论文部分内容阅读
自然保护区的建立对于保护珍贵的物种资源与生态环境具有重要意义。我国自然保护区的规模扩大显著,然而由于发展经济、居民生计需求等原因,保护区内生态环境普遍受到人类活动干扰,例如旅游开发、畜牧耕种、采矿伐林等,体现为用地类型和土地覆盖类型的变化。用地类型变化可直接反映人地系统的互相作用和影响,这一问题一直是学者研究的热点。在以保护区为研究对象的用地类型变化研究中,国内外学者大多先通过遥感影像分类提取保护区用地类型,再结合GIS或景观生态学相关理论和数理统计方法进行定量分析,并探讨驱动因素。本文提出基于KDE(Kernel Density Estimation,核密度估计)监测自然保护区用地类型转变的热点区域,反映保护区生态系统受人类活动影响的状况,为保护区管理的规划决策提供建议。KDE(Kernel Density Estimation,核密度估计)是一种常用的空间聚集分析方法,可对数据进行分布密度量测、反映空间上的聚集程度与热点区域。该方法以样本点为圆心,根据搜索半径产生圆,圆心处的栅格密度值最高,离圆心越远,密度越低,直到搜索半径的边界密度值降为零。KDE的结果受核函数与搜索半径两项参数的影响,其中核函数的选取并不是关键因素。搜索半径决定了结果的平滑性,半径越大,KDE越平滑;半径减小,平滑度降低,但可表现更多关于集聚热点的细节。本文对保护区用地类型的转变应用KDE,因其输出的图像可清晰直观反映输入地块的聚集程度,将高度聚集处即热点的空间位置可视化,对保护区内反映人为干扰的用地类型变化(如水体到农田),可指示需要重点关注或预警的高度聚集区域,为分析变化原因提供空间上的信息,实现对保护区用地类型转变的监测。本文以河南丹江湿地国家级自然保护区为例,分析了保护区从2007年至2017年十年间的用地类型变化,发现保护区用地类型的变化小部分是自然因素:(1)植被转为水体的地块与农田转为水体、植被的地块,与河谷水系发育相关,主要位于保护区西南边界处和山体核心区。(2)水体转为植被的地块,与水位周期性涨落有关,主要集中在保护区东南部的陆地山体与河流水道交界之处。绝大部分地块的变化与人类活动息息相关,始终受到人类活动的广泛影响:(1)裸地、水体转为农田的地块,与季节性耕作有关,在保护区除山体核心区以外之处分布广泛,且居民点也基本在此范围内。(2)裸地转为水体、植被的地块,与初期采砂、后期恢复有关,热点主要集聚在水域核心区东南部河流水道附近。(3)水体转为裸地的地块与开发旅游交通、建设码头设施以及船只过往有关,主要集中在水域核心区与保护区南部边界处,热点区域多且显著。建议保护区重视对用地类型变化的监测。本文也提出了一种栅格数据分类方法,采用Eratosthene筛法生成的素数对栅格进行分类编号,使得通过算术运算得出的用地类型变化有能够唯一标识的数值,而不会混淆。本文提出的方法可操作性强,且通过开源GIS软件平台实现,降低了研究成本,具有推广应用价值。