风景园林未来环境保护论文提纲

论文题目：基于地形梯度和空间统计模型的景观格局演变与提升 ——以福州市为例

摘要：土地作为人类生产和生活中不可缺少的重要环境要素,是生态、社会和经济共同组合形成的综合体。通过景观生态学的方法来定量地分析土地利用/覆盖变化是近年来该领域研究的热点问题。而地形作为自然环境中的一种重要因素,可直接或间接的影响生态系统的物质流动和能量循环,因此其空间特征对于景观格局的演变过程也有着深远影响。以地形因子为基础研究景观格局的梯度特征效应也受到广泛关注,对于景观格局梯度效应的研究有利于对区域生态环境的整体把控,也可为景观格局的优化提供数据支持;而在土地利用资源领域或是景观格局时空演变方面,景观格局的模拟预测对于其都有着深远的影响,同时也能够有效的让人们对自然环境和土地利用系统间有更加深入且提前地认识,由此在后期的发展中能够拥有更加合理规划土地利用系统的方式。本研究以1995、2005和2015年3期福州市遥感影像解译数据和自然、社会经济等数据为基础,在RS及GIS平台的支持下,运用地形位指数、土地利用分布指数、地学信息图谱分析和景观指数等分析方法,借助马尔科夫（Markov）、元胞自动机（Cellular Automata,CA）以及Logistic回归分析等理论模型,对福州市景观格局在地形梯度效应下的时空演变特征和规律进行深入探讨,并分析不同景观类型的空间发生概率与各项演变驱动因素之间的定量关系,最后构建Logistic-CA-Markov耦合模型对福州市2025年景观格局演变进行模拟预测,以期为研究区景观格局的结构优化和生态环境保护的发展方向提供具有建设性和科学性的决策依据。研究结果表明:（1）研究区20年间土地利用结构变化显著。1995~2015年间福州市土地利用结构变化主要表现为林地、农地和未利用地减少,而建设用地和水体增加,五类用地中建设用地变化最为明显。1995~2005年,建设用地流向以转入为主,林地、农地和未利用地流向以转出为主,而水体相对于其他四类用地,转入与转出双向变化则较为均衡;2005~2015年,林地、农地和建设用地转变方向基本与前10年保持一致,而水体和未利用地的转变方向则略有不同。（2）研究区各景观类型在不同等级的地形梯度下出现较大差异。在20年间仅有建设用地的优势分布区段发生改变。林地的优势分布区主要分布在4~10等级地形梯度,而农地、水体、建设用地和未利用地则主要集中分布在1~2或1~3等级地形梯度。各景观类型在空间上的分布特征均呈现出一定的相似性和连续性。在1995~2015的研究区景观类型变化图谱中,主要类型为稳定型,大多分布于中低、中高和高等级地形梯度区域,而前期变化型、反复变化型、后期变化型和持续变化型图谱则主要分布于低等级地形梯度区域。（3）研究区景观格局指数的时空差异明显。基于地形梯度效应并结合景观指数分析得出,1995~2015年间研究区的景观斑块分布连续性降低,发生破碎化现象,景观整体异质性升高,导致优势景观主导作用减弱;随着地形位指数的持续增加,景观格局破碎化现象得到缓解,景观斑块间连接度和聚集度不断提升,但景观斑块的形状也趋向于简单化,且景观多样性和异质性都有一定降低,所以在高地势区域单一景观的主导作用变得较为显著。（4）驱动力因子与各景观类型间存在一定的数量关系。由Logistic回归模型的结果可知,各景观类型的ROC曲线检验结果达到研究标准,即可表明回归模型对驱动力因子的解释能力较好。在分析各景观类型空间发生概率与驱动力因子之间的定量关系后,结果显示林地转变主要受到地形因素影响,农地、水体和未利用土地的转变主要受到可达性因素影响,而建设用地的转变主要受到经济因素影响。（5）自然发展模式下人地矛盾持续增加。通过构建LogisticCA-Markov耦合模型对福州市2025年景观格局演变进行模拟,结果表明在自然发展的情况下,2015~2025年福州市林地、农地、水体和未利用地的比例持续减少,建设用地比例则会继续增加,人地矛盾也将会愈演愈烈,生态环境保护的目标也将难以实现,如若不采取一定的针对性措施,那么对未来社会经济的发展和生态文明的建设也将会是严峻的挑战。（6）针对研究得出问题提出具体的福州市景观格局优化提升策略。通过研究发现三项福州市景观格局存在的具体问题:景观空间结构失调,各地形区域配置不合理;城市化进程加快,环境保护意识缺乏;人为干扰强度逐年增加,景观格局可持续性降低。针对问题提出以下三项优化提升策略:调控不同地形梯度区域景观格局空间结构,强化城市景观生态环境管理,维护市域景观格局未来可持续性。最后深入探讨自然资源、土地利用与绿地系统之间的相互关系,总结得出本研究之于风景园林学科建设的现实意义,以及学科在未来城市发展中的重要地位。

关键词：地形梯度;空间统计模型;景观格局演变;预测模拟;提升策略

学科专业：风景园林学

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状与存在问题

1.2.1 国内外景观格局演变研究现状与进展

1.2.2 景观格局演变驱动力研究现状

1.2.3 景观格局动态模拟研究现状

1.2.4 相关研究存在问题

1.3 研究目标与内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.4 研究方法及技术路线

1.4.1 研究方法

1.4.2 技术路线

2 研究区概况及数据处理

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置概况

2.1.2 自然环境概况

2.1.3 社会经济概况

2.2 研究数据来源

2.2.1 遥感影像数据

2.2.2 自然地理数据

2.2.3 社会经济数据

2.2.4 其他辅助数据

2.3 空间数据处理过程

2.3.1 遥感影像数据预处理

2.3.2 景观类型划分

2.3.3 遥感影像分类

2.3.4 解译精度评价

3 基于地形梯度的福州市景观格局时空演变分析

3.1 土地利用类型数量结构变化分析

3.1.1 土地利用数量变化分析

3.1.2 土地利用结构转化分析

3.2 景观格局地形梯度效应分析

3.2.1 不同等级的地形位指数划分

3.2.2 不同景观类型在地形梯度上的分布

3.2.3 景观格局变化图谱的地形梯度效应

3.2.4 区域景观格局的地形梯度变化

4 基于Logistic回归模型的景观格局演变驱动因子分析

4.1 驱动力因子的选择及处理

4.1.1 驱动力因子选取原则

4.1.2 所选取的驱动力因子

4.2 驱动力因子Logistic回归分析

4.3 演变驱动力定量分析

4.4 回归模型有效性检验

5 基于Logistic-CA-Markov耦合模型的福州市景观格局演变模拟

5.1 模拟方案概述

5.2 Logistic-CA-Markov耦合模型构建

5.2.1 基础数据处理

5.2.2 研究区CA模型的元胞构成

5.2.3 基于Markov模型的转移矩阵生成

5.2.4 基于Logistic模型的土地转移适宜性图集

5.2.5 CA-Markov模型的循环次数设置

5.3 Logistic-CA-Markov耦合模型有效性检验

5.3.1 2015 年景观格局演变预测

5.3.2 模拟数量精度检验

5.3.3 模拟空间精度检验

5.4 福州市2025 年景观格局演变模拟

5.5 预测结果分析

6 福州市景观格局优化提升策略

6.1 福州市景观格局存在问题分析

6.1.1 景观空间结构失调,各地形区域配置不合理

6.1.2 城市化进程加快,环境保护意识缺乏

6.1.3 人为干扰强度逐年增加,景观格局可持续性降低

6.2 调控不同地形区域景观格局空间结构

6.2.1 低等级地形区域景观格局调控

6.2.2 中低、中高和高等级地形区等级地形区域景观格局调控

6.3 强化城市景观生态环境管理模式

6.3.1 调整城市产业结构

6.3.2 完善环境管理法律规范

6.3.3 提高民众景观生态保护意识

6.4 维护市域景观格局未来可持续性

6.4.1 限制建设用地扩张速度

6.4.2 优化城市森林生态系统

6.4.3 保护城乡基本农田

6.4.4 构建城乡一体绿地系统

6.5 小结

7 结语

7.1 主要结论

7.2 创新点

7.3 不足与展望

参考文献

致谢