四川盆周山地土地利用-覆蓋景觀空間格局演替研究.pdf

1、四川省地處中國西南腹地,自然和人文資源豐富,在西部大開發(fā)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展中具有十分重要的戰(zhàn)略地位。四川盆周山地地勢崎嶇,地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,巖性多樣,生態(tài)地質(zhì)環(huán)境非常脆弱。隨著資源開發(fā)的加劇和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,環(huán)境承載力的均衡狀態(tài)被打破,面臨的環(huán)境問題日益嚴(yán)峻。破解此難題的基本思路是充分認(rèn)識(shí)環(huán)境變化的客觀自然規(guī)律,實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。土地利用/覆蓋是地球表層系統(tǒng)最突出的景觀特征,與環(huán)境有著密切的聯(lián)系,其變化是環(huán)境

2、變化研究的重要內(nèi)容,揭示了生態(tài)環(huán)境演變的重要規(guī)律。本文以四川盆周山地為研究區(qū)域,圍繞著土地利用/覆蓋景觀空間格局演替這一中心主題,利用生態(tài)、環(huán)境、系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)原理和方法,采用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù),以地理統(tǒng)計(jì)分析和動(dòng)態(tài)模擬相結(jié)合,研究在復(fù)雜山地條件下,土地利用/覆蓋景觀的空間格局特征和演化規(guī)律。主要取得以下認(rèn)識(shí)和成果:
　　 (1)通過對斑塊和景觀級(jí)別的土地利用景觀進(jìn)行分析,研究了耕地、草地、林地、水域、城鄉(xiāng)建設(shè)用地和未利用土

3、地的土地利用景觀空間分布格局和變化特征。研究表明,土地利用類型受山地自然條件的約束,土地利用景觀在不同的山地區(qū)域內(nèi)具有明顯不同的分布格局和變化趨勢特征,其分布格局是自然環(huán)境(地形地貌、氣溫降水等)和人類活動(dòng)共同作用的結(jié)果。在低海拔區(qū)域人類活動(dòng)對土地利用的影響占主導(dǎo),隨海拔升高,地形的影響增強(qiáng),逐漸從地形與人類活動(dòng)共同影響,過渡到地形影響占主導(dǎo),并通過影響土地利用景觀的破碎度、均勻度、連通性以及復(fù)雜度改變其分布格局。
　　 (2)

4、研究了NDVI植被指數(shù)時(shí)間序列的空間特性,結(jié)果表明,NDVI指數(shù)受海拔高度的影響明顯,不同海拔高度的年平均NDVI植被指數(shù),具有獨(dú)立的波動(dòng)曲線。除高山外,四川盆周山地NDVI指數(shù)呈減少趨勢。年均NDVI植被指數(shù)有明顯的層次分布特征,層次分布順序與海拔高度并不一致,月(旬)NDVI植被指數(shù)則具有明顯的季節(jié)性周期變化趨勢。土地利用方式對NDVI植被指數(shù)產(chǎn)生直接的影響,與NDVI植被指數(shù)有著重要的聯(lián)系。
　　 (3)利用混沌理論和混沌

5、時(shí)間序列預(yù)測方法,重構(gòu)了NDVI植被指數(shù)時(shí)間序列的相空間,實(shí)現(xiàn)NDVI植被指數(shù)的短期預(yù)測,證明了NDVI時(shí)間序列是非線性確定系統(tǒng),具有混沌特征。對預(yù)測得到時(shí)間序列曲線的線性擬合分析表明,研究區(qū)的NDVI植被指數(shù)仍有減少趨勢,不同山地區(qū)域的NDVI指數(shù),在不同趨勢方向的變化程度有所區(qū)別,反映出非山地和高山區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境在短期內(nèi)有繼續(xù)惡化的趨勢,而低山、中山和極高山區(qū)域的生態(tài)環(huán)境則有所改善
　　 (4)土地利用格局的主導(dǎo)因素和驅(qū)動(dòng)機(jī)

6、制是研究的核心內(nèi)容,通過建立關(guān)聯(lián)規(guī)則數(shù)據(jù)挖掘模型,提取土地利用景觀和環(huán)境要素之間的多維關(guān)聯(lián)規(guī)則,解釋分析土地利用景觀格局的環(huán)境驅(qū)動(dòng)力。對關(guān)聯(lián)規(guī)則的分析結(jié)果表明:高程、坡度、氣候、土壤、植被是影響土地利用景觀格局的重要驅(qū)動(dòng)因素,坡向與土地利用景觀的相關(guān)性較弱。同時(shí),地形地貌、植被土壤分布和氣候之間存在復(fù)雜的多重關(guān)聯(lián)關(guān)系,這些關(guān)聯(lián)關(guān)系反映出在山地復(fù)雜自然環(huán)境下,土地利用景觀的空間分布規(guī)律與環(huán)境因素之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　 (5)在對土

7、地利用與環(huán)境的關(guān)聯(lián)關(guān)系研究的基礎(chǔ)上,選取相關(guān)環(huán)境要素,建立土地利用景觀空間分布格局動(dòng)態(tài)演化模型,模擬預(yù)測土地利用景觀的變化。模型以地理元胞自動(dòng)機(jī)為核心,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則,并通過遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。模擬結(jié)果表明,耕地日益減少,被轉(zhuǎn)作其他土地利用類型較多,耕地保護(hù)面臨日益嚴(yán)峻的形式;林地面積逐年增加,森林資源得到較好的保護(hù),生態(tài)環(huán)境狀況有所恢復(fù),而土地資源的開發(fā)利用又導(dǎo)致城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模增漲迅速。土地利用類型變化是自然和人