区域土地利用/土地覆被变化动态监测与生态影响评价研究

【摘要】： 土地资源是人类赖以生存和社会经济可持续发展的基础，又是人类从事一切社会经济活动和休养生息的基本场所，随着人口增长、粮食短缺、环境污染、气候变异等一系列全球性问题的日趋激化，全球性变化研究领域逐渐加强了对土地利用／土地覆被变化(LAND USE AND LAND COVERCHANGE-LUCC)的研究。土地是人类活动与自然界交互作用的界面，土地利用／土地覆被变化一方面客观地记录了人类对大自然的干扰；另一方面，也是人类认识地球系统变化过程的基础；人类通过对与土地有关的自然资源的开发和利用，改变地球陆地表面的覆盖状况，其对生态环境的影响不只局限于当地，而且对区域的水循环、环境质量、生物多样性及陆地生态系统的生产力产生更为深刻和持久影响，进而影响到全球生态环境。为此，九十年代初，“国际地圈与生物圈计划”(IGBP——International Geosphere-Bioshphere Programme)和“全球环境变化人文计划”(HDP——HumanDimensions Of GIobal Environmental Change Programme)二大组织就积极筹划全球性综合研究计划，1995年拟定《土地利用／土地覆被变化科学研究计划》，希望以此为契机，推动全球性问题的综合研究，有关土地利用／土地覆被变化及其评价研究也因此成为自然及社会科学共同深感兴趣的热点和前沿研究内容。 土地利用／土地覆被变化研究的关键内容可以概括为二个方面：第一，如何有效地监测不同尺度范围的土地利用／土地覆被动态变化趋势，即研究如何高效、快速地获取反映土地利用／土地覆被动态变化、过程、趋势的有关信息及相关技术方法；第二，土地利用／土地覆被变化的生态影响评价及其 论 文 摘 要 动力学机制研究；上地利用／土地覆被变化对局地、区域、全球环境都产生 广泛而深刻的影响，“几乎涉及到所有的组织水平——一从基因到全球” ［Vitousek，1994］，所以土地利用／土地覆被变化生态影响评价是颇受重视的 研究内容：在在动力学机制研究方面则侧重社会经济机制及土地利用决策对 区域土地利用／土地覆被变化的影响，包括：体制怎样影响到具体的土地利 用行为；经济发展与政治体制的改变怎样作用于土地利用与土地覆被变化的 过程等。然而由于跨学科综合性研究的难度，迄今这方面探索成功实例尚不 多见。 基于前人研究的成果，结合研究条件及其实际应用的需要，本博士论 文立题定位于区域土地利用／土地覆被变化监测及其生态效应评价研究；主 要研究内容可概括为以下方面：①土地利用／土地覆被变化遥感分类集成模式 研究；②大比例尺区域土地利用／土地覆被变化日常变更技术系统的集成组 织、开发，在上地利用／土地覆被变化遥感分类提供土地利用／土地覆被变化 变化信息的基础上，结合土地利用详查基础成果集成组织、开发区域土地利 用／土地覆被变化监测系统（R＊U＊＊Ms）系统：③建立区域土地利用／土地覆 被变化动态数据库，进行区域土地利用／土地覆被变化生态适应性评价；＠弓l 人社会经济因子，构筑社会驱动力下的土地利用／上地覆被变化模型，用于 区域土地利用／土地覆被变化预测。 以浙江省黄岩市为例，进行区域土地利用／土地覆被变化监测及其生态 效应评价的研究，通过研究，初步结果整理如下： 1．基于土地利用／l地覆被变化像元遥感地学智躺敢胺减分类模式研究 土地利用／土地覆被变化动态监测的主要目的，在于及时掌握土地利用／ 土地覆被动态变化的信息。以往的研究大多侧重在分别对不同时相的卫星遥 感资料进行各自的先分类、后比较，从中得到动态变化信息。然而，对于一 个特定的研究区域而言，大多数土地利用／土地覆被类型在相对的时空尺度 上保持“稳定”特征，如何有效地提取和识别“非稳定”的像元则是遥感监 ——二土—— ／／ 论 文 摘 要 测分类的关键。本研究综合逐像元比较法、复合信息PCA 分类方法和基于 遥感地学智能推理模式方法解决“非稳定”“兴趣特征目标”的识别和分类， 提出一种变化像元搔感地学智能推理集成模式（changed pixel Detection Based on Remote semsing and Geo－interpreting intellingent of integrated Model——一CPDRGllM），用于区域土地利用／上地覆被遥感动态监测，重点 放在如何有效地提取和识别“非稳定”的像元，揭示这些 changed Pixe 的 “from”到“to”的过程，结合辅助多维空间信息采用多维空间信息证据推 理对试验区“变化像元”进行证据推理、分类，以提高后期分类精度。研究 表明：与传统的土地利用／土地覆被遥感分类方法相比较，分类精度具有显 著或极显著差异，总体分类精度从原来传统分类精度的 5］刀3％，提高到 82。34％。 2．区域土地利用吐地覆被变化动态监测系统的集成组织开发与应用研究 利用卫星遥感TM资料进行区域土地利用／上地覆被变化动态监测，由 于受分辨力的限制，分类精度在大比例尺