崇明生态岛未来土地利用变化与灾害风险暴露情景研究
发布时间：2021-03-04 20:51
崇明在长江三角洲具有无可替代的生态战略地位,其可持续发展探究的紧迫性,来源于自身的生态系统脆弱性和沿海地区可持续发展的战略需要。本文通过对崇明土地演化的历史回顾与归纳总结,揭示其中复杂的人类自然耦合关系——即决策引导的人类活动与自然过程所形成循环反馈的耦合作用,在崇明三岛以土地利用变化为主要表征。因此,本文以崇明的土地利用为研究对象,考虑其不同的未来发展方向,设计3种土地利用变化情景,并选取一系列驱动力因子,利用GeoSOS-FLUS软件的ANN-CA（基于神经网络的元胞自动机）模型,预测2035年崇明土地利用分布。在分析与对比不同土地利用情景的数值与空间分布差异之外,选取海平面上升与风暴潮高潮位2种贯穿崇明土地演化的主要水文灾害,设计4种灾害情景,计算不同情景下的水位漫过环岛海塘的流量及淹没区,进行灾害暴露风险分析,作为选取土地利用情景的依据之一,并利用Google Earth Engine平台,实现互动可视化的多重情景对比呈现。根据多情景模拟的研究结果,建议未来崇明土地利用向情景3的演化发展,提出土地规划整治的相应建议,并指出生态安全灾害预备预警存在的薄弱点。
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“岛屿”和“可持续”相关研究的共被引网络的聚类分析
华东师范大学硕士学位论文7全球尺度上的应用，而目前研究土地利用变化的代表性模型之一为元胞自动机（CellularAutomata，CA），该方法非常适合驱动力繁杂、人类自然交互作用复杂的土地利用空间变化的模拟，尤其是城市扩张[51]。图1-3土地利用模型研究发展及代表文献Fig.1-3Progressandrepresentativeliteraturesoflandusemodellingresearch目前，元胞自动机模型已得到国内外众多学者认可、具有一定研究案例基数的模型，并随着研究不断深入，朝着多元化、可操作性等方向发展，与其他模型相结合进行不断优化。国内的土地利用变化模拟研究，在利用元胞自动机的时空计算优势的基础上混合其他模型，进行县域、市域、区域与流域，乃至全国尺度的模拟案例研究。结合Markov模型对土地利用类型之间的状态转移概率，所形成的CA-Markov模型在国内景观格局预测、城市扩张模拟等领域应用广泛：侯西勇等[52]利用1990与2000年河西走廊土地利用类型数据，对2010年土地利用分布进行预测；何丹等[53]基于Logistic-CA-Markov模型，对2030年京津冀都市圈土地利用变化进行多情景模拟。结合神经网络算法，由黎夏等基于地理模拟优化系统（GeographicalSimulationandOptimizationSystem,GeoSOS）开发的GeoSOS软件[54,55]，是目前唯一耦合了地理模拟和空间优化的模型，在支持决策的土地利用变化、城市扩张、农田保护等实例研究中有诸多应用[56]，集成的ANN-CA模型包括“神经网络算法”与“元胞自动机”两大模块，适用于多种土地利用类型、受多种驱动因素影响的土地利用变化问题研究。此外，国内较为常用的土地
华东师范大学硕士学位论文8利用变化模型还包括智能体模型（Agent-BasedModel，ABM）与小尺度土地利用变化及效应模型（ConversionofLandUseanditsEffectsatSmallregionalextent,CLUE-S），二者在流域、城镇、农村等中小区域尺度的土地利用决策上具有一定案例研究经验[50,57]。1.2.3情景设计的研究进展“情景”（scenario）是事物或系统由初始状态向不同未来状态发展的一系列描述，包括对各种未来态势的可能性描述，以及态势特征的定性与定量描述[58]。情景分析法由PierrWark于1972年提出，根据事物发展趋势的多样化、系统内外的关键性特征，设计和预测未来发不同展可能性[59]。此后，情景分析通过对未来发展态势的描述、模拟、对比等过程的能够起到协助未来决策方向的作用，在诸多学科得到广泛运用。我国最早在20世纪80年代开始将情景分析引入宏观经济战略决策中，到如今延用至环境科、部门经济、商务与金融、建筑科学与工程等多个学科领域（如图1-4所示），并融合不同学科特色形成强有力的前景预测工具，在经济发展、企业管理、能源需求、气候变化、土地利用、灾害模拟等问题的研究中发挥重要作用。图1-4国内“情景分析”研究的学科分布Fig.1-4Subjectdistributionof“scenariostudy”indomesticresearch
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GEE平台的1990年以来北京市土地变化格局及驱动机制分析[J]. 胡云锋,商令杰,张千力,王召海. 遥感技术与应用. 2018(04)
[2]中国东部沿海地区四大城市群生态效率评价[J]. 任宇飞,方创琳,蔺雪芹. 地理学报. 2017(11)
[3]堰塞坝漫顶溃决计算方法研究[J]. 刘磊,张红武,钟德钰,刘春晶. 水利学报. 2015(04)
[4]基于GIS和ANN-CA的广州市黄埔区耕地预警[J]. 张森,陈健飞. 广州大学学报(自然科学版). 2014(06)
[5]2013年上海市海塘工程调研与成果[J]. 徐双全,徐雪明. 上海水务. 2013(02)
[6]长江流域重大工程对河口滩涂资源利用与保护的影响[J]. 范代读,匡翠萍,刘曙光,刘阿成. 同济大学学报(自然科学版). 2013(03)
[7]气候变化情景下青藏高原多年冻土活动层厚度变化预测[J]. 张中琼,吴青柏. 冰川冻土. 2012(03)
[8]长江口北港近期河床演变分析与治理对策[J]. 李伯昌,王珏,唐敏炯. 人民长江. 2012(03)
[9]崇明围垦的岁月[J]. 丁翔华. 党政论坛(干部文摘). 2011(12)
[10]基于Logistic-CA-Markov的土地利用景观格局变化——以京津冀都市圈为例[J]. 何丹,金凤君,周璟. 地理科学. 2011(08)
硕士论文
[1]河口岛屿生态脆弱性评价[D]. 王多多.华东师范大学 2018
[2]基于GeoSOS的村镇建设用地扩张分析及规划模拟优化[D]. 杨文龙.华南农业大学 2016
[3]崇明岛生态系统服务功能价值评估[D]. 苏敬华.东华大学 2009
[4]长江口水动力和悬沙分布特征初探[D]. 翟晓鸣.华东师范大学 2006
[5]地理特征元胞自动机及城市土地利用演化研究[D]. 罗平.武汉大学 2004
本文编号：3063898
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“岛屿”和“可持续”相关研究的共被引网络的聚类分析
华东师范大学硕士学位论文7全球尺度上的应用，而目前研究土地利用变化的代表性模型之一为元胞自动机（CellularAutomata，CA），该方法非常适合驱动力繁杂、人类自然交互作用复杂的土地利用空间变化的模拟，尤其是城市扩张[51]。图1-3土地利用模型研究发展及代表文献Fig.1-3Progressandrepresentativeliteraturesoflandusemodellingresearch目前，元胞自动机模型已得到国内外众多学者认可、具有一定研究案例基数的模型，并随着研究不断深入，朝着多元化、可操作性等方向发展，与其他模型相结合进行不断优化。国内的土地利用变化模拟研究，在利用元胞自动机的时空计算优势的基础上混合其他模型，进行县域、市域、区域与流域，乃至全国尺度的模拟案例研究。结合Markov模型对土地利用类型之间的状态转移概率，所形成的CA-Markov模型在国内景观格局预测、城市扩张模拟等领域应用广泛：侯西勇等[52]利用1990与2000年河西走廊土地利用类型数据，对2010年土地利用分布进行预测；何丹等[53]基于Logistic-CA-Markov模型，对2030年京津冀都市圈土地利用变化进行多情景模拟。结合神经网络算法，由黎夏等基于地理模拟优化系统（GeographicalSimulationandOptimizationSystem,GeoSOS）开发的GeoSOS软件[54,55]，是目前唯一耦合了地理模拟和空间优化的模型，在支持决策的土地利用变化、城市扩张、农田保护等实例研究中有诸多应用[56]，集成的ANN-CA模型包括“神经网络算法”与“元胞自动机”两大模块，适用于多种土地利用类型、受多种驱动因素影响的土地利用变化问题研究。此外，国内较为常用的土地
华东师范大学硕士学位论文8利用变化模型还包括智能体模型（Agent-BasedModel，ABM）与小尺度土地利用变化及效应模型（ConversionofLandUseanditsEffectsatSmallregionalextent,CLUE-S），二者在流域、城镇、农村等中小区域尺度的土地利用决策上具有一定案例研究经验[50,57]。1.2.3情景设计的研究进展“情景”（scenario）是事物或系统由初始状态向不同未来状态发展的一系列描述，包括对各种未来态势的可能性描述，以及态势特征的定性与定量描述[58]。情景分析法由PierrWark于1972年提出，根据事物发展趋势的多样化、系统内外的关键性特征，设计和预测未来发不同展可能性[59]。此后，情景分析通过对未来发展态势的描述、模拟、对比等过程的能够起到协助未来决策方向的作用，在诸多学科得到广泛运用。我国最早在20世纪80年代开始将情景分析引入宏观经济战略决策中，到如今延用至环境科、部门经济、商务与金融、建筑科学与工程等多个学科领域（如图1-4所示），并融合不同学科特色形成强有力的前景预测工具，在经济发展、企业管理、能源需求、气候变化、土地利用、灾害模拟等问题的研究中发挥重要作用。图1-4国内“情景分析”研究的学科分布Fig.1-4Subjectdistributionof“scenariostudy”indomesticresearch
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GEE平台的1990年以来北京市土地变化格局及驱动机制分析[J]. 胡云锋,商令杰,张千力,王召海. 遥感技术与应用. 2018(04)
[2]中国东部沿海地区四大城市群生态效率评价[J]. 任宇飞,方创琳,蔺雪芹. 地理学报. 2017(11)
[3]堰塞坝漫顶溃决计算方法研究[J]. 刘磊,张红武,钟德钰,刘春晶. 水利学报. 2015(04)
[4]基于GIS和ANN-CA的广州市黄埔区耕地预警[J]. 张森,陈健飞. 广州大学学报(自然科学版). 2014(06)
[5]2013年上海市海塘工程调研与成果[J]. 徐双全,徐雪明. 上海水务. 2013(02)
[6]长江流域重大工程对河口滩涂资源利用与保护的影响[J]. 范代读,匡翠萍,刘曙光,刘阿成. 同济大学学报(自然科学版). 2013(03)
[7]气候变化情景下青藏高原多年冻土活动层厚度变化预测[J]. 张中琼,吴青柏. 冰川冻土. 2012(03)
[8]长江口北港近期河床演变分析与治理对策[J]. 李伯昌,王珏,唐敏炯. 人民长江. 2012(03)
[9]崇明围垦的岁月[J]. 丁翔华. 党政论坛(干部文摘). 2011(12)
[10]基于Logistic-CA-Markov的土地利用景观格局变化——以京津冀都市圈为例[J]. 何丹,金凤君,周璟. 地理科学. 2011(08)
硕士论文
[1]河口岛屿生态脆弱性评价[D]. 王多多.华东师范大学 2018
[2]基于GeoSOS的村镇建设用地扩张分析及规划模拟优化[D]. 杨文龙.华南农业大学 2016
[3]崇明岛生态系统服务功能价值评估[D]. 苏敬华.东华大学 2009
[4]长江口水动力和悬沙分布特征初探[D]. 翟晓鸣.华东师范大学 2006
[5]地理特征元胞自动机及城市土地利用演化研究[D]. 罗平.武汉大学 2004
本文编号：3063898
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