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黄河中下游山地丘陵地区景观异质性研究-以巩义市为例

作　者: 孔令华
导　师: 丁圣彦
学　校: 河南大学
专　业: 环境地理学
关键词: 山地丘陵景观异质性移动窗口梯度尺度巩义市黄河中下游
分类号: P901
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

景观异质性是景观要素及其属性在空间上的变异性和复杂性，它体现在景观空间结构的变化和时间上的动态变化。景观异质性是形成不同景观结构和功能的基础，直接影响资源、物种和干扰在景观中的分配与传播，影响景观的生物多样性和生产力，对景观整体功能及生态过程有重要的控制作用；人和动物需要两种和两种以上的景观要素也反映异质性的重要性。目前，对于景观异质性的研究多集中在城市、水域、湿地，对占国土面积43%山地丘陵研究不足。本文以黄河中下游山地丘陵典型地区巩义市为研究区域，运用景观生态学的基本理论，结合遥感技术和地理信息技术，以1988年、2001年、2010年三期遥感影像为基础，综合运用多种分析方法对其景观空间异质性与时间异质性进行分析。其主要成果如下：（1）通过对巩义市1988－2010年景观异质性特征及其动态变化的描述和分析，景观水平上景观指标的变化可以分为三类：第一类为不断增加，如斑块数量、景观形状指数和多样性指数；第二类不断减少，如最大斑块指数和聚集度指数；第三类为先增加后减少，如斑块密度和边界密度的指数；类型水平上林地、水浇地、旱地、水域建设用地斑块数量不断增加；未利用地数量不断减少，建设用地类型的斑块数量(NP)、斑块面积(CA)、最大斑块形状指数(LPI)、景观类型百分比(PLAND)指数逐渐增加。（2）景观质心的变化，各景观类型在1988-2010年空间质心经历了不同的变化：水域景观质心位置经历了东南－西北的变化过程；水浇地景观经历了西南－东南的变化过程；林地景观经历了东南－西北的变化过程；建设用地景观经历了不断向西北偏移的变化过程，旱地景观经历了东南－西北的变化过程；未利用地景观经历了西南－西北的变化过程。（3）1988－2001年景观类型面积转化中变化率较大的是建设用地和未利用地，建设用地主要由旱地转化而来，旱地转化成其它景观的同时，其它景观转入成旱地景观，所占比例基本没变；2001－2010年旱地面积减少，其它景观面积增加，变化率较大的是林地。（4）基于GIS的梯度分析和移动窗口法可实现景观指标的空间化与可视化；利用地统计学中的半方差分析方法和半变异函数原理对半径分别为500m、750m、1000m、1500m和2000m的窗口进行分析，发现以1000m半径的窗口为最佳分析尺度。（5）移动窗口形成的景观指标栅格图，指数集中形成了四个中心，分别为巩义市区、东南丘陵地区、南部低山地区和北部平原河川地区，这与巩义地区空间格局的分布特点密切相关。中心地区周围约5km处是景观格局指数变化最强烈的地区，该地区景观类型多样，各斑块类型被边界割裂程度高，连通性差，破碎化程度高，异质性程度比较显著。（6）人类活动对巩义景观的影响取决于离城市中心的距离，沿两样带能清楚识别出城市化中心，城市化区域高度破碎化与空间复杂性能够作为距离的函数来定量，梯度分析的结果可以看出景观水平上的景观形状指数和景观多样性指数最大值主要分布在距市中心4－6km范围内，巩义城市空间的扩展受其特殊地形结构的影响，主要从市区沿东部和北部进行拓进和扩张，郊区部分绿地和农业用地被建设用地所蚕食和取代。（7）景观格局梯度分析可用来比较不同地区的发展格局或者同一地区的不同时期的动态，市区东南远郊地区破碎化程度远比西南远郊地区弱，受人类活动影响较小，因与其地形有较大关系。通过对巩义市的景观异质性及其动态过程的研究，对黄河流域山地丘陵地区的土地资源合理设计、开发、利用、规划及区域可持续发展有重要的意义，为相关部门宏观决策和规划管理提供依据，对当地景观的合理布局和有效管理提供参考依据，生态和社会效益显著。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
1 绪论  12-24
  1.1 选题背景  12-13
  1.2 选题依据  13
  1.3 论文的研究内容和意义  13-14
  1.4 国内外研究现状综述  14-15
    1.4.1 国外研究现状  14
    1.4.2 国内研究现状  14-15
  1.5 景观异质性的含义  15
  1.6 景观异质性的分类  15-16
  1.7 景观异质性的地位与功能  16-19
    1.7.1 景观异质性与干扰  16-17
    1.7.2 景观异质性与尺度  17-18
    1.7.3 景观异质性与景观稳定性  18
    1.7.4 景观异质性与景观多样性  18-19
  1.8 景观异质性研究内容  19-21
  1.9 景观异质性研究方法  21-24
2 研究区域概况  24-26
  2.1 研究区域的自然环境  24
  2.2 研究区社会经济概况  24-26
3 研究方法与数据处理  26-40
  3.1 研究方法  26-27
    3.1.1 实地调查  26
    3.1.2 遥感技术（RS）与地理信息系统(GIS)相结合  26-27
  3.2 技术路线  27
  3.3 空间数据的获取与信息的提取  27-29
    3.3.1 空间遥感数据的获取  27-29
    3.3.2 其它辅助资料  29
  3.4 数据的提取  29-33
    3.4.1 景观分类系统的建立  29
    3.4.2 波段的选择及解译标记的建立  29-30
    3.4.3 遥感影像的预处理  30-33
      (1) 辐射校正  31
      (2) 几何校正  31
      (3) 图像的裁切处理  31-32
      (4) 遥感图像分类方法  32-33
  3.5 基于景观指数的山地丘陵景观异质性分析  33-37
    3.5.1 景观异质性指数的选择  34
    3.5.2 景观空间组分异质性指数  34-36
    3.5.3 景观空间构型指数  36-37
  3.6 景观要素分布质心的变化  37
  3.7 景观类型面积动态转移  37-38
  3.8 基于移动窗口法与梯度分析景观异质性的变化  38-40
    3.8.1 移动窗口法的介绍  38-39
    3.8.2 最佳分析尺度的确定  39-40
4 巩义山地丘陵景观异质性分析  40-62
  4.1 分类结果  40-41
  4.2 基于标准法对巩义地区景观格局分析  41-44
  4.3 景观动态转移矩阵分析  44-49
    4.3.1 1988－2001 年景观类型面积转移  44-47
    4.3.2 2001－2010 年景观类型面积转移  47-49
  4.4 景观格局中质心变化  49-54
    4.4.1 水域质心变化  51-52
    4.4.2 水浇地质心变化  52
    4.4.3 林地质心变化  52
    4.4.4 建设用地质心变化  52-53
    4.4.5 旱地质心变化  53
    4.4.6 未利用地质心变化  53-54
  4.5 基于移动窗口法对巩义市景观格局的分析  54-62
    4.5.1 最佳尺度的确定  54-56
    4.5.2 巩义市景观格局特征的空间分布  56-58
    4.5.3 景观水平上的指数沿西北-东南方向样带的梯度变化  58-59
    4.5.4 景观水平上的指数沿东北-西南方向样带的梯度变化  59-62
5 结论与讨论  62-64
参考文献  64-70
致谢  70-71

黄河中下游山地丘陵地区景观异质性研究-以巩义市为例

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