涂和水库面积各增加了 ９９６７．５ ｈｍ２ 、９８０．１ ｈｍ２。水体的变化主要是在河流的某些河段，由于河流缩退人们在无定河、榆溪河、窟野河、秃尾河河畔滩地上开垦种田及在东部和东南部黄土丘陵区为防止水土流失而修建淤地坝。旱地大面积盐渍化引起盐碱地面积急剧增加，特别是在监测初期到监测中期，平均以 ３２６７．９ｈｍ２·ａ－１的速度增加，６ 年内增加了 １９６０７．１ｈｍ２，并且破碎化程度加剧，其中定边、靖边两县土地盐渍化十分严重。 ３ 区域土地荒漠状况较为严重，荒漠化面积占到全区土地总面积的 1／3，１５ 年来沙地面积增加了 ４６３０６．８ ｈｍ２，荒漠化的范围逐渐扩大，景观结构上破碎化程度加剧。但荒漠化程度明显下降，严重荒漠化土地面积减少了 １２１４７４．５ｈｍ２，荒漠化的主导类型已由严重荒漠化转变为中度荒漠化。然而轻度荒漠化和中度荒漠化土地面临着严重荒漠化的潜在危险，而且荒漠化区域正在整体呈带状向东南部黄土丘陵区推进，土地荒漠化的形式仍然十分严峻。 ４ 陕北农牧交错带土地利用／覆盖及荒漠化变化是由自然、人文和社会经济因素共同影响所导致的。气候因素是驱动土地利用／覆盖及荒漠化变化的重要自然因素；政策制度的导向、人口压力及社会经济活动直接影响土地利用 /土地覆盖变化的时空分异，驱动了土地利用覆盖格局的变化，导致荒漠化不断扩大；特别是人口数量的增加及不合理的土地利用（包括过度放牧、垦荒、矿产资源过度开采），在某种程度上诱发了区域环境的变化，是导致土地荒漠化的主导因子。
邓健[5]2017年在《陕北黄土丘陵区典型退耕流域农林景观配置模式综合评价及优化》文中认为黄土高原是我国生态环境建设的重点区域,区域小流域属典型的生态经济单元。退耕还林工程结合小流域综合治理措施有效改善了黄土高原生态环境状况和社会经济发展水平,但在治理过程出现了人工林草退化、土壤深层水分过度消耗、经济效益低下等诸多问题。为提高生态恢复工程效果和小流域治理的可持续性,研究采用系统分析、试验研究、社会调查和文献分析等方法,利用Arcgis软件和SWAT模型对陕北黄土丘陵区小流域特征和5个典型小流域景观配置模式现状进行分析和研究;开展试验和社会调查研究流域退耕还林工程的生态、社会和经济效应及农业系统可持续性;依据研究结果和文献资料构建评价模型并评价典型流域配置模式,找出存在的问题;依据评价结果提出针对性优化措施并对典型流域配置模式进行优化调整,比较分析优化前后的评价结果和景观特征;依据评价过程和分析设计和开发小流域退耕还林评价软件。主要的研究结果如下:(1)陕北黄土丘陵区典型小流域平均面积为357.45 hm2-375.80 hm2,多为狭长型;研究流域内>15°的陡坡面积比例较大,土地利用以生态服务型景观为主(71.71%-97.23%),景观斑块破碎化严重;根据不同景观比例将小流域配置模式分为“林草模式”、“林草+耕地模式”、“林草+果园模式”、“林草+耕果兼作模式”和“林草+其他模式”5类;小流域农林景观配置模式变化由多种因子共同驱动。(2)人工植被恢复显着增加了地表植被覆盖、枯落物归还和物种多样性恢复;且显着促进了土壤有机碳、全氮和全磷等养分积累,土壤酶活性增加,微生物量增加和土壤物理状况改善;此外,与耕地相比植被恢复地显着减少了地表径流量(21.79%-69.65%)和土壤侵蚀量(31.28%-70.93%);植被恢复的生态效益总体均表现为乔木>灌木>草地。(3)退耕还林工程的实施显着减少了区域农户耕地面积(39.59%);也导致粮食生产能力下降(主要粮食作物产量下降19.09%-41.36%),蔬果产量增加,农业生产结构发生变化;劳动力向非农化转移,外出务工的劳动力户均增加0.80人;同时退耕还林使得区域居住环境变好、生活条件改善,94.24%的农户支持退耕还林政策,但46.63%的农户仍选择补贴停止后采取复耕行为;农户态度、社会规范和行为感知能力等多种因素会通过农户复耕意愿而影响农户复耕行为。退耕还林工程实施显着增加了农户经济收入和支出,增加比例分别为190%和359%,收入和支出均向非农化转变;农村恩格尔系数和基尼系数均下降,农户劳动力生产效率有较大幅度的提高。(4)利用能值分析方法对研究区域内3种典型配置模式农业系统能值投入产出和可持续性进行分析,结果表明3种模式的农业生产均强烈依赖外部资源投入,对本地资源的利用程度有限,尤其是果树生产为主的模式本地资源贡献最低,仅12.18%;能值产出均以水果和蔬菜为主,占总产出能值的59.70%-98.62%,粮食产出比例次之;大量的外部能值投入对本地环境造成巨大压力,以果树种植为主的系统可持续发展能力最低;粮食生产为主的模式虽然资源投入较少,但是产出效率也最低;相对来说粮果兼作型农业发展模式可持续性优于其他两种模式,更适宜于陕北黄土丘陵区小流域发展。(5)利用频度分析、专家咨询等方法结合试验和调查数据分析,构建了包含植被恢复、水土保持、固碳释氧、经济收入、生产效率、粮食安全、产业结构和社会影响8个指标因素共19个指标的陕北黄土丘陵区退耕流域农林景观配置模式综合效益评价指标体系;利用专家打分法和层次分析法从生态恢复为主和社会发展为主两个方向确定了指标权重,最终建立了综合指数评价模型和等级划分表。对研究的5个典型小流域配置模式进行了评价和分析;发现研究流域配置现状存在的问题主要是流域发展生态效益和社会经济效益不协调,片面发展严重、高水平农田比例小、部分流域资源压力大、低效传统农业影响流域整体发展、树种管护不到位导致生态效益较低、劳动力转移对流域社会经济发展的带动不足。(6)结合资料分析、实地调研、试验研究和专家咨询等方法,在典型小流域综合评价和分析的基础上,提出了构建多层水土流失防控工程体系、合理规划和调整农业产业结构等5个方面的陕北黄土丘陵区小流域景观配置模式整体优化途径;并针对4种主要的景观布局要素提出低效林地改造、陡坡低产经济林地退耕、荒山荒地改造、高产农田建设等10个方面的具体措施;依据提出的优化途径和措施对5个典型流域的农林景观配置模式进行了优化和评价,优化后从生态和社会经济角度均显着提升了流域农林景观配置模式的评价指数,改善了流域整体系统服务功能。(7)设计开发了包括系统管理、数据管理、流域评价、资料查询、决策建议等5个模块的“小流域退耕还林综合效益评价软件V1.0”,能够用于快速输入流域基础指标得到各类要素和综合效益评价结果,并可以根据评价结果查询流域优化的技术措施。总之,本研究从配置模式现状的分析到优化模式的提出,综合多个学科理论和多种方法,为陕北黄土丘陵区小流域农林景观配置模式的评价和优化提供了系统的思路和途径。研究结果能够为黄土丘陵区小流域综合治理提供理论指导,为黄土高原小流域景观配置模式的评价和优化提供科学依据。
郭丽英[6]2008年在《陕北农牧交错区土地利用景观动态与优化途径研究》文中提出本文以陕北农牧交错区为例,通过系统分析农牧交错区的发展特点与问题,认为农牧交错带是我国典型的问题区域、重要的生态屏障和国家重大的战略要地,优化区域土地利用结构与布局,是解决目前所面临问题的关键。论文试图在理清北方农牧交错区自然状况与经济发展特点基础上,进一步以地处陕北农牧交错区的榆林市为典型案例,采用遥感、GIS、模型模拟和景观指数分析相结合的方法,进行景观生态类型的划分和景观类型格局变化特征的分析;深入开展典型区域土地利用景观格局动态的模拟研究,测定区域主导的土地利用景观过程;借助于空间相关分析技术,揭示土地利用景观变化的时空格局与驱动机制;探讨实现土地资源可持续利用和区域可持续发展的科学理念与模式,从而为新时期优化调整区域土地利用政策、维护区域及相邻地区的生态安全、探索协调农牧交错生态脆弱区经济发展与生态保护关系的可行途径,提供决策参考依据。论文着眼区域“土地格局变化”和“优化途径”主题,开展了土地利用景观动态及其优化途径的实证研究。主要研究内容包括:1)论述了选题依据及其研究意义,分析了农牧交错区的区域特点及其面临的关键性问题,梳理了相关研究的近今进展;2)探讨了基于遥感信息源与GIS技术的土地类型景观识别、划分标准、定量指标与方法:3)对土地利用景观格局的动态变化进行评价和模拟分析,侧重揭示其时空变动的类型特征及区域差异的规律;4)基于多元回归模型方法,进行了土地利用景观变动的驱动机制分析,探讨了土地利用景观类型转换的主导人文驱动力;5)应用景观生态学原理和专家决策方法,进行了研究区土地利用景观生态设计及其优化途径的初步探讨。论文研究取得以下主要进展和结论:(1)陕北农牧交错区是生态脆弱、资源富集、乡村贫困的特殊区域,实现资源、生态、经济和社会的协调与可持续发展,具有十分重要的现实意义。在系统梳理相关研究成果与进展,以及土地利用景观动态研究的理论与方法的基础上,将“土地格局变化”和“优化途径”作为论文研究的主题,梳理提出了陕北农牧交错区域4个方面的突出特点,即生态脆弱性、要素复杂性、矛盾尖锐性、变化频繁性。(2)土地利用景观的类型结构及其空间分异,受区域尺度大小的深刻影响,采用多尺度分析有利于深入揭示土地利用景观格局的形成机制、演化规律及优化途径。论文根据研究对象及其尺度的不同,建立了榆林市全区、北部风沙滩区和横山典型县域等不同尺度区域的系列土地利用遥感影像数据库及其社会经济数据库。将榆林市土地利用景观类型划分为6个一级类、20个二级类;在县域尺度上结合应用SPOT5高分辨率遥感影像,将横山县土地利用景观类型划分为6个一级类、25个二级类。并借助于GIS技术与景观格局分析法,可实现对不同尺度的土地利用景观类型特征、结构格局及其动态变化时空差异性的模拟与分析。(3)区域土地利用景观变化受自然、经济、社会和技术等因素的综合影响,深入理解和深刻揭示这些因素变化特征、影响机理与作用模式,是全面认识区域土地利用动态、人文驱动机制及其社会经济效益等多方面复杂系统问题的重要前提.论文以榆林市1985、1995、2003年叁期Landsat TM遥感影像的解译结果为基本信息.研究发现草地与耕地类型互转的“大进大出”,是本地区土地利用景观变化的重要特点,也反映出农用地利用粗放与管理无序的问题。总体而言,1985-2003年的土地利用景观破碎度增大、景观多样性增高,以及景观类型的分离度差异明显,表明陕北农牧交错区的土地利用的人类活动增强,土地景观类型退化的趋势尚未得以扭转。(4)土地沙漠化是陕北农牧交错地区土地利用景观动态变化的主要自然过程之一。特别是其中的陕北长城沿线地区,由于自然环境本身的脆弱性,再迭加近20多年来地区能源矿产资源开发、工业园区建设等人类经济活动的强烈作用,其土地利用景观类型格局发生了显着的变化,尤其是诱发了土地沙漠化的严重发生,土地退化程度不断加剧。土地沙漠化景观类型质心分布向西南、东北方向的扩展,严重威胁着西南部和东北部黄土区的生态安全。总体而言,该地区土地利用景观发生变化的部位主要在南部定边、靖边县境内的低山丘陵区,以及毛乌素沙漠边缘地带和东南部黄土丘陵沟壑区。(5)区域土地利用景观格局的形成和演化,是自然因素和人文因素共同作用的结果,其中人类经济活动的影响具有主导作用。榆林市土地退化与人口压力增大、过度土地利用等有直接关系,而人类不合理的土地利用是土地退化的主要诱发因素,其实质也是由于当地人口的过快增长、农牧业技术相对滞后和土地承载力不协调的深层次矛盾所造成的。1985-2003年,榆林市治沙种草与造林对土地利用类型转换贡献率为74.55%,其主要转换方式是未利用地转向草地和林地;农业结构调整贡献率为11.85%,主要是耕地转向草地、林地与草地;土地退化贡献率为6.48%,表现为草地、耕地、林地与水域转向未利用地;开垦耕地贡献率占4.05%,表现为草地、未利用地、林地与水域转向耕地。(6)陕北农牧交错区土地类型景观优化的根本途径,在于科学协调区域人地关系,实现资源、生态、经济、社会的有机统一和良性循环。该地区土地利用景观生态设计应突出体现“叁性”,即景观生态规划与可持续发展目标的一致性,景观生态设计与土地利用规划的协调性,景观生态格局与土地利用模式的耦合性。论文分别从专家决策支持、景观类型分异的视角,具体研究了土地利用景观生态设计及优化的模式和途径。论文研究力求在以下4个方面有所创新:(1)论文注重理论分析与实地观测、调研相结合,定性与定量相结合,模型分析与专家辅助决策相结合,成果应用、理论总结与模式归纳相结合,充分利用遥感与GIS技术、数据模型与景观指数分析等量化方法综合集成的优势,并且注重着眼于从榆林市域.北部长城沿线地区-横山县等叁种空间尺度,开展土地利用景观类型格局、动态与机制的深入研究,揭示土地利用景观格局变化的尺度差异与效应,拓展了土地利用/覆被变化研究的理论与方法。(2)着眼于北方农牧交错带的区域问题、战略地位和持续发展的实证分析,重点以地处农牧交错区的陕北榆林市为典型案例,面向陕北农牧交错区“土地格局变化”和“优化途径”两个主题,围绕数据采集与建模→土地景观类型划分→土地景观格局动态分析→土地景观变化机制模拟→土地利用景观生态设计与优化途径这一主线组织论文研究。(3)重视新技术应用与模型开发。以榆林市为例,建立了土地利用景观分类体系,试图构建从TM遥感影像直接测定土地利用景观类型及植被盖度变化等特征量和诊断土地利用景观动态的数理分析模型。通过“3S”技术集成,将纠正过的多时相影像数据进行GIS管理,开发自动采集影像信息用于监测和评估土地利用类型格局时空变化规律的指标体系与技术方法;实现土地利用类型动态信息格网化,并借助空间相关分析,揭示土地利用类型景观变化同主导的自然与社会经济因子的关系,进而实现对土地利用类型景观动态评估及其分析。在多信息源利用、多模型方法集成方面取得了新进展。(4)瞄准区域决策实践目标。基于对研究区土地利用景观动态变化的分析及其主导的人文传导机制的认识,按照统筹人与自然和谐发展的理念和要求,着眼陕北农牧交错区域、北部风沙滩区与南部黄土丘陵区、横山县等不同的尺度及其土地利用景观结构的差异,面向区域可持续发展目标,深入开展土地利用结构调整与优化布局的实证研究。充分利用景观生态设计的原理、循环经济的理论和统筹协调决策的方法,开展了陕北农牧交错区土地利用景观生态设计及其优化途径研究,提出促进农牧交错区土地可持续利用和实现区域可持续发展的策略及政策性建议。
孟庆香[7]2006年在《基于遥感、GIS和模型的黄土高原生态环境质量综合评价》文中认为本研究针对黄土高原生态环境主要问题和国家生态环境建设的需要,总结已有研究,初步提出了生态环境质量综合评价思路框架,采用遥感和地理信息系统等手段,充分利用已有的调查和研究成果,在黄土高原生态环境单因子进行动态分析基础上,建立了黄土高原生态环境数据库。在确定生态环境质量综合评价指标体系和方法基础上,建立了基于主成分分析的复合评价模型,以县为单位,进行了黄土高原生态环境质量动态分析及其预测。由于针对黄土高原大范围、多因子、多时期的生态环境质量评价在我国鲜有研究,因而该研究对深化黄土高原生态环境的科学认识,制订科学的生态环境建设规划提供了理论参考;同时也为进一步研究黄土高原生态环境提供了先进的技术手段和科学的数据基础。本研究取得以下主要结论和成果:1.提出了生态环境质量综合评价的基本思路。在可持续发展理论、环境容载力理论和景观生态学理论指导下,分别从生态环境承载能力、生态环境发展能力、生态环境持续能力3个方面进行生态环境质量评价。根据综合评价模型,计算生态环境质量综合指数,主要由生态环境承载能力、生态环境发展能力和生态环境持续能力构成。2.建立黄土高原生态环境质量综合评价指标体系。根据评价的基本思路,通过对生态环境系统特征因子的变量分析,提出了比较完整的、多级别的评价指标体系,包括生态环境质量综合指数(目标层)、生态环境承载能力、生态环境发展能力和生态环境持续能力(准则层)和24个指标(指标层)。3.建立了较为完备的生态环境数据库并进行了系列制图。深入细致地研究黄土高原地形、土地利用、土壤侵蚀、植被覆盖、气候插值、土壤可蚀性因子、土地适宜性和限制性等自然因子以及社会经济要素,以100m栅格为单元,进行黄土高原生态环境单因子分析。在此基础上建立了黄土高原20世纪80年代中期和90年代中后期2期生态环境数据库,并进行了系列制图与分析,得到一些有意义的结论,如景观多样性指数增大,生态环境弹性度提高,水土流失强度指数下降,归一化植被指数上升等。生态环境单因子分析为深刻理解黄土高原及其生态环境建设提供了理论参考,数据库建设为进一步研究黄土高原生态环境提供了科学的数据基础。4.采用基于主成分分析的复合评价模型,以县为评价单元,分别计算了20世纪80年代中期和90年代中后期生态环境承载能力指数、生态环境发展能力指数、生态环
郭斌[8]2011年在《基于GIS的黄土高原南部土地景观动态及优化》文中进行了进一步梳理目前土地利用与土地覆盖动态研究成为国内外研究的热点问题,以土地利用/土地覆盖变化(land use/land cover change,LUCC)为切入点,利用历史时期的土地利用状况预测将来时期的土地利用情况,并按照因地制宜原则进行土地类型数量和空间分布优化成为土地科学的难点问题之一。黄土高原南部地区地形地貌较复杂,土地景观类型丰富多样,与黄土高原其余地区相比,南部区内城市密集,人口稠密,产业集聚。不合理的土地利用方式使土地生态系统面临巨大压力,社会经济发展中土地利用程度不够集约、还存在牺牲生态环境效益获取经济效益的情况,使得区内人地矛盾愈加突出。进行土地景观格局动态及优化研究,对本区土地资源集约合理利用具有重要理论与实践价值。本文以黄土高原南部为研究区,通过野外实地调查,利用遥感、全球卫星定位系统和地理信息系统技术手段,应用数学模型、空间统计分析等方法,在LUCC理论、景观生态学理论、土地优化配置理论、空间分析理论、数理统计等理论支持下,对黄土高原南部土地景观进行动态分析与优化。本文的主要研究内容有：(1)遥感影像的预处理、分类与解译、按照不同尺度进行土地利用变化时空动态分析；(2)利用GIS空间分析技术开展尺度响应及尺度选择研究,按照最佳尺度进行景观格局时空动态分析；(3)利用矢量栅格一体化数据模型构建土地景观格局与影响因素数据库,确定土地景观格局与影响因素间的定量关系；(4)进行土地景观格局预测；(5)构建土地景观格局优化模型(LSOM, landscape optimization model),通过编程在MATLAB中实现LOSM模型,得到黄土高原南部土地景观格局的数量优化方案及空间优化分布图。通过研究得到以下主要结论：(1)1980-2005年间黄土高原南部地区建设用地面积由3555.99 Km2增加到4794.28 Km2,耕地面积由1980年的100004.79 Km2减少至2005年的98561.57 Km2；土地利用结构基本保持稳定,耕地、草地、林地是黄土高原南部地区主要的土地景观类型；不同的省域单元和土地利用区划单元内,土地利用类型变化重要值各不相同,说明各地由于不同的自然因素和人文因素影响,土地利用类型转化存在明显的区域差异。(2)通过对类型水平上与景观水平上的粒度响应研究发现,类型水平上的景观指数粒度响应比景观水平上强烈；表征斑块破碎度、斑块形状、斑块聚集程度、斑块连接程度的指数的粒度响应较明显；且表现出明显的“临界阂值”粒度现象,150米与600米是多种景观指数随粒度变化发生明显变化的粒度,选取150米与600米为黄土高原南部地区景观格局特征的“临界阂值”粒度。选取临界阈值粒度及以下的任一粒度时,不会对研究结果产生质的影响,本文一并考虑粒度对研究精度和数据处理量的影响,决定选择150米为幅度响应分析、景观格局动态的最佳粒度,这样既能保证数据分析质量,又不至于使粒度太小而增加空间分析中的数据量与工作量,并且这样做也很好的规避了粒度响应对景观格局分析结果的影响。(3)类型水平上景观格局时空动态结果显示,1980-2005年间林地、建设用地和水域斑块密度指数逐年上升,未利用地斑块密度指数逐年降低,草地与耕地的斑块密度指数先降低后升高。林地、草地、建设用地和水域斑块面积百分比逐年上升,未利用地和耕地斑块面积百分比逐年降低。水域、未利用地、林地、草地平均分维数较高,建设用地与耕地平均分维数较低。林地、建设用地、未利用地平均分维数逐年上升,耕地平均分维数先降低后升高。耕地、林地、草地凝聚度指数较高,建设用地的凝聚度指数最低,水域和未利用地凝聚度指数也较高。景观水平上景观格局时空动态结果显示,斑块密度指数从0.3049增加到0.31,说明黄土高原南部土地景观的破碎度增大；平均分维数指数从1.0695降低到1.0693,说明黄土高原南部土地景观的形状趋于简单化,证明人类活动对黄土高原南部的扰动增多；凝聚度指数99.8004降低到99.7036,说明黄土高原南部土地景观的物理连接性降低；辛农多样性指数增大,说明黄土高原南部土地景观的破碎度增大,各土地景观类型趋于均衡化分布。(4)利用矢量栅格一体化数据模型构建黄土高原南部土地景观格局与影响数据库后发现,采用矢栅一体化数据模型可以实现多源数据融合,人口数据、GDP数据、其他社会经济数据可以与空间数据实现较满意的融合。(5)景观格局空间自相关显示,黄土高原南部地区土地景观格局间存在空间相关性,各土地景观格局的空间相关性随着距离权重的变化而变化。(6)采用经典回归模型和空间回归模型进行土地景观格局与影响因素关系定量分析结果表明,在考虑了空间相关性基础上建立的空间回归模型模拟精度优于经典回归模型,影响因素中与土地景观格局相关性较低的因子被剔除；各土地景观的影响因素互不相同。(7)土地景观格局预测模拟结果显示,在将来的20年中,黄土高原南部地区土地景观格局仍会发生较大变化,建设用地面积在原有的位置上继续扩张,仍主要分布在关中盆地、汾河谷地等平原地区,扩张形式是原有的斑块状分布进一步连接成片状、面状的分布。(8) LOSM模型在土地适宜性、土地景观空间分布相容性,自然因素与社会因素对土地资源的数量约束、生态优先规则约束下,确保土地景观在数量结构上和空间布局上达到优化。经LOSM模型优化调控后,黄土高原南部地区林地、草地、水域和建设用地的面积有不同程度的增加,耕地和未利用地的面积有所减少。建设用地面积增加了11095.98KM2,林地面积增加了14261.21KM2,草地面积增加了10673.27KM2,水域面积增加了1492.35KM2,耕地面积减少了37503.57KM2。本文在以下方面有所创新和改进：(1)在不同时空尺度上对黄土高原南部地区进行土地利用与景观格局时空动态分析。(2)利用GIS空间分析技术开展黄土高原南部地区尺度响应分析与最佳尺度选择研究。(3)采用矢量栅格一体化模型构建黄土高原南部地区景观格局与影响因素数据库,尝试性的探索黄土高原南部社会经济统计数据与空间数据的融合,在此基础上尝试性的进行景观格局与影响因素的定量关系研究。(4)构建LOSM模型,初步实现黄土高原南部土地景观格局数量结构优化与空间分布优化。
李晶[9]2006年在《3S支持下土地利用生态效益时空差异与生态安全评价》文中指出生态安全是建立和谐社会的一个重要组成部分，即实现社会经济发展与自然环境的和谐，它是指一个区域的可持续发展不因生存空间和生态环境遭受破坏而受到威胁的状态。在诸多影响区域生态安全的因素中，土地利用／覆盖及其格局的变化是最重要的方面。而土地利用／覆盖变化过程对维持生态系统服务功能起着决定性的作用。因此，如何有效评价土地利用生态效益成为当前研究的热点和前沿课题。当前，有关定量测评土地生态系统服务价值的方法和生态安全定量评价的方法等研究成为国内外学者研究的焦点、难点。 本文结合国家自然科学基金研究项目，选择我国陕北黄土高原作为研究对象，对研究区存在的实际生态问题，通过野外实地调查与测定，利用遥感和地理信息系统(GIS)手段与多元统计分析等方法，从分析区域现状主要生态过程入手，研究了区域的土地利用／覆盖及其格局变化，以及生态服务功能及价值的时空分布。在此基础上，运用GIS手段，并首次应用马氏距离方法，确定了陕北黄土高原的生态安全态势。研究中借助景观生态学理论，运用多目标规划方法和GIS手段；对土地利用的空间布局和比例结构做出优化调整，从而最终获得可视化的陕北黄土高原土地利用安全格局。 本论文共分为七章，第一章综述了土地利用／土地覆盖变化、生态服务功能经济价值和生态安全研究进展。第二章主要阐述了陕北黄土高原的自然、社会、经济状况。第叁章是数据的收集、整理、处理以及考察路线。第四章根据陕北黄土高原不同的土地利用变化差异性，从不同时间尺度、空间尺度，从定性到定量，对土地利用变化的区域差异和动态变化进行系统地分析。第五章测算了陕北黄土高原土地利用的生态服务功能的物质量与价值量，同时研究各种服务功能价值时空变化过程，并建立动态绿色生态环境经济核算账户。第六章对陕北黄土高原进行生态安全综合评价，划分生态安全等级体系，并进行土地利用安全格局的优化配置。第七章对全文进行了总结。 在研究中获得的主要结论： ①土地利用／土地覆盖格局 陕北黄土高原地区林地、草地和未利用地是研究区景观类型主体。1978～2000年期间，研究区通过水土流失综合治理，使难利用地和沙地等土地利用类型转化为有利于改善区域生态环境的林地和草地等。可见，陕北黄土高原水土流失综合治理中种植沙棘等水土保持林地的造林措施效果显着。但也存在一些不利于生态
王耀宗[10]2010年在《陕北黄土高原退耕还林还草工程生态效益评价》文中认为退耕还林还草工程是我国为保护和改善中西部地区生态环境,实施的一项重要的生态恢复工程。因此,评价该工程建设成效,不仅对退耕还林还草工程的高效实施具有指导意义,而且对退耕区生态和社会经济发展具有深刻的理论价值和实践意义。本文选取我国水土流失严重,生态环境脆弱,退耕还林还草工程重点实施地区的陕北黄土高原退耕还林还草工程为研究对象。在遥感、GIS技术支持下,根据陕北黄土高原TM遥感影像,结合野外实地考察与采样,以及退耕还林的各种统计资料和数据,通过ERDAS和ARCGIS软件获取陕北黄土高原土地利用分类图,借助GIS空间分析方法和数理统计方法,引入景观格局空间分析和生态系统服务价值原理,选取一定的景观格局指数和生态环境评价指标,从生态结构合理性、生态环境质量等方面对退耕还林还草所取得的生态效应进行量化研究。本研究主要取得的主要结果如下:(1)基于监督分类和非监督分类相结合的方法获取的研究区不同时期土地利用分类图,从土地利用类型变化角度,引入景观格局分析方法和生态系统服务价值理论,进行了退耕还林生态效益定量研究,不仅考虑到退耕后林地带来的生态效益,还从区域整体生态环境质量变化尺度上,对退耕还林还草生态效益进行了定量评价。(2)陕北黄土高原生态系统组分合理化,景观结构区域多样化和复杂化。1997-2006年,陕北黄土高原利用类型发生了显着变化,50.37%耕地转换成林地和草地,整体景观多样性指数下降,景观破碎化程度下降。整个生态系统景观组分趋向合理化,景观类型多样化,这使得生态环境得到有效保护和恢复,促进了生态的协调发展。(3)陕北黄土高原生态环境指数提高,总体生态环境质量提高。研究区总生态环境指数从1997年的0.145上升到2006年0.157,生态环境指数明显增大,增幅为8.28%,说明陕北黄土高原退耕还林还草带来了较好的生态效益,林地、草地等相对生态价值高的植被类型显着增加,从而使整体生态环境指数提高,全区整体生态环境得到极大改善。(4)土地退化情况得到基本控制。从1997年到2006年,林地面积不断增长,草地质量提高,使得陕北黄土高原水土流失、土地沙化情况得到缓解,土壤形成与保护、气体调节、气候调节、水源涵养、生物多样性保护和娱乐文化生态服务价值均显着增加;总体生态服务价值量显着增加7.67×106元,年增长率为0.2%,土地利用/覆盖变化整体生态贡献指数变化明显,整体贡献指数为1.203,生态环境质量改善作用明显。退耕还林以来陕北黄土高原整体生态环境向着健康方向发展。
参考文献：
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[2]. 陕北农牧交错带土地荒漠化动态监测与生产力评价研究[D]. 杨云贵. 西北农林科技大学. 2006
[3]. 基于GIS的黄土高原南部地区土地资源利用与优化配置研究[D]. 李强. 陕西师范大学. 2012
[4]. 基于RS和GIS的陕北农牧交错带土地利用与荒漠化动态监测及其驱动机制研究[D]. 贾科利. 西北农林科技大学. 2004
[5]. 陕北黄土丘陵区典型退耕流域农林景观配置模式综合评价及优化[D]. 邓健. 西北农林科技大学. 2017
[6]. 陕北农牧交错区土地利用景观动态与优化途径研究[D]. 郭丽英. 陕西师范大学. 2008
[7]. 基于遥感、GIS和模型的黄土高原生态环境质量综合评价[D]. 孟庆香. 西北农林科技大学. 2006
[8]. 基于GIS的黄土高原南部土地景观动态及优化[D]. 郭斌. 陕西师范大学. 2011
[9]. 3S支持下土地利用生态效益时空差异与生态安全评价[D]. 李晶. 陕西师范大学. 2006
[10]. 陕北黄土高原退耕还林还草工程生态效益评价[D]. 王耀宗. 西北农林科技大学. 2010
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