基于CA-Markov模型的福州市景觀格局動(dòng)態(tài)模擬研究.pdf

1、隨著福州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,區(qū)域土地利用方式和土地覆蓋類(lèi)型發(fā)生了巨大變化。在人口大量增加、城市化進(jìn)程不斷加快、生存環(huán)境壓力日益增大的背景下,福州市景觀格局發(fā)生了顯著變化。人為活動(dòng)的干擾使得區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能紊亂,伴隨而來(lái)的水源和大氣污染、土壤侵蝕和地質(zhì)災(zāi)害等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,不僅影響了生態(tài)環(huán)境保護(hù)和土地合理利用,還對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展造成威脅。因此對(duì)福州市景觀格局進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,分析福州市土地利用／土地覆蓋變化的生態(tài)效應(yīng),可為區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)

2、可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
　　 本文以福建省福州市為研究區(qū),在提取福州市四個(gè)時(shí)期遙感影像景觀生態(tài)信息的基礎(chǔ)上,通過(guò)FRAGSTATS3.3和LEAPⅡ軟件計(jì)算得到的景觀格局指數(shù),來(lái)分析福州市景觀格局變化規(guī)律。然后利用多準(zhǔn)則評(píng)價(jià)模型分析景觀格局演變與自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響因子之間的關(guān)系。最后在IDRISI軟件支持下,構(gòu)建CA-Markov模型對(duì)2014年福州市景觀格局進(jìn)行模擬。得到如下結(jié)論:
　　 (1)福州市景觀格局演變研

3、究表明,1994年福州市景觀類(lèi)型以耕地和林地為主,但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷加快,福州市景觀格局總體上呈現(xiàn)建設(shè)用地、園地、林地增加和耕地、水域、未利用地減少的趨勢(shì)。通過(guò)分析福州市三個(gè)階段的景觀類(lèi)型轉(zhuǎn)移概率矩陣可知,1994-2009年福州市耕地減少部分主要是轉(zhuǎn)為建設(shè)用地,也有相當(dāng)部分由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)為園地,耕地的補(bǔ)充主要來(lái)源于園地、林地和未利用地。建設(shè)用地的增加主要靠占用耕地和未利用地,轉(zhuǎn)化為其它景觀類(lèi)型較少。
　　

4、 15年間福州市景觀斑塊數(shù)目上升,斑塊面積變異系數(shù)增大,平均斑塊面積和分維數(shù)都呈下降趨勢(shì),景觀斑塊空間形狀趨于簡(jiǎn)單。景觀破碎度增加,表明人類(lèi)活動(dòng)對(duì)研究區(qū)土地利用格局影響程度不斷加深。同時(shí)福州市香農(nóng)多樣性指數(shù)和散布與并列指數(shù)有所增加,優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、蔓延度指數(shù)小幅減少。這表明由于景觀格局受到較為強(qiáng)烈的人為活動(dòng)干擾,導(dǎo)致景觀格局中各組成要素分配趨于均勻,各景觀類(lèi)型斑塊面積比例差別有所增加,景觀格局異質(zhì)性增加,景觀多樣性有所上升,從而造成林地和

5、耕地景觀在整個(gè)景觀格局中的優(yōu)勢(shì)程度下降。
　　 (2)福州市景觀格局演變驅(qū)動(dòng)因素及其機(jī)制分析結(jié)果表明,從自然驅(qū)動(dòng)因子對(duì)景觀格局變化的影響來(lái)看,離城市中心的距離對(duì)景觀類(lèi)型變化的影響最大。在離市區(qū)較近的地方,由于城市擴(kuò)展,耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地速度很快,從1994年到2009年,離城市1000m范圍內(nèi),耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地速度最快。林地面積是隨著離市中心距離的增加,面積比例也逐漸增加。道路對(duì)景觀格局變化也有著一定的影響。15年間建設(shè)用地的

6、面積在高速公路、國(guó)道、省道和鐵路附近3500m范圍內(nèi)都有所增加,其中從1999年開(kāi)始增加速度有所加快。但隨著離道路的距離越遠(yuǎn),面積增加的幅度越小。四個(gè)級(jí)別的道路相比,高速公路和鐵路的影響作用相對(duì)較小,但影響的范圍較遠(yuǎn),國(guó)道和省道在1500m距離內(nèi)的影響較大。
　　 地形對(duì)景觀格局影響主要體現(xiàn)在不同的地形條件制約著福州市各景觀類(lèi)型的空間分布。建設(shè)用地、耕地、水域和灘涂的90％以上的面積分布在坡度O到6度的區(qū)域,大多數(shù)的變化也主要發(fā)

7、生在這個(gè)范圍內(nèi)。6度以上,林地面積占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在6度到15度之間,部分耕地轉(zhuǎn)為林地,其他景觀類(lèi)型的面積比例都比較小。
　　 河流也在一定程度上影響著景觀格局空間分布。耕地、園地和建設(shè)用地的面積占有比例都隨著緩沖區(qū)距離增加而降低。相反隨著離河流的距離越遠(yuǎn),林地面積占有比例越大。在距離河流1000m以外,林地面積占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),其他景觀類(lèi)型的面積比例都比較小。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子與景觀格局變化的關(guān)系來(lái)看,影響福州市景觀格局變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)

8、動(dòng)因子有兩個(gè),其中主成分1主要包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化進(jìn)程、人口增長(zhǎng),主成分2主要是農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r在15年間,這兩個(gè)主成分對(duì)福州市景觀格局變化的影響程度在不斷增強(qiáng)。
　　 (3)以CA-Markov模型為基礎(chǔ),利用福州市1999、2004年遙感影像生成的景觀格局圖,驗(yàn)證了CA-Markov模型在區(qū)域景觀格局模擬中的效果。模擬結(jié)果的Kappa指數(shù)達(dá)到了0.76,具有較高可信度,表明該模型能較好地模擬福州市景觀格局的動(dòng)態(tài)變化,總體上能夠滿(mǎn)