基于景观结构的城乡结合部区域生态风险分析——以泰安市岱岳区为例

摘要

由于城市化快速发展过程中人为干扰因素的强制介入，城乡结合部区域的土地利用类型更迭剧烈、用地矛盾突出、景观布局混乱、生态环境脆弱，加重区域生态风险。景观是指具有高度空间异质性的区域，景观的组成和空间结构直接影响区域生态系统功能，此外，景观结构还可以准确地显示出各种生态影响的空间分布和梯度变化特征，使各种空间分析的手段成为可能。因此可以从景观结构和类型出发，评价区域生态风险。城乡结合部区域的生态风险评价既能为城乡结合部区域的生态规划和生态建设提供数据支持，又能促进城市化发展中的土地合理开发利用，具有重要的现实意义。
　　 本文选取泰安市城乡结合部为研究区域，将危害和干扰生态系统功能的各种人类活动作为主要的风险源，将研究区域内的6种景观类型作为风险受体，以2000、2005和2010年三个时点的遥感数据为基础，利用ENVI、ERDAS和景观结构分析软件Fragstats对研究区域2000-2010年间的土地利用类型和景观格局变化进行分析，根据相关的景观格局指数构建生态风险指数作为生态终点的度量指标，评价区域生态风险的大小，并且利用利用ArcGIS空间分析功能，对研究区域的生态风险指数进行重采样和空间差值，得到城乡结合部区域的生态风险的时空变化规律，研究结果表明:
　　 (1)研究区域2010的耕地占42.15％，园地占18.22％，林地占18.28％，水域占3.89％，建设用地占14.42％，未利用地为3.05％，土地利用景观类型以农用地为主，农用地比重较大;在2000-2010年间，耕地、园地、水域、未利用地等自然景观类型面积下降，交通用地和居民地用地等建设用地面积扩张，土地利用类型的主要转移方向是自然景观向人工景观转移;在2000-2010年间，建设用地的变化率最大，高达17.83％，但是2005-2010年间的变化率相对下降;研究时段内城乡结合部区域的土地利用综合指数从2000年的265.21增加到2010年的267.93，土地利用程度略微上升了2.73。区域的土地利用程度变化率均大于0，区域的土地利用处于发展阶段。
　　 (2)在景观水平上，研究区域的景观斑块个数和斑块密度增加，最大斑块指数从2000年的13.61减少到2010年的10.04，景观形状指数、香农多样性指数和香农均度指数呈增加趋势。在类型水平上，耕地、园地、林地的人为干扰强度较大，大面积斑块变得破碎，景观破碎度和分离度增加，水域的景观指数变化不大，人为干扰较小。表明城乡结合部区域在承载城市化发展中的人为干扰和城市发展转移的生态压力时，景观形状趋于复杂，大面积的景观斑块减少，优势景观类型的面积下降，多样性指数增加，区域景观变得更加破碎，斑块之间的聚集程度降低，景观异质性增加，景观中不同景观类型分配的均匀程度越来越高。
　　 (3)研究区域在2000-2010年间土地利用类型的生态损失度动态变化不一，其中耕地和水域的生态损失度指数分别从0.025、0.037下降至0.025、0.036。建设用地的生态损失度在三时点基本上持平，变化微小。其他土地利用类型基本上呈上升趋势。在区域生态风险水平上，耕地生态风险指数贡献率最大，达55％以上，建设用地生态风险指数贡献率最小，均在5％左右。不同景观类型平均生态风险指数大小顺序为耕地＞园地＞林地＞水域＞未利用地＞建设用地，说明区域耕地的占用和破碎化分割等变化对区域生态环境和社会经济发展的生态风险潜在影响最大，其次是园地和林地。
　　 (4)2000和2010年研究区生态风险范围较大，风险小区的风险值分布较分散，2005年的生态风险范围最小，风险小区的风险值分布较集中，2000-2005年的生态风险小区的生态风险值以增加为主趋势，57.31％的生态风险小区的生态风险值增加;2005-2010年生态风险小区的生态风险值以降低为主趋势，68.23％的生态风险小区的生态风险值减少;生态风险指数在空间分布上，较低风险区面积变化最剧烈，其面积呈先降后增的波动态势，最低风险区和最高风险区的面积变化不大，最高风险区域面积缓慢上升，2005-2010年，随着城市发展过程中高景观损失度的未利用地被开发利用，最高风险等级面积下降为0。

目录

声明

符号说明

摘要

1 引言

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 国外研究状况

1．2．2 国内研究状况

1．3 论文的研究目标

1．4 论文的主要研究方法和技术路线

1．4．1 论文主要的研究方法

1．4．2 论文技术路线

2 生态风险及生态风险评价概述

2．1 生态风险的特点

2．1．1 生态风险具有不确定性

2．1．2 生态风险具有危害性

2．1．3 生态风险具有内在价值性

2．1．4 生态风险具有客观性

2．2 生态风险内涵

2．3 生态风险评价内容

2．4 生态风险评价方法论基础

2．5 生态风险评价的模型与方法

2．6 生态风险评价步骤

2．6．1 研究区的界定和分析

2．6．2 受体分析

2．6．3 风险源分析

2．6．4 暴露和危害分析

2．6．5 风险综合评价

2．6．6 区域生态风险管理对策

3 研究区域概况与数据基础

3．1 研究区域的选择与界定

3．2 研究区域概况

3．2．1 区位概况

3．2．2自然资源概况

3．2．3 社会经济概况

3．3 研究数据来源与分析软件

3．3．1 文献统计资料

3．3．2 调查数据资料

3．3．3 遥感数据

3．3．4 地理图件

3．3．5 分析软件

3．4 遥感影像数据的解译

3．4．1 遥感影像的预处理

3．4．2 研究区域土地利用类型分类方案确定

3．4．3 遥感影像的分类处理

4 城乡结合部区域的土地利用及景观格局变化分析

4．1 城乡结合部土地利用／覆被变化特征分析

4．1．1 土地利用幅度变化和动态变化分析

4．1．2 土地开发利用程度分析

4．2 城乡结合部区域景观格局变化分析

4．2．1 景观格局指标选取

4．2．2 景观水平上的城乡结合部区域景观格局变化分析

4．2．3 类型水平上的城乡结合部区域景观格局变化分析

4．3 小结

5 基于区域景观结构的城乡结合部生态风险分析

5．1 风险受体分析

5．2 生态风险源分析

5．3 生态风险度量

5．4 基于景观结构的生态风险指数构建及空间分析方法

5．4．1 景观干扰度指数构建

5．4．2 景观脆弱度指数构建

5．4．3 景观损失度指数构建

5．4．4 生态风险指数构建

5．4．5 基于生态风险指数的城乡结合部区域生态风险空间分析方法

5．5 城乡结合部区域生态风险指数时序分析

5．5．1 基于景观格局指数的景观损失度时序变化分析

5．5．2 基于景观损失度指数的生态风险时序变化分析

5．6 城乡结合部区域生态风险指数空间分析

5．6．1 城乡结合部区域生态风险空间分布分析

5．6．2 城乡结合部区域生态风险空间变化分析

5．7 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 讨论展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间科研项目及发表论文情况