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上海土地利用覆被变化过程、机制与环境效应

孟飞  
【摘要】:土地利用/覆被变化(LUCC)是当前全球环境变化研究领域的前沿课题,而开展典型区LUCC案例研究是认识全球变化的重要途径之一。在未来20~50年内,土地覆被变化对全球生态系统、人类健康、富裕程度的影响将远远地超过气候变化的影响,因而LUCC的环境效应是今后一、二十年该领域的研究重点。选择不同尺度的典型区,系统开展土地利用覆被变化过程、格局、强度、机制和效应的研究,具有重要现实意义和科学价值。鉴于此,基于遥感、GIS技术,选取长江三角洲改革开放开发的前沿阵地上海为例,利用航空与航天遥感影像解译数据、重金属和营养盐等环境指标,围绕“上海土地利用/覆被变化过程、机制与环境效应”这一科学问题,开展了一系列的研究工作,取得了以下主要研究成果: (1) 根据地物光谱特征,引入Landsat ETM图像热红外波段并结合NDBI指数法,构建了基于地物光谱特征的城镇覆被提取模型,同时利用多步骤分类方案进行遥感信息的提取。分类后评价结果表明,所构建的基于光谱特征的城镇覆被提取模型同监督分类相比提高了分类的客观性与可信度,与单纯的NDBI指数法提取相比具有一定的普适性;而多步骤提取法,能充分发挥多光谱图像的优势和进一步提高遥感影像分类精度。 (2) 从土地利用/覆被变化的宏观格局和过程来看,1985~2000年期间,上海表现为城市化过程明显、LUCC区域差异显著的基本特征。城镇建设用地通过大量占用耕地而扩展,非城镇建设用地间结构变化明显;以市区为中心的浦东新区、宝山、嘉定、闵行土地利用程度增加最为显著,均有△L>8.0,其他地区奉贤、南汇、金山等土地利用程度有所增强,但幅度较小;土地利用程度的变化率(R)与建设用地新增速率关系密切,两者变化趋势完全一致。 (3) 基于统计数据的研究发现,近50年来,耕地资源的流失存在明显的区域差异,1954~2003年,流失较严重的区域为闵行、浦东、宝山等,这些行政区经济发展较快,是上海市的“形成层”,城镇扩展迅速:耕地资源流失相对较轻的区域有崇明、金山、南汇等,这些区域的经济发展速度相对较慢,远离上海中心城区。研究区耕地数量的变化总体上呈短期增长到持续减少的趋势,1990~2000年各区县的耕地流失强度最大,其次为1980~1990年段,流失强度相对较小的时间段为1970~1980年段; (4) 上海城镇建设用地的扩展在不同时期存在较大差异。1985~1995年,城镇用地扩展主要集中于老城区外围的城市边缘区:1995~2000年,城市扩展地区差异更为明显。上海城镇建设用地在不同轴向上扩展程度和规模也有较大不同,总体上呈现由初期的东北方向扩展向后期的西南方向扩展过渡。城镇建设用


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