3S支持下土地利用生态效益时空差异与生态安全评价 ——以陕北黄土高原为例

论文摘要

生态安全是建立和谐社会的一个重要组成部分，即实现社会经济发展与自然环境的和谐，它是指一个区域的可持续发展不因生存空间和生态环境遭受破坏而受到威胁的状态。在诸多影响区域生态安全的因素中，土地利用／覆盖及其格局的变化是最重要的方面。而土地利用／覆盖变化过程对维持生态系统服务功能起着决定性的作用。因此，如何有效评价土地利用生态效益成为当前研究的热点和前沿课题。当前，有关定量测评土地生态系统服务价值的方法和生态安全定量评价的方法等研究成为国内外学者研究的焦点、难点。 本文结合国家自然科学基金研究项目，选择我国陕北黄土高原作为研究对象，对研究区存在的实际生态问题，通过野外实地调查与测定，利用遥感和地理信息系统(GIS)手段与多元统计分析等方法，从分析区域现状主要生态过程入手，研究了区域的土地利用／覆盖及其格局变化，以及生态服务功能及价值的时空分布。在此基础上，运用GIS手段，并首次应用马氏距离方法，确定了陕北黄土高原的生态安全态势。研究中借助景观生态学理论，运用多目标规划方法和GIS手段；对土地利用的空间布局和比例结构做出优化调整，从而最终获得可视化的陕北黄土高原土地利用安全格局。 本论文共分为七章，第一章综述了土地利用／土地覆盖变化、生态服务功能经济价值和生态安全研究进展。第二章主要阐述了陕北黄土高原的自然、社会、经济状况。第三章是数据的收集、整理、处理以及考察路线。第四章根据陕北黄土高原不同的土地利用变化差异性，从不同时间尺度、空间尺度，从定性到定量，对土地利用变化的区域差异和动态变化进行系统地分析。第五章测算了陕北黄土高原土地利用的生态服务功能的物质量与价值量，同时研究各种服务功能价值时空变化过程，并建立动态绿色生态环境经济核算账户。第六章对陕北黄土高原进行生态安全综合评价，划分生态安全等级体系，并进行土地利用安全格局的优化配置。第七章对全文进行了总结。 在研究中获得的主要结论： ①土地利用／土地覆盖格局 陕北黄土高原地区林地、草地和未利用地是研究区景观类型主体。1978～2000年期间，研究区通过水土流失综合治理，使难利用地和沙地等土地利用类型转化为有利于改善区域生态环境的林地和草地等。可见，陕北黄土高原水土流失综合治理中种植沙棘等水土保持林地的造林措施效果显著。但也存在一些不利于生态

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 土地利用/土地覆盖的变化研究现状
• 1.1.2 生态系统服务功能经济价值的研究现状
• 1.1.3 生态安全研究现状
• 1.2 目前存在的问题
• 1.3 研究意义
• 1.4 研究内容和目的
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究目标
• 1.5 研究思路与方法
• 1.6 拟创新之处
• 第二章 陕北黄土高原的生态环境
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 自然环境概况
• 2.2.1 气候
• 2.2.2 地貌
• 2.2.3 水文
• 2.2.4 土壤
• 2.2.5 植被
• 2.2.6 矿产资源
• 2.3 社会经济概况
• 第三章 数据的收集和处理
• 3.1 数据的收集和整理
• 3.1.1 遥感数据
• 3.1.2 非遥感数据
• 3.2 数据处理
• 3.3 考察路线
• 第四章 陕北黄土高原土地利用特征与其变化
• 4.1 研究方法
• 4.1.1 土地利用类型的确定
• 4.1.2 图像处理
• 4.1.3 土地利用转移矩阵
• 4.1.4 空间格局指数的选取及其景观生态学意义
• 4.2 分类过程
• 4.2.1 图像的几何配准
• 4.2.2 信息提取
• 4.2.3 TM图像处理流程
• 4.2.4 分类精度图
• 4.2.5 成图表达
• 4.2.6 土地利用动态分析方法
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 土地利用结构分析
• 4.3.2 土地利用变化分析
• 4.3.3 土地利用转换矩阵分析
• 4.3.4 土地利用景观格局分析
• 第五章 陕北黄土高原生态服务功能价值时空变化
• 5.1 净第一性生产力NPP定量测评
• 5.1.1 测评模型
• 5.1.2 结果分析
• 5.2 生态系统气体调节功能价值动态变化
• 5.2.1 测算方法
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 水土保持价值时空变化
• 5.3.1 水土保持价值估算的技术体系
• 5.3.2 土壤侵蚀量和保持量的估算方法
• 5.3.3 水土保持价值评估方法
• 5.3.4 各参数分析
• 5.3.5 结果与分析
• 5.4 涵养水分功能价值动态变化研究
• 5.4.1 测评模型
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 防风固沙功能价值动态变化研究
• 5.5.1 防风固沙量估算模型的选择
• 5.5.2 陕北黄土高原防风固沙量估算
• 5.6 黄土高原生态系统综合服务功能价值评估
• 5.6.1 评价结果数值分析
• 5.6.2 生态系统服务综合功能空间变化分析
• 第六章 陕北黄土高原生态安全综合评价研究
• 6.1 陕北黄土高原生态安全综合评价
• 6.1.1 生态安全评价的认识
• 6.1.2 生态安全评价
• 6.1.3 陕北黄土高原生态安全综合评价
• 6.2 土地利用/覆盖安全格局调整和配置
• 6.2.1 多目标规划及其在土地利用规划中的应用
• 6.2.2 土地利用优化结构多目标规划
• 6.2.3 土地利用优化结构的空间布局
• 6.2.4 土地利用安全格局的评价
• 第七章 结论与讨论
• 7.1 研究结论
• 7.2 讨论
• 参考文献
• 附图
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果