基于3S技术的沿海防护林体系优化配置研究 ——以东山岛为例

论文摘要

沿海防护林体系是我国生态建设的重要内容,同时也是沿海地区防灾减灾体系建设的重要组成部分。沿海地区由于其特殊的地理位置和区位优势,在国家发展全局中具有举足轻重的地位和作用。加快沿海防护林体系工程建设,构建高效合理的沿海防护林体系这一生态屏障,增强沿海地区防御自然灾害能力,是我国生态建设全局中一项十分紧迫的战略任务。本研究针对东山岛风害严重、土地盐碱沙化等关键区域环境问题,根据该区防护林体系营造的技术需要及自然地理、经济、社会状况,以东山岛防护林体系为研究对象,运用防护林科学、景观生态学等理论、方法和技术,通过野外调查,辅助相关基础调查资料,利用研究区的不同时期遥感影像,提取东山岛沿海防护林时空分布专题信息,针对不同时期防护林类型功能变化以及存在问题,对纵深防护林网进行优化调整,建立评价指标体系,得到综合效益最高的条件下各主要配置模式的最优比例。在现有主要防护林林种研究及林带现状分析的基础上,利用地理信息系统（GIS）对研究区的防护林体系空间配置进行研究,以提高岛屿抵御生态风险的能力,为当地的经济社会发展提供一个相对稳定的生态环境,使得防护林的功能得到最大化的发挥。主要研究的内容及结论分述如下:（1）针对研究区地形特点,对东山岛2001、2004、2007年三期遥感影像采用决策树分类、监督分类和分层分类相结合的方法对地物进行分类,取得较好的效果,3个时相的分类精度都在80%以上,Kappa系数也均大于0.8。说明非遥感信息源用于遥感专题分类,可以显著改善分类效果。（2）建立了以东山岛沿海防护林为主要研究对象的遥感影像分类体系,采用分类后叠加的方法,分析2001-2007年东山岛土地利用的整体变化情况。结果表明,东山岛土地利用类型整体变化趋势是:居民地和耕地面积减少,其中耕地的变化状况最为剧烈。林地和水域面积增加,其中林地的变化最大,水域次之。而沙地的面积基本保持不变。通过对东山岛土地利用变化情况进行模拟预测,可以看到,如果按2004-2007年的演变趋势发展,大约在2040年左右东山岛的土地利用结构能够达到稳定的状态。（3）对福建省东山岛沙质海岸防护林体系不同层次防护林的植物群落模式进行筛选,在分析和总结前人研究成果的基础上,采用层次分析方法和专家评分法进行定性分析和定量评价。得到不同植物群落模式的综合评价得分值,为沙质海岸植物群落配置提供参考。（4）在分析防护林体系空间优化配置理论的基础上,选取林带达防护成熟时平均单株材积、林带成林高、林带宽、林带间距、林带透风系数、风速削弱系数、林带平均单株营养面积和株行距等配置指标,利用GIS空间分析技术,对东山岛的防护林的空间配置进行研究,将林网分成三级配置,并分别统计出不同级别林网配置后的面积和森林覆盖率,结果表明:一级林网、二级林网、三级林网所占覆盖率分别达到了2.16%、1.58%、2.34%。通过集约优化配置,森林覆盖率有明显的提高。该配置方法不仅考虑了防护林防护效益,还在合理的林带结构配置范围内,因地制宜地规划,确定了东山岛不同类型沿海防护林的空间配置,为区域沿海防护林的空间配置提供借鉴意义。（5）提出对现有的防护林片林坚持采取保护原状的原则,同时在有条件的海岸带前沿营造消浪林带,构建由消浪林带、基干林带、纵深防护林网、围村林、村镇绿化林带和片林构成的东山岛防护林体系,在利用地理信息系统（GIS）对东山岛防护林体系空间配置进行研究,并且生成相关配置图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 研究综述
• 1.2.1 相关概念阐述
• 1.2.2 沿海防护林体系的结构
• 1.2.3 国内外防护林体系营造概况
• 1.2.4 防护林体系空间优化配置研究进展
• 1.2.5 防护林体系空间配置研究方法
• 1.2.6 防护林体系空间优化配置研究存在的主要问题
• 1.2.7 防护林体系空间配置研究的发展趋势
• 1.3 研究的主要内容
• 1.4 研究的技术路线
• 2 研究区概况
• 2.1 研究区的自然环境
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地质构造
• 2.1.3 地形地貌
• 2.1.4 土壤概况
• 2.1.5 气象与气候
• 2.1.6 植被概况
• 2.2 研究区的经济社会状况
• 2.3 东山岛沿海防护林体系的结构
• 2.3.1 沙质海岸带
• 2.3.2 岩质海岸带
• 2.3.3 泥质海岸带
• 3 数据资料及其处理
• 3.1 研究数据资料
• 3.1.1 遥感影像
• 3.1.2 基础数据资料
• 3.2 遥感影像的预处理
• 3.2.1 遥感影像几何精校正
• 3.2.2 研究区图像的裁剪
• 3.2.3 研究区多源数据的融合
• 3.3 地形因子的提取
• 3.3.1 DEM 数据的裁剪
• 3.3.2 地形因子的提取
• 3.4 立地类型分类
• 4 东山岛沿海防护林专题信息提取
• 4.1 土地利用分类系统的确定
• 4.2 土地利用专题信息的提取
• 4.2.1 东山岛土地利用类型信息提取
• 4.2.2 森林类型专题信息提取
• 4.3 精度验证
• 4.4 土地利用变化动态监测
• 4.4.1 土地利用变化监测
• 4.4.2 土地利用类型转移状况分析
• 4.5 东山岛森林类型动态变化监测分析
• 4.5.1 森林类型动态变化监测
• 4.5.2 森林类型动态变化的地形因素分析
• 4.6 小结
• 5 东山岛沙质海岸防护林体系配置模式的筛选
• 5.1 东山岛沙质海岸防护林体系配置模式筛选指标体系的建立与计算
• 5.1.1 评价指标的确定原则
• 5.1.2 东山岛沙质海岸防护林体系主要群落配置模式的筛选
• 5.2 层次分析法与专家评分法的应用
• 5.2.1 评价指标得分的确定
• 5.2.2 判断矩阵的构建与一致性检验
• 5.2.3 评价指标权重的计算
• 5.2.4 结果与分析
• 5.3 小结
• 6 东山岛沿海防护林体系空间配置研究
• 6.1 基于生态功能区划的林种功能区划研究
• 6.2 东山岛沿海防护林体系林网配置研究
• 6.2.1 基于林带优化结构的参数理论分析
• 6.2.2 东山岛防护林网林带优化配置参数的确定
• 6.2.3 以防护林网为基础的理论配置方案的选择
• 6.3 基于立地类型的树种区划研究
• 6.4 小结
• 7 结论与讨论
• 7.1 主要结论
• 7.2 讨论
• 参考文献
• 致谢