基于CA-Markov模型的土地生态安全时空演变研究——以大连市旅顺口区为例

摘要

土地是人类赖以生存的根本，是人类文明发展和延续的重要条件之一。近年来，随着社会经济的快速发展以及城镇化速度加快，人口大量向城市集中，土地利用与人类生存和经济发展之间的矛盾日益尖锐。20世纪80年代以来，遥感技术的应用与地理信息系统相结合，为研究土地利用格局和变化过程提供了有力工具，但单纯的土地利用类型的变化难以有效地解释和解决人地矛盾，尤其是无法对土地生态安全的演变过程进行动态模拟和预测。文章以大连市旅顺口区作为案例区，基于CA-Markov模型研究土地生态安全格局时空演变，以期为旅顺口区未来土地利用规划和可持续建设提供依据。
　　本文运用ENVI5.1分别对2004、2009、2014年三期遥感影像进行基础处理，结合“驱动力（Driving Force）－压力（Pressure）－状态（State）－影响（Impact）－响应（Response）指标体系，并基于ArcGIS创建大连市旅顺口区土地生态安全评价格网数据库。通过ArcGIS的空间分析测算三期土地生态安全状态，并将格网数据评价结果经矢量—栅格转化到IDRISI中，构建土地生安全CA-Markov模型，分别计算每两期之间的土地生态安全演变中的安全等级转移矩阵，同时仿真模拟演变过程；经过检验后，再将此演变模型对未来的土地生态安全演变进行预测，获得以下结论：
　　（1）旅顺口区土地生态安全的动态模拟结果表明：2004-2014年的十年间，旅顺口区土地生态安全的演变过程是一个从临界安全状态以下范围逐渐减小、临界安全状态以上范围逐渐增大的过程；同时，土地生态安全演变和恢复的过程具有先快后慢的特性。旅顺口区未来五年的土地生态安全预测结果表明：2019年旅顺口区土地生态安全状态继续转好，但相较之前十年的转好速度有所减小，多数区域会保持较好状态。
　　（2）基于GIS格网数据的评价，相较以行政区为评价单元的评价方法，更能清晰的体现空间上的分异性，在处理中小尺度的生态安全评价问题上具有更大的优势。CA-Markov模型不仅可以对土地利用变化进行仿真模拟和预测，而且对土地生态安全评价结果也能进行元胞动态模拟和预测。
　　（3）通过分析各期评价结果图、动态模拟结果图、预测模拟结果图可以看出：土地生态安全等级较高区域一般为较大范围的自然林地或自然保护区，其次是耕地和城市区域，最差的区域往往为城市区域与耕地、林地的交叉区域，即地类斑块较小、分散并且杂乱的区域土地生态安全等级最差。

目录

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2研究方法与技术路线

1.2.1研究方法

1.2.2技术路线

第二章土地生态安全时空演变研究综述

2.1土地生态安全研究综述

2.1.1土地生态安全理论研究

2.1.3土地生态安全评价研究

2.2土地生态安全时空演变研究综述

2.2.1土地生态安全时空演变理论研究

2.2.2土地生态安全演变方法研究

2.2.3存在问题与发展趋势

第三章土地生态安全时空演变模型的建立

3.1基于GIS土地生态安全评价模型

3.1.1评价指标体系（DPSIR）的建立

3.1.2GIS格网数据库的构建

3.1.3土地生态安全指数测算

3.2土地生态安全时空演变模型

3.2.1CA-Markov模型原理

3.2.2CA-Markov模型构建

第四章大连市旅顺口区实证分析

4.1研究区概况

4.2数据收集与处理

4.2.1遥感数据的收集与处理

4.2.2多源数据标准化与权重

4.2.3土地生态安全状态评价与分析

4.4土地生态安全时空演变分析

4.4.1基于CA-Markov的土地生态安全演变仿真模拟

4.4.2土地生态安全演变模拟结果精度检验

4.4.3基于CA-Markov的土地生态安全预测

第五章结论与讨论

5.1主要结论

5.2创新之处与不足

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢