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基于RS/GIS的土地利用/覆盖变化与生态环境质量研究——以艾比湖沿岸绿洲为例

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文摘

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西北大学学位论文知识产权声明书及西北大学学位论文独创性声明

引言

1.绪论

1.1土地利用/覆盖变化(LUCC)的研究内容

1.1.1LUCC的概念与内涵

1.1.2LUCC的六大纲领问题

1.1.3LUCC的三个重点内容

1.1.4LUCC的五大关键性领域

1.2土地利用/覆盖变化与生态环境质量

1.3土地利用/覆盖变化研究进展

1.3.1 LUCC的区域响应

1.3.2 LUCC的驱动力与驱动机制研究

1.3.3 GIS/RS技术的应用

1.3.4不同土地利用结构下的VES

1.4选题与意义

1.4.1选题

1.4.2意义

2.研究区概况

2.1地理位置

2.2气候特征

2.2.1气温

2.2.2降水量

2.3水文特征

2.4动植物资源

2.4.1植被

2.4.2动物

2.5社会经济情况

3.研究方法

3.1数据来源

3.2软硬件情况

3.3数据预处理

3.4遥感影像处理

3.5土地利用分类系统

3.6遥感影像解译

3.6.1解译标志建立

3.6.2影像解译

3.7 GIS空间分析

3.8动态变化分析与VES分析

4.土地利用/覆盖动态变化分析

4.1 LUCC数量动态变化分析

4.1.1耕地的动态演变分析

4.1.2艾比湖的动态演变分析

4.1.3城镇、农村居民、其他建设用地动态演变分析

4.1.4有林地的动态演变分析

4.1.5草地的动态演变分析

4.1.6沼泽的动态演变分析

4.1.7弃耕地、裸地及盐碱地的动态演变分析

4.1.8沙地的动态演变分析

4.1.9灌木林的动态演变分析

4.2类型间面积转换分析

4.2.1耕地的流入与转出

4.2.2沼泽的流入与转出

4.2.3灌木林的流入与转出

4.2.4沙地与水库坑塘的流入与转出

4.2.5盐碱地的流入与转出

4.2.6湖泊与有林地的流入与转出

4.2.7草地的流入与转出

4.2.8滩地的流入与转出

4.2.9其它类型的流入与转出

4.3 LUCC指数模型分析

4.3.1土地利用程度综合指数模型分析

4.3.2单一类型土地利用变化趋势模型分析

4.3.3综合变化趋势指数模型分析

4.4小结

5.马尔柯夫链模型趋势预测

5.1马尔柯夫链预测模型

5.2转移概率的确定

5.2.1初始转移概率的确定

5.2.2不同步长的利用类型转移概率的计算

5.2.3计算各年份各种类型所占比例

5.3对马氏过程模拟类型变化的检验

5.4 2000年后研究区土地利用/覆盖格局变化趋势预测

5.5小结

6.土地利用/覆盖的生态环境响应

6.1土地利用变化与沙尘暴、浮尘

6.2土地利用变化与生物多样性

6.3土地利用变化与艾比湖

6.4土地利用变化与土地盐渍化、沼泽化和荒漠化

6.5土地利用变化与草场退化

6.6土地利用变化与水污染

7.基于LUCC的VES测算与生态环境质量分析

7.1生态系统服务功能(ES)及其价值(VES)概述

7.1.1 ES概念及内涵

7.1.2 VES概念

7.2土地利用与ES

7.3 ES与生态环境质量

7.4研究区VES测算

7.5 VES变化与生态环境质量分析

7.5.1各生态系统VES演变分析

7.5.2研究区绿洲VES演变综合分析

7.5.3生态环境质量演变分析

7.6 2010-2050年生态环境质量演变趋势预测

7.7小结

8.土地覆盖变化及环境质量演变的驱动因素

8.1土地覆盖变化及环境响应的驱动因素

8.1.1自然环境因素

8.1.2人为因素

8.2生态环境质量演变动因

9.结论与讨论

9.1结论

9.2讨论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文及参与项目

附表

致谢

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摘要

本文以艾比湖沿岸绿洲为研究靶区,通过对土地利用/覆盖变化动态过程、环境响应和生态系统分类服务价值(VES)的研究,分析了生态环境质量演变随土地利用/覆盖变化的的演化规律及其驱动机制,力图通过将LUCC研究与VES研究相结合的方法来研究生态环境质量的演化问题,对干旱区绿洲的生态环境维护,区域可持续发展研究提供新的方法和参考意见。 本研究基于RS数据源(LandsatTM),运用GIS技术,辅以其它资料和前人的研究成果,结合野外调查,建立判读标志,运用人机交互解译获得1979-1999年土地利用/覆盖变化图。并利用GIS空间分析方法获得各土地利用类型面积数据、类型间转移的面积数据。随即,分析LUCC规律,并建立研究区生态系统服务功能单位价值测评模型,测算了该区域VES。文中,在面积转移矩阵的基础上,采用马尔柯夫链模型,对保持不同干扰条件不变前提下的LUCC及生态系统服务价值趋势演变进行了预测。接着,在VES分析的基础上,对区域生态环境质量演变进行了分析。最后,分析了区域环境对LUCC响应,并进行了LUCC和生态环境变化的驱动机制分析。 通过分析,得出如下主要结论:1.利用先进的RS/GIS技术对于LUCC研究的数据的获取,在速度上和精度上都有很大的提高,这对于推动LUCC研究的发展非常有利。 2.通过数量、幅度变化分析,掌握了近21年来研究区各类型的动态变化规律;基于类型间面积转移矩阵,了解了近21年来各类型间时空流向规律。 3.本文采用土地利用程度综合指数模型和土地利用变化趋势模型进行分析,发现了研究区土地利用程度变化规律以及单一类型和整体演变趋势状态规律。 4.运用马尔柯夫链模型,本文分别在前后两个时期的干扰条件不变的前提下进行了预测,发现2010-2050年,两种预测有所不同,说明前期与后期的各种自然和人为干扰因素发生了变化。 5.本文提出利用生态系统服务功能价值来量化表征生态环境质量,并通过分析VES来研究生态环境质量演变的新思路。这也是本文的一个主要创新点所在。首先,核算出研究区各生态系统价值及区域总价值;再次,通过分析价值的变化,研究生态环境质量的演变。发现:研究区绿洲的生态环境质量出现了衰退-渐提升的下凹曲线演变趋势。 6.对研究区2010-2050年VES进行了预测,进而对该区生态环境质量演变趋势进行了预测,发现:在保持前期干扰条件不变的情况下,研究区生态环境质量会出现逐渐衰退的趋势,因此,1979-1991年间的各种自然和人为干扰因素是一种不利于该区生态环境的因素;在保持后期干扰条件不变的情况下,研究区生态环境质量呈现逐渐提升趋势,因此,1991-1999年间较前一时期,各种自然和人为干扰因素。 7.在21年的短时期内,人为因素还是最为主要的驱动因素。人口的快速增长是根本动因,导致大规模水土开发行为的发生,从而带来了各种土地利用/覆盖和生态环境质量的变化。

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