开县蓄水前后土地利用景观格局变化及生态系统健康评价

论文摘要

三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程,按大坝正常蓄水位175m淹没所涉及的重庆和湖北两省市20个县、市（区）土地面积共计将达到5.78×104km2。开县位于三峡库区小江支流末端,是三峡库区唯一县域在支流且受淹面积最大的县,因此研究开县蓄水前后景观格局变化并对其进行生态系统健康评价极具代表性。本文以景观学和生态学的基本原理为研究依据,主要研究两个方面的内容：一是研究区蓄水前后景观格局变化分析,二是研究区蓄水前后生态系统健康评价。本研究及时准确的掌握了研究区土地利用景观格局和生态系统健康状况,为该地区在水库后蓄水时代的土地利用规划以及生态系统恢复、管理提出可行性建议。本文以三峡水库试验性蓄水至175m为契机,选用2002、2007、2010年3个时期的中高分辨率遥感影像为基础数据,结合研究区在三峡库区的特殊地理位置,针对水库蓄水过程,借助Ecognition8.0影像分类技术,获取土地分类数据,通过GIS叠置功能和Fragstats3.3景观分析方法,采用景观格局指数法分析从景观类型和景观格局2个水平挑选了12个景观格局指数对研究区整体景观格局特征在三峡水库试验性蓄水前、蓄水中间阶段和蓄水目标完成3个时期内进行变化监测和分析。通过研究研究表明,由于受2002-2010年间水库蓄水影响,研究区土地覆被与景观格局均有剧烈变化且研究区2002-2007年和2007-2010年2期景观格局变化表现出不同的特征。该地区景观优势类型是森林、灌木、旱地、草地和水田。景观类型水平上,旱地、水田、草地景观面积减少且破碎度增加,但森林、水体、建设用地面积增加,同时连通性增加：景观格局水平上,景观总体破碎度增加,景观优势度降低,但景观多样性增加,有利于增加该地区生态系统稳定。本文在对研究区景观格局变化分析的基础上,运用遥感GIS手段,以生态系统健康的内涵为标准,结合生态景观指标,从生态系统活力、生态系统组织结构和生态系统恢复力三方面建立生态系统健康评价体系,研究本着科学性、可操作性、系统性、全面性和独立性的原则,结合生态学、景观学以及研究区社会经济发展现状,选取16个单项指标作为参评因子,对其生态系统健康状况进行评价。以研究区整体为对象,对各个指标值采用极差法进行标准化处理,采用熵值法确定各个指标的权重,最后采用综合评价法得出各个时期研究区生态系统健康状况。从评价的结果可以看出,2002-2010年开县受到水库蓄水因素的影响,景观格局发生较大变化,景观总体破碎度增加、景观优势度降低、景观多样性稳步增加,景观格局变化受到人为干扰程度逐年增加,随着该地区景观格局变化,其生态系统内部组织结构复杂度降低,给生态系统健康带来一定的胁迫,但生态系统活力和生态系统恢复力表现出强劲的增长势头,且研究数据表明生态系统恢复的成果也逐年得到巩固。总体来说开县生态系统健康级别在不断提升和巩固。本研究以三峡水库蓄水为契机,从不同时间尺度对比了研究区蓄水前后的土地利用／覆被景观格局、动态过程、驱动因素以及其生态系统健康状况,比较全面地研究该地区蓄水前后的不同状态。综合利用了多种景观格局指标、模型、统计方法,同时结合了景观指标的生态学意义,以及蓄水前后的社会发展和生态环境的状况,定量评价了三峡库区蓄水前后生态系统健康状况,针对其状况提出三峡库区后蓄水时代的对此建议。将土地利用景观格局指标与社会经济发展和生态建设状态结合研究,具有一定特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究的背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 国内外研究动态
• 1.3.1 国内研究动态
• 1.3.2 国外研究动态
• 1.3.3 国内外研究特点
• 1.4 研究方法
• 1.5 技术路线
• 1.6 研究重点与难点
• 1.6.1 研究重点
• 1.6.2 研究难点
• 2 土地利用景观与生态系统健康评价的理论概述
• 2.1 相关概念的界定
• 2.1.1 土地利用景观的概念
• 2.1.2 景观格局的概念
• 2.1.3 生态系统健康的概念
• 2.2 相关理论基础
• 2.2.1 景观生态学理论
• 2.2.2 生态经济学理论
• 2.2.3 指标体系系统理论
• 2.2.4 可持续发展理论
• 3 研究区概况
• 3.1 研究区自然状况
• 3.2 研究区经济发展状况
• 3.3 研究区生态环境状况
• 4 研究区数据预处理及信息提取
• 4.1 数据准备及来源
• 4.2 数据预处理
• 4.3 数据信息提取
• 4.3.1 土地覆被/土地利用分类系统
• 4.3.2 土地覆被/土地利用分类方法
• 4.3.3 土地利用景观格局动态监测方法
• 5 研究区蓄水前后土地利用景观格局变化分析
• 5.1 景观格局指数及其生态学意义
• 5.1.1 景观面积度量指标
• 5.1.2 景观聚集与分散度量指标
• 5.1.3 景观形状度量指标
• 5.1.4 景观多样性、分布度量指标
• 5.2 土地利用景观格局变化分析
• 5.2.1 土地利用景观类型水平（class level）分析
• 5.2.2 土地利用景观格局水平（land level）分析
• 5.3 土地利用景观格局变化驱动力分析
• 5.4 本章小结
• 6 基于景观格局变化的生态系统健康评价
• 6.1 生态系统健康评价模型理论
• 6.2 研究区生态系统健康指标体系构建
• 6.3 评价模型构建
• 6.3.1 指标标准化
• 6.3.2 指标权重确定
• 6.3.3 评价模型
• 6.4 评价标准
• 6.5 权重分析
• 6.6 评价结果分析
• 6.6.1 生态系统活力健康评价分析
• 6.6.2 生态系统组织结构健康评价分析
• 6.6.3 生态系统恢复力健康评价分析
• 6.7 本章小结
• 7 对策与建议
• 7.1 优化土地利用景观结构
• 7.2 加强土地利用监管力度
• 7.3 保持区域生态系统活力
• 7.4 提高全民生态保护意识
• 7.5 减少人为干扰对生态系统胁迫
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 研究不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文