贵州威宁彝族回族苗族自治县景观格局变化及其驱动力分析

发布时间:2022-04-06 20:36:49 论文编辑:vicky

本文是一篇景观毕业论文,本文对威宁县景观格局变化及其驱动力进行分析,景观格局的变化是多方面作用影响的,本文的因子选取不够全面,选取因子容易获取,虽能在一定程度上分析造成研究区景观变化驱动力因子,但不能够全面代表景观格局变化驱动力因子,下一步应该收集更多相关资料(如公路里程、坡度、地形等),使分析更加全面.其次是分析内容不够完整,应该把生态服务价值评估等内容加上,使研究具有完整性。


第一章 绪论


1.1 研究背景、目的与意义

1.1.1 研究背景

区域的土地利用变化往往伴随着区域的景观格局变化,研究景观格局变化可以较好的反映出土地利用类型的空间分布特征[1],从景观生态学的角度去研究土地类型分布变化,可以更好地揭示区域土地类型空间分布规律及地区生态环境变化特征[2]。我国大力推进城市化的发展,并在“十二五规划”提出要建设高质量特色新型城镇[3]。城市化的建设给人们生活带来的不仅仅是便利,生态环境污染破坏等问题也随之而来。经济发达的国家在经济发展到一定程度时对环境的要求也将提高,关于生态环境好坏也开始重视[4],如我国自2017年把“金山银山不如绿水青山,绿水青山便是金山银山”的理念融入城镇化建设中。但如何在保障绿水青山的前提下建设区域经济,这是当前建设一大难点。我国经济发展环境面临复杂化问题,虽然我国开始走向高质量发展阶段,并有所成效,经济发展势头向好、物质基础充实、市场广阔、人力资源丰富,但农业发展不稳定、城乡发展差距大、自然资源面临枯竭、生态环境受污染等问题已经存在[5]。现阶段,如何整合优化地区的资源来促进经济发展,并保障区域生态环境不受破坏是区域可持续发展面临的难题。研究区域景观格局变化及其驱动力因子分析可以更好地协调好“开发”与“保护”的关系[6]。威宁县县内拥有贵州省面积最大的淡水湖泊湿地—草海高原湿地,是国家级湿地保护区,区内有国家一级保护候鸟黑颈鹤(Grus nigricollis),优美的自然环境景区,带动了当地旅游业的发展,也带来高额的经济收入。但经济发展也给地区生态环境带来一些问题[7]。如建设用地扩大占用草地、林地面积,工厂建立排放污染水破坏水质等。这些问题都反映了区域经济建设与生态环境保护之间的发展存在着矛盾[8-10]。


1.2 国内外研究进展

1.2.1 景观生态学研究进展

景观生态学(Landscape Ecology)是由地理学和生态学演变而来,概念最早是德国学者特罗尔(C.Trol1)对东非土地利用问题研究时提出[13]。1950 年德国、荷兰等欧洲国家兴起对景观生态学的研究,至 1980 年代,景观生态学的研究在全球范围快速扩大[14],荷兰于 20 世纪 80 年代首届召开“国际景观生态学大会”,1987 年Forman R 等人出版《Landscape Ecology》,至此景观生态学的研究进入新的里程[15]。我国对景观生态学的研究源于 1980 年,我国地理学者在地理学杂志上发表了关于国外对景观生态学的概念、研究对象、方法、研究成果等译文,1989 年中国首 届景观 生 态学术讨论会在沈阳 召开,此后景观 生态学发展 在我国蒸蒸日上[16]。

景观生态学以区域景观作研究对象,主要对景观的结构组成、空间分布,功能等方面进行研究,此外还包含对景观重建、保护与管理等问题的研究[17]。研究方法通常运用遥感技术与地理信息技术对区域土地利用类型进行信息提取,基于统计学原理,在根据区域自然地理特征选取合适的景观指数,并运用 FRAGSTAS软件对景观指数计算的方法来研究区域景观格局变化。

1.2.2 景观格局变化研究进展

景观格局变化是指土地结构景观指数随时间的变化[18],包括斑块面积大小、形状、破碎度、连接度以及聚合度等[19],它反映了内部和外部的相互作用,是景观状态转变的变化过程[20]。景观格局变化上多采 3S 技术和景观格局指数法相结合对景观特征进行监测与定量研究[21]。Croissant 等学者基于 3S 技术,运用 Markov矩阵转移相结合方法,对土地利用格局变化进行了定量研究,为土地利用规划提供了决策依据[22]。Liu Jianfeng 采用幂函数指数、二次和分段回归等非线性回归模型,拟合了景观指数与水质变量之间的对应关系,探求了 2006-2012 年期间中国淮河流域上游的景观格局与水质的关系,对制定淮河上游可持续景观发展政策起到至关重要作用[23]。Mikkel P.Tamstorf 等人收集了格陵兰东北部地区的沿海梯度数据、积雪深度数据以及植被间积雪差异数据为数据源,以 GIS 为处理平台,对 2005-2014 年间的格陵兰东北部地区的景观格局变化规律研究[24]。


第二章 研究区概况与数据处理


2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置

威宁彝族回族苗族自治县位于贵州省境内毕节市西南侧(104°12'E-104°18'E,26°49'N-26°53'N),北、西、南三面与云南省毗连。研究区内的草海高原湿地是国家级自然保护区,属于典型的高原喀斯特湿地,属于珠江水系,是研究区重点保护生态区域[60]。

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2.1.2 自然环境概况

研究区位于乌蒙山北部的云贵高原,西部、南部和东部的地形较高,总体地势特征是从中心向北逐渐降低,该地区大部海拔高度为2180公尺至2400公尺,最高处位于主峰马脚山,高2527公尺,平均海拔最小值为草海盆地总体范围内的东南部的三岔河,海拔高程为2168公尺,最大相对高差359公尺,属于丘陵区中等山地[61]。威宁县属亚热带季风湿润气候,夏季高温多雨,冬季温和湿润。年降水量大于600 mm,从干湿性质上区分处于典型的湿润地区,具有中低纬度大陆东岸高原季风气候特征,在小区域范围尺度内气候差异较大。根据研究区国家气象局基准站观测资料,年平均温度11.3℃,极端最高气温29.6℃,极端最低气温﹣10.5℃,年均降水量999.3 mm,无霜期短。威宁县内的土壤85%为酸性黄棕色土壤,其特点是湿度较大、淋溶作用较强、有机质含量很高[62],除此之外研究区常见的还有沼泽土,受季节性雨水补给的因素,该区域多形成雨养性泥炭化的沼泽,盆地淤泥地带因常年受湖水淹没终形成泥炭化的沼泽土[63]。威宁县内的草海高原湿地保护区物产丰富多样、生物类型多样,研究区区内栖息有国家一级保护鸟类黑颈鹤(Grus nigricollis)、白肩雕(Aquila heliaca)、黑鹳(Ciconia nigra)等7种鸟类,国家二级保护鸟类灰鹤(Grus grus)、黑脸琵鹭(Platalea minor)、草原雕(Aquila nipalensis)、红隼(Falco tinnunculus)、松雀鹰(Accipiter virgatus)等30种鸟类,还有其他有益鸟类近50余种[63]同时水生植物与陆生植被生长丰富多样,陆生植被主要有云南松林(Pinus yunnanensis forest)、华山松林(Pinus armandiiFranch)、落叶阔叶林和中旱生山地草坡等;水生植物涵盖度达到80 %以上,是我国少有的涵盖挺水植物、浮叶植物、漂浮植物、沉水植物4种类型的高原湿地,是其他湿地无法与之相比的[64]。


2.2 数据来源与数据处理

2.2.1 数据来源

本研究所使用的数据包括遥感数据、野外调查数据、地面基础数据、社会经济数据以及前人相关研究、文献的资料等。其中,6期遥感数据均来源于地球资源观测与科学中心;行政区划矢量图、土地利用等地面基础数据来源于“国家生态环境变化十年评估(2000-2010)”数据库;地面气象数据来来自于中国统计年鉴数据库及共享平台;社会经济数据来源于1995-2018年贵州省统计年鉴、威宁县地方志等。

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2.2.2 数据处理

(1)遥感影像的选取

选择质量较好的遥感影像是为了更精准的土地利用分类[65]。选取遥感影像要遵循以下几点,选取云量尽可能小于10 %的影像,影像较清晰,影像时间与研究区域的时间范围大致一样,可获取性强等原则。综合考虑下本文选取了空间分辨率为30 m的遥感影像数据,包括1995a、2000a、2005a、2010a的Landsat5TM/ETM+数 据 和 2015a 、 2018a 的 Landsat8/OLI 数 据 , 研 究 区 涉 及 条 带 号 分 别 为128/041;128/042;129/041。选取云量小于10%(冬季),影像地物特征明显,易于分辨的遥感影像。

(2)影像的预处理

遥感图像在图像分类之前都应进行预处理,从USGS网站下载的Landsat数据是Geotif 格式的灰度图像,每个波段1个文件。因此首先要将下载的影像图合成RGB 彩色图像。在遥感影像获取过程中,受传感器、大气、卫星姿态、信号传输等各种因素影响,导致生成的图像像元会出现不可避免的挤压、拉伸、扭曲和偏移等问题,使得原始影像上的地物特征不能与真实地面地物的特征完全符合,如几何位置、形状、大小、方位等。为了达到较好的可视化效果,会对影像进一步校正[66]。


第三章 基于遥感影像的威宁县景观格局变化过程分析...................... 15

3.1 土地利用类型分布特征.....................................15

3.2 景观斑块类型总体面积变化特征分析............................ 16

3.3 景观斑块类型矩阵转移分析........................................19

第四章 威宁县景观格局变化驱动力分析.............................29

4.1 自然因素....................................29

4.1.1 气温.......................................29

4.1.2 降水......................................29

第五章 结论..................................40

5.1 结论......................................41

5.2 不足..................................41


第四章 威宁县景观格局变化驱动力分析


4.1 自然因素威宁县因自身独特的生态环境与气候特点,该区的景观格局变化与自然因素密不可分。本研究主要选取的自然因素有气候因素,气候因素选取了气温与降水量两个因子来进行分析[85]。

4.1.1 气温

在自 然因 素中基 于研究 区实际 调查与研究选 取了气温因 素与降水因 素作为自然驱动了因素,气温如图4.1所示,威宁县近23年来年平均气温值变化波动还是较大,从整体上看,年平均气温呈升高变化趋势。气温值的升高,对景观格局变化有一定影响。

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第五章 结论


5.1 结论

本研究选取威宁县为研究区域,首先基于GIS与RS平台对LandsatTM遥感影像处理,并对威宁县土地利用类型进行分类,并结合当地的统计年鉴、行政区划图、各类统计数据,在基于景观生态学理论基础,构建景观格局变化分析框架,分析景观格局变化及其驱动力因素,为研究区景观格局的优化与生态坏境的重建提供理论依据。

(1)威宁县各景观类型主要分布的有林地、草地与耕地。从1995年-2018年间看草地景观斑块类型变化最为严重,一直呈减少趋势。湖泊湿地因政策保护,近23年来面积保持稳定增长。耕地面积在1995年-2005年间呈增长趋势,因人口增长与经济发展的需求,导致林地以草地还有部分湿地转换为耕地,这是耕地面积增长原因,但在国家“退耕还林”的政策号召下,加之当地相关部门对其生态保护意识提高,该地的耕地面积在2005年后呈减少趋势,主要转换为林地、草地与湿地。1995年-2018年间,建设用地一直呈增长趋势,主要是林地、草地与耕地转入为主。耕地、林地与草地三种景观类型一直在相互换。

(2)从景观类别来看,林地与草地景观在研究区中面积最大处于优势地位,其LPI与PLAND出现减少趋势,LSI显现出先增后减的变化趋势,NP与AI有增加趋势,主要是由于前期伐林建地(建设用地、耕地)现象存在,后因国家明确规定“退耕还林”等政策颁布,林地草地景观面积得以恢复;耕地耕地形状较为复杂,连接度与聚集度指数较小、分布较为散落;建设用地呈增长趋势,无论是LPI、还是NP都呈增长趋势,主要与人口的增长有关,人口不断增长、城镇化面积增加,导致建设用地面积不断扩大,优势地位不断加重,斑块之间连通性加强;湿地最大斑块指数LPI和NP也呈稳定增长趋势,这说明当地的生态管理保护是很有有成效的。

(3)从LPI、LSI、AREA_MN、SHDI及SHEI等指数来对研究区景观水平上的动态变化进行研究。结果表明威宁县的景观类型呈多样性、复杂性发展趋势,景观丰富度逐年提高,且不同景观的类型均保持均衡发展,各景观分布走向较均匀。

参考文献(略)

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