湿地景观演化的驱动力、效应及分区管制研究 ——以环杭州湾地区为例

论文摘要

湿地（wetland）是人类重要的生存环境和自然界最富生物多样性的生态景观之一。湿地生态系统具有调节气候、调蓄水量、降解污染、保护生物多样性、提供物质产品、娱乐和科研教育等多项生态、经济和社会功能,是国家生态安全体系的重要组成部分和经济社会可持续发展的重要基础。保护湿地对于维护生态平衡,改善生态状况,实现人与自然和谐,促进经济社会可持续发展具有十分重要的意义。然而,对湿地价值的低估、开垦为其他土地利用方式产生的经济利益刺激,以及人口持续增长和社会经济快速发展的用地需求压力,导致湿地被大量开发利用,生态系统受到严重威胁。湿地破坏不仅对全球和区域生态环境造成深刻影响,也给社会经济发展带来极大危害。在湿地数量减少、生态退化的趋势下,深入探讨湿地景观演化的驱动因素,充分认识湿地变化产生的生态经济效应,在此基础上寻求湿地保护与开发利用相结合、从空间上协调用地矛盾的方法,对保护湿地资源、促进区域可持续发展具有重要意义。环杭州湾地区湿地资源丰富,受到农业围垦与建设占用的威胁,湿地大面积减少,生态环境遭到严重破坏。从社会经济发展的总体趋势来看,未来农业、工业、交通及城镇、港口建设对土地资源的需求量大,社会经济发展将对湿地保护产生巨大压力。目前,该地区湿地资源调查和保护研究相对滞后。本文将通过20世纪90年代以来环杭州湾地区湿地资源遥感调查,揭示湿地景观演化的时空特征及驱动力,评价湿地景观变化的生态经济效应,在此基础上提出湿地保护与开发利用分区方案并制定相应的管制规则,为生态保护和产业发展的用地布局提供依据,为湿地保护研究和管理决策提供借鉴。论文的研究内容包括:（1）利用研究区1990年、2000年和2005年Landsat TM影像,结合行政区划图、土地利用现状图等资料,在遥感影像预处理的基础上,建立了湿地及其他土地利用/覆被类型分类系统,用分层分类法提取了土地利用/覆被信息。利用遥感解译数据,运用GIS空间分析方法和动态变化度量模型,从湿地总量变化趋势到增减变化动态再到各类湿地的转化过程,逐步深入的分析了研究区15年期间湿地的数量变化及其空间特征,并通过景观格局指数计算,分析了湿地类型和景观水平的景观格局演化特征。（2）从气候、水文等自然因素以及人口、经济发展、市场化、技术进步和政策等社会经济因素着手,从定性、定量角度分析了环杭州湾地区15年来湿地景观变化的驱动力,并从地理空间角度探讨了距居民点距离对湿地演化的影响。（3）以能值理论为基础,根据生态经济系统的能值流状况建立了一系列反映系统生态、经济产出水平的新的能值评价指标。按照能值分析的方法和步骤,对湿地景观变化涉及的各种生态经济系统分别构建模型。用能值指标评价系统投入产出水平,进而根据研究区1990-2005年湿地景观转化情况评价了其生态经济效应。（4）探讨了湿地保护与开发利用分区含义及其原则、分区类型和标准,利用研究区湿地资源调查资料、城市规划数据和GIS空间分析方法,根据湿地生态系统保护的要求和社会经济发展对用地需求的迫切程度,将环杭州湾地区湿地分为重点保护区、一般保护区、限制开发区和适度开发区四种类型。（5）针对湿地保护和开发利用的不同目标,对湿地保护区和开发利用区分别提出了管制规则,并提出了开展湿地调查监测、占用补偿、环境影响评价和规划,以及统一管理、立法等实施分区管制的保障措施。论文取得的可能创新性成果有:（1）用遥感手段查清了环杭州湾地区2005年湿地分布现状、1990-2005年湿地总量变化趋势、动态转化过程、各类湿地的转化及湿地变化的空间特征、景观格局演化特征,分析了湿地景观演化的自然和人文驱动因素,在环杭州湾地区湿地资源的系统研究方面取得了新的进展。（2）以能值理论为基础,分别构建了湿地景观变化涉及的各种生态经济系统的能值模型,建立了反映系统生态、经济产出水平的新的能值评价指标体系,得出1990-2005年环杭州湾地区湿地景观转化使经济效益增加2.04×1010 US $,生态效益减少1.64×108 US $,在湿地变化效应的研究方法上有一定创新性。（3）提出了协调生态保护和经济发展的湿地保护与开发利用相结合的思路,并通过分区和分区管制实现;研究得出,环杭州湾地区湿地重点保护区面积约为2.4×104hm2,一般保护区面积约8.4×104hm2,限制开发区和适度开发区分别占总面积的73.7%和12.1%;根据不同区域的保护和开发利用方向,提出了分区管制规则和加强湿地调查监测、占用补偿、环境影响评价和规划,以及统一管理、立法等实施分区管制的保障措施,在湿地保护研究思路和方法上有所创新。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 表索引
• 图索引
• 1 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 研究目标、内容与技术路线
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 湿地保护与管理研究
• 1.3.2 湿地景观变化及驱动力研究
• 1.3.3 LUCC效应和生态经济系统能值研究
• 1.3.4 分区与分区管制研究
• 1.3.5 研究进展小结及论文切入点
• 1.4 研究区概况
• 2 湿地及相关土地利用/覆被信息遥感提取
• 2.1 遥感影像预处理
• 2.1.1 数据源
• 2.1.2 几何校正
• 2.1.3 影像裁剪
• 2.1.4 波段组合
• 2.2 湿地及其他土地利用/覆被信息提取
• 2.2.1 分类系统
• 2.2.2 信息提取
• 2.2.3 分类结果及精度评价
• 2.3 本章小结
• 3 湿地景观演化的时空特征
• 3.1 湿地类型的转化特征
• 3.1.1 变化信息提取及变化度量
• 3.1.2 湿地分布与总量变化趋势
• 3.1.3 湿地动态转化过程
• 3.1.4 各类湿地的转化
• 3.1.5 湿地变化的区域差异
• 3.2 湿地景观格局的演化特征
• 3.2.1 景观格局指数选择
• 3.2.2 湿地景观格局演化特征分析
• 3.3 本章小结
• 4 湿地景观演化的驱动力
• 4.1 自然驱动因素
• 4.1.1 气候
• 4.1.2 水文
• 4.2 人文驱动因素
• 4.2.1 社会经济因素
• 4.2.2 地理空间因素
• 4.3 本章小结
• 5 湿地景观变化的生态经济效应能值分析
• 5.1 湿地变化的生态经济效应能值分析原理
• 5.2 能值分析步骤与评价指标
• 5.2.1 能值分析步骤
• 5.2.2 能值分析与评价指标
• 5.3 湿地及相关生态经济系统能值分析
• 5.3.1 水稻田
• 5.3.2 旱地
• 5.3.3 水产养殖
• 5.3.4 海洋
• 5.3.5 河流、湖泊、水库
• 5.3.6 滩涂
• 5.3.7 建设用地
• 5.4 湿地景观变化的生态经济效应
• 5.4.1 生态经济系统能值评价
• 5.4.2 湿地景观变化的生态经济效应分析
• 5.5 本章小结
• 6 湿地保护与开发利用分区
• 6.1 湿地分区保护的紧迫性
• 6.1.1 滩涂围垦规划对湿地保护的影响
• 6.1.2 城市规划建设对湿地保护的影响
• 6.1.3 分区保护的必要性、紧迫性和可行性
• 6.2 湿地分区及其原则
• 6.3 分区类型
• 6.4 分区方法
• 6.5 分区结果
• 6.6 本章小结
• 7 湿地分区管制规则及保障措施
• 7.1 分区管制规则
• 7.1.1 湿地保护区管制规则
• 7.1.2 开发利用区管制规则
• 7.2 实施分区管制的保障措施
• 7.2.1 全面开展湿地资源调查、监测
• 7.2.2 推进湿地占用补偿
• 7.2.3 推行湿地环境影响评价
• 7.2.4 推行湿地保护规划
• 7.2.5 实行湿地统一管理
• 7.2.6 建立健全湿地保护法律法规
• 7.2.7 加强湿地科研、宣传教育，筹措湿地保护资金
• 7.3 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 研究结论
• 8.2 可能的创新点
• 8.3 进一步研究方向
• 参考文献
• 作者简历