厦门岛城市森林布局优化研究

发布时间：2017-10-20 23:13

  本文关键词：厦门岛城市森林布局优化研究

  更多相关文章： 城市森林 布局优化 景观格局 热岛效应 森林生态足迹

【摘要】：本文在对厦门岛城市森林建设现状分析的基础上,以国内外相关理论研究为指导,以厦门岛为研究范围,利用厦门岛2000年、2002年、2005年、2008年和2010年Lands-ETM遥感影像2000年、2010年1：10000的厦门岛土地利用现状图数据作为数据源,以遥感辅以实测、定性兼用定量的方法,对厦门岛城市森林景观格局现状、景观格局动态变化、城市森林景观连通性、城市森林景观潜在生态廊道的构建、厦门岛热场分布及其变化、景观格局空间分布与热岛效应的关系、热岛效应未来十年波动趋势的预测、厦门岛城市森林生态足迹的动态变化、厦门岛城市森林资源生态赤字变化等问题进行系统的分析,最后结合厦门岛城市总体规划,提出厦门岛城市森林布局优化方案,为厦门岛城市森林建设规划提供参考依据。本研究的主要研究结果如下： (1)厦门岛城市森林的现状及2000-2010年间城市森林景观格局变化特征主要表现为下几个方面： ①从2010年厦门岛林分郁闭度图看出,各林分面积所占比重从大到小排列为：灌木林地、有林地、疏林地、其他林地；各林分占厦门岛总森林面积比例分别为：54.00%、18.16%、13.50%、14.34%。 ②从城市森林林分斑块数量变化来看,各林地的斑块数量总体上呈现减少的趋势。灌木林地的斑块数量处于较低值,至2010年减少至最低值只有668个,相对于灌木林的较大面积比,表明其平均斑块面积较大。 ③灌木林地的斑块平均面积出现强烈的变化,总体上呈上升状态,但其结构是极不稳定的；有林地、疏林地、其他林地的斑块平均面积一直处于较低值,而且变化不明显,而它们的斑块密度却呈现锯齿状变化,但总体上在减小。 ④从2000年至2008年,厦门岛城市森林的多样性指数、均匀度指数和分离度指数呈相同的变化趋势,呈减小趋势,2008年至2010年,呈现上升趋势。 ⑤从2000年-2010年,厦门岛各城市森林林分平均分维度指数都接近于1,表明斑块的形状趋于方形,斑块形状较为简单。其他林地的平均分维度指数一直处于最低值,其内部斑块的形状最为简单。 ⑥研究区是由1033个森林绿地斑块组成的,小型斑块数量达到892块,占总数的86.3%,但面积仅仅占总面积的9.1%；巨型斑块18块,占总数的1.7%,但面积却只占总面积的79.2%。可以看出,斑块大小在森林景观中分布极不均匀,主要由少量的巨型和大型斑块和大量的小型斑块组成。 ⑦可能连通性指数dPC排序的结果,更能突出区域内小斑块的重要性。由于研究区内小型斑块较多,相对于城市外围的中大型斑块而言更具有生态功能价值。按dPC指标排序筛选出前10名森林景观斑块,作为城市森林的核心斑块。确定的森林核心斑块主要分布在东坪山、狐尾山公园、仙岳公园、农科所、会展中心、莲花公园、龙山、磨心山、广播山、松柏公园。 (2)通过研究热岛效应与城市森林景观格局的关系,得出以下几个厦门岛热场分布及其变化特征： ①2002年开始厦门岛出现明显的热岛效应,厦门岛内南部主要为山地,植物覆盖率高,形成“冷岛”,比周围的非山地的气温低。强热岛主要分布在建成区内,扩散的趋势同建设用地扩散的趋势成正相关。从2010年热岛分布图看出,厦门岛热岛区和强热岛分布呈东北-西南方向,主要分布在湖里大道、成功大道、湖滨南路、南山路、金湖路、仙岳路。高崎机场是一个大面积的热岛区。强绿岛主要分布在东坪山、狐尾山公园、万石植物园、仙岳公园、农科所、会展中心、莲花公园、磨心山、白鹭洲公园、松柏公园等。 ②通过对厦门岛2000年到2010年十年间热岛分布及其变化的研究,发现厦门岛的热岛效应正在呈现逐年扩张的现象。利用线性回归分析,得出NDVI与地表温度是成高度负相关,NDVI越大地表温度就越小。 ③运用马尔科夫模型预测了厦门岛2010年以后的热岛面积比例变化趋势,从趋势上看强绿岛及正常区的面积变化不大,绿岛区面积比例逐渐变小,热岛区面积逐渐增大,强热岛区面积缓慢增大。 ④采用“绿当量”的GIS立体模型分析厦门岛的森林群落自身绿量提升空间,并采用前后建设绿地率的差额,在未来强热岛构建潜在的森林绿地斑块,以改善热岛效应。 (3)对厦门2000年到2010年森林生态足迹和生态承载力的分析,得出如下结论： ①厦门岛森林资源生态足迹总量、人均森林资源生态足迹呈现先上升后下降然后趋于平稳的趋势。从2000年到2004年,厦门岛森林资源生态足迹总量从110350.2767m2到118531.7325m2,2004年到2010年厦门岛森林资源生态足迹从118531.7325m2下降到96159.81155m2,年均降低了18.87%。人均森林资源生态足迹,自2000年-2010年期间下降了1566m2,年均降低了109.283m2。 ②厦门岛2000年至2010年,森林资源生态承载力、人均森林资源生态承载力呈先上升再下降的趋势,从2000-2004年,森林资源生态承载力总量由22498.33hm2上升到50978.92hm2,从2004-2010年,森林资源生态承载力总量由50978.92hm2下降到了37669.09hm2下降了26.10%；人均森林资源承载力从2000年到2004年下降了0.000842hm2,2004年到2010年从0.081461hm2下降到0.044706hm2,下降了0.036755hm2,但2010年呈现上升趋势。从2010年人均森林资源承载力及产量因子的上升可以看出,厦门岛从2009年开始的森林城市建设,已取得明显成效。 ③厦门岛从2000-2010年间,人均森林资源生态承载力低于人均森林资源生态足迹,呈生态赤字负值。生态赤字的趋势虽总体呈下降的趋势,人均生态赤字由0.177858公项/人减少到0.069417公顷/人,然而2010年厦门岛森林资源生态足迹需求仍是其自身生态系统可供应能力2倍多,需2.55个厦门森林资源生产性土地来提供居民所消费的资源。厦门岛对森林资源的需求已超出其生态承载力范围,经济发展处于生态不可持续状态。 (4)根据前述的研究结果,以可持续发展和低碳城市建设理念为指导,在分析厦门岛森林存在问题的基础上,提出建设高效公共交通体系是未来提升、优化厦门岛城市森林布局的核心,只有建设高效的公共交通体系才能带动城市局部高密度开发,促使着城市内部资源的再生和重组,产生新的城市公共开放绿地,为城市高密度开发和保护现有大面积城市森林斑块提供可能；同时,逐步修复城市破碎的水网、路网防护缓冲林带,以构建良好的城市慢行系统。
【关键词】：城市森林 布局优化 景观格局 热岛效应 森林生态足迹
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S731.2
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-15
• 1 绪论15-27
• 1.1 研究目的和意义15-16
• 1.2 国内外研究动态16-23
• 1.2.1 城市森林的概念16-17
• 1.2.2 城市森林生态、社会及经济功能的研究17-19
• 1.2.3 城市森林评价体系研究19-20
• 1.2.4 城市森林的结构研究20-23
• 1.2.5 城市森林的规划、发展及管理研究23
• 1.3 研究内容23-24
• 1.4 技术路线24-27
• 2 厦门岛森林城市建设现状27-51
• 2.1 厦门岛自然社会经济状况27-30
• 2.1.1 自然状况27-29
• 2.1.2 社会状况29
• 2.1.3 经济状况29-30
• 2.2 厦门岛主要生态环境问题30-34
• 2.2.1 环境污染问题30-33
• 2.2.2 山体景观破坏33
• 2.2.3 湿地环境问题33
• 2.2.4 乡村生态环境33-34
• 2.3 厦门城市森林现状分析34-41
• 2.3.1 城市森林现状34-37
• 2.3.2 森林资源消长动态分析37-40
• 2.3.3 厦门岛内城市森林资源特点及评价40-41
• 2.4 厦门城市森林建设基础41-51
• 2.4.1 厦门城市森林建设的重要意义41-44
• 2.4.2 厦门城市森林建设现实基础44-48
• 2.4.3 厦门城市森林建设的保障48-51
• 3 厦门岛城市森林结构特征调查与分析51-65
• 3.1 研究方法51
• 3.2 景观格局指数51-53
• 3.3 研究区植被信息及郁闭度提取53-54
• 3.3.1 遥感影像坏道修复53
• 3.3.2 遥感影像预处理53-54
• 3.4 植被信息提取54-55
• 3.5 植被郁闭度提取55-58
• 3.6 厦门岛城市森林景观格局动态分析58-61
• 3.6.1 城市森林斑块数目变化58-59
• 3.6.2 斑块密度和平均面积分析59-60
• 3.6.3 城市森林类型多样性指数分析60-61
• 3.6.4 城市森林斑块分维数指数分析61
• 3.7 城市森林景观格局演变特征分析及展望61-62
• 3.8 本章小结62-65
• 4 厦门岛热场分布及其变化分析65-85
• 4.1 研究方法65-71
• 4.1.1 数据来源65
• 4.1.2 遥感影像预处理65-66
• 4.1.3 遥感影像分类66-68
• 4.1.4 地表温度反演68-70
• 4.1.5 植被覆盖度提取70-71
• 4.2 厦门岛景观空间分布与热岛分布71-77
• 4.2.1 厦门岛景观空间分布特征分析71-74
• 4.2.2 厦门岛热岛分布及其变化分析74-76
• 4.2.3 归一化植被指数(NDVI)与热岛的关系76-77
• 4.3 厦门岛热岛效应预测分析77-81
• 4.3.1 马尔科夫模型77-78
• 4.3.2 确定转移概率矩阵78-79
• 4.3.3 热岛效应变化趋势研究79-81
• 4.4 城市热岛与森林空间发展的关系探讨81-82
• 4.5 本章小结82-85
• 5 厦门岛森林生态足迹动态分析85-99
• 5.1 人均森林资源生态足迹85-86
• 5.1.1 生物资源账户85-86
• 5.1.2 能源帐户86
• 5.1.3 人均森林资源生态足迹86
• 5.2 人均森林资源生态承载力86-88
• 5.2.1 林地产量因子87
• 5.2.2 人均森林资源生态承载力87
• 5.2.3 人均森林资源生态足迹指数87-88
• 5.3 人均森林资源生态足迹动态分析88-95
• 5.3.1 森林资源生态足迹92-93
• 5.3.2 森林资源生态承载力供给93-94
• 5.3.3 森林资源生态盈亏94-95
• 5.3.4 森林资源生态足迹指数动态95
• 5.4 减少森林资源生态赤字对策95-96
• 5.5 本章小结96-99
• 6 厦门市城市森林布局优化99-129
• 6.1 影响厦门城市森林优化的主要因素99-101
• 6.1.1 城市森林优化的导向99
• 6.1.2 岛屿城市的森林生态极限99-100
• 6.1.3 森林生态城市的特色100-101
• 6.2 厦门城市森林景观潜在生态廊道的构建101-107
• 6.2.1 最小成本路径分析原理101
• 6.2.2 森林景观阻力面的构建101-102
• 6.2.3 城市森林景观连通性分析102-105
• 6.2.4 基于最小成本路径的潜在森林景观生态廊道分析105-107
• 6.3 厦门岛内城市森林绿化空间发展潜力107-119
• 6.3.1 城市绿地空间分布现状107-110
• 6.3.2 厦门岛绿当量GIS立体模型建立110-114
• 6.3.3 森林群落自身绿量提升空间114-116
• 6.3.4 热岛区未来潜在森林绿地斑块构建模式探讨116-119
• 6.4 厦门岛山海格局下的森林布局优化119-126
• 6.4.1 城市建筑高密度开发与保护现有大面积城市森林斑块并进119-121
• 6.4.2 水网路网防护林地修复与城市慢性系统构建同步121-124
• 6.4.3 基于高效公共交通体系下的山-海-森林体系布局优化124-126
• 6.5 对策建议126-129
• 6.5.1 结合岛内外一体化城市定位，“还绿于城”扩大城区绿化面积126
• 6.5.2 全方位发展垂直绿化，“挤地占天”挖掘潜力126
• 6.5.3 削弱热岛区影响，，优化城乡生态空间布局126-127
• 6.5.4 因地制宜推进林相改造，适地适树优化树种配置127-128
• 6.5.5 创建多层次繁荣生态文化载体，明晰绿色福利愿景128-129
• 7 结论129-135
• 7.1 主要成果129-131
• 7.1.1 厦门岛城市森林的现状及2000-2010年间景观格局变化特征129-130
• 7.1.2 厦门岛热场分布及其变化特征130
• 7.1.3 厦门岛2000年到2010年森林生态足迹和生态承载力分析130-131
• 7.1.4 驱动厦门岛城市森林布局优化的潜在因子分析131
• 7.1.5 厦门城市森林优化布局的构建131
• 7.2 主要创新点131-132
• 7.3 讨论132-135
• 参考文献135-151
• 附录 攻读博士学位期间参加的课题和发表的论文151-153
• 致谢153

【参考文献】

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本文编号：1069917