基于类型变化追踪模型的黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力研究
本文关键词：基于类型变化追踪模型的黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：作为陆地生态系统的主要组成部分之一,湿地对于维持生态系统平衡至关重要。由于自然因素和人为活动的影响,黑河中游湿地面积锐减,破碎化程度加重,生物多样性较少,湿地生态系统退化,导致背部的巴丹吉林沙漠不断南移,威胁黑河流域的生存和发展,同时影响整个河西走廊乃至整个西北的生态安全。因而对黑河中游湿地破碎化过程以及驱动因子展开研究,有助于总结黑河中游湿地破碎化过程,探讨湿地破碎化的驱动力,为后续黑河中游湿地资源保护提供参考。同时可以为干旱区湿地像元尺度景观破碎化及驱动力研究提供典型案例。本文以遥感和GIS空间分析为依托,利用移动窗口技术和空间形态学准则构建类型变化追踪模型;利用面积频率统计法、卡方分布归一化尺度方差、分维数距平和多样性指数探讨黑河中游湿地破碎化模型的适宜和最佳窗口尺度;在此基础上利用构建的模型和确定的最佳尺度,分析不同时期湿地破碎化时空分布特征和动态变化过程。在此基础上通过冗余分析和主成分分析探索湿地破碎化驱动因子,由CLUE-S模型对驱动因子选择合理性进行验证,最后预测自然发展趋势情景、湿地快速恢复情景和湿地保护情景下的湿地破碎化。主要的研究内容与结果如下:(1)通过构建类型变化追踪模型,结合面积频率变化、分维数(FRAC)距平和景观多样性指数等方法,最后通过CHI-NSV的可信度检验和敏感性分析,确定黑河中游湿地破碎化研究中,类型变化追踪模型的适宜尺度为150 m×150 m 450 m×450m,最佳尺度250 m×250 m。(2)近35年来黑河中游湿地面积共减少了7570.27hm2,核心湿地所占比例减少了12.75%,而孔隙湿地、边缘湿地和斑块湿地所占比例分别增加了0.80%、3.09%和8.86%,湿地破碎化呈“核心湿地→边缘湿地、孔隙湿地→斑块湿地、非湿地”的过程。本研究不仅可以反映出黑河中游湿地面积减少和破碎化的趋势,更能从空间上准确的刻画出黑河中游湿地的破碎化过程。(3)选取湿地破碎化的驱动因子包含4个自然因子和9个人为因子,冗余分析结果表明,除气温和海拔之外的因子共线性参数均较小,结合湿地破碎化驱动力的已有研究,选择剔除海拔因子后的12个因子作为湿地破碎化驱动力分析的驱动因子。通过主成分分析将因子划分为五个主成分,前五个主成分的总方差的累积贡献率已经达到75.3801%,能够表征湿地退化驱动因子的主要信息。进一步分析表明,黑河中游地区湿地破碎化是自然因子和人为因子共同作用的结果,同时湿地破碎化主要受人为因子的影响。(4)通过CLUE-S模型不同参数的设定,结合RDA分析选取的湿地破碎化的驱动因子,实现CLUE-S模型湿地景观破碎化的空间分配布局。选取合适的因子对CLUE-S模型模拟的准确性影响很大,共选取12个驱动因子,实现2010年湿地景观破碎化特征类型的空间模拟。模拟的结果显示,Kappa系数达到0.6424,说明选择的因子能够较好的模拟湿地破碎化,证明湿地驱动因子选择较为合理。但是需要通过对湿地破碎化机理模型的进一步发展,实现在微观尺度和宏观尺度上对湿地破碎化的解释。
【关键词】：湿地破碎化 类型变化追踪模型 CLUE-S模型 黑河
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P901
【目录】：
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-10
- 1 绪论10-19
- 1.1 选题背景及意义10-12
- 1.1.1 选题背景10-11
- 1.1.2 选题意义11-12
- 1.2 研究目的12-13
- 1.3 国内外湿地景观破碎化研究进展13-19
- 1.3.1 国外研究进展13-15
- 1.3.2 国内研究进展15-19
- 2 研究区概况19-21
- 2.1 自然环境概况19-20
- 2.1.1 地形地貌19
- 2.1.2 气象气候特征19
- 2.1.3 植被与土壤19-20
- 2.1.4 水文20
- 2.2 社会经济概况20-21
- 2.2.1 人口状况20
- 2.2.2 经济发展状况20-21
- 3 研究方法与技术路线21-29
- 3.1 数据来源21
- 3.2 数据处理21-22
- 3.2.1 遥感影像预处理21-22
- 3.2.2 人机交互解译及精度验证22
- 3.3 研究内容22-23
- 3.3.1 湿地景观破碎化过程和格局分析22-23
- 3.3.2 湿地景观破碎化驱动因子分析23
- 3.3.3 湿地景观破碎化驱动因子验证模拟23
- 3.4 研究方法23-29
- 3.4.1 湿地破碎化过程和格局分析23-25
- 3.4.2 湿地景观破碎化驱动因子分析25-27
- 3.4.3 湿地景观破碎化驱动因子验证模拟27-29
- 4 湿地景观类型变化追踪模型构建及分析29-41
- 4.1 湿地景观类型变化追踪模型构建29-30
- 4.1.1 土地利用数据的类别聚合29
- 4.1.2 类型变化追踪模型的构建29
- 4.1.3 湿地指数Pw和Pww的测度29-30
- 4.1.4 湿地破碎化特征的判定30
- 4.2 湿地景观类型变化追踪模型尺度选择30-34
- 4.2.1 结果与分析30-34
- 4.3 湿地景观破碎化时空动态分析34-37
- 4.3.1 湿地破碎化特征类型面积变化34-35
- 4.3.2 湿地破碎化特征类型时空变化35-37
- 4.4 讨论37-40
- 4.4.1 类型变化追踪模型37-38
- 4.4.2 模型适宜尺度和最佳尺度38-39
- 4.4.3 黑河中游湿地破碎化39-40
- 4.5 本章小结40-41
- 5 湿地景观破碎化驱动力分析41-52
- 5.1 湿地景观破碎化驱动因子选择及空间化41-44
- 5.2 湿地景观破碎化驱动因子冗余分析44-47
- 5.3 湿地景观破碎化驱动因子主成分分析47-49
- 5.4 讨论49-50
- 5.5 本章小结50-52
- 6 湿地景观破碎化驱动力验证与模拟预测52-64
- 6.1CLUE-S模型52
- 6.1.1 CLUE-S模型概述52
- 6.1.2 CLUE-S模型的原理52
- 6.2 基于CLUE-S模型的湿地景观破碎化模拟52-58
- 6.2.1 模型假设52-53
- 6.2.2 数据准备53
- 6.2.3 模拟过程53-57
- 6.2.4 模拟结果及验证57-58
- 6.3 三种情境下2020年湿地景观破碎化预测58-62
- 6.3.1 三种情景下湿地破碎化结构设定58-60
- 6.3.2 模型回归系数计算60-61
- 6.3.3 模拟结果61-62
- 6.4 本章小结62-64
- 7 结论与展望64-67
- 7.1 结论64-65
- 7.2 展望65-67
- 参考文献67-77
- 在校期间研究成果77-78
- 致谢78
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