长株潭核心区土地利用变化及其生态环境效应研究

发布时间：2017-04-02 08:04

  本文关键词：长株潭核心区土地利用变化及其生态环境效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土地利用变化是当前全球环境变化的前沿和热点课题,推进新型城镇化是我国党和政府新时期的战略举措,而长株潭作为中部地区城市化快速推进的城市群典型代表,研究该区域的土地利用变化及其生态环境效应具有十分重要的意义。本文选择长株潭核心区为研究对象,以2000年、2007年和2013年遥感影像为主要数据源,采用野外观测和室内试验相结合的方法筛选出最优土地利用信息提取方案；以“时间”和“空间”为主线,采用土地利用变化结构分析指标、方向分析指标、空间分析指标剖析了土地利用的时空演化过程；在构建GIS-Logistic回归模型的基础上,从自然与社会经济因素两个方面,揭示了土地利用变化的驱动机制；采用辐射传输方程法,反演了地表温度,研究了热场空间分布特征及土地利用类型与地表温度关系,揭示了土地利用类型对热环境效应贡献程度,探究了土地利用变化的热环境效应；建立了完全基于遥感信息的RSEI指数模型,定量评价了生态环境质量状况,获得了以下主要结论和进展：(1)筛选出最优土地利用信息提取方案。将长株潭核心区土地利用类型确定为耕地、林地、草地、水体和建设用地五类,实验得出在75%训练样本量、加入纹理特征的条件下CART方法为最优分类方案,分类总精度达到92%以上,Kappa系数在0.9以上,该方案是一种精度较高、比较有效的信息提取方法。(2)明确了长株潭核心区土地利用现状。到2013年,研究区土地利用结构仍以耕地和林地为主,占总面积的3/4以上,建设用地不到总面积的1/5,草地和水体所占面积较少。对比2000年,耕地、林地面积比重有较大幅度下降但两者的多度指数之和仍有58.68%,两者重要度之和为76.58%,且耕地的多度和重要度仍超过20%,但建设用地的多度和重要度正迅速增加并接近20%,研究区正处于以农业为主向以工业和服务业为主转化的发展阶段。(3)阐明了长株潭核心区土地利用变化特征。2000～2013年,研究区以耕地和林地大幅度减少及建设用地迅速扩张为主要特征；区内土地利用程度总体较高,呈逐年缓慢上升态势,2000年、2007年和2013年土地利用程度指数分别为301.85、308.86和311.38；2000～2007年与2007～2013年土地利用程度变化量及变化率均大于零,说明土地利用处于发展期；区内各区县土地利用类型转化程度不一,总体来说生态退化的类间转化多于生态改善的类间转化。(4)分析了长株潭核心区上地利用变化的驱动机理。研究区上地利用变化格局是自然环境和人类经济社会活动长期作用的结果,区位因素、DEM高程、河流是土地利用类型变化的自然基础,决定变化的空间形态；公路、铁路等基础设施建设,扩大了各类土地利用类型变化的区域；GDP、总人口密度、固定资产投资等经济社会因素决定各类土地利用类型变化的速度；国家政策、政府规划决定着各类土地利用类型变化的方向、规模和程度。(5)揭示了土地利用变化的热环境效应关系。研究区内各土地利用类型对热岛效应强度的贡献不一样,建设用地对强热岛和极强热岛贡献最大,林地与水体对绿岛的贡献最大；城市建成区重心转移始终是由东南向西北方向变化,各类热岛斑块转移总体规律为先由东北向西南再由西南转向西北变化,热岛转移方向与城市重心转移方向大致相符；热岛效应与NDⅥ呈负向相关关系,且NDⅥ值每减少0.1,地表温度将增加2.02℃；与NDBI呈正向相关关系,NDBI值每增加0.1,地表温度将增加1.33℃；与MNDWI呈负向相关关系,MNDWI每减少0.1,地表温度将增加1.55℃。(6)开展了长株潭核心区生态环境质量评价。选择绿度(NDⅥ)、热度(LST)湿度(MNDWI)、亮度(NDSI)和浑浊度(AOD)等5个全遥感指数构建了RSEI模型,利用RSEI模型计算出研究区2000年、2007年和2013年生态环境质量指数分别为0.7005、0.6778、0.7174,结果表明研究区生态环境质量经历了一个“好—差—好”的变化过程,并与区内生态退化型地类及生态改善型地类的数量变化趋势保持一致。(7)提出了引导区内空间重构顶层设计、提高区内城市发展水平、实施区内环境动态监测、建设美丽长株潭城市群的政策建议。
【关键词】：土地利用变化 长株潭核心区 时空演变 驱动力分析 生态环境效应
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F301.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究目的与意义14-15
• 1.2.1 研究目的14
• 1.2.2 研究意义14-15
• 1.3 国内外研究进展15-22
• 1.3.1 土地利用信息提取与变化检测研究15-17
• 1.3.2 土地利用变化的解释分析研究17-19
• 1.3.3 土地利用变化的生态环境效应研究19-20
• 1.3.4 遥感生态环境质量评价研究20
• 1.3.5 长株潭地区土地利用变化及其生态环境效应研究20-21
• 1.3.6 研究述评21-22
• 1.4 研究内容、方法与技术路线22-25
• 1.4.1 研究内容22-23
• 1.4.2 研究方法23
• 1.4.3 技术路线23-25
• 第2章 研究区概况25-31
• 2.1 自然环境概况25-28
• 2.1.1 地理位置与研究范围25
• 2.1.2 地形地貌25-27
• 2.1.3 水文水系27
• 2.1.4 气象气候27
• 2.1.5 植被土壤27-28
• 2.2 社会经济概况28-31
• 2.2.1 人口增长28-29
• 2.2.2 社会经济发展29
• 2.2.3 城市化进程29-31
• 第3章 数据预处理与土地利用信息提取31-50
• 3.1 数据源31
• 3.2 软硬件平台31-32
• 3.3 遥感影像预处理32-34
• 3.3.1 Landsat卫星影像预处理32-34
• 3.3.2 DEM数据预处理34
• 3.4 土地利用分类精度实验34-46
• 3.4.1 影像分类前准备35-36
• 3.4.2 实验样本36-37
• 3.4.3 实验设计与过程37-41
• 3.4.4 实验结果与分析41-45
• 3.4.5 实验结论45-46
• 3.5 土地利用变化信息提取46-49
• 3.5.1 土地利用分类系统46-47
• 3.5.2 土地利用信息提取与分类精度评价47-48
• 3.5.3 分类后处理48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 长株潭核心区土地利用时空演变50-78
• 4.1 分析方法与测度指标50-53
• 4.1.1 土地利用变化结构分析指标50-52
• 4.1.2 土地利用变化方向分析指标52
• 4.1.3 土地利用变化空间分析指标52-53
• 4.2 结果分析53-67
• 4.2.1 土地利用变化结构分析53-56
• 4.2.2 土地利用变化方向分析56-61
• 4.2.3 土地利用变化空间分析61-67
• 4.3 土地利用变化区县差异分析67-76
• 4.3.1 区县土地利用类型变化差异分析67-72
• 4.3.2 区县土地利用程度差异分析72-73
• 4.3.3 区县土地利用动态度差异分析73-76
• 4.4 本章小结76-78
• 第5章 长株潭核心区土地利用变化驱动力分析78-96
• 5.1 Logistic回归模型78-80
• 5.2 土地利用变化的GIS-Logistic模型构建80-87
• 5.2.1 土地利用变化的GIS-Logistic模型80-81
• 5.2.2 变量的选取81-82
• 5.2.3 变量数据收集与处理82-86
• 5.2.4 抽样过程86
• 5.2.5 自变量因子选择方法86
• 5.2.6 初步统计诊断86-87
• 5.3 结果与分析87-94
• 5.3.1 耕地变化的Logistic回归分析87-89
• 5.3.2 林地变化的Logistic回归分析89-91
• 5.3.3 建设用地变化的Logistic回归分析91-93
• 5.3.4 土地利用变化驱动机理93-94
• 5.4 本章小结94-96
• 第6章 长株潭核心区土地利用的地表热环境效应96-125
• 6.1 地表温度遥感反演96-99
• 6.1.1 理论基础96-97
• 6.1.2 地表温度反演方法97-99
• 6.2 长株潭核心区地表温度99-119
• 6.2.1 基于辐射传输方程法的地表温度反演99-102
• 6.2.2 反演精度评价102-103
• 6.2.3 长株潭核心区地表温度特征分析103-114
• 6.2.4 热岛效应与地表各指数关系114-119
• 6.3 土地利用类型与地表热环境效应119-124
• 6.3.1 土地利用类型与地表温度的关系119-120
• 6.3.2 土地利用类型与热环境效应贡献率120-122
• 6.3.3 土地利用变化的热环境响应122-124
• 6.4 本章小结124-125
• 第7章 长株潭核心区遥感生态环境效应评价125-137
• 7.1 遥感生态环境指数的构建125-132
• 7.1.1 生态环境状况指数125-126
• 7.1.2 遥感生态指数126-129
• 7.1.3 数据处理129-130
• 7.1.4 评价方法130-132
• 7.2 基于RSEI指数的长株潭核心区生态评价132-136
• 7.2.1 RSEI与EI指数比较132-133
• 7.2.2 RSEI指数应用133-136
• 7.2.3 关于RSEI指数的讨论136
• 7.3 本章小结136-137
• 第8章 结论与讨论137-143
• 8.1 研究结论137-140
• 8.2 特色与创新140-141
• 8.3 建议141-142
• 8.4 讨论142-143
• 参考文献143-160
• 致谢160-161
• 作者简介161

  本文关键词：长株潭核心区土地利用变化及其生态环境效应研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282129