巴西耕地资源空间分异特征研究

摘要

随着经济的快速发展、工业的不断推进，世界上的耕地也越来越快的减少，人均耕地面积不断变小，耕地资源与人类社会的关系逐渐超出单一的民族和国家的范畴，成为了制约整个人类生存与发展的全球大问题。位于南美洲东部的巴西，作为全球重要的农产品贸易出口国之一，土地资源丰富，耕地储备量非常大，农业生产潜力巨大，未来巴西在国际农业领域将具有极其重要的战略意义。随着全球粮食危机的蔓延和人口大国的崛起，农业技术的不断发展促使巴西在全球粮食贸易中扮演着越来越重要的地位，近年来我国粮食缺口不断扩大，所以，针对其耕地资源分布特征研究对于我国对巴粮食贸易更有效的进行具有一定的指导和现实意义。
　　本文研究课题的支撑下，参照河流、湖泊、公路铁路、居民点等辅助数据，通过人机交互的逐栅格判别方式，建立了巴西2005年土地利用空间数据库，为耕地进行特征分析提供了可能:利用GIS的空间分析功能，统计巴西州际耕地面积、垦殖率、耕地重心与几何重心偏距等指标，实现了巴西州际结构差异、地域分布差异和耕地区域差异三个方面的空间特征分析，掌握了巴西耕地的基本分布特点;在此基础上，利用DEM数字高程数据和气候带矢量数据，借助GIS空间叠加功能，进一步分析了耕地在不同影响因子下的空间分布特征，综合掌握耕地的地形分异特征，也为巴西后备耕地资源的合理开发与利用提供了科学依据和支持;并进一步利用空间自相关指数，反映耕地空间的集聚程度，为我国对巴西的粮食贸易提供科学借鉴。主要结论如下:
　　(1)巴西州际耕地面积差异显著，位于东南部的米纳斯吉拉斯州和西北角的罗赖马州面积比达62∶1;各州耕地垦殖率范围0.27％～38.06％，26个州垦殖率共分五级，州数据分布较为均匀，分别为6、5、5、5、4个州，其中，垦殖率一级的州有罗赖马州、阿马帕州、帕拉州、亚马逊州、阿克里州和朗多尼亚州，五级的州有塞尔希培州、戈亚斯州、圣保罗州和巴拉那州;五个农业经济区中，由于海拔和气候条件的差异，各经济区耕地分布差异明显，东南部垦殖率最高，达29.05％，约为全国平均垦殖率的2.5倍，区内耕地面积占总耕地面积的24.30％;其次为南部地区，垦殖率24.67％，其土地面积占全国总面积的6.6％，而区域内耕地相对面积比例为12.59％;北部地区垦殖率最低，为2.92％，但其土地面积占到全国总面积45％;巴西耕地重心位于戈亚斯州联邦区巴西利亚西部，相对于几何重心，耕地重心偏向于东南部地区，表明东部和南部是耕地的集聚区。
　　(2)巴西耕地分布垂直分布层次明显，耕地分布高差大，各高程带范围均有耕地分布，域内耕地绝大部分处在海拔1000m以下，其中200-500m和500-1000m为最主要的耕地分布区域。海拔1000-1500m范围区经济较为发达，垦殖率相对较高，海拔1500m以上基本很少分布耕地;巴西大部分耕地分布较为平缓，其中，简单或多种作物系统(11)和农地/自然植被镶嵌(12)有超过一半的耕地分布于0.00-0.43°内;坡向不同，其接受太阳辐射的能力也不同，巴西耕地除在平坦地区面积较少外，其他地区分布面积较为均匀，北坡地形产生的水热条件有利于农作物和经济作物的生长，而对应的南部和东南部是阴坡方向，垦殖率较低，不适宜耕作;巴西地形位的指数值在0-5.71之间，地形位指数1、2、3和4四级分布有超过90％以上的耕地，且除1级外，耕地的优势度会随着地形位的增大而降低;巴西气候条件差异明显，东北部、东南部及中部地区是主要的耕地资源来源区域，该区耕地面积占总耕地面积的43.95％，高海拔热带气候区平均垦殖率在六个气候区内最高，达到30.76％。赤道气候区土地开垦活动较少，耕地面积也相应很少。
　　(3)对巴西垦殖率进行全局空间自相关分析，结果显示巴西各州耕地空间分布表现出相似值之间的空间聚集，空间关联特征是:垦殖率较高的州之间趋向于相邻，而垦殖率较低的州之间也趋向于相邻;局部空间自相关结果显示，巴西东南部的米纳斯吉拉斯州、圣保罗州、里约热内卢州、东北部的巴伊亚州和中西部的南马托格罗州垦殖率显著性为高高聚集，表明这五个州耕地资源相对丰富，在农业生产中占有重要地位。而位于巴西北部的罗赖马州、亚马逊州、阿克里州、朗多尼亚州和帕拉州垦殖率显著性为低低聚集，不适宜耕地耕作。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 选题依据

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 全球土地覆盖遥感数据研究进展

1．2．2 耕地资源空间分布研究进展

1．2．3 当前研究存在的特点及问题

1．3 研究内容

1．4 研究方法与技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

2 研究区概况及数据收集

2．1 地理位置

2．2 自然与社会经济条件

2．2．1 自然条件

2．2．2 社会经济条件

2．3 基础数据收集

3 基于遥感影像的巴西耕地覆被信息提取

3．1 数据来源

3．1．1 巴西Globcover数据

3．1．2 遥感影像数据

3．1．3 地形数据

3．1．4 河网、道路、居民点

3．2 遥感影像预处理

3．2．1 几何校正

3．2．2 辐射校正

3．2．3 图像重采样

3．3 巴西土地利用覆被信息提取

3．3．1 土地利用分类体系的建立

3．3．2 遥感解译标志

3．3．3 遥感解译精度评价

3．3．4 土地利用分类结果

4 巴西耕地空间分布特征分析

4．1 巴西耕地州际结构差异分析

4．2 巴西耕地地域分布特征

4．2．1 耕地面积差异分析

4．2．2 垦殖率差异分析

4．3 巴西耕地资源区域差异

4．3．1 农业经济区差异分析

4．3．2 耕地重心分布

5 巴西耕地影响因子分异特征分析

5．1 高程带上耕地分异特征

5．2 坡度带上耕地分异特征

5．3 坡向带上耕地分异特征

5．4 地形位上耕地分异特征

5．4．1 地形位指数和分布指数

5．4．2 耕地在地形位上分异特征

5．5 气候带上耕地分异特征

6 巴西耕地分布的相关性分析

6．1 研究方法

6．1．1 空间自相关分析

6．1．2 局部空间自相关分析

6．2 巴西耕地全局空间自相关分析

6．2．1 相关分析功能的实现

6．2．2 巴西耕地全局空间自相关分析

6．3 巴西耕地局部空间自相关分析

7 讨论、结论与建议

7．1 讨论

7．2 结论

7．3 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文