基于GIS的森林生态效益空间分析研究

论文题目: 基于GIS的森林生态效益空间分析研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 林业经济管理

作者: 宋彩平

导师: 郎奎建

关键词: 地理信息系统,森林生态效益,联立方程组模型,空间分析

文献来源: 东北林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 森林是陆地生态系统之主体,是人类赖以生存和发展的重要物质基础。森林为社会提供两种产品:一种是有形产品,可以在市场上交换,为经营者带来经济效益;另一种是无形产品,如涵养水源、净化大气等生态服务,由于它具有公共物品性,而不能进入市场交换,同时它的外部经济性给社会其它部门带来了利益,自己却得不到补偿,这种外部性长期得不到补偿阻碍了林业的发展。因此,在世界范围内,无论是从生态保护还是从林业建设角度,都广泛开展了森林生态效益计量补偿的研究。近十年来,我国也大量开展了关于生态效益计量和补偿的研究工作。但过去的研究由于技术和方法等限制,很少考虑到森林生态效益的空间分布这一特征,使得森林生态效益的计量缺乏科学性、准确性。现在已经进入了数字化信息时代,我国数字林业也在稳步实施,这样将会给各种研究提供崭新的平台。近十几年来地理信息系统作为数字地球主要支撑技术,有了相当大的发展,在很多领域都有广泛的应用,它以地理空间数据库为基础,用地球模拟分析方法,适时提供多种空间的、动态的地理信息,为各种决策提供空间化、可视化的支持。本课题研究了森林生态效益计量及补偿的基本理论问题。给出了森林生态效益的定义,森林生态效益是森林的产品,它依赖于森林资源。而森林具有明显的空间分布特征,它控制着森林生态效益的空间分布。根据森林生态效益及计量研究的特点,在分析借鉴GIS空间分析技术在其它领域里应用成果的基础上,构建森林生态效益空间分析的理论与技术框架。因此本文通过建立专业模型实现了各种生态效益的精确计量并使之与GIS空间分析技术相结合将森林生态效益的数量、分布情况以直观的图形反映出来。这种既有量化又有可视化的研究成果,会使相关决策者既清楚森林生态效益的量值又清楚它的空间分布,必将提高决策者的决策质量和水平。为深入刻画各种森林生态效益以及与森林资源的内在联系,建立了森林生态联立方程组模型,对其可识别性进行了判断,并用三步最小二乘估计法获得森林涵养水源、森林固土、森林保肥和森林防风固沙的年效益量的预估方程组,平均精度达到80%以上。本课题以江山娇林场为实例,研究了森林生态效益空间分析的主要过程。估算出该林场森林生态效益平均每公顷是2693.77元,效益总量是4298.26万元,是该场当年产值的13倍,生态效益补偿金的110倍。对研究区域的森林生态效益进行了空间分布和空间区划分析,给出了森林生态效益可视化的表达,从森林生态货币价值量的角度评估了研究区域的生态布局。本课题研究结果表明,GIS空间分析技术在森林生态研究中的应用具有非常广阔的发展前景。同时,本课题也为森林生态效益的计量引入了一种新的方法。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1．1 课题背景及问题提出

1．1．1 课题背景

1．1．2 问题提出

1．2 研究的目的和意义

1．2．1 研究的目的

1．2．2 研究的意义

1．3 国内外相关研究综述

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本课题的研究方法和研究方案

1．4．1 课题的研究方法

1．4．2 研究方案

2 研究区域概况与 GIS的空间数据库的建立

2．1 江山娇林场概况

2．1．1 森林经营环境

2．1．2 森林资源状况

2．1．3 研究区域森林资源现实状况评价

2．2 江山娇林场 GIS的空间数据库的建立

2．2．1 软件平台与森林资源空间数据的采集

2．2．2 工程与图层的管理

2．2．3 线图元的矢量化

2．2．4 小班多边形图元矢量化和小班属性数据库的加载

2．2．5 森林地形林相图的生成

2．3 本章小结

3 森林生态效益与基础理论分析

3．1 森林生态效益的内涵

3．1．1 森林生态效益的定义

3．1．2 森林资源与森林生态效益的相关分析

3．1．3 森林生态效益物理量计量理论分析

3．2 森林生态效益的辨识

3．3 公共品理论

3．3．1 公共品的概念及特征

3．3．2 森林生态效益的公共品性

3．4 外部性理论

3．4．1 外部性概念及特征

3．4．2 森林生态效益的外部性

3．5 马克思劳动价值论

3．6 林业分类经营

3．7 本章小结

4 森林生态效益空间分析的理论与技术构建

4．1 森林生态效益空间分析的概念

4．1．1 森林生态效益空间分析的定义

4．1．2 森林生态效益空间分析的基本条件与环境空间

4．2 森林生态效益空间分析的技术基础理论

4．2．1 信息科学

4．2．2 地理科学

4．2．3 地统计学与计量经济学

4．3 森林生态效益空间分析的核心技术—GIS技术

4．3．1 地理信息系统(GIS)内涵与组成

4．3．2 地理信息系统的应用领域及发展趋势

4．4 森林生态效益空间分析的主要分析方法

4．4．1 模型化方法

4．4．2 空间分析的基本方法

4．4．3 空间统计分析法

4．5 本章小结

5 森林生态效益联立方程组模型研究

5．1 联立方程组模型的提出

5．1．1 联立方程组模型问题的经济学、林学基础

5．1．2 联立方程组模型的数学基础

5．2 森林生态效益联立方程组模型的构建

5．2．1 森林生态效益的内生变量和外生变量

5．2．2 森林生态效益联立方程组模型的定义

5．2．3 联立方程组的简化解和可识别性问题的产生

5．3 森林生态效益的联立线性方程组模型的可识别性

5．3．1 森林生态效益联立方程组的线性限制条件

5．3．2 可识别性的三种情况

5．4 森林生态效益联立方程组模型中的三步最小二乘法

5．4．1 恰好可识别联立方程组模型的间接最小二乘法

5．4．2 二步最小二乘法

5．4．3 三步最小二乘法

5．5 三步最小二乘法 MATLAB程序

5．5．1 森林生态效益的观测数据和脚本文件

5．5．2 三步最小二乘法的主程序

5．5．3 三步最小二乘法的子程序

5．6 森林生态效益的联立方程组的解

5．7 本章小结

6 森林生态效益货币总量的空间分析

6．1 广义森林生态效益的调整系数

6．1．1 广义森林生态效益的定义

6．1．2 广义森林生态效益的资源背景“有效面积系数”

6．1．3 广义森林生态效益的“市场逼近系数”

6．1．4 广义森林生态效益货币量的定义

6．2 森林生态效益经济构造模型

6．2．1 森林生态效益经济构造模型的结构

6．2．2 森林涵养水源效益经济构造模型

6．2．3 森林固土效益经济构造模型

6．2．4 森林减少土壤肥料损失效益经济构造模型

6．2．5 森林防风固沙效益经济构造模型

6．2．6 森林吸收二氧化碳效益经济构造模型

6．2．7 森林净化大气效益经济构造模型

6．2．8 森林改善小气候效益经济构造模型

6．2．9 减轻水旱灾效益经济构造模型

6．2．10 游憩资源效益经济构造模型

6．2．11 野生动物保护效益经济构造模型

6．2．12 野生植物保护效益经济构造模型

6．2．13 森林消除噪声效益经济构造模型

6．2．14 森林生态效益经济构造汇总模型

6．3 应用模型与 GIS的结合的实现

6．4 森林生态效益货币总量空间分析

6．4．1 江山娇林场森林生态效益总体估算

6．4．2 森林生态效益货币总量空间分布

6．4．3 森林生态效益空间区划分析

6．5 生态效益补偿空间分析

6．5．1 森林生态效益补偿概念的界定

6．5．2 森林生态效益补偿的迫切性

6．5．3 森林生态效益补偿的根源与实质

6．5．4 森林生态效益补偿额的确定

6．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

发布时间: 2005-10-21

参考文献

[1].我国森林生态效益补偿资金管理的研究[D]. 王聪.北京林业大学2004
[2].山东省森林生态效益补偿机制研究[D]. 丁希滨.山东农业大学2006
[3].森林生态效益模型及GIS空间分析系统开发[D]. 刘盛.东北林业大学2007
[4].森林生态效益分布式测算及其定量化补偿研究[D]. 牛香.北京林业大学2012
[5].森林生态效益外部性的会计理论与方法研究[D]. 张长江.南京林业大学2009
[6].森林生态效益补偿机制研究[D]. 张涛.中国林业科学研究院2003
[7].完善西藏森林生态效益补偿体系建设研究[D]. 李华.东北林业大学2016

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