寒区高等级公路生态恢复模式与景观评价研究

摘要

对高等级公路景观评价是比环境影响评价更能综合体现高速公路动态环境多种景观要素相互映衬、相互作用的一种研究方法，是一项跨越自然科学和社会科学的边缘性科学工作，也是目前一个新的研究领域。寒区温度低，生物多样性和生态系统脆弱，高等级公路景观评价面临难度大、涉及面广。因此，开展寒区公路路域生态恢复技术的研究具有重要的理论和实践指导意义。
　　本研究通过分析国内外景观评价与生态恢复技术的相关研究，提出了针对寒区高等级公路景观评价与生态恢复技术的研究内容。通过对黑龙江省寒区不同的公路边坡植物种类、组成结构、演替规律及施工工艺的大量野外调查、室内试验、以及小区试验。筛选出适宜寒区公路边坡绿化的植物种类，研究出针对性强、操作简便和经济适用的寒区公路路域植被建植技术，并进一步对公路林带、取弃土场、公路边坡的建设规模、树种配置模式和抗污染树种筛选进行研究。在此基础上，基于RS和GIS技术，选取高分辨率遥感影像（SPOT5和ALOS）为主要数据源，定量提取寒区高等级公路景观评价因子，借助于层次分析法，从自然环境因子和人文环境因素出发，构建了一个三层次的评价体系:公路自身景观、公路两侧本底景观和公路两侧人文景观，完成了高等级公路的景观质量综合评价。
　　结合GIS和层次分析法，并基于高分辨影像（SPOT5和ALOS），从公路自身景观、公路自然景观和公路人文景观三个评价因子出发，完成寒区高等级公路的景观综合评价，是本文研究的一个重要特色。研究表明砼预制空心砖植草、铺植草砖、轮胎植草、浆砌片石骨架各方面性能表现优秀，是寒区公路边坡植被恢复的适宜技术，而营养钵植草不提倡大面积使用，对于坡面土壤条件较好坡度较缓的边坡提倡人工种树植草。基于公路边坡植物种类、组成结构、演替规律和景观效果等方面的研究提出了在平原和湿地的公路环境、公路环境为山地森林和高陡边坡且杂木林较多的公路环境植被恢复的组合模式。通过实地调查和鱼鳞坑客土绿化小区试验表明，珍珠梅、胡枝子、兴安杜鹃、樟子松生长势和成活率都表现较好，是适合岩石边坡的植物种类。
　　景观质量综合评价结果表明:Ⅱ类所占的比例最大，且面积呈现增加的趋势，说明生态恢复措施发生了一定的作用，Ⅲ类面积也呈现一定增加的趋势，Ⅴ类面积减少的区域主要分布在22km试验段两侧，Ⅳ类面积呈现减少的趋势，研究区域的景观生态质量属于较好的水平，且生境质量有了一定的提高。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 技术路线

1．4 研究主要内容

1．4．1 评价指标的确定

1．4．2 评价指标体系的构建

1．4．3 生态恢复技术研究

1．5 研究方法

1．6 相关概念

1．6．1 寒区

1．6．2 景观评价

1．6．3 生态恢复

2 国内外相关研究概况

2．1 景观评价研究

2．1．1 国外景观评价研究现状

2．1．2 国内景观评价研究现状

2．2 公路景观评价研究

2．2．1 国外公路景观评价研究现状

2．2．2 国内公路景观评价研究现状

2．3 生态恢复技术研究

2．3．1 国外生态恢复技术研究现状

2．3．2 国内生态恢复技术研究现状

3 研究区域概况

3．1 黑龙江省基本概况

3．1．1 气候特征

3．1．2 土壤特性

3．1．3 植被类型

3．2 研究区域概况

3．2．1 气候概况

3．2．2 地势地貌特征

3．2．3 土壤条件

3．2．4 公路沿线植物资源调查

3．3 小结

4 遥感数据获取与处理

4．1 遥感数据获取

4．1．1 遥感数据源

4．1．2 SPOT5数据介绍

4．1．3 ALOS数据介绍

4．2 SPOT5数据处理

4．2．1 几何校正

4．2．2 SPOT5的几何纠正

4．3 遥感图像配准

4．3．1 ALOS遥感数据的空间匹配

4．4 最佳波段选择

4．4．1 遥感数据的统计特征分析

4．4．2 波段数据的相关分析

4．4．3 OIF指数计算

4．5 融合处理

4．6 裁剪处理

4．7 景观分类特征

4．8 面向对象的处理

4．8．1 影像尺度分割

4．8．2 遥感尺度提取

4．8．3 分类结果

4．9 小结

5 公路景观生态评价指标构建

5．1 公路景观概念、特点及评价范围

5．2 高等级公路景观评价的意义

5．3 寒区高等级公路评价的原则

5．4 评价指标的确定

5．5 评价指标体系的构建

5．6 寒区高等级公路景观评价标准的制定

5．6．1 构筑物

5．6．2 边坡状况

5．6．3 公路服务区

5．6．4 地形地貌

5．6．5 路域植被状况

5．6．6 生态环境破坏状况

5．6．7 动物状况

5．6．8 水域状况

5．6．9 城镇景观

5．6．10 公路建设影响

5．6．11 风景名胜

5．7 小结

6 寒区高等级公路生态恢复模式及植物选择

6．1 生态恢复与重建的理论基础

6．1．1 生态限制因子原理

6．1．2 生态系统的结构理论

6．1．3 生物适宜性原理

6．1．4 生态位原理

6．1．5 生物群落演替理论

6．1．6 生物多样性原理

6．2 生态恢复的功能

6．2．1 护坡功能

6．2．2 改善环境功能

6．2．3 景观功能

6．3 边坡生态防护方法与护坡植物选择

6．3．1 边坡类型及植物应用特点

6．3．2 边坡生态恢复模式

6．3．3 鱼鳞坑客土恢复模式

6．4 取弃土场生态恢复

6．5 隔离带生态恢复

6．6 路侧林带生态恢复

6．7 小结

7 高等级公路景观评价

7．1 层次分析法

7．2 评价矩阵的建立及指标权重计算

7．3 层次分析法评价

7．3．1 公路自身景观质量

7．3．2 公路两侧本底景观质量

7．3．3 公路两侧人文景观质量

7．4 基于GIS评价分析结果

7．5 小结

8 结论与讨论

参考文献

附录

攻读博士期间发表论文

致谢

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