基于树冠覆盖动态变化的乡村人居林空间格局研究——以山东省安丘市凌河镇为例

摘要

随着美丽乡村建设的不断开展，对于乡村生态环境的重视程度不断提高，而乡村人居林的建设可以显著提升乡村生态环境的质量，越来越受到学者们的重视和关注。本文以凌河镇为研究区域，基于2009年和2015年遥感影像目视解译的65个行政村的树冠覆盖和居民点用地，利用地理信息系统(GIS)平台的强大空间分析运算功能，对现实树冠覆盖动态变化和潜在树冠覆盖情况进行分析，并探究树冠覆盖发生变化的原因;使用景观格局指数分析方法研究UTC和居民点用地的景观格局变化特征。研究结果显示:
　　(1)人居林树冠覆盖动态变化
　　研究区2009年和2015年的树冠覆盖率依次为28.78％、24.54％。2009年-2015年间树冠覆盖总面积减少了27.36hm2，与此同时，居民点面积增加了67.39hm2，导致6年间居民点树冠覆盖率下降了4.24％。
　　从不同类型现实树冠覆盖所占比例及其变化来看，2009年和2015年占比最高的乡村人居林类型皆为道路人居林，院内人居林和院外人居林的总和皆占当年人居林总量的一半以上，围村林所占比例很小;院外人居林、围村人居林、道路人居林均呈下降趋势，院内人居林、其他人居林则呈增长趋势。
　　从不同居民点用地类型的现实树冠覆盖情况及其变化来看，居住用地和设施农业及晒谷场用地的树冠覆盖率较高，工业企业用地和学校用地的树冠覆盖率较低。居住用地、设施农业及晒谷场用地、养殖用地的树冠覆盖率均呈下降趋势，下降最多的设施农业及晒谷场用地;工业企业用地、学校用地、其他用地的树冠覆盖率均呈上升趋势，上升最多的为学校用地。
　　从不同行政村的树冠覆盖及其变化来看，2009年研究区65个行政村中大部分(40个)行政村的居民点树冠覆盖率高于两期镇域平均水平29.95％;居民点树冠覆盖等级所占比例从高到低依次为:中等覆盖度(47.69％)、高覆盖度(26.15％)、极高覆盖度(12.31％)、低覆盖度(12.31％)、极低覆盖度(1.54％)。2015年研究区65个行政村中大部分（44个）行政村的居民点树冠覆盖率低于两期镇域平均水平29.95％;居民点树冠覆盖等级所占比例从高到低依次为:中等覆盖度(46.15％)、低覆盖度(35.38％)、高覆盖度(10.77％)、极低覆盖度(6.15％)、极高覆盖度(1.54％)。2009年到2015年研究区65个行政村中大部分(49个)行政村树冠覆盖水平呈现出降低趋势，只有少部分(24.62％)行政村树冠覆盖呈现出提高趋势。
　　通过上述对树冠变化的研究探讨和对两期遥感影像的目视解译对比，发现影响树冠覆盖率发生变化的原因主要有几下几点:树种选择上的原因、乡村居民点用地整理、新农村建设的影响、树木的自然生长。
　　2015年研究区居民点总面积为1103.15hm2，潜在树冠覆盖面积理论上增加为18.98hm2，潜在树冠覆盖率理论上提高为1.72％。从不同居民点用地类型来看，居住用地中的潜在树冠覆盖面积最大。在镇域整体空间上不改变用地类型的潜在树冠覆盖提升空间不大。
　　(2)树冠覆盖及居民点用地格局动态变化
　　从2009年和2015年不同等级树冠覆盖的数量统计情况来看，树冠覆盖以小斑块数量最多，两期皆占80％以上，其次为中型斑块，占比15％左右，大斑块、特大斑块和巨大斑块占比都极低，均在2％以下。从面积统计情况来看，则两期都以中型斑块占比最高，皆在30％，其次为特大斑块、小斑块、大斑块。2009年-2015年间，树冠覆盖格局破碎化程度增加。从潜在斑块的粒级结构来看，潜在斑块数量较少，以中斑块为主，占比63.29％，小斑块和巨大斑块占比很少，巨大斑块最少。
　　从2009年和2015年树冠覆盖面积分类和行政村分类景观格局特征可以看出，从2009年到2015年斑块数增多、面积更均衡。从破碎化指标来看，平均斑块面积减小的同时斑块密度也有所提高，说明破碎化程度的不断加剧。从边缘指标来看，总边缘长度和边缘密度都有所减少，说明斑块与外界的换程度降低。从斑块的形状指标来看，平均形状指数和面积加权形状指数皆有所降低，说明斑块形状趋于规则，斑块尺度上镇域的树冠覆盖斑块的复杂性降低。从多样性指标来看，香农多样性指数和香农均匀度指数同时降低，说明均衡程度降低，人类活动对乡村UTC的影响程度在不断加大。
　　从2009年和2015年树冠覆盖功能分类景观格局特征可以看出，从2009年到2015年斑块数减少、面积更均衡。从破碎化指标来看，平均斑块面积增大、斑块密度减小，说明功能类型上的破碎化程度有所缓解。从边缘指标来看，总边缘长度和边缘密度都有所减少，说明斑块与外界的交换程度降低。从斑块的形状指标来看，平均形状指数和面积加权形状指数都有所降低，说明斑块形状趋于规则，斑块复杂性下降。Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数同时增加，表明功能分类后树冠覆盖斑块的平衡程度得到提高。
　　从不同类型居民点用地的变化可以看出，从2009年到2015年居民点总用地从1036.27公顷增长到1103.66hm2，增长量为67.38 hm2。从不同用地类型的变化趋势来看，除居住用地随时间有所减少外，其余类型的居民点用地皆呈现增长趋势。居住用地、学校用地、其他用地的保留率均为100％。
　　从2009年和2015年居民点用地功能分类类型格局特征可以看出，养殖用地的斑块数量最多且面积较均衡、居住用地和工业企业用地的斑块数量多但面积不均衡。其他用地的破碎化最明显，居住用地的破碎化程度最轻，居住用地拥有最高的边缘密度，居住用地和工业企业用地的形状更为复杂。
　　从2009年和2015年居民点用地行政村分类景观格局特征可以看出，从2009年到2015年斑块数增多、面积更均衡。从破碎化指标来看，平均斑块面积减小的同时斑块密度提高，说明破碎化程度不断加剧。从边缘指标来看，总边缘长度和边缘密度都有所增加，说明斑块与外界的交换程度提高。从形状指标来看，平均形状指数有所提高，面积加权形状指数有所降低，说明斑块形状趋于稳定。根据多样性指数，Shannon多样性指数和香农均匀度指数基本稳定，说明均衡程度也趋于稳定。

目录

声明

摘要

图目录

表目录

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 乡村聚落研究

1．2．2 乡村人居环境研究

1．2．3 乡村景观及乡村土地研究

1．2．4 景观格局研究

1．2．5 乡村林业及乡村绿化研究

1．2．6 乡村人居林研究

1．3 存在问题

1．4 发展趋势

1．5 案例分析

1．5．1 完善合理的美国乡村规划

1．5．2 浪漫雅致的西欧乡村景观

1．5．3 精细优美的日本乡村景观

1．5．4 彰显文化的韩国乡村景观

1．5．5 结合产业的台湾乡村景观

1．5．6 启示

第二章 研究区概况及研究方法

2．1 研究区概况

2．1．1 自然情况概述

2．1．2 社会情况概述

2．1．3 生态建设概述

2．2 主要研究内容

2．3 数据来源与研究方法

2．3．1 数据来源

2．3．2 研究方法

2．4 技术路线

第三章 树冠覆盖动态变化分析

3．1 现实树冠覆盖特征及其变化分析

3．1．1 树冠覆盖率及其变化分析

3．1．2 不同功能类型的树冠覆盖及其变化分析

3．1．3 不同居民点用地类型的树冠覆盖及其变化分析

3．1．4 不同行政村类型的树冠覆盖及其变化分析

3．1．5 树冠覆盖率变化原因分析

3．2 潜在树冠覆盖特征分析

3．2．1 潜在树冠覆盖总体特征

3．2．2 不同居民点用地类型潜在树冠覆盖分析

3．2．3 不同行政村的潜在树冠覆盖分析

3．3 小结

第四章 树冠覆盖及居民点景观格局变化分析

4．1 树冠覆盖斑块景观格局变化分析

4．1．1 树冠覆盖斑块等级变化特征

4．1．2 各面积等级树冠覆盖斑块景观格局变化分析

4．1．3 各功能类型树冠覆盖斑块景观格局变化分析

4．1．4 各行政村类型树冠覆盖斑块景观格局变化分析

4．2 居民点用地类型的景观格局变化分析

4．2．1 居民点用地类型变化特征

4．2．2 居民点用地类型的转移概率矩阵分析

4．2．3 各功能用地斑块景观格局变化分析

4．2．4 各行政村用地斑块景观格局变化分析

4．3 小结

第五章 结论与讨论

5．1 结论

5．1．1 树冠覆盖动态变化分析

5．1．2 现实树冠覆盖及居民点景观格局变化分析

5．2 讨论

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢