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基于GIS和RS榆林地区生态安全动态综合评价

王晓峰  
【摘要】: 生态安全是国家安全的基础,也是国家安全的有机组成部分。对其研究是国际前沿领域研究内容之一。但目前研究中其理论与方法仍在不断进行探索和实践中,榆林地区不仅是农牧交错区,也是沙漠与黄土高原的过渡区。该地区生态环境问题众多,不仅存在严重的土地荒漠化和水土流失等环境问题,也存在由矿产资源开发所带来的一系列新的环境问题,对榆林生态安全进行综合评价不仅具有重要的理论意义,同时也对区域协调发展也具有重要的现实意义。 本研究在地域分异规律、生态系统服务、系统论、可持续发展和系统安全等理论的指导下,结合国家自然科学基金项目(40371003),以榆林地区为例,基于遥感影像、DEM和部分的调查数据,在野外实地调查验证和问卷调查的基础上,利用地理信息系统(GIS)和遥感技术(RS),开展了5个方面的研究内容:(1)基于GIS平台,建立了生态安全数据库并进行系列制图;(2)利用遥感影像开展了主要生态安全因子动态分析,主要包括土地利用变化、植被覆盖度、土地沙漠化、水土流失等;(3)基于“状态—压力—响应”模型建立了区域生态安全评价指标体系,并进行动态评价;(4)基于土地利用变化特征测评了其生态系统服务价值动态;(5)在问卷调查的基础上对生态安全感知作了研究。 通过深入科学、综合研究得到以下重要成果和结论: (1)综合数据库构建在非监督分类的基础上采用监督分类的方法,实现了人机结合的遥感解译,该方法提高了遥感影像的解译精度,为实现生态环境安全动态分析提供了基础。对栅格数据以30×30m栅格为单元,对矢量数据以乡镇为最小单元,利用GIS技术、通过图层运算、插值、转绘以及直接添加属性值等方法,建立了榆林地区生态安全动态综合评价数据库。并在此基础上制作了榆林地区系列图件。 (2)主要生态安全因子变化特征1988~2002年14年榆林地区各土地利用类型中除牧草地和建设用地持续增加外,其他类型均出现不同程度的减少,其中耕地面积减少最大,减少了352350hm~2,其次是未利用地,减少285765 hm~2。 榆林地区高覆盖植被所占比例由1988年的8.99%上升到2002年的11.45%;中高覆盖度面积上升幅度最小,2002年比1988年增加0.6%;中覆盖度在1988年其面积是1131230.88hm~2,2002年达到1520082.63hm~2,所占百分比上升了9.04%;低覆盖度面积2002年比1988年降低7.17%;极低覆盖度面积在1988年所占比例是19.49%,到2002年降低到14.73%,降低了4.76%。总体在近14年极高覆盖度、高覆盖度和中覆盖度面积都有一定的增加,而其他各类型的植被覆盖面积呈下降态势,该区植被覆盖度仍然以中低覆盖度为主。 在14年中沙漠化面积在逐步减少,在1999年之前,发展区的面积比逆转区的面积多63921.0hm~2,1999年之后,发展区的面积比逆转区的面积小808615.0hm~2。其中轻度和潜在沙漠化的面积在大幅度的降低,但中度以上的沙漠化面积仍然在缓慢扩展。 研究时段内,榆林地区强度以上侵蚀面积在不断减少。其中剧烈侵蚀面积降低到0.02%;极强度侵蚀面积降低了0.3%;强度侵蚀面积减少了95907hm~2;中度侵蚀面积降低了2.51%。而中度以下侵蚀面积仍在增加,中轻度侵蚀的面积增加了37719.6hm~2;微度侵蚀的面积共增长4.19%,2002年其面积为2917410hm~2。 (3)生态安全时空差异特征从“状态—压力—响应”三个方面建立了生态安全评价指标体系,并通过层次分析法确定了各因子权重,利用评价动态模型评价认为榆林地区整体生态环境较差,生态环境整体处在一般状态(中警)。变化特征为1988年榆林地区的生态安全指数为0.502,1999年0.497,2002年为0.513,生态安全在波动上升。从空间分布上表现为北部沙漠化区域生态安全程度最低,其次是南部水土流失严重的地区。 (4)生态系统服务价值测评基于土地利用变化数据,在建立单位面积生态系统服务价值的基础上,对榆林地区土地生态系统服务价值进行测评,计算得到2002年生态系统服务价值为171099亿元,比1999年和1988年分别增长47.95亿元和21.34亿元,该数据间接的反映榆林地区生态环境整体在向良性方向发展。 (5)生态安全感知研究提出了生态安全感知的概念。认为生态安全感知是指人们对生态安全在心理、生理以及行为等方面发生的一系列变化,主要包含对生态安全的认识,态度、行为等。从这三方面进行了生态安全感知分析并在区域评价中给予充分考虑。 本论文在以下几个方面有一定的进展和创新:①采用监督分类和非监督分类相结合的方法,实现了人机结合的遥感解译,并对其分类精度进行评价,该方法提高了遥感影像的解译精度,为实现生态环境安全动态监测提供了基础。采用遥感技术,野外调查和问卷相结合等多方法的方法,从不同方面研究了区域生态安全。②对榆林地区土地利用、水土流失动态评价、沙漠化和生态安全等内容进行动态研究。成功实现了利用GIS技术进行区域大范围的生态环境动态分析。③应用“状态—压力—响应”模型,建立了榆林地区的生态安全评价指标体系,并结合生态经济价值测评进行实证分析。


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