延怀盆地景观格局动态过程研究

论文摘要

景观生态学作为新兴学科,处于快速发展阶段,理论和方法不断完善。景观格局作为景观生态学的重要研究内容,在景观生态学的研究工作中具有重要地位。本文以延怀盆地及其周边区域为研究区,该区域作为北京市西北部的重要生态屏障,存在干旱缺水、植被稀少等较为严重的生态环境问题,因此,对该区域的景观格局动态进行研究具有重要的实际意义。本文以6期landsat系列影像为基础数据,采用目视解译与决策树解译相结合的方法解译研究区的景观分布图,对研究区的景观格局动态进行研究。本文的研究主要包括4方面内容：（1）景观类型的面积和结构动态研究,重点分析各种景观类型的比例关系,以及他们之间的相互转化；（2）景观类型的空间结构动态变化分析,重点分析各种景观类型空间分布均匀性的变化；（3）景观格局动态过程中关键景观类型的识别研究,该部分将景观类型之间的转移矩阵作为一种网络来处理,采用复杂网络的方法识别景观格局动态过程中的关键景观类型；（4）农田景观的空间扩张过程研究,针对第三部分研究中识别的关键景观类型,本文对农田景观的空间扩张过程进行研究,本文在前人研究的基础上提出了种新的景观扩张指数,该指数以斑块扩张面积和原斑块面积为基础,不仅能够定量表达斑块的空间扩张规模,还能准确识别斑块的空间扩张模式。本文的研究结果如下：1、景观类型的面积和结构动态研究在近30年的时间尺度上,森林景观、农田景观和草地景观是研究区景观的主要组成成分。森林景观面积占整体景观面积的平均比例为39.00%,农田景观面积占整体景观面积的平均比例为37.43%,草地景观面积占整体景观面积的平均比例为9.61%。森林景观所占比例呈现先增后减的趋势,果园景观、建筑景观、农田景观和交通景观所占比例呈现增加的趋势,草地景观、水体景观和其他景观所占比例呈现减小的趋势。在斑块结构方面,森林景观和其他景观的斑块数量整体上呈现减小的趋势,最大斑块面积和平均斑块面积呈现增加的趋势,斑块形状也趋于规则。草地景观和水体景观的斑块数量增加,最大斑块面积和平均斑块面积呈现减小的趋势,呈现破碎化,斑块形状也趋于不规则。果园景观、农田景观、建筑景观和交通景观作为人工景观,基本都呈现出扩张的过程,斑块数、最大斑块面积和平均斑块面积都呈现增加趋势,且斑块形状区域规则。2、景观类型的空间结构动态变化研究该部分应用经济学中的洛伦兹曲线和基尼系数对景观类型空间分布的均匀性动态进行研究。结果表明,在近30年的时间里,农田景观的基尼系数始终是最小的,说明农田景观在研究区的分布始终是最均匀的。在1978年、1987年、1993年和1998年这四个时期中,果园景观的基尼系数始终大于其他几种景观的基尼系数,说明这三个时期果园景观是分布最不均匀的景观类型,2004年和2009年这两个时期,草地景观的基尼系数超过了果园景观,是研究区中基尼系数最大的景观类型,成为这两个时期分布最不均匀的景观类型。在近30年的时间里,农田景观、建筑景观、果园景观和森林景观的基尼系数整体上呈现减小的趋势,说明这4种景观类型在空间的分布向均匀化方向发展,草地景观和其他景观的基尼系数整体上呈现增加的趋势,说明这两种景观在研究区内的分布越来越不均匀。3、景观格局动态过程中关键景观类型的识别研究本文将将转移矩阵作为一种网络进行处理,利用社会学中的复杂网络方法识别景观格局动态过程中的关键变化地类。结果表明,早期（1978-1987和1987-1993）景观动态过程中的关键景观类型是草地景观和农田景观；由于草地景观的持续退化和被破坏,草地景观在景观系统整体动态过程中的作用不断减小,中期（1993-1998和1998-2004）草地景观已不是景观动态过程中的关键景观类型,农田景观成为景观动态过程中的关键景观类型；晚期（2004-2009）森林景观成为景观动态过程中的关键景观类型。4、农田景观的空间扩张过程研究针对第3部分研究中识别的关键景观类型,本文对其的空间扩张过程进行研究。在前人研究的基础上,以斑块扩张面积和原斑块面积为基础提出了一种新的景观扩张指数,该指数不仅能够识别斑块的空间扩张模式,还能定量表达斑块的空间扩张规模。结果表明,该景观扩张指数可以对景观的空间扩张过程进行表达,并识别其空间扩张模式（邻接扩张式和外部扩张式）。在30年的时间尺度上,景观扩张指数的分布范围主要集中在（-1,-0.8）区间内,表明农田斑块的扩张模式以大量小规模的邻接扩张式为主,景观扩张指数整体上呈现减小的趋势,表明扩张规模不断减小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 选题目的和意义
• 1.3 研究区概况
• 1.3.1 气候
• 1.3.2 水文
• 1.3.3 生态敏感区
• 1.3.4 多样的景观类型
• 1.3.5 社会经济
• 1.4 研究内容
• 1.5 技术路线
• 1.6 本文的组织结构
• 第二章 国内外研究进展
• 2.1 景观生态学的发展及现状
• 2.1.1 景观生态学的发展简史
• 2.1.2 景观生态学的主要流派
• 2.1.3 景观生态学研究的热点问题
• 2.2 景观格局及动态研究进展
• 2.2.1 景观类型面积比较法
• 2.2.2 景观格局指数法
• 2.2.3 空间统计学方法
• 2.2.4 分形理论方法
• 2.2.5 景观格局相关模型法
• 2.2.6 关键景观类型识别的研究进展
• 2.2.7 景观扩张指数研究进展
• 2.3 研究区相关的研究进展
• 2.3.1 水文
• 2.3.2 景观格局
• 2.3.3 土地利用/覆被变化
• 第三章 基础数据及处理
• 3.1 数据源及预处理
• 3.2 景观分类体系构建与制图
• 3.2.1 景观分类体系及解译标志的构建
• 3.2.2 遥感影像的解译与景观制图
• 第四章 景观动态过程分析
• 4.1 景观类型的空间分布特征
• 4.1.1 景观类型的面积特征
• 4.1.2 景观类型的结构特征
• 4.2 景观类型的面积动态分析
• 4.2.1 不同时期景观转移矩阵的计算
• 4.2.2 景观类型的动态度分析
• 4.2.2.1 单一动态度分析
• 4.2.2.2 复合动态度分析
• 4.3 景观类型的结构变化分析
• 4.3.1 缓冲区分析方法
• 4.3.2 洛伦兹曲线及基尼系数
• 4.3.3 区位熵
• 4.3.4 不同景观类型的结构对比
• 4.3.5 景观类型结构的时序变化分析
• 4.4 小结
• 第五章 景观动态过程中关键景观类型识别
• 5.1 复杂网络方法及其适用性
• 5.2 关键景观类型的识别
• 5.3 小结
• 第六章 关键景观类型的空间扩张过程研究
• 6.1 景观空间扩张模式表达
• 6.2 景观扩张指数（LEI）的定义与实现
• 6.2.1 斑块水平的LEI定义
• 6.2.2 景观类型水平的LEI（MLEI）定义
• 6.2.3 景观类型水平面积加权的LEI（AWLEI）定义
• 6.2.4 景观扩张指数（LEI）的实现
• 6.3 农田景观的空间扩张过程研究
• 6.3.1 农田景观的LEI计算
• 6.3.2 景观扩张模式的动态演变
• 6.3.3 农田景观LEI的动态演变
• 6.3.4 MLEI和AWMLEI的动态演变
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 论文创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢