城市化區(qū)域人工生態(tài)系統(tǒng)空間格局研究.pdf

1、人工生態(tài)系統(tǒng)是指在自然或半自然生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上按照人類的某種或幾種需求建立的，由人為控制運行或受人類強烈干預(yù)的生態(tài)系統(tǒng)。人工生態(tài)系統(tǒng)占陸地生態(tài)系統(tǒng)的70％以上，對地區(qū)乃至全球的影響非常大。大多數(shù)人工生態(tài)系統(tǒng)分布在城市區(qū)域，使得城市生態(tài)系統(tǒng)對區(qū)域及全球生態(tài)系統(tǒng)的影響很大。當(dāng)前對于城市化區(qū)域人工生態(tài)系統(tǒng)空間分布的監(jiān)測方法主要有兩類:自動/半自動信息提取及手工信息提取的方法，目前自動/半自動的提取方法的精度還不高（一般為60-87％），而且遙

2、感影像提取過程中所需要的遙感影像價格過高;隨著高分辨率Google Earth遙感影像的發(fā)展，手工提取方法，成為精細(xì)尺度上城市化區(qū)域人工生態(tài)系統(tǒng)提取的重要途徑。
　　本文在分析已有的使用Google Earth影像進(jìn)行事物辨識的基礎(chǔ)上，結(jié)合城市化區(qū)域人工系統(tǒng)的特征，使用Google Earth航片結(jié)合ArcGIS軟件識別精細(xì)尺度上不同人工系統(tǒng)的空間分布特征，構(gòu)建城市人工系統(tǒng)特征提取的取樣框架并創(chuàng)建數(shù)據(jù)集。以三種典型的城市化區(qū)域人工

3、生態(tài)系統(tǒng)——溫室農(nóng)業(yè)、建成區(qū)綠地及高速公路沿線喬木林為案例，探討所構(gòu)建的提取方法在提取城市化區(qū)域人工生態(tài)系統(tǒng)中的有效性。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)城市化區(qū)域人工生態(tài)系統(tǒng)辨識體系的構(gòu)建:在前人采用Google Earth影像進(jìn)行手工提取經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，采用具有高分辨率及季節(jié)性變化等特點的Google Earth遙感影像及ArcGIS空間分析軟件，構(gòu)建了精細(xì)尺度上城市化區(qū)域人工生態(tài)系統(tǒng)的辨識體系。
　　(2)通過對城市化區(qū)域人

4、工生態(tài)系統(tǒng)的目視解譯，結(jié)合地面樣地調(diào)查比較，發(fā)現(xiàn)通過Google Earth遙感影像的解譯結(jié)果的精確度很高。對于城市化區(qū)域溫室農(nóng)業(yè)的可視化辨識，精度達(dá)96％;對于建成區(qū)綠地中公園綠地的辨識精度也可達(dá)96％。
　　(3)中國溫室農(nóng)業(yè)始自從20世紀(jì)70年代，30多年里溫室農(nóng)業(yè)的總面積擴張了近100倍，中國擁有的溫室農(nóng)業(yè)面積占世界總面積的95％。本文選取中國長三角地區(qū)作為案例，采用可視化辨識的方法識別出長三角地區(qū)7個城市31個主城區(qū)/縣

5、/縣級市溫室農(nóng)業(yè)的分布格局并對其影響因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明，長三角地區(qū)溫室農(nóng)業(yè)的密度與市/縣中心距離的變化在主城區(qū)或以上尺度上呈現(xiàn)出非常明顯的近正態(tài)分布。溫室農(nóng)業(yè)的面積在不同面積尺度的城市上相差懸殊，即使在同一面積尺度上，溫室農(nóng)業(yè)的面積也相差較大。造成這些差異性的主要原因就是主城區(qū)/縣/縣級市之間在人口、經(jīng)濟及物理因素方面的差異，其中人口因素及經(jīng)濟因素的距離影響較大，溫室農(nóng)業(yè)的空間格局研究可為城市政策的制定提供支持。
　　(4)公

6、路建設(shè)會對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，而公路沿線的植被可以通過多種途徑減輕這些影響，公路沿線植被所能提供的碳儲量及碳匯作為一項非常重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，但很少有人從道路網(wǎng)絡(luò)水平上對某個區(qū)域道路沿線植被的碳儲量和凈初級生產(chǎn)力進(jìn)行分析。本文以浙江省高速公路為例，采用Google Earth影像目視解譯及分層隨機取樣的方法，分析高速公路沿線不同土地覆蓋類別與高速公路之間的喬木林碳儲量及碳吸收的差異，同時實現(xiàn)碳儲量及固碳量的空間化。結(jié)果表明

7、，浙江省高速公路沿線喬木林總的碳儲量為149780.99 t C，碳密度為2.40 kg m-2yr-1;總的固碳量為20162.28 t Cyr-1，單位面積的NPP為0.324 kg m-2yr-1。在不同的土地覆蓋類別及高速公路之間，碳密度及單位面積NPP中唯一的顯著性差異表現(xiàn)在沿線為森林及村鎮(zhèn)的高速公路喬木林中。而在不同的高速公路之間，高速公路沿線喬木的碳儲量也存在明顯的差異，造成這些差異性的主要原因是各高速公路沿線喬木林的面積

8、不同。通過與其它森林類型比較，發(fā)現(xiàn)高速公路沿線喬木林的碳密度介于野外森林和城市森林之間;而高速公路沿線喬木林單位面積的NPP卻高于城市森林及野外森林。因而高速公路沿線植被的管理可以作為替代能源及城市森林管理及野外森林的管理之外的另一種CO2吸收策略。
　　(5)在地區(qū)或全球尺度上，城市的擴張及相關(guān)聯(lián)的土地覆蓋面積的改變導(dǎo)致自然生境的減少，威脅生物多樣性;而在城市尺度上，城市中景觀的異質(zhì)性營造了多樣化的生境，卻有利于生物多樣性的保護(hù)

9、;但是區(qū)域或全球城市生物同質(zhì)性問題卻又降低了城市生物多樣性并影響其功能的發(fā)揮，因此需要進(jìn)行深入研究，分析不同來源及不同類群的植物物種的保護(hù)原理及策略。城市綠地中，由于人為管理及微環(huán)境特征的差異，使得不同綠地對于不同的物種的生境適宜度不同，物種生存活力也呈現(xiàn)明顯的差異。本文通過圖形化公園綠地，利用分層隨機取樣的方法，分析建成區(qū)中不同的土地綠地類別中微生境的差異，探索建成區(qū)綠地中進(jìn)行瀕危植物保護(hù)的可能性。在向城市建成區(qū)引入瀕危植物的過程中不