基于3S技术的洪雅县退耕还林后景观格局动态研究

论文摘要

中国退耕还林工程是国家从可持续发展的高度做出的重大战略决策,是目前我国实施的六大林业生态工程项目之一,是控制水土流失、修复土壤退化、彻底改善生态环境的根本性措施,对于保持生态平衡、发展低碳经济、维护区域生态安全有着巨大的作用。自1999年工程试点以来,已经取得了阶段性成果,但退耕还林以后的景观格局、生态过程变化需要进行长期的研究和科学的评估,因此,有必要对工程实施情况进行监测和效益评估,而研究工程区景观格局的变化是对退耕还林工程进行合理评估的重要内容。本研究‘基于遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）技术,以退耕还林取得突出成果的四川省洪雅县为研究对象,使用1994年（退耕前期）、2004年（退耕中期）和2007年（退耕后期）三期TM影像等基本资料,辅以地形图等栅格数据,结合景观生态学基本原理和方法,研究退耕还林工程前后洪雅县景观格局的动态,分析重大林业工程对景观格局变化的影响,为该区域的生态环境保护、生态旅游开发以及相关生态产业的发展提供参考。研究得出以下主要结论：（1）利用TM原始波段构造新的波段变量——NDVI,剔除了原始影像的第6波段,重新合成新的7波段影像数据。基于新影像采用监督分类和人工解译相结合的方式对三期影像进行分类,可提高分类精度并得到景观分类专题图,并进行了精度评价,三期影像总体分类精度分别为：87.35%、86.56%、89.32%,分类结果比较理想,可用于后续景观格局动态分析。（2）在ArcGIS支持下对洪雅县不同时期各景观类型的面积统计和转移分析表明：1994-2007年,耕地景观的面积减少,林地景观面积呈现增加趋势,森林覆盖率在退耕前期、中期和后期分别为56.88%、66.52%和68.42%。1994-2004年各景观类型转化幅度明显大于2004-2007年,各景观类型的转移在2004-2007阶段趋于稳定。根据耕地、林地的面积变化情况和相互转换的面积差异可看出,工程的实施使得研究区耕地面积减少并主要转化为林地景观使得林地面积增加,退耕还林工程取得预期成效。（3）选取海拔、坡度、坡向三个地形因子并进行分级,采用ArcGIS空间分析模块对洪雅县各景观类型地形分异特征的研究结果表明：各景观类型在地形因子的不同分级上的分布比例呈现不同程度的差异。1994-2007年期间,耕地景观有向低海拔发展趋势,在1000-1500m降幅明显,而针叶林、阔叶林景观在此海拔段分布比例增值最大；耕地景观在较陡坡分布比例减少,针叶林、灌木林在较陡坡分布比例在增加；耕地景观向无坡向趋势发展,针叶林、阔叶林向阴坡、半阴坡发展,而灌木林主要向适合生长的半阳坡、阳坡发展,竹林同耕地景观一样,向无坡向趋势发展。（4）类型和景观两种不同水平下的景观格局指数动态分析结果表明：从1994年到2007年,耕地景观的旱地、水田斑块趋于破碎化,斑块的形状趋于简单,空间连通性降低。林地景观的针叶林、阔叶林和灌木林呈破碎化趋势,形状趋于复杂,空间连通性加大,竹林破碎化程度降低,形状趋于简单,空间连通性明显增大。县域景观朝多样化、均匀化方向发展,破碎化程度增加,表明该区在退耕还林工程后,生态系统趋于复杂化,生态功能更趋完善。（5）景观格局变化驱动机制分析表明：自然因素和人为因素对景观格局的变化都有一定的影响,但人为因素是洪雅县这13年间景观格局动态变化的决定性因素。截至2007年洪雅县退耕还林面积达14599.85hm2,占这13年间耕地减少面积的61.02%,退耕还林工程的实施对耕地和林地景观的变化影响显著,可以看出政策导向主导着洪雅县景观格局的变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究基本原理
• 1.1.1 景观和景观格局
• 1.1.2 景观生态学
• 1.1.3 "3S"技术
• 1.1.4 "3S"技术与景观生态学
• 1.2 景观格局研究进展
• 1.2.1 景观格局分析
• 1.2.2 景观多样性和异质性
• 1.2.3 景观格局动态研究
• 1.2.4 景观变化驱动因子
• 1.3 退耕还林及其在景观动态方面研究进展
• 1.4 研究目的与意义
• 2 研究区概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 自然环境概况
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 气候
• 2.2.3 水系
• 2.2.4 土壤
• 2.2.5 动植物资源
• 2.3 社会经济概况
• 3 研究内容、材料及方法
• 3.1 研究内容
• 3.2 研究材料
• 3.3 技术路线
• 3.4 研究方法
• 3.4.1 数字高程模型数据的获取
• 3.4.2 遥感影像预处理
• 3.4.3 分类体系建立
• 3.4.4 遥感影像分类
• 3.4.5 分类后处理及景观类型专题图制作
• 3.4.6 分类精度评价
• 4 退耕前后景观类型面积变化及转移分析
• 4.1 退耕前后景观类型组成分析
• 4.2 退耕前后景观类型面积变化及动态分析
• 4.2.1 面积变化分析
• 4.2.2 景观类型转移动态度分析
• 4.3 退耕前后景观类型转移矩阵分析
• 4.3.1 1994-2004年景观类型转移矩阵分析
• 4.3.2 2004-2007年景观类型转移矩阵分析
• 5 景观类型地形分异及变化研究
• 5.1 地形因子的提取与分级
• 5.2 洪雅县地形分异分析
• 5.3 基于海拔的各景观地形分异特征分析
• 5.3.1 各景观类型海拔梯度分析
• 5.3.2 主要景观类型随海拔分布比例变化分析
• 5.4 基于坡度的各景观地形分异特征分析
• 5.4.1 各景观类型坡度分异分析
• 5.4.2 主要景观类型随坡度分布比例变化分析
• 5.5 基于坡向的各景观地形分异特征分析
• 5.5.1 各景观类型坡向分异分析
• 5.5.2 主要景观类型随坡向分布比例变化分析
• 6 基于景观指数的景观格局动态分析
• 6.1 景观格局指数的选择
• 6.2 类型水平的景观格局指数动态分析
• 6.2.1 斑块破碎化程度变化分析
• 6.2.2 斑块形状变化分析
• 6.2.3 聚散性变化分析
• 6.3 景观水平的景观格局指数动态分析
• 7 景观格局变化驱动机制分析
• 7.1 自然因素驱动分析
• 7.1.1 气候因素对景观格局变化的影响
• 7.1.2 地形因素对景观格局变化的影响
• 7.1.3 灾害因素对景观格局变化的影响
• 7.2 人为因素驱动分析
• 7.2.1 人口因素对景观格局变化的影响
• 7.2.2 经济因素对景观格局变化的影响
• 7.2.3 政策导向对景观格局变化的影响
• 8 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢