基于GIS/RS与多目标蚁群算法的三江平原沼泽湿地空间格局优化
发布时间：2020-12-11 00:04
沼泽湿地是一种重要的生态系统，其服务能力的独特性是其他生态系统不可替代的，具有重要的生态、社会以及经济价值。近几十年来，随着人类活动不断的增加，大面积的沼泽湿地消失与退化危机直接引发了出严重的生态和社会问题，进而威胁到区域、国家甚至全球的可持续性发展。结合相关技术，从湿地生态系统服务恢复的角度实现沼泽湿地空间优化，对于湿地生态环境的改善、湿地生态服务能力的充分发挥以及区域的可持续发展具有重要的研究和实际意义。三江平原处于我国的东北部，是国内重要的天然沼泽湿地集中分布的区。由于人类对粮食生产的需求，建国以来，三江平原历经了三次的开荒期，自然沼泽湿地迅速减少，耕地猛增。区域环境逐步恶化，湿地生态系统受到了严重破环。本研究选择三江平原为研究区，以Landsat TM影像、土地利用以及气象数据为主要数据源，根据多目标蚁群算法的原理，在GIS空间分析技术的基础上，实现三江平原的沼泽湿地空间优化。首先，对三江平原主要生态系统服务（径流调节服务和野生动物栖息地支持功能）进行系统性分析评价，其次，以Matlab为二次开发平台，构建三江平原沼泽湿地空间优化系统，进而在多目标优化理论的指导下，结合现有空间...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)吉林省
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
第一节 选题背景、目的和意义
一、 选题背景及依据
二、 选题目的及意义
第二节 国内外研究进展
一、 沼泽湿地服务能力分析与评价研究进展
二、 空间优化算法研究进展
三、 土地利用空间优化研究进展
四、 沼泽湿地空间优化研究进展
第三节 主要研究内容、技术路线和创新点
一、 主要研究内容
二、 总体技术路线
三、 论文创新点
四、 论文组织结构
第二章 研究区概况及研究方法
第一节 研究区域概况
一、 三江平原总体概况
二、 气候条件
三、 地质、地貌特征
四、 土壤特征
五、 水文特征
六、 沼泽湿地空间分布及其变化特征
第二节 研究方法
一、 P-M 模型
二、 层次分析法
三、 沼泽湿地与作物生产协调发展分析方法
四、 多目标蚁群算法
五、 景观格局分析
第三章 数据收集与预处理
第一节 遥感数据收集及处理
一、 Landsat-TM 影像介绍
二、 本研究所用的 Landsat-TM 影像
三、 Landsat-TM 影像预处理
第二节 气象数据收集及预处理
一、 地面气象数据收集
二、 气象数据整理及栅格化
第三节 其他数据收集与处理
一、 DEM 数据
二、 水系与道路数据
三、 NDVI 数据
四、 野外采样与监测数据
五、 土地利用/覆被数据
第四章 三江平原沼泽湿地优化关键技术分析
第一节 沼泽湿地空间优化的目标函数分析
一、 水文调节服务能力分析
二、 沼泽湿地水鸟栖息地适宜性分析
第二节 沼泽湿地空间优化的约束条件分析
一、 评价数据的来源
二、 评价指标的量化
三、 三江平原各县市沼泽湿地与农作物生产协调水平分析
第三节 本章小结
第五章 三江平原沼泽湿地空间优化决策分析
第一节 沼泽湿地空间优化的相关理论
一、 沼泽湿地空间优化的内涵
二、 沼泽湿地空间优化的原则
三、 沼泽湿地空间优化的特性
四、 沼泽湿地空间优化的目标
第二节 多目标蚁群算法参数设置
一、 Pareto 最优解
二、 沼泽湿地空间优化参数设置
三、 基于多目标蚁群算法的沼泽湿地空间优化流程
第三节 目标函数与约束条件在多目标蚁群算法中的处理
一、 多目标函数的处理
二、 约束函数处理
第四节 基于多目标的三江平原沼泽湿地空间优化决策
一、 基于 Matlab 的沼泽湿地空间优化系统
二、 优化准备
三、 优化参数设置与分析
四、 三江平原沼泽湿地空间优化结果与分析
第六章 三江平原沼泽湿地空间格局优化效果分析
第一节 沼泽湿地整体景观格局验证
第二节 目标函数优化验证
一、 水文调节服务能力目标分析
二、 水鸟栖息地适宜性目标分析
第三节 约束条件优化结果验证
一、 三江平原整体协调水平优化结果验证
二、 三江平原各县（市）协调水平优化结果验证
第四节 本章小结
第七章 结论及展望
第一节 主要结论
第二节 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Restoration and Rational Use of Degraded Saline Reed Wetlands:A Case Study in Western Songnen Plain, China[J]. WEN Bolong 1, 2 , LIU Xingtu 1 , LI Xiujun 1 , YANG Fuyi 1 , LI Xiaoyu 1 (1. Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130012, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China). Chinese Geographical Science. 2012(02)
[2]湿地退化研究进展[J]. 韩大勇,杨永兴,杨杨,李珂. 生态学报. 2012(04)
[3]广州市城市边缘区土地利用优化配置(英文)[J]. 龚建周,刘彦随,陈文理. Journal of Geographical Sciences. 2012(01)
[4]城市土地利用空间优化配置的多智能体系统与微粒群集成优化算法[J]. 张鸿辉,曾永年,尹长林,喻定权. 武汉大学学报(信息科学版). 2011(08)
[5]多智能体区域土地利用优化配置模型及其应用[J]. 张鸿辉,曾永年,谭荣,刘慧敏. 地理学报. 2011(07)
[6]基于遥感技术的珠海市湿地动态变化分析与研究[J]. 李东东,乔玉良,张青海. 气象与环境科学. 2011(02)
[7]东北地区沼泽湿地景观动态特征及驱动力分析(英文)[J]. 陈静,张树文,张养贞. Journal of Landscape Research. 2010(12)
[8]基于生态功能评价的湿地景观格局优化及其效应——以江苏盐城海滨湿地为例[J]. 孙贤斌,刘红玉. 生态学报. 2010(05)
[9]土地利用空间优化配置研究进展与展望[J]. 罗鼎,月卿,邵晓梅,王静. 地理科学进展. 2009(05)
[10]面向对象分类的特征空间优化[J]. 张秀英,冯学智,江洪. 遥感学报. 2009(04)
博士论文
[1]多尺度土地资源配置研究[D]. 尹珂.西南大学 2010
[2]基于多目标蚁群算法的土地利用优化配置[D]. 高小永.武汉大学 2010
[3]面向对象影像分析中的尺度问题研究[D]. 黄慧萍.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2003
硕士论文
[1]1997—2004年浙江省金衢盆地湿地动态变化分析和生态健康评价[D]. 虞湘.浙江大学 2011
[2]扎龙湿地生态功能研究[D]. 吕玉哲.东北林业大学 2007
[3]南四湖湿地功能变化及评价分析研究[D]. 孙娟.山东师范大学 2002
[4]拉鲁湿地生态环境质量评价的景观生态学方法应用研究[D]. 李永建.四川大学 2002
本文编号：2909528
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)吉林省
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
第一节 选题背景、目的和意义
一、 选题背景及依据
二、 选题目的及意义
第二节 国内外研究进展
一、 沼泽湿地服务能力分析与评价研究进展
二、 空间优化算法研究进展
三、 土地利用空间优化研究进展
四、 沼泽湿地空间优化研究进展
第三节 主要研究内容、技术路线和创新点
一、 主要研究内容
二、 总体技术路线
三、 论文创新点
四、 论文组织结构
第二章 研究区概况及研究方法
第一节 研究区域概况
一、 三江平原总体概况
二、 气候条件
三、 地质、地貌特征
四、 土壤特征
五、 水文特征
六、 沼泽湿地空间分布及其变化特征
第二节 研究方法
一、 P-M 模型
二、 层次分析法
三、 沼泽湿地与作物生产协调发展分析方法
四、 多目标蚁群算法
五、 景观格局分析
第三章 数据收集与预处理
第一节 遥感数据收集及处理
一、 Landsat-TM 影像介绍
二、 本研究所用的 Landsat-TM 影像
三、 Landsat-TM 影像预处理
第二节 气象数据收集及预处理
一、 地面气象数据收集
二、 气象数据整理及栅格化
第三节 其他数据收集与处理
一、 DEM 数据
二、 水系与道路数据
三、 NDVI 数据
四、 野外采样与监测数据
五、 土地利用/覆被数据
第四章 三江平原沼泽湿地优化关键技术分析
第一节 沼泽湿地空间优化的目标函数分析
一、 水文调节服务能力分析
二、 沼泽湿地水鸟栖息地适宜性分析
第二节 沼泽湿地空间优化的约束条件分析
一、 评价数据的来源
二、 评价指标的量化
三、 三江平原各县市沼泽湿地与农作物生产协调水平分析
第三节 本章小结
第五章 三江平原沼泽湿地空间优化决策分析
第一节 沼泽湿地空间优化的相关理论
一、 沼泽湿地空间优化的内涵
二、 沼泽湿地空间优化的原则
三、 沼泽湿地空间优化的特性
四、 沼泽湿地空间优化的目标
第二节 多目标蚁群算法参数设置
一、 Pareto 最优解
二、 沼泽湿地空间优化参数设置
三、 基于多目标蚁群算法的沼泽湿地空间优化流程
第三节 目标函数与约束条件在多目标蚁群算法中的处理
一、 多目标函数的处理
二、 约束函数处理
第四节 基于多目标的三江平原沼泽湿地空间优化决策
一、 基于 Matlab 的沼泽湿地空间优化系统
二、 优化准备
三、 优化参数设置与分析
四、 三江平原沼泽湿地空间优化结果与分析
第六章 三江平原沼泽湿地空间格局优化效果分析
第一节 沼泽湿地整体景观格局验证
第二节 目标函数优化验证
一、 水文调节服务能力目标分析
二、 水鸟栖息地适宜性目标分析
第三节 约束条件优化结果验证
一、 三江平原整体协调水平优化结果验证
二、 三江平原各县（市）协调水平优化结果验证
第四节 本章小结
第七章 结论及展望
第一节 主要结论
第二节 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Restoration and Rational Use of Degraded Saline Reed Wetlands:A Case Study in Western Songnen Plain, China[J]. WEN Bolong 1, 2 , LIU Xingtu 1 , LI Xiujun 1 , YANG Fuyi 1 , LI Xiaoyu 1 (1. Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130012, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China). Chinese Geographical Science. 2012(02)
[2]湿地退化研究进展[J]. 韩大勇,杨永兴,杨杨,李珂. 生态学报. 2012(04)
[3]广州市城市边缘区土地利用优化配置(英文)[J]. 龚建周,刘彦随,陈文理. Journal of Geographical Sciences. 2012(01)
[4]城市土地利用空间优化配置的多智能体系统与微粒群集成优化算法[J]. 张鸿辉,曾永年,尹长林,喻定权. 武汉大学学报(信息科学版). 2011(08)
[5]多智能体区域土地利用优化配置模型及其应用[J]. 张鸿辉,曾永年,谭荣,刘慧敏. 地理学报. 2011(07)
[6]基于遥感技术的珠海市湿地动态变化分析与研究[J]. 李东东,乔玉良,张青海. 气象与环境科学. 2011(02)
[7]东北地区沼泽湿地景观动态特征及驱动力分析(英文)[J]. 陈静,张树文,张养贞. Journal of Landscape Research. 2010(12)
[8]基于生态功能评价的湿地景观格局优化及其效应——以江苏盐城海滨湿地为例[J]. 孙贤斌,刘红玉. 生态学报. 2010(05)
[9]土地利用空间优化配置研究进展与展望[J]. 罗鼎,月卿,邵晓梅,王静. 地理科学进展. 2009(05)
[10]面向对象分类的特征空间优化[J]. 张秀英,冯学智,江洪. 遥感学报. 2009(04)
博士论文
[1]多尺度土地资源配置研究[D]. 尹珂.西南大学 2010
[2]基于多目标蚁群算法的土地利用优化配置[D]. 高小永.武汉大学 2010
[3]面向对象影像分析中的尺度问题研究[D]. 黄慧萍.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2003
硕士论文
[1]1997—2004年浙江省金衢盆地湿地动态变化分析和生态健康评价[D]. 虞湘.浙江大学 2011
[2]扎龙湿地生态功能研究[D]. 吕玉哲.东北林业大学 2007
[3]南四湖湿地功能变化及评价分析研究[D]. 孙娟.山东师范大学 2002
[4]拉鲁湿地生态环境质量评价的景观生态学方法应用研究[D]. 李永建.四川大学 2002
本文编号：2909528
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