基于面积转移矩阵的龙川江流域土地利用变化研究

长时期的土地利用变化研究有利于提高对土地利用和土地覆被变化动态过程的认识。基于1982年和2016年龙川江流域遥感影像及地理信息软件,将该流域土地利用类型主要分成9类,即暖温性针叶林、常绿阔叶林、人工林、暖温性石灰岩灌丛、干热河谷稀树灌木草丛、水田、旱地、水域和居民区。基于Arcmap10. 1软件的分类统计功能,从土地利用类型的面积变化、时空动态变化、动态度变化以及面积转移矩阵四个方面对研究区土地利用变化进行了分析。结果表明:研究区土地利用类型主要以暖温性针叶林、常绿阔叶林、暖温性石灰岩灌丛、干热河谷稀树灌木草丛为主。1982～2016年,暖温性针叶林、暖温性石灰岩灌丛以及旱地面积呈下降趋势,面积减少最多的是暖温性针叶林;常绿阔叶林、人工林、干热河谷稀树灌木草丛、水田、水域和居民区面积呈增加趋势,但是水域面积增加不多。动态度最大的是人工林,其变化幅度也是最大,面积大幅增加;干热河谷稀树灌木草丛和水域的动态度最小,其增幅也不大。研究成果对该流域水土保持工作的开展具有一定参考价值。     

1980～2015年长江流域土地利用变化分析

基于长江流域1980,1990,1995,2000,2005,2010,2015年7期土地利用数据,通过土地利用转移矩阵以及多种指标,分析了1980~2015年间长江流域土地利用的时空变化过程。研究表明：近35 a来耕地和草地呈下降趋势,而林地、水域和城乡用地面积明显增加,未利用地总体呈下降趋势;随着时间的推移,各地类的变化形式由以交换变化量为主导转变为以净变化量为主导,说明各地类逐渐倾向于在原有空间位置发生面积变化,而不是在流域内发生空间位置转移;长江流域土地利用综合动态度从大到小排列依次是1990~1995年、1980~1990年、2005~2010年、1995~2000年、2000~2005年、2010~2015年。1980~1990年和1990~1995年这两个时期的综合土地利用综合动态度明显大于其他各时期,即这两个时期长江流域土地利用变化程度最为剧烈。     

1980-2015年黄河流域土地利用变化特征与驱动力

采用1980-2015年共6期黄河流域土地利用数据,对全流域土地利用类型的面积与时空变化进行分析,利用动态度指标进一步研究流域土地利用的变化率;基于行政分区,采用转移矩阵对全流域及流域内各省(自治区)1980-2000、2001-2015年2个时期土地利用的转移类型和数量进行分析,探究了影响土地利用的主要驱动因子。结果表明:黄河流域的土地利用在数量和结构上都存在显著特征,草地、旱地、林地一直是该流域的主要土地利用类型,1980-2015年,旱地、草地、水域、未利用土地的面积减少率分别为1.60%、1.23%、6.66%、1.84%,水田、林地、城乡土地的面积增加率为8.22%、2.53%、44.32%;在单一土地利用类型方面,城乡用地的变化率较大,其余相对较小;黄河流域内发生土地利用转变的区域主要集中在中部和东部,中下游省(自治区)转变明显;气候变化、人口增加和人类经济发展等都是黄河流域土地利用变化的主要驱动因子。     

黑河流域土地利用变化研究

研究土地利用变化对科学合理地进行土地利用规划及地区可持续发展具有重要意义。以黑河中游张掖市甘、临、高三县(区)的绿洲作为研究对象,在"3S"技术支持下,以二期遥感影像为信息源,研究其调水前后土地利用变化。得出的结论是:①土地类型年变化率差异很大。年变化率增加的土地类型是城镇用地、农村居民点用地、耕地;年变化率减小的土地类型是草地和滩地;年变化率差异最小的是难利用土地,差异最大的是城镇建设用地。②耕地的总量是呈增加的趋势,但质量却在下降。③林草植被面积增加既是农业产业结构调整的结果,又是人们重视生态环境保护的结果。而面积减小与黑河调水后地下水位下降有关,也与全球气候极端变化有关。     

赣江流域蓝水绿水资源时空变化分析

在当今的水资源管理中,分析评估气候变化下流域内蓝水、绿水资源的时空变化情形,能为维持生态系统稳定、保障社会经济的发展提供依据.本文利用SWAT模型模拟了赣江流域1960～2013年的水文循环过程,基于趋势分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了流域内蓝水及绿水资源的时空变化情况.在空间上看,赣江流域内蓝水及绿水资源多呈上升趋势,只有流域西部、中部少数地区绿水流和蓝水流有下降的倾向,绿水储量在整个流域内都呈现出了显著的上升趋势(P<0.05).在整个流域尺度上,蓝水与绿水资源在过去50年间都呈现出上升趋势,蓝水流、绿水流、绿水储量的变化倾向率分别为11.3mm/10a、4.87mm/10a、16.4mm/10a,其中绿水流、绿水储量自20个世纪90年代后的上升趋势非常显著(P<0.05),而蓝水流则在最近20年间呈现出略微的下降趋势,在未来规划管理中应考虑人类活动取用水对水资源量的影响.     

赣江上游章水流域极端降水时空变化特征

以赣江上游章水流域内15个雨量站1957-2016年逐日降水资料为基础,获取了12个极端降水指数。分别采用线性趋势、Modified Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法、Pettitt突变检验法、小波分析、Hurst指数分析和克里金插值等方法对12个极端降水指数的时空变化特征进行探讨。结果表明:1957-2016年间,暴雨量及日数、强降水量及贡献率和最大湿润日数均呈现上升趋势,极强降水量及贡献率、最大干旱日数、年最大雨量、连续5日最大雨量呈现下降趋势,且其未来趋势均将得到加强;大雨量及日数呈现上升趋势,但未来趋势将可能减弱;所有极端降水指数的过去趋势均不具有显著性,同时未发生显著的突变,并且普遍存在以1988年为中间轴的33～34a主周期;大雨量及日数、暴雨量及日数、强降水量、最大湿润日数、年最大雨量、连续5日最大雨量的高值中心均在流域西南区域的内良站附近,并呈上升趋势,低值区域主要分布在流域的东部区域,并呈现下降趋势,且其整体空间分布大致相同,均为西南向东北递减;而强降水贡献率及极强降水贡献率为东南向西北递减,最大干旱日数是从东向西的递减趋势。未来章水流域极端降水的变化趋势可能还会增强,加强流域极端降水事情的预防对流域水旱灾害防治意义重大。     

赣江流域气候和土地利用变化对蓝绿水的影响

采用标准化降水指数(SPI)确定赣江流域的典型年,基于SWAT模型,对典型年份赣江流域蓝绿水的时空分布进行了分析;设置多种气候与土地利用情景,定量分析了气候和土地利用变化对流域内蓝绿水的影响。结果表明:1972年、1998年和2014年分别为赣江流域的干旱年、湿润年和正常年;湿润年的蓝水量最为丰富,是干旱年的2.01倍,绿水量的变化相对稳定,干旱年绿水系数最高,是湿润年的1.44倍;土地利用变化对蓝绿水的时空分布影响较小;气候变化情景下蓝水量、绿水量分别增加了75.52mm和30.65mm,绿水系数减小了2.33%,共同变化情景下蓝绿水变化趋势与气候变化情景大致相同,表明气候变化对流域蓝绿水的影响较大。     

潘家口水库流域土地利用变化的水文响应分析

以潘家口水库流域为研究区域,采用SWAT分布式水文模型定量评估土地利用变化对流域径流过程的影响。相对于1980年土地利用情景,2006年土地利用变化主要表现为耕地减少,林地和草地面积增大,而水域和城镇用地变化相对较小。利用3个水文站1986年1月至1999年12月的月径流实测数据进行模型的校准和验证。在不同土地利用情景下,对流域的天然径流过程进行模拟分析,模拟结果显示,与1980年土地利用情景相比,2006年土地利用情景下的多年平均径流减少11%;对于不同典型水文年份而言,土地利用变化对枯水年的影响最大,对丰水年和平水年的影响相当;土地利用变化对年径流的影响主要表现为汛期径流减少。潘家口水库流域水资源涵养能力有所增加。模拟研究土地利用变化对潘家口水库流域径流的影响对合理规划土地利用和流域水资源的综合管理具有现实意义。     

赣江流域水文特性分析

在统计了大量最新实测资料的基础上，分析了赣江流域的降水，蒸发，泥沙，水质等年内年际变化及地区分布规律，以及暴雨洪水特性和大型水利工程对水文特性的影响。     

永定河上游流域土地利用变化及生态环境效应研究

基于1980年、1990年、2000年及2010年4期土地利用数据,定量化计算永定河上游流域土地利用动态度、土地利用类型间的转移矩阵、生态环境质量指数等指标,对永定河上游流域的土地利用变化和生态环境效应进行了系统分析。结果表明:(1)过去30年期间,研究区土地利用类型的面积所占比例由大到小排列为耕地草地林地城乡、工矿、居民用地水域未利用土地;1980—1990年与1990—2000年,土地利用综合动态度分别为0.06%、0.19%,土地利用类型的转出率或转入率基本上均小于10%,土地利用变化较小;2000—2010年,土地利用综合动态度较大,达到了6%,土地利用类型的转出率或转入率均大于10%,土地利用变化较大。(2)2000—2010年间永定河上游流域生态环境质量指数从从0.4230上升到0.4290,生态环境质量略有好转;总体上维持着区域生态环境的动态稳定。该研究可为永定河上游流域土地利用格局优化及生态环境的改善提供技术支撑。     

基于GIS的抚仙湖流域土地利用时空变化研究

高原湖泊是流域内生产生活的重要水源地,维系着当地经济社会的发展,对于调节气候和美化环境起着不可替代的重要作用。由于城镇化的推进和旅游产业的发展,湖泊流域空间格局发生变化,高原湖泊环境污染加剧。以云南省抚仙湖流域为研究对象,运用GIS空间分析技术和数理统计方法,基于2005～2015年3期遥感影像从土地利用幅度变化、土地利用转移类型和土地利用动态度3个方面分析了流域10 a来土地利用时空变化特征。结果表明:①抚仙湖流域土地利用类型以湖泊水面、有林地、旱地、水田和草地为主,水田、有林地和建设用地面积增长,旱地、草地和灌木林地面积减少,园地、湖泊水面和未利用地面积先增后减,水库坑塘先减后增;②土地利用转换类型以农用地向建设用地转移、耕地内部转移和耕地向林地转移3类为主;③不同时期不同地类不同区域的土地利用动态度存在较大差异,2010～2015年与2005～2010年相比,变化更为剧烈,其他建设用地动态度最高,湖泊水面动态度最低,动态度较高的区域分布于湖泊北岸以及西岸中部,而流域北部边缘、西部边缘的动态度较低。研究成果可为该流域生态环境的保护和土地资源的可持续利用提供理论参考。     

基于信息熵的南四湖流域土地利用变化分析与预测

南四湖流域是南水北调东线工程的关键区域,研究该区土地利用现状及未来发展态势对于保障工程顺利实施以及促进区域可持续发展具有重要意义。在RS与GIS技术的支持下,获取了南四湖流域1995年-2010年土地利用序列数据,并利用信息熵理论对流域土地利用类型变化和结构演变进行定量分析。结果表明,1995年-2010年南四湖流域耕地持续减少,植被覆盖水平有所恢复,水域湿地和建设用地大幅度增加;土地利用信息熵升高,均衡度增加,优势度降低,单个类型对整体结构的控制力下降,土地利用结构趋于均衡;1995年-2000年土地利用程度综合指数降低,但2000年之后持续升高,流域土地利用处于发展期。利用GM(1,1)模型进行土地利用演变预测,结果显示流域土地利用结构将进一步调整并向均衡化方向发展。     

基于Budyko假设的赣江流域径流变化归因识别

利用赣江流域1953—2017年的水文气象数据,采用非参数Mann-Kendall检验和滑动t检验等方法分析研究区水文气象要素变化特征,并基于Budyko假设理论,应用弹性系数法进行影响要素的敏感性分析,定量评估各要素对赣江流域径流变化的影响程度。结果表明：(1)1953—2017年赣江流域径流量及降水量呈现不显著增加趋势,潜在蒸散发呈显著下降趋势;(2)径流变化与降水成正相关,与下垫面特征参数和潜在蒸散发量成负相关,赣江流域径流对降水的变化最为敏感;(3)气候变化对赣江流域径流增加产生正效应,是影响径流变化的主导因素,贡献率为73.7%～104.9%,人类活动影响次之,占-4.9%～27.0%。人类活动对上中游的径流影响较为显著,赣江上游的生态建设工程及中游水利工程建设工程的实施,改变了流域下垫面条件,进而影响河川径流。     

晋江西溪流域土地利用覆被变化及其洪水响应分析

应用HEC-HMS模型模拟分析晋江西溪流域1985年-2006年土地利用/覆被变化对洪水过程的影响。结果表明:HEC-HMS模型对晋江西溪流域有较好的适用性,计算结果和安溪水文站实测数据有较好的拟合;1985年-2006年西溪流域园地和建设用地大面积增加,导致流域出口洪峰流量和洪量增加;此外,研究区土地利用/覆被变化及其洪水响应具有显著的空间差异性,以一都溪-双溪子流域响应最为显著。     

川江流域土地利用时空格局动态变化特征

川江流域是长江上游经济区的核心区,也是国家西部大开发的重要地区,其土地利用变化对国土资源优化布局、生态屏障建设以及下游流域生境保护具有显著作用。该研究以2000年、2005年及2013年3期的土地利用数据为基础,分析了川江流域土地利用变化动态变化特征,并利用植被指数、植被覆盖度变化对研究区土地利用合理性进行评价。结果表明,该流域土地利用类型在数量、结构上都存在明显的分异特征。2000年-2013年综合土地利用动态度0.83%,表明这期间每年每100km2土地中有0.83km2的利用方式发生了改变。研究认为,土地利用类型间的多维向转化是引起土地利用时空分布变化的直接表现形式。2000年-2013年期间植被指数NDVI出现好转现象,表明近13年来川江流域土地利用具有一定程度上的合理性。     

赣江流域畜禽养殖营养物质潜在排放量的估算与分析

以赣江流域作为研究区,在确定赣江流域畜禽总氮(TN)、总磷(TP)潜在排放量估算方法和各种参数的基础上,由数据转换得到畜禽养殖的基础数据;通过对TN、TP年排放总量、各类畜禽排污量和各县市排污的区域分布分析,得到了畜禽污染的趋势、重点污染的畜禽种类和重点污染的县市,以便对赣江流域的畜禽潜在排放污染有个定量的认识。为赣江流域工农业生产布局和环境污染治理提供决策依据,为进行分布式机理性模型的模拟提供边界条件。     

巢湖流域土地利用变化对雨洪调蓄能力的影响

为探究土地利用结构变化对雨洪调蓄能力的影响,以1980—2020年巢湖流域的土地利用数据和土壤数据为基础,采用GIS和SCS模型相结合的方法,分析了不同时期不同降雨尺度下巢湖流域径流产生及分布情况。结果表明：1980—2020年巢湖流域土地利用变化主要表现为建设用地的增加及耕地和林地的减少;流域土地利用综合指数持续增长,其中高强度土地利用区面积从127 km²增长到了1 624 km²。1980—2020年渗透性差的地区从1 706.0 km²增加到了2 398.1 km²,以城市区域扩张为主。2020年相较于1980年,在不同土地利用条件下,相同降雨量时径流量明显增大,且主要在巢湖流域的合肥地区,而在增加降雨量时,径流量的增加幅度逐渐减小,在不同降雨量条件下(日降雨量为50、100、250 mm)径流量分别增大了6.11%、2.61%和0.96%。因此可以得出土地利用变化是导致径流量变化的主要因素,降雨量是次要因素。研究结果可为巢湖流域城市规划及城市雨洪风险管理提供参考。     

基于GIS的黄河北干流岸线土地利用变化分析

河岸带是水陆交错带,资源十分宝贵,其质量关系到陆地及河流两者的生态状况,黄河流域岸线资源更为宝贵,为摸清其土地利用时空变化规律,以黄河北干流岸线为研究区域,采用GIS手段分析了黄河大北干流岸线利用需求较为迫切的河曲—准格尔旗(河准段)与府谷—保德(府保段)两段河道和小北干流岸线土地利用时空变化情况,然后结合土地利用变化...     

基于RS与GIS的杞麓湖流域土地利用变化分析

通过遥感(RS)技术获得的土地利用时间序列信息,分析杞麓湖流域土地利用的动态变化以及未来发展趋势。以杞麓湖流域1988年、1996年、2006年、2016年4期Landsat遥感数据为基础,在遥感与地理信息系统(GIS)技术支持下,遥感解译获取4个时段土地利用类型图,结合空间格局、转移矩阵、动态度、利用程度、空间重心,分析了该区域1988—2016年期间土地利用变化特征及其驱动机制。结果表明:空间格局上,林地变化最多,耕地次之,并且大部分耕地转化为建筑用地,其他用地不断向耕地、林地转化;土地利用重心不断向北发展,说明北部经济及其城镇化发展比南部快;方位变化表明该区域西部发展前期大于东部。最后通过驱动机制分析,发现社会经济因素是该区域土地利用变化的主要驱动因素,并且驱动作用不断扩张。研究成果可为该区土地利用可持续发展提供科学依据。