黄河三角洲数字生态模型及其应用研究

论文摘要

在“统筹人与自然的和谐发展，树立全面、协调可持续发展观”的科学发展观的指导下，黄河三角洲经济建设的巨大潜力及生态环境的脆弱性迫切需要进行生态环境建设。本研究通过构建数字生态信息系统，有利于数据共享，便于地方政府决策；同时探索黄河三角洲生态系统的构建及应用，可以为其他地区借鉴，促进学科的发展。 本研究以黄河三角洲为例，以生态评价时空模型和生态数字模拟模型为理论基础，借助3S技术，建立黄河三角洲数字生态信息系统框架，实现对黄河三角洲生态的评价与预警，促进可持续发展。论文围绕黄河三角洲数字生态的建设，从数字生态建设的理论层面、技术层面、应用层面上进行了研究。 从论文的结构上主要分为8章：第1章阐述了目前国内外数字生态相关研究的进展，分析了存在的不足，提出了本研究要解决的问题及研究思路。第2章是研究区(黄河三角洲)概况。第3章主要阐述了多种生态评价模型的思想、模型、算法及其改进等。第4章通过地学信息图谱对黄河三角洲的土地利用情况进行了模拟分析，建立了模拟模型。第5章是整个数字生态模型系统的设计与实现。第6章是数字生态模型系统的实证应用。第7章在生态评价的基础上探讨了黄河三角洲生态可持续发展的对策建议。第8章对全文进行了总结。 本研究的主要成果特点归纳如下： (1)在总结归纳已有研究成果的基础上，整合了数字生态研究的相关理论，构建了数字生态的基本理论框架，并在该框架基础上，编制了黄河三角洲数字生态模型系统。 (2)进行了生态评价时空模型和生态数字模拟模型的研究。对各种生态评价的模型、算法进行了分析及优化，将生态安全评价、生态效益评价、生态健康评价、生态足迹评价、生态景观分析及生态服务功能价值评价等方法进行了整合，构建了生态综合评价模型，实现了多种方法的一体化评价。 (3)在系统开发中，以Microsoft Visual Basic为开发平台，采用MapX组件进行GIS二次开发，数据库采用Access来组织管理。采用界面驱动的编码方式进行编程实现，提高开发效率；优化型数据库模型，实现空间数据和属性数据的绑定，提高灵活性；按照关系规范化的要求，优化数据库设计，便于进行数据库的维护；采用面向对象的模式设计，便于修改、维护和扩展。 (4)在实证应用中，对黄河三角洲进行了生态安全评价、生态效益评价、生态健康评价、生态足迹评价、生态景观分析、生态服务功能等的评价。运用模糊综合评判对黄河三角洲生态可持续发展进行了评价，对生态环境预警从生态现状和生态环境预测两个方面进行了分析。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 黄河三角洲生态建设的重要性
• 1.2 数字生态研究现状
• 1.2.1 生态评价研究现状
• 1.2.2 生态环境数字模拟研究现状
• 1.3 本研究的目的意义
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 研究思路与技术路线
• 本章小结
• 第二章 研究区概况
• 2.1 研究区域界定及其地理概况
• 2.1.1 研究区域界定
• 2.1.2 研究区域地理概况
• 2.2 黄河三角洲生态现状及存在问题
• 2.2.1 黄河三角洲生态现状
• 2.2.2 黄河三角洲生态存在问题
• 2.3 影响黄河三角洲生态的主要因素
• 2.3.1 自然因素
• 2.3.2 人为因素
• 本章小结
• 第三章 黄河三角洲生态评价时空模型
• 3.1 生态安全评价
• 3.1.1 生态安全概念
• 3.1.2 生态安全与其相关概念的逻辑关系
• 3.1.3 生态安全评价方法
• 3.1.4 生态安全评价存在的问题及发展方向
• 3.2 生态效益评价
• 3.2.1 生态效益评价的理论基础
• 3.2.2 生态效益评价的方法
• 3.2.3 生态效益评价存在的问题
• 3.3 生态健康评价
• 3.3.1 生态系统健康评价方法
• 3.3.2 生态系统健康评价的发展方向
• 3.4 生态足迹评价
• 3.4.1 生态足迹概念
• 3.4.2 生态足迹方法计算模型
• 3.4.3 生态足迹方法模型扩展
• 3.5 生态景观分析
• 3.5.1 景观生态学原理
• 3.5.2 主要景观指数
• 3.6 生态服务功能价值评价
• 3.6.1 生态系统服务功能的价值分类
• 3.6.2 生态系统服务功能价值评估方法
• 本章小结
• 第四章 黄河三角洲生态数字模拟模型
• 4.1 土地利用/土地覆被变化信息图谱分析
• 4.1.1 土地利用/土地覆被变化信息图谱建立
• 4.1.2 土地利用/土地覆被变化信息图谱动态分析
• 4.2 土地利用/覆被变化驱动力分析
• 4.2.1 人口增加
• 4.2.2 经济发展和城市化
• 4.2.3 自然驱动力因素
• 本章小结
• 第五章 黄河三角洲数字生态模型构建
• 5.1 黄河三角洲数字生态构建的主要目标、意义和任务
• 5.1.1 数字生态的定义
• 5.1.2 黄河三角洲数字生态构建的主要目标
• 5.1.3 构建黄河三角洲数字生态的意义
• 5.1.4 黄河三角洲数字生态构建的主要任务
• 5.1.5 黄河三角洲数字生态构建的瓶颈问题
• 5.2 黄河三角洲数字生态理论体系和总体框架
• 5.2.1 黄河三角洲数字生态的相关学科
• 5.2.2 黄河三角洲数字生态的总体研究框架
• 5.3 黄河三角洲数字生态信息系统的设计与实现
• 5.3.1 需求分析
• 5.3.2 总体设计
• 5.3.3 数据库设计
• 5.3.4 模型库的设计
• 5.3.5 系统实现
• 本章小结
• 第六章 黄河三角洲数字生态信息系统应用
• 6.1 黄河三角洲生态安全评价
• 6.1.1 生态安全评价模型框架
• 6.1.2 评价指标体系的建立
• 6.1.3 黄河三角洲生态安全结果分析
• 6.2 黄河三角洲生态效益评价
• 6.2.1 黄河三角洲生物多样性效益
• 6.2.2 黄河三角洲涵养水源、均化洪水效益
• 6.2.3 供水功能效益
• 6.2.4 改良土壤生态效益
• 6.2.5 滤过、杀菌效益
• 6.3 黄河三角洲湿地生态健康评价
• 6.3.1 研究区域的选择
• 6.3.2 黄河三角洲湿地生态系统健康评价
• 6.3.3 黄河三角洲环境管理与动态监测
• 6.4 黄河三角洲生态足迹评价
• 6.4.1 东营市生态足迹现状分析
• 6.4.2 东营市生态足迹动态演变分析
• 6.5 黄河三角洲生态景观分析
• 6.5.1 数据处理
• 6.5.2 景观分析
• 6.6 黄河三角洲生态服务功能价值评价
• 6.6.1 直接利用价值
• 6.6.2 间接利用价值
• 6.6.3 选择价值
• 本章小结
• 第七章 黄河三角洲生态可持续发展
• 7.1 黄河三角洲生态可持续发展评价
• 7.1.1 指标体系构建原则
• 7.1.2 指标体系框架
• 7.2 黄河三角洲生态环境预警
• 7.2.1 生态环境预警的意义
• 7.2.2 生态环境预警的原则和标准
• 7.2.3 生态环境预警的数学表达
• 7.2.4 生态环境预警的评价方法
• 7.2.5 生态环境预警结果及分析
• 7.3 黄河三角洲生态可持续发展对策
• 7.3.1 首先建立良性的生态系统
• 7.3.2 制定黄河三角洲可持续发展战略，实行科学管理
• 7.3.3 加强环保教育，提高人们的环保意识，建立以“环境道德”为核心的新的文化观念
• 7.3.4 根治黄河口，稳定黄河流路
• 本章小结
• 第八章 研究总结与展望
• 8.1 论文的主要研究工作
• 8.2 论文的创新点
• 8.3 今后的重点研究问题
• 参考文献
• 作者简历 攻读博士学位期间完成的主要工作
• 致谢