基于RS和GIS的區(qū)域LUCC的景觀生態(tài)效應(yīng)研究——以北京市密云為例.pdf

1、土地利用/覆蓋變化(Land Use and Cover Change，LUCC)是IGBP與IHDP合作進(jìn)行的綱領(lǐng)性交叉科學(xué)研究課題，其不僅是直接影響到生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、全球氣候變化和土壤退化的主要動因，并能通過對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能改變影響的人類需求?；诖?，本研究以密云縣2003年和2013年兩期Landsat TM影像為基礎(chǔ)，探討密云水庫10年間在景觀尺度上的LUCC時(shí)空演化規(guī)律，分析并揭示土地利用景觀格局的時(shí)空演化特征和規(guī)律，

2、從社會、人文和經(jīng)濟(jì)因素三個(gè)方面探討土地利用景觀格局演變的內(nèi)在驅(qū)動機(jī)制;基于土地利用時(shí)空演變模型，定量分析LUCC的數(shù)量和質(zhì)量及其變化，探究LUCC的演變過程，揭示研究區(qū)域LUCC的空間現(xiàn)象、演變過程和驅(qū)動機(jī)制;進(jìn)而從景觀空間格局穩(wěn)定性的角度出發(fā)評價(jià)LUCC的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，以生態(tài)敏感度、生態(tài)彈性度和生態(tài)壓力為變量構(gòu)建生態(tài)環(huán)境的敏感性評價(jià)模型，探究LUCC與生態(tài)環(huán)境，生態(tài)脆弱性之間的作用機(jī)制;最后在生態(tài)功能定性區(qū)劃的基礎(chǔ)上，探討不同脆弱生態(tài)

3、區(qū)的生態(tài)恢復(fù)、重建的方法與途徑，有針對性的提出了密云縣土地生態(tài)建設(shè)的措施，為密云的土地利用和生態(tài)恢復(fù)建設(shè)提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容與成果如下：
　　(1)收集研究區(qū)域遙感圖像(Landsat TM)、植被指數(shù)(NDVI)、地形和地質(zhì)地貌數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，根據(jù)研究區(qū)域特點(diǎn)構(gòu)建土地分類系統(tǒng)，基于多源空間數(shù)據(jù)庫建立研究區(qū)域地物類型解譯標(biāo)志，結(jié)合野外實(shí)地考察數(shù)據(jù)采用決策樹法對2003年和2013年兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，2003年和20

4、13年分類精度達(dá)到88.33％和86.35％，kappa系數(shù)分別為0.8565和0.8374。
　　(2)2003年和2013年研究區(qū)域各景觀類型面積分布不均衡，且斑塊數(shù)目差異較為明顯。其中林地面積所占比例最大，面積比例分別為48.24％和59.18％，控制著研究區(qū)域的景觀整體結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)過程;人工景觀（居民工礦用地景觀）面積比例分別為7.95％和7.12％;半自然景觀（未利用地）的面積比例分別為18.39％和11.11％?？?/p>

5、體而言，區(qū)域總體景觀格局呈現(xiàn)出以林地景觀為主，水域、草地和居民工礦用地等景觀斑塊分散在林地中。該景觀格局現(xiàn)狀除了與自然條件因素有關(guān)外，還和研究區(qū)域的地理位置、人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度和區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相關(guān)。
　　(3)通過對兩期數(shù)據(jù)景觀格局指數(shù)的計(jì)算，NP、PD、AWMSI和IJI指數(shù)均呈現(xiàn)減少的趨勢，CONTAG指數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢。說明地表景觀斑塊數(shù)目減少，破碎化程度減緩，地表景觀斑塊的形狀區(qū)域簡單化，空間分布由分散趨向于集中分布，空

6、間分布緊密程度增加，區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到改善，而且景觀生態(tài)功能得到一定的發(fā)揮。SHDI和SHEI指數(shù)呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，DI呈現(xiàn)增加的趨勢，整個(gè)研究區(qū)內(nèi)各種景觀類型之間總體分布的均衡化程度逐漸減少，受到某一種或者幾種優(yōu)勢景觀類型支配的情況受到加強(qiáng)，對整體景觀的控制作用增強(qiáng)，區(qū)域景觀的豐富程度和復(fù)雜程度有所減緩。
　　(4)使用主成分分析的方法對景觀演變驅(qū)動機(jī)制進(jìn)行分析，研究表明:第一主成分的特征值為8.521，對解釋方差的貢獻(xiàn)

7、率為77.459％，其體現(xiàn)的主要是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素;第二主成分的貢獻(xiàn)率為10.686％，其體現(xiàn)的為農(nóng)村人口;第三主成分貢獻(xiàn)率為7.516％，其體現(xiàn)的為城市人口因子。定量的分析出經(jīng)濟(jì)發(fā)展因子和人口因子是推動研究區(qū)域LUCC景觀演變的兩個(gè)主導(dǎo)性驅(qū)動因素，這是本文的創(chuàng)新點(diǎn)之一。
　　(5)對研究區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能計(jì)算可知:總生態(tài)服務(wù)價(jià)值在2003-2013年間生態(tài)服務(wù)效益增加了38.89×107萬元，林地生態(tài)服務(wù)價(jià)值增幅最大，為43.34

8、×107萬元，占據(jù)的比例最高，分別為72.66％和77.65％，表明在整個(gè)區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值中占據(jù)絕對的優(yōu)勢地位，其次是水域，生態(tài)服務(wù)價(jià)值所占的面積比例為13.99％和13.28％，草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值下降的最大，為10.48×107萬元，居民工礦用地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值所占的比例最小，僅為0.11％和0.09％。
　　(6)建立野外調(diào)查植被蓋度數(shù)據(jù)與區(qū)域環(huán)境脆弱度評價(jià)值之間模型，量化了研究區(qū)域植被蓋度與環(huán)境脆弱度間的函數(shù)關(guān)系，這是本文的又

9、一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。生境脆弱度和植被蓋度之間存在較高的相關(guān)性，呈現(xiàn)負(fù)的相關(guān)關(guān)系，R2為0.8588，表明植被覆蓋的高低很大程度上決定著其區(qū)域生態(tài)環(huán)境的脆弱性程度，通過該模型能夠使用植被蓋度定量的分析環(huán)境脆弱度。
　　(7)從生態(tài)敏感度、生態(tài)彈性度和生態(tài)壓力度三個(gè)基本指標(biāo)出發(fā)，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境的敏感性評價(jià)模型。采用自然分界法(Natural break)完成生境脆弱度等級劃分，分別為:微度脆弱、低度脆弱、中度脆弱、高度脆弱和極度脆弱五個(gè)等級。2

10、003年中度脆弱區(qū)的面積比例最大，微度脆弱區(qū)次之，面積比例分別為40.43％和37.00％;2013年微度脆弱區(qū)的面積比例最大，低度脆弱區(qū)次之，面積比例分別為48.57％和28.59％，極度脆弱區(qū)所占的面積比例都是最小，分別為1.78％和1.28％。基于Markov模型對密云縣未來生態(tài)環(huán)境脆弱度變化的趨勢預(yù)測表明:極度、高度、中度和低度脆弱區(qū)域的面積比例都呈現(xiàn)持續(xù)減少的趨勢，微度脆弱區(qū)的面積呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，最終的面積比例為53.01