基于多源遥感数据的厦门城市森林景观格局研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 38次 | 上传用户:scsnlaosi
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城市是人类在改造和适应自然过程中,伴随着人类文明与进步发展起来的自然----经济----社会复合系统。在城市化的过程中,城市的土地利用发生着显著变化,它所带来的城市景观格局变化对城市生态系统产生着深刻的影响,也对城市生态系统中维护生态平衡的主体——城市森林产生着深刻影响。科学合理的评价及建设城市森林,对有效改善城市生态环境、促进可持续发展具有重要的理论和实践意义。厦门市是我国城市化发展最快的地区之一,在城市快速扩张的过程中,产生的景观生态问题在我国的城市化发展过程中也极具典型性和代表性。本论文选取厦门市作为研究区域,采用厦门市1995年、2000年和2008年1:10万土地利用图、厦门本岛2009年Quickbird卫星影像以及2008年厦门市1:1万基础地理信息等数据,在市域和厦门本岛两个尺度上对厦门市景观格局及城市森林景观格局进行了分析研究。市域尺度上研究了厦门市土地利用/土地覆盖及林地变化对厦门市景观格局、城市热岛效应以及可持续发展状态产生的生态影响,从可持续发展的角度分析了厦门市在城市化推进的过程中开展生态建设、扩大绿色空间的必要性。针对热点地区—厦门本岛,根据高分辨率卫星影像的目视解译,构建了基于树冠覆盖的城市森林基础数据,在对树冠覆盖进行功能和面积分类的基础上,进一步创新性地研究了厦门本岛城市森林树冠覆盖景观格局特征、梯度变化、树冠覆盖潜力、树冠覆盖与热岛效应的空间分布关系,研究在不能显著增加生态用地面积的条件下,如何通过潜在树冠覆盖来拓展生态空间。最后,针对厦门市城市森林优化建设提出了对策建议。研究结果显示:(1)厦门市景观格局的形成、空间分布和类型分异与自然环境地域分异密切相关,地形差异决定了厦门市景观空间格局大尺度的基本框架,而快速城市化导致厦门市景观结构发生了显著变化。1995—2008年间,建设用地面积的快速上升和农业用地的大幅减少使得厦门市由原来以农业用地为主的景观逐渐转变成以建设用地为主的城市景观,破碎化程度加大,多样性指数增加。景观格局变化主要表现为大量的农地转化成建设用地。厦门市城市化建设已经达到了一定水平,呈现以厦门本岛为核心的多中心景观格局。(2)厦门市林地资源较丰富,但在地域空间上分布很不均衡,89.9%的林地资源集中分布在北部和西北部山区,城市区域和平原区的林地仅占厦门市林地总面积的10.01%,城市区域森林资源明显不足。受快速城市化和土地利用变化影响,厦门市林地面积减少,林地覆盖总体呈缓慢下降趋势,景观破碎化程度增加,抗干扰能力减弱。林地面积减少的原因主要是城市扩张使林地转化成建设用地,林地生态系统出现了一定程度的功能退化。城市化进度的进一步加快,征占用林地面积的持续增加,使将来的厦门市林地资源存在较大的不确定性。(3)厦门市人均生态足迹和人均生态承载力均呈下降趋势,但厦门市生态需求仍是其自身生态系统可供应能力的7倍多,厦门市经济快速发展、人口快速增长,以及土地利用结构调整导致的生态承载力下降使厦门市处于生态不可持续状态。从可持续发展的角度出发,厦门市必须在城市化推进的过程中通过大力开展生态建设,扩大绿色空间,提高生态承载力,促进可持续发展。(4)厦门市全市以热场增强为主要特征,热场强度普遍提高,厦门市本岛和海湾区域热岛效应最严重。主要的热场类型以中等热岛和强热岛为主。植被盖度的降低和高植被覆盖度生态用地面积的减少是导致厦门市热岛效应增强的重要因素。加大城市绿化力度,增加植被盖度,提高绿地质量,才是缓解热岛效应的有效措施。(5)厦门本岛城市森林树冠覆盖率为25.71%,处于较高水平。树冠覆盖面积以大于1hm2的特大型斑块为主,数量以树冠覆盖面积0.01~0.05hm2的中小型斑块为主,道路和居住树冠覆盖破碎化程度高,公园树冠覆盖斑块数量最少但覆盖面积大,对维护厦门岛城市生态环境质量起着主导作用。厦门本岛有一定的树冠覆盖增长潜力,技术层面的潜在树冠覆盖率可达27.99%。潜在树冠覆盖以小型斑块为主,其中,以道路覆盖斑块潜在可增加数量最大。说明厦门岛道路现状覆盖虽然相对破碎,但未来形成连续覆盖的潜力最大。(6)厦门本岛城市森林树冠覆盖景观格局的形成、分布以及类型分异与自然环境的地域分异及城市森林建设理念密切相关,致使城市森林树冠覆盖空间分布的区域差异极为突出。厦门本岛公园树冠覆盖主要由城市化过程中保留下来的山地森林改造而成,是厦门岛城市森林景观中生物多样性维护以及生态服务功能的主要贡献类型。树冠覆盖景观的多样性和分维数指数偏低,城市森林的自然性和复杂性不够,在城市的南北轴向上,城市森林分布具有明显的梯度变化,呈现出斑块平均面积逐渐减小破碎化程度逐渐增高的梯度特征。梯度变化规律一方面反映了厦门市对位于厦门岛南侧的自然山地森林采取了较好的保护和利用措施。另一方面也反映了厦门市在城市用地紧张的现状下,人工建设的城市森林采取的是“见缝插针”的建设方式,建成的城市森林斑块面积小而分散,缺少一定量的较大规模的城市森林,严重制约了城市中心区域生态环境的改善和生态服务功能的发挥。厦门本岛地表覆盖类型与城市热岛效应分布区域呈现显著的相关性。公园树冠覆盖形成了较好的以公园绿地为中心的低温谷底,道路、居住区树冠覆盖及草地在降温作用显著的绿岛区域较少分布。尽管所有的植物都具有降温增湿、减缓热岛效应的生态效能,但规模小、破碎化程度高、植被盖度低的绿地缓解城市热岛效应的作用有限,只有绿化斑块体达到一定的规模才能有效减缓热岛效应。在未来的城市森林建设中,应坚持找地建绿和向树冠要绿并举的思路,在城市中心和北部区域结合城市改造适当规划建设较大面积的城市森林斑块,并努力提高城市森林植被盖度,提高绿量。城市化进程的推进对厦门市景观格局及城市森林景观格局产生了一定影响,随着海湾型城市建设的不断拓展,城市化将更深刻地影响着厦门市的生态环境。开展城市森林景观格局研究,对于今后厦门市进行科学的城市森林建设具有重要的理论和实践意义。
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