基于土地利用的崇明岛生态敏感性研究

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崇明岛是中国第三大岛屿,是世界上最大的河口冲积岛,丰富的土地资源和独特的地理位置使其成为上海市最具战略意义的发展空间。随着2002年上海市“积极做好崇明开发准备”方案的提出,崇明岛加快了城镇建设步伐,其土地利用方式发生了剧烈变化,人地之间的矛盾日益凸显,岛内的生态环境受到了不同程度的破坏,变的更加脆弱和敏感。崇明岛生态环境的潜在问题已经成为阻碍其经济社会可持续发展的主要障碍。因此,伴随着生态崇明的建设,研究崇明岛土地利用和景观格局的特点及其动态演变规律,对崇明岛的生态敏感性进行分析和评价并提出相应对策,具有重要的理论意义和实用价值。本文利用崇明岛2005年、2008年和2011年的高分辨率航空遥感影像,在ArcGIS和ENVI软件的支持下,通过屏幕矢量化方法解译出各年份土地利用类型,运用ArcGIS的统计分析功能,结合土地利用数学模型,计算出崇明岛不同时期土地利用变化的数量、速度、动态度、土地利用程度综合指数以及转移矩阵,分析得到崇明岛在2005-2011年期间土地利用结构及其时空动态演变的特点;然后运用景观格局分析法,计算多种景观格局特征指数,分析得到崇明岛土地利用景观格局及其时空动态演变的特点;在此基础上,对崇明岛进行单因子生态敏感性评价以及多因子综合性生态敏感性评价,得到崇明岛五种典型的生态环境问题(包括土地利用、水土流失、洪涝灾害、土地盐渍化以及生境状况)的敏感度分布特征以及生态环境综合敏感度分布特征,并提出相应对策,从而为崇明岛的生态建设提供科学依据。论文主要结论如下:1.在土地利用方面:崇明岛的总面积在持续增加,2005、2008和2011年的总面积分别为1287.451km2、1298.623km2和1299.796km2,6年内共计增加了12.345km2,增速有减小的趋势。耕地面积持续减少,从2005年的816.292km2减少到2011年的810.1km2,年均减少面积为2.064km2,所占比重从63.404%减少到62.325%。设施农用地、水域及水利设施用地、工矿仓储用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地和交通运输用地显著增加,增加量分别为4.655km2、5.96km2、4.191km2、15.161km2、0.628km2和2.286km2。湿地和林地的面积持续增加,增加量分别为6.863km2和2.803km2。各种用地类型在不同研究时段内的变化规律呈现出不同特点,工矿仓储用地和公共管理与公共服务用地在2008-2011年间的动态度大于2005-2008年间的值,其他类型用地在研究后期的动态度均小于前期的值。在用地相互转化方面,耕地是其他类型用地的主要来源之一,流出量总计为31.564km2。其中,转变为住宅用地、工矿仓储用地、公共管理与公共服务用地和交通运输用地的面积共计13.135km2占总转化面积的41.61%;转变为园地、林地和设施农用地的面积分别为2.397km2、4.219km2和5.649km2,占总转化面积的38.86%;转变为其他用地、水域和水利设施用地和湿地的面积总计为6.164km2。农用地(包括耕地、林地、园地和设施农用地)之间的转化趋势明显。总体来看,崇明岛的土地利用程度较高,各种土地利用类型变化在不同的功能分区存在显著的区域差异。2.在景观格局方面:2005-2011年期间,崇明岛斑块总数减少了1153个平均斑块面积从27623.07m2增加到28596.045m2。平均面积显著增大的是湿地,增加值为164127.814m2。建设用地的平均斑块面积都有所增大,呈现集中利用的趋势。景观多样性指数从1.38031下降到1.34218,表明崇明岛景观向少数几种用地类型集中。景观的破碎度呈小幅增大趋势,表明研究区域受人类活动干扰程度有所增大。不同用地类型的破碎度有着不同的变化规律,其中,公共管理与公共服务用地、住宅用地以及设施农用地的破碎度较大。水域及水利设施用地、湿地和耕地的最大斑块指数值明显高于其他类型用地,属于优势景观类型。建设用地类型的分维数都接近于1,形状规则,受人类影响大。大部分用地类型的形状指数值都呈现下降趋势,表明崇明岛在研究时段内的土地利用趋向于紧凑。3.在生态敏感性方面:在对崇明岛土地利用、水土流失、洪涝灾害、土地盐渍化和生境状况这五个典型生态环境问题的敏感性进行分析评价之后,对其综合生态敏感性进行分析评价,结果表明:(1)不存在不敏感区;(2)极敏感区面积为133.788km2,占总面积的10.293%,建议划分为禁止开发区,应加强自然环境的保护,严禁一切有损生态环境的活动;(3)高度敏感区面积为107.13km2,占总面积的8.242%,建议划分为限制开发区,可通过加强水利基础设施建设、植树造林等措施实现生态保护和经济发展的良性互动;(4)分布范围最广分布面积最大的是中度敏感区,占总面积的73.034%,建议划分为中度开发建设区,应该以“经济高效、环境优美、生态和谐”为目标,大力发展生态农业和旅游农业等生态经济,保证生态环境和社会经济和谐发展;(5)轻度敏感区的面积为109.584km2,约占总面积的8.431%。建议划分为深度开发建设区,可以根据社会经济发展需求进行住宅用地、基础设施和工矿仓储用地等多种用地类型的开发和建设,但必须遵循开发与生态环境保护相结合的原则,走可持续发展道路。
摘要第6-9页
ABSTRACT第9-12页
目录第13-15页
第一章 绪论第15-22页
    1.1 研究背景与选题意义第15-16页
    1.2 国内外研究现状第16-19页
        1.2.1 土地利用第16-18页
        1.2.2 景观格局第18-19页
    1.3 研究目的与内容第19-20页
        1.3.1 研究目的第19页
        1.3.2 研究内容第19-20页
    1.4 研究方法第20页
    1.5 论文创新点第20-22页
第二章 研究区概况第22-29页
    2.1 自然地理背景第22-25页
        2.1.1 地理位置第22-23页
        2.1.2 地形地貌第23页
        2.1.3 气候水文第23-24页
        2.1.4 土壤植被第24-25页
    2.2 社会经济概况第25-29页
        2.2.1 行政区划第25-26页
        2.2.2 人口概况第26页
        2.2.3 经济概况第26-27页
        2.2.4 生态岛建设历程第27-29页
第三章 土地利用时空动态分析第29-52页
    3.1 数据和方法第29-34页
        3.1.1 数据来源第29页
        3.1.2 数据处理第29-31页
        3.1.3 土地利用变化分析方法第31-34页
    3.2 土地利用动态变化分析第34-41页
        3.2.1 2005-2008年土地利用变化第36-38页
        3.2.2 2008-2011年土地利用变化第38-39页
        3.2.3 2005-2011年土地利用变化第39-41页
    3.3 土地利用变化转移矩阵分析第41-48页
        3.3.1 2005-2008年土地利用变化转移矩阵第41-42页
        3.3.2 2008-2011年土地利用变化转移矩阵第42-44页
        3.3.3 2005-2011年土地利用变化转移矩阵第44-48页
    3.4 土地利用程度变化分析第48页
    3.5 土地利用变化区域差异分析第48-50页
    3.6 小结第50-52页
第四章 景观格局时空动态分析第52-68页
    4.1 景观格局特征指数计算第52页
    4.2 景观格局动态变化分析第52-58页
        4.2.1 2005-2008年景观格局变化第54-56页
        4.2.2 2008-2011年景观格局变化第56-57页
        4.2.3 2005-2011年景观格局变化第57-58页
    4.3 小结第58-68页
第五章 基于土地利用的生态敏感性分析第68-87页
    5.1 生态敏感性的涵义第68页
    5.2 生态敏感性的国内外现状第68-69页
    5.3 生态敏感性因子的选择第69-71页
    5.4 生态敏感性分析第71-85页
        5.4.1 单因子生态敏感性评价第73-81页
        5.4.2 多因子生态敏感性综合评价第81-85页
    5.5 小结第85-87页
第六章 总结与展望第87-89页
    6.1 总结第87-88页
    6.2 展望第88-89页
附录第89-90页
    发表论文第89页
    参与课题第89-90页
参考文献第90-93页
后记第93页
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