新开河流域景观格局动态变化及图谱分析

论文摘要

景观格局的研究是景观生态学关注的核心问题,特别是流域景观格局动态变化的研究能揭示大范围内生态过程演变的规律。有关景观格局的景观生态学最新的理论—格局、尺度、等级推广,以及地学信息图谱理论的兴起,为大尺度的景观格局动态变化的研究提供了新契机。本文试图以景观格局为核心,建立集景观生态学理论和地学信息图谱理论为一体的景观格局动态变化的研究框架。论文从地理学、景观生态学、地图学、RS、GIS技术分析了景观生态学和地学信息图谱发展的背景。并根据地理学、景观生态学、地图学发展的现状,提出了景观格局研究的起步工作主要有四个方面:区域地理单元及其等级体系、景观格局与生态过程的关系、景观格局的表达方法、景观格局动态的图谱分析。景观格局的研究关键是要解决景观格局的概括、景观格局的分类、景观格局的信息及其表达的问题。景观研究的尺度水平具有等级结构。因景观组织结构是有序的,景观单元的地理排列可以依次体现在不同的尺度水平上,形成不同的空间格局即景观格局。而这种尺度----结构体系就是地学图谱的表达模式。为了实现景观格局的图谱的表达,首先要确定图谱所能表达景观最小单元的大小。景观格局的动态变化可以通过景观信息图谱动态分析表现出来,采用格局—尺度—等级—图谱—时间体系,表现景观变化的质变状况即景观进化。只有在特定的时间阶段,考虑景观的动态才更有意义。在特定阶段内能获得准确的大范围的景观格局动态变化信息靠现代的遥感技术,因此,遥感在景观格局动态变化的图谱分析上具有非常大的功能。通过新开河流域的实践,尝试了格局—尺度—等级—图谱—时间系列的分析与表达。利用景观分析的全新方法景观信息图谱,在大尺度的景观格局动态分析中发挥其独特的功用,它不仅能模拟景观格局的动态过程,而且能够揭示景观格局的生态演化规律,推测其发展趋势,对流域生态的可持续发展的规划决策提供重要的科学依据。以新开河流域33年（1969年2001年）土地利用和湿地景观4期空间数据（1969年,1979年,1992年,2001年）为基础,合成了一系列的土地利用和湿地景观图谱。运用ARC/INFO软件,以马尔柯夫空间概率模型和景观格局指数模型为基础,对新开河流域的土地利用格局和湿地景观格局的变化进行了图谱分析。结果显示:新开河流域土地利用结构日趋不合理,不仅林地占地最小,而且土地盐碱化、沙化严重,草地退化严重,生态环境质量整体向恶化方向发展;随着人口的增加、土地利用活动的加强和水文条件的变化,新开河该流域湿地不同程度地转化为了草地、耕地、沙地和盐碱地,植物群落发生逆向演变,而且期间湿地总面积经历了大幅度减少到显著增加的落起过程;新开河流域湿地景观破碎化严重。2001年沼泽地平均斑块面积、最大斑块面积、最大斑块周长较1969年分别减少了71.02%、71.08%、64.76%,沼泽地景观内部生境面积破碎化指数由0.78上升到0.93。有关研究成果可为流域的土地利用和湿地保护提供科学依据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 景观格局分析及图谱研究的背景、目的及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 景观格局过程研究的现状
• 1.2.2 景观信息图谱研究进展
• 1.2.3 景观格局动态研究所面临的普遍问题
• 1.3 研究特色和拟解决的关键问题以及创新点
• 1.3.1 研究特色
• 1.3.2 拟解决的关键问题
• 1.3.3 创新点
• 1.4 主要研究内容及创新
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 创新
• 1.5 研究方法与技术路线
• 1.5.1 研究方案与技术方法
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 景观格局动态变化与图谱分析的理论基础
• 2.1 景观及地学信息图谱概念的理解
• 2.1.1 地图、地图发展史及地图的作用
• 2.1.2 景观、景观格局及景观信息图谱
• 2.2 景观格局等级斑块动态理论
• 2.3 景观格局研究方法及技术基础
• 2.3.1 景观格局指数
• 2.3.2 景观格局分析模型法
• 2.3.3 景观格局研究技术基础
• 2.4 景观格局的图谱分析理论
• 2.4.1 空间图形思维
• 2.4.2 景观—景观信息图谱基本单元
• 2.4.3 图谱反演
• 2.5 景观格局动态信息图谱研究方法及技术基础
• 2.5.1 生态学模型概述
• 2.5.2 景观模型的主要类型及特征
• 2.5.3 景观格局动态信息图谱研究方法
• 2.5.4 景观格局动态信息图谱研究的技术基础
• 第三章 景观格局的动态变化的图谱分析
• 3.1 景观斑块—景观图基本内容
• 3.2 景观斑块的基本特征
• 3.2.1 景观斑块的主要类型
• 3.2.2 景观斑块的结构特征和生态学功能
• 3.3 景观信息图谱功能分析
• 3.3.1 景观分类系统--各级景观单元
• 3.3.2 景观单元分类及其划分
• 3.3.3 景观单元的功能、结构、过程
• 3.3.4 景观信息图谱的表达
• 3.3.5 景观尺度与景观信息图谱的表达
• 第四章 新开河流域土地利用格局动态过程及图谱分析
• 4.1 新开河流域基本概况
• 4.2 景观图谱研究方法与步骤
• 4.2.1 数据来源与多源信息匹配处理
• 4.2.2 遥感影像的辐射定标及假彩色合成处理
• 4.2.3 研究区主要土地利用类型及遥感影像解译标志的建立
• 4.2.4 土地利用类型图的制作
• 4.2.5 系列图谱合成
• 4.2.6 马尔柯夫模型与地类转移矩阵
• 4.3 新开河流域土地利用格局变化图谱分析
• 4.3.1 1969～1979 年土地利用变化图谱分析
• 4.3.2 1979～1992 年土地利用变化图谱分析
• 4.3.3 1992～2001 年土地利用变化图谱分析
• 4.4 新开河流域土地利用格局变化的生态学意义
• 第五章 新开河流域湿地景观格局动态过程的图谱分析
• 5.1 土地利用景观格局和湿地景观格局的关系
• 5.2 新开河流域湿地景观格局动态变化过程研究方法
• 5.2.1 湿地景观源数据
• 5.2.2 湿地景观类型划分
• 5.2.3 数据处理与遥感影像解译，制作数字地图
• 5.3 新开河流域湿地景观格局变化图谱分析
• 5.3.1 湿地景观格局变化特征分析
• 5.3.2 湿地景观格局转化特征分析
• 5.3.3 驱动力分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 后记
• 在学期间公开发表论文及著作情况