珠江三角洲核心區(qū)域土地利用時空變化遙感監(jiān)測及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究.pdf

1、1978年改革開放以來，中國在政治、經(jīng)濟、社會等方面都經(jīng)歷了一個深刻的變化過程。隨著對外開放政策的實施，中國的經(jīng)濟展開了世界上最為顯著的增長過程，而且這個過程一直保持著高速增長的態(tài)勢。經(jīng)濟的增長對社會、環(huán)境和生態(tài)都產(chǎn)生了巨大的影響，其中最為明顯的便是土地利用和土地覆蓋的急劇變化。因此，土地利用變化研究就成為世界學(xué)術(shù)界研究的重要內(nèi)容之一，該研究包括了土地利用的動態(tài)監(jiān)測、土地利用的驅(qū)動因子、土地利用對社會和經(jīng)濟的影響以及土地利用的變化機制等

2、內(nèi)容。探討土地利用動態(tài)變化不僅僅可以幫助我們更深刻地理解經(jīng)濟的發(fā)展，同時對生態(tài)變化的評價也具有重要的意義。因為土地利用無序和過渡開發(fā)在很大程度上增加了生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，這種生態(tài)脆弱性有可能引發(fā)諸如山體滑坡、泥石流、洪水淹沒、成潮等自然災(zāi)害的出現(xiàn)。
　　 當前，由于遙感數(shù)據(jù)具有動態(tài)性強、探測區(qū)域廣等特點，所以從其發(fā)展之初便成為大區(qū)域尺度土地利用變化監(jiān)測最有效的方法之一。基于遙感數(shù)據(jù)進行的土地利用監(jiān)測在世界各個地區(qū)在不同尺度空間上都

3、得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時，大量與土地利用變化相關(guān)的監(jiān)測手段和技術(shù)方法也相繼出現(xiàn)，如圖像分類、專題信息提取以及變化監(jiān)測等。這些技術(shù)方法為后來的研究奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)，基于這些通用的技術(shù)和方法進行的土地利用監(jiān)測不但可以探討當前土地利用的問題，而且還可以與歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，從而形成有效的長時間序列的觀測數(shù)據(jù)。本文就在詳細分析了這些技術(shù)的基礎(chǔ)上，選取了通用的技術(shù)方法，并設(shè)計出合理的技術(shù)處理流程對珠江三角洲核心區(qū)域的土地利用變化進行了分析

4、，并與前人的歷史研究數(shù)據(jù)進行了對比分析，獲得了該地區(qū)詳細的土地利用變化信息，并探討了土地利用內(nèi)部轉(zhuǎn)化機理以及土地利用的驅(qū)動因素和社會經(jīng)濟意義。
　　 另一方面，基于生態(tài)學(xué)意義上的生態(tài)監(jiān)測和評估手段目前已經(jīng)非常成熟，這些成熟的生態(tài)監(jiān)測手段為地區(qū)性的生態(tài)監(jiān)測提供了非常有價值的數(shù)據(jù)，但是，從另一個層面上，這些生態(tài)監(jiān)測手段在操作上存在著時效性差的問題，而且這些生態(tài)監(jiān)測和評價方法大多采用實地數(shù)據(jù)采樣的辦法，這種辦法雖然保證了分析結(jié)果的精度

5、，但是空間尺度非常窄，很難進行大面積的生態(tài)監(jiān)測分析，因此基于遙感和地理信息系統(tǒng)開展宏觀的、大規(guī)模的生態(tài)監(jiān)測就尤為必要。
　　 本文研究區(qū)域為珠江三角洲核心區(qū)域，共計12個縣市區(qū)。珠江是西江、北江和東江的總稱，是廣東省最大的水系，為我國第五大江。珠江三角洲屬熱帶-亞熱帶氣候，年平均氣溫19℃以上，年平均降水量多在1500mm以上。珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)面積為4.15萬km2，占全省陸地面積的23.2％，但國內(nèi)生產(chǎn)總值卻占全省的70％以上

6、，因此本區(qū)是全省最重要的經(jīng)濟核心區(qū)域，已成為我國沿海地帶發(fā)展最快、實力強大、經(jīng)濟最發(fā)達的三大經(jīng)濟單元之一。珠江三角洲同時也是我國土地利用變化較快的地區(qū)之一，尤其是改革開放以來隨著區(qū)內(nèi)經(jīng)濟的高速發(fā)展，土地利用變化程度大大加深，尤其是城市的快速擴張和農(nóng)田的大量流失。
　　 本文利用多源遙感數(shù)據(jù)，在地理信息系統(tǒng)的輔助下就珠江三角洲核心區(qū)的土地利用變化進行了詳細的探討，土要分析了該地區(qū)土地利用變化的內(nèi)部信息，包括各類土地利用類型的轉(zhuǎn)化強

7、度、土地利用類型之間的轉(zhuǎn)化面積以及各類土地利用類型的變化面積和變化速度。在這些研究之外，我們又著重探討了城市的擴張和農(nóng)田的流失情況，同時把研究的數(shù)據(jù)和前人在本地區(qū)研究的成果進行了對比分析，獲得了該地區(qū)近20年來的土地利用動態(tài)變化信息。此外，為了探討土地利用與經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系，我們利用成熟的土地分析指標進行了相應(yīng)的指標分析，這些指標主要有定量參數(shù)指標、景觀生態(tài)指標和土地利用結(jié)構(gòu)信息熵等。另外，我們利用馬爾柯夫模型和 C語言開發(fā)的一個簡單的C

8、A模擬器對未來10年內(nèi)的城市擴張和農(nóng)田流失進行了時間和空間上的模擬，從而為未來的城市規(guī)劃和生態(tài)預(yù)測提供必要的參考依據(jù)。
　　 另外，本文在詳細調(diào)查研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)情況的基礎(chǔ)上，從生態(tài)學(xué)的角度并結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源提取了若干生態(tài)評價指標因子對核心區(qū)的生態(tài)進行了綜合評估。選取的因子包括地形數(shù)據(jù)(DEM)、土地覆蓋數(shù)據(jù)(前期土地利用結(jié)果)、濕度、溫度(亮度溫度)、植被覆蓋(NDVI)等，最后我們選取了廣州市作為典型區(qū)域探討了長時間序列的生

9、態(tài)變化，并分析了生態(tài)變化的驅(qū)動因子。
　　 本文的章節(jié)安排如下：
　　 第一章引言部分簡單闡述本文研究的目的、本文研究的意義，研究的區(qū)域范圍，所用的數(shù)據(jù)等；
　　 第二章遙感與地理信息系統(tǒng)在珠江三角洲的土地利用研究回顧綜述部分簡單介紹了前人研究的成果以及存在的問題；
　　 第三章遙感數(shù)字圖像處理方法及核心區(qū)土地利用信息獲取技術(shù)方面部分著重探討了土地利用變化監(jiān)測的主要方法，包括圖像幾何糾正，圖像分類方法、精

10、度評估、變化監(jiān)測、CA模型等；
　　 第四章珠江三角洲核心區(qū)域土地利用時間序列變化分析部分分析了各類土地利用變化的面積、變化的速度以及之間的互相轉(zhuǎn)化，同時運用土地利用分析指標進行了系統(tǒng)的分析和研究；
　　 第五章珠江三角洲核心區(qū)域土地利用類型空間變化分析部分探討了各類土地利用類型的空間變化，同時著重分析了城市擴張和農(nóng)田流失的空間變化及其驅(qū)動力，另外就部分縣市探討了城市地物的擴張情況以及與經(jīng)濟指標之間的關(guān)系；
　　

11、 第六章基于馬爾柯夫模型的珠江三角洲核心區(qū)城市和農(nóng)田預(yù)測部分運用馬爾柯夫模型對核心地區(qū)的城市和農(nóng)田進行了模擬，模擬時間段為2003-2008和2008-2013；基于馬爾柯夫模型預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)上，運用CA模型對核心地區(qū)的城市和農(nóng)田進行了模擬，并結(jié)合馬爾柯夫模型和CA模型進行了城市預(yù)測結(jié)果的空間分析；
　　 第七章珠江三角洲核心區(qū)域土地利用信息指標處理部分選取了常用的3類土地利用評價指標，主要有定量參數(shù)指標、生態(tài)景觀指標和土地利用