基于3S技术的县域森林生态安全评价研究

论文摘要

近年来,随着全球生态环境问题的日益突出,生态安全的问题开始逐步受到人们的关注。有关生态安全的研究目前己经是资源与环境科学以及生态学研究的前沿领域和重要任务。作为保障人们生产、生活所必须的森林生态安全是生态环境安全的基础,是国家生态安全的重要组成部分,是实现森林可持续发展的根本,因而开展森林生态安全的评价研究对维护国家生态安全具有一定的现实意义。本文以福建省三明市森林资源为研究对象,根据森林生态安全的影响因素构建了适合县域的森林生态安全评价指标体系,在3S技术支持下,利用三明市2008年ALOS影像数据,结合社会经济统计数据,对三明各县市的森林生态安全状况进行了全面、系统的评价,旨在为三明市森林生态环境建设提供理论依据。研究的主要结论如下:(1)根据森林生态安全的影响因素,从林分结构、功能效益、自然条件、环境压力和社会投入五个方面,选取混交林比重、多样性指数、森林覆盖率等24个指标,构建了县域森林生态安全评价指标体系。在专家调查基础上采用层次分析法确定不同层次各指标的权重,权重大小排序为林分结构(0.5050)>功能效益(0.2648)>自然条件(0.1306)>环境压力(0.0661)>社会投入(0.0334)。(2)基于地物的光谱特征、设置适当的光谱阈值,采用监督分类法、分层分类法结合人机交互目视解译等,实现了三明市2008年土地利用类型专题信息、森林类型专题信息的提取,其分类精度分别为88.54%和83.63%。(3)本研究以林地土壤有机质、N、P、K含量、植被盖度、和土壤侵蚀强度等6个因子作为林地土壤质量评价因子,采用林地实际蒸散量和林地森林气候生产力,结合林地土壤质量修正系数来估算区域的林地森林生产力,建立了三明各县市的林地森林生产力以及森林固定CO2能力数据库。(4)本研究结合三明市实际情况,依据USLE土壤侵蚀模型,通过计算得到了模型中的各因子专题图,实现了三明市2008年土壤侵蚀定量估测,为森林生态安全评价指标的获取提供了基础数据。(5)根据森林生态安全综合评价结果,三明各县市的森林生态安全指数由高到低的顺序依次为三明市区>将乐县>明溪县>沙县>清流县>泰宁县>永安市>尤溪县>宁化县>建宁县>大田县。森林生态安全处于良好状态的县市是三明市区、将乐、明溪、沙县、清流;处于一般状态的县市是泰宁、永安、尤溪、宁化;处于较差状态的是建宁县;处于差状态的是大田县。(6)参考前人依据国家监测总站颁布的《生态环境质量评价方法》中的评价流域生态环境质量中计算出的闽江流域各县市植被盖度指数指标值,与本研究计算得出的三明各县市森林生态安全指数进行相关性分析,结果表明,森林生态安全指数与植被盖度指数有显著相关性,相关系数达到R=0.9112,从而验证了本研究根据所构建的生态安全评价模型计算出的生态安全指数具有良好的可靠性和科学性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 生态安全问题的提出
• 1.1.2 森林生态安全问题的提出
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 生态安全研究进展
• 1.2.2 森林生态安全研究进展
• 1.3 存在的问题
• 2 研究区概况、内容方法及资料收集与处理
• 2.1 研究区概况
• 2.2 研究的主要内容
• 2.3 研究思路与技术路线
• 2.4 资料的收集与影像预处理
• 2.4.1 研究数据资料的收集
• 2.4.2 遥感影像预处理
• 2.4.3 DEM 的裁剪及地形因子的提取
• 3 研究区森林生态安全评价方法
• 3.1 评价指标选取的原则
• 3.2 评价指标体系的构建
• 3.3 评价指标权重的确定
• 3.3.1 权重确定的方法及步骤
• 3.3.2 各评价指标权重的确定
• 3.4 数据获取与标准化处理
• 3.5 生态安全指数的计算
• 3.6 生态安全状态等级划分
• 3.7 本章小结
• 4 研究区森林生态安全评价指标信息获取
• 4.1 森林资源专题信息的提取
• 4.1.1 土地利用和森林资源分类系统确定
• 4.1.2 土地利用专题信息提取
• 4.1.3 森林类型专题信息提取
• 4.1.4 森林景观结构指数信息提取
• 4.2 森林生产力专题信息获取
• 4.2.1 气象因子数据获取
• 4.2.2 土壤因子的获取
• 4.2.3 林地实际蒸散量栅格数据库建立
• 4.2.4 林地森林气候生产力栅格数据库建立
• 4.2.5 林地土壤质量修正系数栅格数据库建立
• 4.2.6 林地森林生产力栅格数据库建立
• 2能力信息获取'>4.3 森林固定CO₂能力信息获取
• 4.4 森林水土流失专题信息获取
• 4.4.1 降雨侵蚀力R 因子
• 4.4.2 土壤可蚀性因子K
• 4.4.3 坡度坡长LS 因子
• 4.4.4 植被覆盖—作物管理C 因子
• 4.4.5 侵蚀防治措施P 因子
• 4.4.6 土壤流失量A
• 4.4.7 土壤侵蚀强度分级
• 4.5 本章小结
• 5 评价结果与分析
• 5.1 总体分析
• 5.2 县域森林生态安全评价的合理性分析
• 5.3 评价指标对县域森林生态安全影响力分析
• 5.4 对各县市森林生态安全状况的分析
• 5.5 提高县域森林生态安全保障措施
• 5.5.1 提高森林覆盖率，优化林种结构
• 5.5.2 增加对森林生态安全建设的财政投入
• 5.5.3 加强森林环保立法与宣传
• 5.5.4 建立和完善森林生态安全监测与预警系统
• 5.6 本章小结
• 6 结论与研究展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附表