基于RS与GIS的生态系统健康评价研究

论文摘要

近年来,随着社会经济的发展,人类正以前所未有的规模和强度影响着环境,导致环境不断恶化,生态环境和生态系统健康问题成为当今全人类共同面对且需迫切解决的重大问题。生态系统健康是一个新的研究领域,尚无完善的理论体系,通过对生态系统健康评价研究,可以认识区域生态系统健康状况、识别生态环境问题,为制定科学的生态保护对策提供依据,对提高可持续经营水平和环境管理具有重要的指导作用。文章将环境—经济—社会组成的大系统作为研究对象,应用系统思想对生态系统健康进行评价研究。以生态系统健康研究的理论为基础,建立生态系统健康评价的压力-状态-响应（P-S-R）概念模型,由概念模型确定健康评价指标体系,建立生态系统健康评价模型,运用RS和GIS技术及统计学分析法,形成程序化、系统化的生态系统健康评价技术方法体系,并以高平为案例,对其技术方法体系进行验证研究。主要研究成果:（1）根据压力-状态-响应（P-S-R）概念模型,从压力、状态、响应三个层面的影响因素考虑,筛选确定具有代表性、涵盖性、独立性等的特征因素,构建了生态系统健康评价指标体系。该指标体系包括了三个层次的12个单指标:人口干扰度、人口密度、土地垦殖率指数、25°坡耕地面积指数、NDVI均值指数、多样性指数、均匀度指数、优势度指数、生态弹性度、林地覆盖率、土壤侵蚀强度指数和人均GDP。（2）鉴于目前生态系统健康评价尚无统一的划分标准,本文采用相对比较的方法将生态系统健康分为一级优良、二级较好、三级一般、四级较差、五级极差的五个级别,并从生态结构、外界压力、生态系统的生态功能以及生态稳定性对分级进行了界定。（3）以指标体系为基础并根据指标构成的特点,分别建立了各单因子评价模型,建立了压力、状态、响应加权模型以及三者结合的生态系统健康综合加权模型,应用层次分析法和主成分分析法分别确定压力、状态、响应综合指标权重及单指标权重。（4）应用统计技术及GIS技术对数据进行数值化等处理分析;以乡镇为评价单元,利用GIS技术对单因子进行了高效、快捷、准确的加权叠加计算,并实现评价结果的可视化及生态系统健康空间分布表达。（5）以高平为案例,对所建立的模型和方法用GIS技术进行了验证研究,将压力、状态、响应及生态系统健康综合评价结果与实际对比,其结果与实际情况基本相符,验证了模型的正确性及模型实现技术方法的可操作性。评价结果也可为高平市生态建设和生态环境管理提供技术支持并对高平市资源的合理利用与保护提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 生态系统健康研究存在的问题和发展趋势
• 1.3.1 生态系统健康研究存在的问题
• 1.3.2 生态系统健康研究的发展趋势
• 1.4 研究内容
• 1.5 技术路线
• 第二章 生态系统健康的理论和方法
• 2.1 生态系统健康的相关概念
• 2.1.1 生态系统的概念
• 2.1.2 生态系统健康的概念
• 2.2 生态系统健康的理论依据
• 2.2.1 生态系统健康的生态学理论
• 2.2.2 生态系统健康的等级理论
• 2.3 生态系统健康评价研究的尺度
• 2.4 生态系统健康评价研究的指标
• 2.4.1 评价指标的选取原则
• 2.4.2 评价指标的分类
• 2.5 生态系统健康评价的方法
• 2.5.1 指示物种评价法
• 2.5.2 指标体系评价法
• 2.6 生态系统健康评价的技术途径
• 2.6.1 遥感技术（RS）
• 2.6.2 地理信息系统技术（GIS）
• 2.6.3 权重确定
• 第三章 基于RS 和GIS 的研究区信息提取及数据处理
• 3.1 研究区概况
• 3.1.1 自然概况
• 3.1.2 社会经济概况
• 3.2 研究区域数据来源
• 3.3 基于RS 的数据处理
• 3.3.1 遥感影像处理
• 3.3.2 土地覆盖信息提取
• 3.4 基于GIS 的数据处理
• 第四章 高平市生态系统健康评价
• 4.1 评价指标建立及评价单元确定
• 4.1.1 指标选取的概念模型
• 4.1.2 指标体系的建立
• 4.1.3 评价指标数据的标准化
• 4.1.4 评价单元的确定
• 4.2 评价等级与评价方法
• 4.2.1 评价等级
• 4.2.2 评价方法
• 4.2.3 评价指标权重计算
• 4.3 生态系统健康压力评价
• 4.3.1 压力指标单因子评价
• 4.3.2 压力指标综合评价及分析
• 4.4 生态系统健康状态评价
• 4.4.1 状态指标单因子评价
• 4.4.2 状态指标综合评价及分析
• 4.5 生态系统健康响应评价
• 4.5.1 响应指标单因子评价
• 4.5.2 响应指标综合评价及分析
• 4.6 生态系统健康综合评价分析
• 4.7 评价结果图及单指标相关数据表
• 4.7.1 评价结果图
• 4.7.2 单指标相关数据表
• 第五章 结论与讨论
• 5.1 主要结论
• 5.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录