广佛核心区景观格局时空演变及其生态服务价值研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yysjtu
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当今社会,人类面临土壤侵蚀、生物多样性减少、全球气候变化等各种各样的生态与环境问题,这些问题与人类对于自然景观的改变有着密切关联。景观格局演变及其生态环境效应研究已成为地理学、生态学、环境科学与相关学科研究的热点问题之一,许多学者利用遥感数据、地图和调查统计资料,采用RS、GIS与GPS技术手段,对不同尺度、不同区域景观格局时空变化及其生态环境效应等进行了分析。珠江三角洲城市群是我国目前最发达的三个城市群之一,它由中部的广佛都市区、东部都市区和西部都市区组成。广佛作为珠三角的核心区域,是敏感的水陆生态交错区,同时也是城市化快速发展的典型区域。2000年修编的《广州市城市总体规划(2001-2010)》中正式提出了广州的城市发展战略方针:“东进、西联、南拓、北优。”那么,随着广州城市的空间扩展,势必会带来土地资源配置方式与生态环境的变化。本论文以此为契机,将广佛核心区作为研究区,以遥感数据、地图与统计数据为主要信息源,以景观生态学理论为指导,生态景观格局为研究对象,RS、GIS技术为支撑。采用景观格局指数法、空间分析法和生态服务价值系数等方法,对生态景观格局演变规律、驱动力和生态服务价值进行系列研究,主要研究目标为:①广佛核心区的土地利用时空变化分析。基于Rs与GIS从数据和空间上分析1990~2008年该区域土地利用的变化;②广佛核心区的景观格局演变。从尺度分析入手,分析了1990~2008年期间广佛核心区景观格局特征及其演变;③分析是什么原因驱动研究区景观格局变化;④由此探讨景观格局变化对研究区生态服务价值的影响。   本文共分为七章。   第一章研究背景、意义、范围、内容及方法,陈述了研究的目的与意义。介绍了研究区地理位置、自然条件、生态环境现状、社会经济发展水平,得出研究的典型意义与特色之处,在此基础上,提出了本论文的研究内容与方法。   第二章论文的理论背景与基础方法。介绍了土地利用、景观格局及其生态服务价值的国内外进展与珠三角的研究现状。   第三章广佛核心区土地利用变化研究。首先对1990年、2000年与2008年的研究区TM数据进行遥感分类和解译,而后基于土地利用模型对研究区进行详细的土地利用时空演变分析,主要结论如下:   ①近20年来研究区土地利用变化剧烈,耕地与林草地持续减少,其中耕地减幅最大,林草地次之,耕地在1990~2000年与2000~2008年期间分别减少了18.05%与15.35%,林草地在1990~2000年与2000~2008年期间分别减少了7.45%与6.0%;城镇建设用地持续增加,是所有土地利用类型中变化幅度最大的,2008年与1990年相比,增加了44.57%;水体在1990~2000年间增加了3.5%,2000~2008年间减少了1.23%。研究区已经从1990年的以耕地与林草地为优势景观的农业景观类型转变为2008年以城镇用地景观为主体景观的城市景观类型。   ②从土地利用类型空间转移情况看,土地类型之间的空间转化主要集中在耕地一城镇建设用地,林草地-城镇建设用地,耕地-林草地,耕地-水体,林草地-水体之间的转化。城镇建设用地主要由耕地、林草地和水体转化而来,贡献率分别为63.05%、24.74%和12.19%。耕地主要转化成了建设用地、水体和林草地,转化率分别为76.96%、20.54%和2.5%。林草地主要转化成了建设用地、耕地和水体,转化率分别为78.42%、16.23%和5.11%。   第四章利用尺度分析方法对广佛核心区进行了系统的景观格局时空演变分析,主要结论如下:   ①针对研究区内各时期景观格局的异质性、形状、聚集/分布、连接性和多样性等方面,选取的斑块类型指数,如斑块数、斑块密度等指数对粒度变化敏感,景观格局指数如Shannon多样性和均匀度指数对粒度的变化不敏感。   ②比较研究广佛核心区及其区内6个分区,发现1990~2008年期间广佛核心区的景观斑块数量、斑块密度持续增加,表明研究期间,整体景观的破碎化程度不断在上升;景观蔓延度指数先降后升,说明景观的连接性随着城市化的不断深入而有所加强;景观多样性指数先升再降,说明由于景观组分的频繁转化导致异质性也发生改变,表明其受到人类活动的干扰强;但局部各区各景观指数变化还存在较大差异,例如三水区的斑块密度明显高于整个地区平均值,花都区的LPI值变化幅度为最大。   ③基于3 km格网分析了耕地、林草地与城镇建设用地的空间分布,分布图反映了它们各自占据的生态空间情况。基于10 km格网分析了斑块密度、蔓延度及多样性指数的空间分布,通过最高值、最低值、平均值、高值区及低值区分析了广佛核心区的景观异质性。   第五章利用统计学中的丰成分分析和多元回归分析等方法,采用定性分析和定量统计计算相结合的原则,从自然环境、社会经济发展和政府调控等方面对广佛核心区景观格局动态变化进行了全面剖析。结果表明:影响广佛城市景观格局的主要社会、经济因素为:GDP、城市人口和城市建设投资规模。   第六章采用谢高地等提出的生态服务价值系数,分析了广佛核心区景观格局变化引起的生态服务价值总量的空间及变化情况。结果表明:研究期间广佛核心区生态系统服务总价值下降了29.44%;核心区内六个独立区域的牛态系统服务总价值变化差别较大,其中佛山中心城区的下降率为最高,达到了45.19%,广州中心城区次之,下降了35.80%,番禺区的下降率最小,为13.28%。通过敏感度分析可知,赋予各种景观类型生态服务价值系数的大小对区域总的生态服务价值变化影响不明显,其变化趋于相对稳定。   最后为结论与展望。   综上所述,本研究以广佛一体化为背景,选择“西联”扩展战略区域--广佛核心区为研究范围,首次实现了广佛核心区景观格局变化与生态服务价值研究,采用格网方法对景观格局与过程进行了对比研究。本研究体现了地理学与生态学研究优势和特色,并具有理论与方法上的新颖性,研究结果对区域可持续发展具有重要应用价值。
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