论文部分内容阅读
随着城市化进程带来的一系列城市生态环境问题的出现，生态安全受到全球关注，有关城市生态安全的研究凸现重要。本文以TM遥感影像为主要数据源，SPOT遥感影像和统计资料为辅助数据源，首先进行土地覆盖、植被盖度和土壤侵蚀水平等重要生态要素的研究，对涉及到的生态学与地理学研究中的关键与难点问题进行探讨；再基于PSR概念框架构建生态安全替代性评价指标体系，选用加法平均、乘法平均以及模糊评价3种模型，配以常权和变权两种权重，对广州市生态安全水平进行研究与评价；最后运用景观生态学和地统计学原理与方法对生态安全水平进行空间格局与结构的时空分异分析。主要得出以下结论：
(1)研究区土地覆盖景观尺度效应明显，并存在阈值现象以高分辨率SPOT和中分辨率的TM遥感影像为数据源，在景观与类型两种尺度下，进行不同空间分辨率的粒度效应研究。类型尺度上的研究表明：不同土地覆盖类型的粒度效应因数据源而不同，粒度效应也因景观指数各异。相对而言，景观尺度上的粒度效应较弱。根据两个研究尺度以及不同数据源的粒度效应，基本可以确定600m为研究区土地覆盖景观特征的“临界阈值”粒度。
幅度是另一种空间尺度类型，鉴于幅度效应的研究相对较薄弱，论文以TM遥感影像解译生成的土地覆盖类型图为分析数据，分别从固定方向、不同方向以及不同空间形态研究景观幅度效应。结果表明：研究区景观的幅度效应明显存在，幅度400是该区域土地覆盖景观特征的一个临界幅度，该幅度对应的区域面积为144Km<2>区域土地覆盖景观特征具有空间形态的效应，这种效应因指数而不同。研究还表明，景观幅度效应方向分异也是明显的。
(2)土地覆盖景观特征具有尺度依赖性以SPOT影像解译生成的部分中心城区土地覆盖景观类型图为分析数据，计算景观多样性指数，进行景观特征尺度依赖与等级结构分析。研究结果表明，景观多样性指数空间自相关程度依赖于尺度，并具有方向分异，由此形成景观特征的等级特征。
(3)城市地表土地覆盖景观变化反映出区域城市化的历程不同土地覆盖类型的面积转移矩阵显示，广州市的城市发展仍然不可避免地掠夺耕地、林地、水域等资源，改变了土地利用/覆盖状况。景观格局特征显示1995和2000年是景观格局特征有较大变化的关键年份。而基于缓冲区的高速公路样带与辐射梯度景观分析表明，城市景观呈现出方向分异，表现出自中心城区向外的辐射状分布特征，探测到广州市已出现多个次级的城市中心布局。
(4)对TM遥感数据进行大气校正，剔除大气对遥感辐射值的影响从而建立获取正确的植被盖度的模型，生成研究区植被盖度分布图，并进行统计与植被盖度等级分析。结果表明，进行大气辐射影响校正，建立研究区植被盖度的估算模型，是一个较好的修正方法。在1990-2005年间，广州市植被曾一度遭到严重破坏，至2005年，植被状态已经出现恢复的好势头。但是从空间位来看仍然有不足之处，突出表现在中心城区的植被覆盖度仍然以每年接近1﹪(以总面积计)的速度在下降。无论从总的数量、等级结构、或者区域差异来看，植被覆盖度都表现出空间格局的时间与空间分异。
(5)从遥感影像提取坡度、高程等地形因子，研究区域水土流失状况，分析区域水土流失的发展研究结果显示，在1990-2000的十年间，广州市水土流失曾一度严重。之后，在2000-2005年间，出现好的变化趋势。从空间上看，存在区域差异，表现为水土流失以郊区为主。
(6)基于PSR概念框架模型，通过遥感数据源获取反映生态环境状态的主要指标数据，建立区域生态安全综合评价的指标体系，以基本像元(粒度为30m×30m)为最小评价单元进行生态安全评价，生成生态安全指数分布图。综合评价模型共选取加法、乘法和模糊评价3种模型，分别配以常权和变权两种权重。基于评价结果，首先对不同模型评价结果之间的差异进行统计学检验；再以变权一模型评价指数分布图为基础分析图件，以从化、增城、花都、番禺、中心城区以及全市为区域范围，运用景观生态学和地统计学的原理和方法，进行生态安全水平的景观格局与空间结构分析。
研究结果表明：基于遥感以及数字研究环境建立可及时更新的生态安全评价指标体系是可行的；变权一模糊模型评价结果显示出优势，其评价结果可以很好地反映不同评价单元之间的差异，结果较切合实际；通过指标数据构建的变权函数计算出变权，由于考虑到区域与时间差异，评价结果能较真实地反映生态环境的实际状况与动态。
广州市生态安全以一般安全等级为主，但是区域差异明显，表现为中心城区的生态安全等级水平较低，北部山地和南部海域的生态安全等级水平较高，属于安全等级一般水平以上；中部山地区域生态安全水平为等级良。
用不同的景观指数研究区域生态安全格局的景观特征，可以从不同的角度揭示出区域景观的差异。根据景观指数的变化特征，将景观区域分成不同的类型。其中，番禺、花都区最为独特。
变异函数用于生态安全空间结构的研究是对传统统计学方法的补充，从另一个方面揭示出地理现象的空间特征。根据空间结构特征将区域进行的分组与景观指数的分类明显相异。表明地理现象的空间特征是多维的，运用不同的方法进行分析，可以从不同的角度研究景观特征；而多种方法的综合运用，使对生态安全空间结构的认识更加全面，使对研究对象的空间特征分析多维化。
本文研究结果表明，利用景观生态学方法，通过3S技术研究区域生态环境的动态演化过程，获取实时生态组分的状态指标，以此研究区域生态安全，既突破了传统方法依赖统计数据的局限，又能反映出区域生态安全的动态演变过程，并可在不同的尺度上表现生态安全格局的等级结构与空间分布，实现区域生态安全研究的等级量化、等级空间定位和可视化。