Landscape change detection of the newly created wetland in Yellow River Delta

Four models are employed in the landscape change detection of the newly created wetland. The models include ones for patch connectivity. ecological diversity, human impact intensity and mean center of land cover. The landscape data of the newly created wetland in Yellow River Delta in 1984, 1991, and 1996 are produced from the unsupervised classification and the supervised classification on the basis of integrating Landsat TM images of the newly created wetland in the four seasons of the each year. The result from operating the models into the data shows that the newly created wetland landscape in Yellow River Delta had a great chance. The driving focus of the change are mainly from natural evolution of the newly created wetland and rapid population growth, especially non-peasant population growth in Yellow River Delta because a considerable amount of oil and gas fields have been found in the Yellow River Delta. For preventing the newly created wetland from more destruction and conserving benign Succession of the ecosystems in the newly created wetland, six measures are suggested on the basis of research results. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

岷江上游干旱河谷景观变化研究

岷江上游干旱河谷是岷江上游地区的生态脆弱带和敏感区，也是存在问题最多，在山区治理中最关键和最困难的一种特殊地域类型，其显著特征是年降水少、蒸发量大、土壤贫瘠、植被稀少，是泥石流、滑坡、崩塌等自然灾害频发的区域，其恶劣的生态环境条件严重影响当地及下游的工农业生产和群众的生活。 基于RS和GIS，本文研究了岷江上游干旱河谷从1974到2000年间的景观变化情况。主要结论如下： 1.岷江上游干旱河谷高程介于1200-3200m之间，干旱河谷在坡度26º-35º之间分布最广，坡度大于25º的陡坡上干旱河谷的分布面积约占59%左右。干旱河谷边界的上限沿垂直方向迅速抬升,1974到2000年间岷江上游干旱河谷边界最高上限沿垂直方向抬升了53m，大约平均每年抬升2m。岷江上游干旱河谷边界的影响域为800米。 2.灌木林地的面积占整个景观面积的60%以上，构成了干旱河谷区的景观基质。耕地是干旱河谷中重要的景观类型,其变化幅度是所有景观类型中最大。耕地和居民用地斑块的平均面积和密度较小，形状简单。耕地大多分布在干旱河谷中海拔1700-3000m的区域，并且陡坡耕种比较严重；居民用地的分布在低海拔地区相对较密，在海拔高的地方分布较分散。 3.干旱河谷的面积在不断的扩大，1995-2000年间干旱河谷面积年变化速率与1974-1995年间相比有所降低。1974-1995年景观的破碎化程度和异质性程度增大，斑块内部的连通性降低；1995-2000年则表现出相反的趋势。具体表现为岷江上游干旱河谷景观的斑块密度、多样性指数先增大后减小，蔓延度指数先减小后增大，而边界密度和分维数一直减小。导致干旱河谷景观变化的驱动因素主要有：自然地理条件、人口增长和政策导向。 4.干旱河谷范围的扩大，对周围景观造成了深刻的影响，如果气候朝着干旱化加剧的方向发展，人为活动强度不断加大，岷江上游干旱河谷的潜在干旱化趋势和潜在次生干旱化趋势将加剧，干旱河谷范围可能进一步扩大。

普定县石漠化景观变化分析

以贵州为中心的西南喀斯特山区的石漠化与西北区的沙漠化，是我国实施西部大开发中面临的两大地域性环境问题。贵州地处西南喀斯特腹地，是我国石漠化分布面积最大、危害最严重的省份。加强石漠化研究、加快综合治理，既是西部大开发的战略需求、构建长江和珠江上游生态屏障的重要保证，更是实现西南喀斯特地区经济社会可持续发展的迫切需要。本研究选取普定县后寨河中下游地区，采用遥感影像数据，定量分析了1973-2004年31年间的景观格局变化，并对引起景观变化的误差来源进行了探讨。得出以下结论： (1)研究区水田、旱地始终占据优势地位，构成了以水田、旱地为基质，其它景观类型镶嵌其中的格局。采用景观格局指数方法分析景观格局变化，31年间景观变化不大，表现为有林地面积持续减少，旱地变化较复杂，草地、灌木林地、有林地三者之间双向转化明显。 (2)后寨河流域中下游地区山地众多，本研究将地形坡度分为三类五级：缓坡<10°；中坡包括10°~17.5°；17.5°~25°；25°~35°；陡坡>35°。计算不同坡度等级上景观类型的变化量和面积变化百分比，<10°地形上表现为建成地大面积扩张，达到35.5%，10°~17.5°，17.5°~25°，25°~35°三个坡度级上裸岩面积百分比增加甚至达到10倍以上。中坡、陡坡度上人为的还林还草、毁林毁草活动与自然的生态系统逆向演替并存。 (3)依据Costanza等人对全球不同生态系统类型服务功能价值测算结果的比例关系，分析景观变化的生态效应，后寨河流域中下游地区土地利用生态价值整体属于中等偏低。 (4)Kappa指数系列计算不同空间分辨率的影像解译精度，1973-1987年间景观变化相对较大，因不同空间分辨率影像造成的解译误差、遥感数据处理过程中引入的误差，对景观格局变化结果起到干扰作用。分别计算真实景观表面积与地图投影面积，不同空间分辨率影像的景观类型面积考虑坡度的情况下，与地图投影面积相比，增幅变化不大，表明各期影像空间分辨率对地形起伏造成的误差不明显。不同解译者结果比较显示，误差主要发生在地物边界的确认和类型辨识上。 (5)定性分析土地利用类型划分、遥感影像解译方法选择和景观指数选择引入的误差。尽管遥感数据来源不同、分析方法不同，产生的误差也不同，但最终结果都通过土地利用类型图反映出来。所以当前最现实的可能性是提高遥感数据的分类准确度。 本文基于遥感、地理信息系统，采用景观格局指数分析方法对普定县后寨河流域中下游地区1973-2004年景观变化进行研究；并通过定性定量结合方法，分析景观变化结果的误差来源，对景观格局空间分析的准确性这一热点问题做了一定的探讨。

大兴安岭典型区森林景观变化及人为驱动力分析

森林景观在人类活动影响下的变化规律，是森林景观生态学研究的热点和焦点问题之一，也是森林经理学研究的重要内容。本文以大兴安岭呼中林业局为研究区，呼中自然保护区为其对照，充分利用TM数据、森林的资源清查图件资料和采伐设计资料，结合大量的野外调查，以GIS为核心技术，综合空间分析和各种统计方法，剖析呼中林业局1989-2000森林景观变化过程；分析道路、采伐的时空格局对景观格局和生态功能的影响，旨在更准确地揭示人类活动与森林景观变化的关系；同时为森林景观管理和森林经营提供科学依据。主要结论如下： ①呼中林业局1959-2000年的景观变化主要驱动力是采伐活动：优势类型从原有的大面积连续针叶林转变成大面积针阔混交林；森林景观功能指标，从一种高质量的匀质状态（原始状态）经过一个异质化程度增大（1989年）的过程，又形成一种低质量的匀质状态（2000年）。②采伐量、采伐面积、采伐方式和伐区的时空分布影响森林景观的结构和功能，采伐设计不合理甚至无设计的开发早期，主要导致针叶林面积下降，1989年后采伐，主要导致林龄下降。只要合理经营，该林业局森林有望获得较好的恢复，天保工程的实施为此提供了良好契机。③道路分割生境，使景观破碎化程度增加。移动窗口法判定道路对路旁植被影响阑的宽度为24-34m，且各个等级的道路之间无显著区别。④亚里河林场水源涵养、固土保肥、吸收二氧化碳和释放氧气四项服务功能总价值，1989年1.85亿，2000年1.37亿，下降25.9％。1989-1999年采伐当年损失的生态效益0.67亿元；由于道路的影响，该损失增加2％左右；该损失价值为当年生产木材所创造的经济效益的2倍。⑤呼中林业局野生动物的最适宜生境面积十年间减少41％，分布趋于破碎化；道路的存在使野生动物的适宜生境面积分别下降6.7％（1989年）和9.6％（2000年）。

石羊河下游民勤绿洲景观变化与生态安全研究

民勤绿洲位于我国西北干旱区内陆河石羊河流域的下游。近些年来，随着该流域中、上游地区大量截留水资源，使进入民勤绿洲的地表水资源量逐年减少，导致绿洲生态环境不断恶化，生态安全面临着严重危机。本论文应用景观生态学原理与方法，综合运用3S技术，通过多时相遥感数据的对比分析，系统研究了民勤绿洲景观格局动态演变过程、形成原因及其与重要生态过程的相互作用，并在此基础上对绿洲生态安全的时空变化进行了综合评价。主要研究成果：1．景观格局影响生态过程，研究景观格局可以揭示生态过程变化的内在原因。因此，景观空间格局研究一直以来是景观生态学研究的核心与热点之一。应用景观空间格局分析软件FRAGSTATS对绿洲近14年的景观格局及其变化过程的定量研究表明，开荒与弃耕始终存在于景观的演变过程中，导致景观中林地、荒草地、耕地与沙地斑块类型的相互转化。开荒作用主要发生在1987-1998年间并导致林地与荒草地斑块转化成耕地斑块，绿洲耕地面积在此时期逐渐增加；弃耕作用主要发生在1998年至2001年间并导致耕地斑块逐渐转化成沙地斑块或荒草地斑块，耕地面积在此时期逐渐减少014年来，绿洲沙漠化过程逐年发展，主要表现为林地与荒草地斑块与耕地斑块逐渐转变成沙地斑块，导致沙地斑块面积（CA）逐渐增加，而斑块数量（NP）逐渐减少，使得沙地平均斑块大小（MPS）逐渐增大，沙地斑块呈现集中连片式的分布趋势。由于林草地斑块的逐渐减少以及耕地与沙地斑块的增加导致绿洲的多样性（SHOI）、均匀性（SHEI）与平行与并列指数（IJI）逐渐降低，而连通性（CONGTAG）逐渐增强，绿洲景观格局越来越强烈地受到沙地与耕地斑块类型的控制。绿洲景观的连通性上升的幅度（CONTAG）是坝区＞泉山区＞湖区。景观的多样性（SHDI）与均匀性（SHEI）下降的幅度是坝区＞泉山区＞湖区。坝区景观的衰退过程（沙地面积的增幅）与人类对该灌区的开发强度（耕地面积的增幅）与都强于泉山区与湖区。2．景观变化的主要驱动因素包括自然、社会与经济因素。绿洲景观格局的演变是以上因素综合作用的结果。干早区绿洲的形成机制决定了其发展与演变强烈地受到水资源的质与量的支配，水资源条件的变化是驱动该绿洲景观演变的主导因素。由于中、上游地区为满足经济发展的需要，大量截留地表水资源使进入下游民勤绿洲的地表水资源从50年代的年平均5.42亿m3锐减到2001年的0.73亿m3，致使绿洲地下水的补给量减少，而耕地面积的扩大导致地下水的超采量增加，引发土地干旱化与盐碱化，大量沙生植被枯萎、死亡，弃耕地增加。民勤绿洲用水模式进步缓慢、管理效率低下、人口的快速增长、农业技术推广速度缓慢以及土地使用制度等因素共同作用形成了推动景观变化的复杂人文机制。水资源的减少与人文机制共同作用驱动着绿洲景观的演变过程。3．指出绿洲景观的生态安全应包括景观的格局安全与过程安全两个方面。景观格局与生态过程密不可分，绿洲景观格局影响生态过程，生态过程“塑造”景观格局。利用ARCv正W的空间分析功能，从景观格局的空间邻接特征角度研究景观斑块类型受沙漠化威胁与盐碱化威胁的程度，并在此基础上分析生态安全。结果表明坝区耕地、林地、荒草地受沙漠化威胁程度高于其它两个灌区，湖区的耕地、林地、草地受盐碱化威胁的程度高于其它两个灌区。水对干旱区绿洲的重要性决定了水生态过程研究是绿洲生态安全研究的重要方面。利用ARCMAP的空间插值的地统计分析功能对绿洲的地下水埋深与地下水矿化度进行空间插值，得到地下水埋深与地下水矿化度的时空分布，结果表明：各时期绿洲地下水埋深为中心深，边缘浅，表明地下水降落漏斗的存在与不断加深。14年来地下水位的平均下降速率，坝区最快，泉山区次之，湖区最慢，三灌区分别为0.75m、0.7m与0.60m。绿洲北部地下水矿化度显著升高，14年来泉山区地下水矿化度上升为1.36倍，湖区南部地下水矿化度上升1.47倍，湖区北部地下水矿化度上升为1.43倍，地下水矿化度平均值达到5.6g/L，成为绿洲地下水矿化度最高地带，也是作物产量锐减的地带，因此地下水矿化度的上升导致作物安全生长潜在格局发生变化，作物安全生长区面积缩小，而中度以上不安全生长区面积扩大，造成了作物的减产与农业产业结构调整的空间缩小，难度加大。4．绿洲为水、土、植被、气候、社会经济与人类活动等众多方面所组成的、彼此相互联系的复杂的社会一经济一生态复合系统。因此绿洲的生态安全的综合评价涉及吸素众多，必须采用定量与定性相结合的方法进行科学地评价。采用目前较为成熟的环境综合评价方法一层次分析法AHP，并构建绿洲景观生态安全评价指标体系，对绿洲景观生态安全进行综合评价，结果表明：绿洲及各灌区生态安全水平逐年降低，目前生态安全值与1987年的相比，绿洲为68％，坝区73.7％，泉山区为63.6％，湖区为65.2％。三灌区中坝区的生态安全水平在各时期都是最高的，其次为泉山区，湖区最低。14年间生态安全下降幅度较大的为泉山区与湖区，坝区生态安全水平下降幅度较小。5．将绿洲生态环境恶化所导致的经济损失值量化，运用市场价值法与机会成本法对近14年来由于绿洲的环境恶化导致对社会经济发展所产生的不良后果从植被死亡、土地盐渍化导致作物减产、弃耕地出现导致的土地生产力的丧失与地下水位下降所导致的机井报废与提水成本增加四个方面进行经济效益损失估算，结果为经济损失值是湖区＞坝区＞泉山区，分别达到53786万元、44276.22万元、39247.36万元。坝区以林木死亡所造成的经济损失最大，湖区与泉山区以土地盐渍化所造成的经济损失最大。经济损失值占同期当地国民生产总值的百分比是湖区＞泉山区＞坝区，分别达到76.39％、55.04％、28.48％。可见绿洲的社会经济发展是以牺牲生态环境，降低生态安全水平为代价，这将严重制约绿洲今后的可持续发展。

岷江上游景观变化及驱动力分析

岷江上游地区是我国重要的林区之一，它不但影响当地和崛江下游的农业生产、生活用水和生态环境建设，甚至影响长江上游地区生态环境改善，在长江上游生态安全格局中占有重要地位。本文在收集遥感数据、统计数据、问卷调查数据和相关图件的基础上，以GIS为技术手段研究了崛江上游地区从1974年到2000年间的景观变化，并结合统计数据和问卷调查资料·分析了景观变化的原因，旨在为该区资源的合理利用、环境保护和可持续发展提供依据。主要结论如下：①有林地是崛江上游地区主要的景观类型，也是唯一一种面积持续减少的景观类型。林地与草地面积占研究区面积的90％以上，是该区的景观基质。草地、灌木林地、经济林、耕地和居民用地等面积都有不同程度的增加，以灌木林地最多。景观变化转移量以在有林地和灌木林地、草地之间为最大；且变化多分布在干旱河谷周围和松潘高原地区。②斑块水平上的各类型的斑块数和边界密度都在增加；有林地和灌木林地的最大斑块占景观面积的比例和平均斑块面积呈减少趋势，LPI以草地增加最为明显，MPS以灌木林地增加最多，草地次之。景观水平上的斑块数、最大斑块占景观面积的比例、边界密度、散布并列指数、多样性指数和均匀度指数都在增加，而平均斑块面积和蔓延度指数在降低。各指数说明研究区的景观异质性和破碎化程度增加，连通性降低，且变化趋势有所减缓，以1974一1986年变化为最大。③导致景观变化的原因是多方面的。人口、经济和教育是该区景观变化的主要因素；并且人口和经济的驱动作用具有阶段性和发展性。参与式的问卷调查，是研究景观变化驱动力的一个有效方法。④景观变化导致了研究区的森林覆盖率下降，径流减少，草场退化，水土流失加剧，干旱河谷扩大，滑坡、泥石流等自然灾害频繁发生。建议进一步加大干旱河谷植被建设的力度，适当调整产业结构，并对资源进行合理的优化配置和规划使用，同时加强法制建设，走在保护和建设中发展，在发展中保护和建设的生态建设道路。

地理信息系统与基于个体的空间直观景观模型

In this paper,the development of Individual-based Spatial Explicit Landscape Model was outlined at first.Then several issues,pertaining to develop Individual-based Spatial Explicit Landscape Models,were discussed in details.And at last,the application perspectives of such models were illustrated,including animal movement,plant competition and landscape change.This study has relatively important significance guiding roles in developing Individual-based Spatial Explicit Landscape Model in our country and in landscape management.