基于RS和GIS的景观格局动态演变分析及模拟预测

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随着济南市社会经济的快速发展和城市化进程的推进,作为济南市城乡结合部的历城区的土地利用方式发生了重大变化,景观格局也随之显著改变,这种变化势必会给社会经济和生态带来一定影响。因此,及时准确地掌握该区景观格局现状和动态变换过程并预测其变化趋势,对济南市历城区制定科学合理的发展规划,实现社会经济生态的可持续发展具有重要意义。本文选择快速城市化的典型地区--济南市历城区作为研究对象,以济南市历城区1993年、2001年和2009年的三期Landsat TM和ETM遥感影像为基础数据源,综合运用RS、GIS及景观生态学的有关理论和方法,对遥感影像进行解译,获得该区三期景观类型分布图。基于解译数据,计算得到类型和景观两个水平上的景观指数以及反映景观类型在空间上变化的转移矩阵,在此基础上对研究区16年来的景观格局动态演变特征及引起其演变的驱动因素进行了分析。结果表明:16年间,研究区的景观格局发生明显变化。(1)从类型水平上看,耕地面积减少最多,减少了33.56%,破碎化程度增加,边界变得不规则,斑块形状更加复杂,斑块间被其他类型分割,连接性降低;建设用地空间格局总体上呈现扩展趋势,面积显著增加,增幅达147.05%,聚集程度增加,连接性增强,斑块形状先趋于复杂后趋于简单;园林地和草地的面积虽呈现持续减少的趋势,但减少的幅度不大,二者的形状变得越来越规则,其中草地破碎度增大,连接性降低;水域动态变化表现不明显。(2)从景观水平上看,研究区内景观斑块总数不断减少,景观总体上破碎化程度减弱,斑块分布趋于连续;周长-面积分维数、最大斑块指数也不断下降,斑块间的面积差距缩小,斑块边界趋于简单;景观的分离度指数整体上呈上升趋势,景观类型斑块分布趋向离散和复杂,个别斑块呈现出零星、散布的状态;研究区内景观类型的数目保持不变,而蔓延度指数缓慢减少,香浓多样性指数和香浓均匀度指数二者均趋于缓慢增大,说明原有的优势景观的主导地位已改变,各类型景观的控制力趋于均衡。(3)根据景观类型转移矩阵,耕地是转出量最大的景观类型,主要转移为建设用地,特别是在人口密集、工商业发达的北部平原区,其次通过退耕还林还草转为园林地和草地;园林地和草地主要是互相转移,其次是向建设用地转移,说明南部山区的社会经济发展刺激了用地需求;建设用地向耕地、园林地和草地都有转移,但转移量都较小,主要是违法建筑的拆除和农村居民点的合并造成的;水域主要与耕地相互转化。总之,研究区16年间景观类型变化的主要特征是耕地、园林地、草地的减少和建设用地、水域的增加。(4)本研究着重从人为因素方面分析了引起研究区景观格局演变的驱动机制。结果表明:人口增长、经济发展、工业化和城镇化以及经济体制与决策等共同影响了研究区景观格局的变化。此外,本文还利用CA-Markov模型模拟预测了研究区的景观格局发展趋势并对预测结果进行深入分析,以期揭示该区景观格局的变化趋势。结果表明:未来8年,研究区内耕地和草地景观将仍然保持继续减少的趋势,而建设用地景观的面积将持续增加,比2009年增加l25.51%,说明随着社会经济的发展,居住用地、工矿企业和交通用地的扩张继续以占用耕地为主;园林地和水域的面积变化不明显。总之,按照目前的发展速度,到2017年研究区的生态环境将越来越脆弱,严重制约当地社会经济的发展。
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