（土地资源管理专业论文）基于遥感的区域土地利用变化及生态系统服务价值研究.pdf

摘要 土地是人类赖以生存和发展的最基本的自然资源，是人类生存和发展的物质基 础。区域土地利用变化研究是土地利用变化研究的重要方面，目前我国进行的区域土 地利用变化研究多侧重于城市土地利用变化以及土地利用变化对生态环境的影响。进 行区域土地利用交化的分析，可以揭示土地利用的规律，了解土地利用变化的原因与 机制，从而调节人类的各种活动，合理规划与利用土地，并实现区域土地的可持续发 展。 当前我国经济的快速发展，带来了区域土地资源如何合理开发和管理，这需要我 们探讨在区域土地的开发和利用中应用使用新技术、新方法。遥感技术，能提供多时 相、大范围的土地利用信息，利用这些实时有效的遥感信息可以对区域土地资源进行 动态监测，及时掌握区域土地的变化。白洋淀是我国的重要湿地，由于经济的快速发 展，环白洋淀地区的土地矛盾日益显著，生态环境遭到严重破坏，因此，利用遥感技 术进行动态监测，能很好的了解当前土地利用状况，为今后合理规划土地利用和保护 生态环境提供一个参考依据。 本文通过解译三个时相的遥感影像，获得三个时期的土地利用现状数据，通过计 算土地利用动态度、土地利用类型相对变化率和土地利用程度，分析了环白洋淀地区 土地利用的数量变化和空间变化特征，揭示了该地区土地利用数量变化的幅度、速度， 土地利用类型变化的区域差异以及土地利用程度的变化，计算了环白洋淀地区的生态 系统服务价值并分析其变化，分析了土地利用及生态系统服务价值变化的机制，具体 结论如下： ( 1 ) 1 9 9 0 年2 0 0 7 年，环白洋淀地区耕地面积减少了1 2 0 8 6 7 0 h m 2 ，水域面积减 少了8 0 6 8 2 3h m 2 ，未利用地面积减少了6 8 0 2 4 3h m 2 ，在各地类中耕地减少量最大， 建设用地增加了2 6 0 6 5 2 5h m 2 ，林地面积增加了1 7 6 7 2 7h m 2 ，草地面积有所增加，但 幅度不大。耕地、建设用地和水域是主要变化类型。 ( 2 ) 通过计算土地利用动态度发现：环自洋淀地区1 9 9 0 年- 2 0 0 0 年耕地、水域和 未利用地的年递减率分别为0 4 6 、1 6 0 和4 7 4 ，建设用地、林地和草地的年递增 率分别为2 8 2 、1 2 1 和8 9 2 ，2 0 0 0 年2 0 0 7 年耕地、水域、草地和未利用地的年递 减率分别为0 3 1 、1 4 0 、2 8 5 和6 3 2 ，建设用地和林地的年递增率分别为1 5 3 和1 0 7 。除未利用地外，第二阶段的年变化率均小于第一阶段，总体来说，环白洋 淀地区1 7 年来土地利用变化的速度比较快。 ( 3 ) 就土地利用变化的区域差异来说，1 9 9 0 年2 0 0 0 年和2 0 0 0 年2 0 0 7 年两个时 段各用地类型的区域差异存在较大差别，总体来说，1 7 年来环白洋淀地区土地利用变 化存在明显的区域差异。 ( 4 ) 环白洋淀地区1 9 9 0 年、2 0 0 0 年和2 0 0 7 年的土地利用程度分别为3 0 0 1 4 、 3 1 0 0 6 和3 1 5 0 9 ，1 9 9 0 年到2 0 0 0 年问土地利用程度提高了9 9 1 ，2 0 0 0 年塑j 2 0 0 7 年问土 地利用程度提高了5 0 3 ，1 9 9 0 年到2 0 0 7 年问土地利用程度提高了1 4 9 4 ，在研究期间该 地区处于土地利用发展期。 ( 5 ) 1 9 9 0 2 0 0 7 年间环白洋淀地区生态系统服务总价值量减少了4 3 6 5 7 亿元，相 对于1 9 9 0 年的总价值量而言，减少了1 3 7 0 。水域面积的迅速减少是该地区生态系统 服务价值大幅减少的主要原因。 ( 6 ) 影响环白洋淀地区土地利用及生态系统服务价值变化的主要因素包括自然 因素、人口增长、经济发展水平和政策因素四个方面。其中，经济发展和人口增长是 影响耕地和建设用地变化的重要因素，降水量的减少是影响水域变化的重要因素。 关键词：遥感；地理信息系统；土地利用变化；时空特征；生态系统服务价值；白洋 淀 s t u d y0 1 1t h er e g i o n a ll a n d u s ec h a n g ea n d l l g e o s y s t e ms e r v i c e sv a l u eu s eb a s e do nr e m o t es e n s i n g a u t h o r ：z h a n g j u n l a u i s u p e r v i s o r ：l h - o f e s s o ry mj t m m a j o r - l a n dr e s o u r c e sm a n a g e m c l a t a b s 仃a c t l a n di st h em o s tb a s i cn a t u r a lr e s o u r c eo ft h eh u m a nl i v e l i h o o da n dd e v e l o p m e n t , i s t h em a t e r i a lb a s eo ft h eh u m a nl i v e l i h o o da n dd e v e l o p m e n t t h er e g i o l ll a n d 心c h a n g e r e s c a r e l ai st h ei m p o r t a n ta s p e c to fl a n du s ec h a n g el e s e a l ( ：h , a tp r e s e n to u i c o u n t r yc 8 1 t i e s o nt h er e g i o nl a n d 墩c h a n g er e s e a r c hs t r e s s e s0 1 1t h ee i t yl a n du s ec h a n g e 弱w e l l 弱t h e i n f l u e n c eo fl a n dr i s ec h a n g et ot h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t c a r r y i n go nt h ea n a l y s i so ft h e r e g i o nl a n du s ec h a n g e ，w ec 锄p r o m u l g a t et h er u l eo f t h el a n du s e ，u n d e r s t a n dt h er e a s o n a n dm e c h a n i s mo ft h el a n du s ec h a n g e ，t h u sa d j u s th u m a n i t y sa l lk i n d so fa t i v i t i e s ，p l a n a n du s el a n dr e a s o n a b l y , a n dr e a l i z et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to ft h er e g i o nl a n d a tp r e s e n to u rc o u n t r y so e o n o m yd e v e l o p ef a s t , b r i n gt h ep r o b l a no fh o wt od e v e l o p a n dt h em a n a g et h er e g i o nl a n dr c s o l l l r o t ：r e a s o n a b l y , w eh a v et od i s c u s st h en e w t e c h n o l o g ya n dt h en e wm e t h o du s e di nt h er e g i o nl a n dd e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o n t h e r e m o t es e n s i n gt e c h n o l o g y , c a np r o v i d em o r es t a g e sa n dw i d er a n g el a n du i n f o r m a t i o n , u s i n gt h e s er e a l - t i m ee f f e c t i v er e m o t es e n s i n gi n f o r m a t i o n , w em a yc l k l t y0 1 1t h ed y n a m i c m o n i t o rt ot h er e g i o nl a n dl r 岱o u l c ea n dg r a s p st h er e g i o nl a n d 嗽c h a n g ep r o m p t l y b a i y a n g d i a ni st h ei m p o r t a n tw e t l a n do fo u i c o u n t r y , b e e o u r s eo ft h ee c o n o m i c a lf a s t d e v e l o p m e n t , t h el a n dc o n t r a d i c t o r yo fb a i y a n g d i a nr i mi sr e m a r k b l ec l a yb yd a y , t h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n te n c o u n t e r st h es e r i o u sd e s t r u c t i o n , s o ，c a r r y i n go i lt h ed y n a m i c m o n i t o ru s i n gt h er e m o t es e n s i n gt e c h n o l o g y , m a yu n d e r s t a n dt h ec u r r e n t l a n du s e c o n d i t i o n , w i l lp r o v i d ear c f e r e a a c ef o rt h er e a s o n a b l ep l a no fl a n du s ea n dt h ep r o t e c t i o no f e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t 1 1 托p r e s e n ta r t i c l eo b t a i n st h r e et i m e sp r e s e n ts i t u a t i o nd a t ao ft h el a n du s eb y i n t e r p r e t t i n gt h r e et i m er e m o t es e n s i n gp h a n t o m s ，a n a l y s e st h ec h a r a c t e r i s t i co fl a n du s e q u a n t i t yc h a n g ea n dt h es p a t i a lc h a n g ei nb a i y a n g d i a nr i m ，p r o m u l g a t e st h el a n du s e q u a n t i t yc h a n g es c o p e , t h es p e e d ，t h er e g i o nd i f f e r e n c eo ft h el a n du s et y p ec h a n g e 硒w e l l a st h ec h a n g eo fl a n du s ed e g r e ei nt h i sa t c a , c a l c u l a t e dt h ee c o s y s t e ms e r v i c ev a l u ea n d a n a l y z e di t sc h a n g ei nt h i sa r e a , a n a l y s i st h em e c h a n i s mo fl a n du s ea n dt h ee c o s y s t e m s e r v i c ev a l u ec h a n g eb ye o m p u t a t i n gl a n du s ed y n a m i cd e g r e e , t h er e l a t i v ec h a n g er a t eo f l a n du s et y p ea n dt h el a n du s ed e g r e e ，r e s u l t ss h o w ： ( 1 ) 19 9 0 - , 2 0 0 7 ，t h ec u l t i v a t e dl a n da 化ai nb a i y a n g d i a nr i mr e d u c e d12 0 8 6 7 0h m z ， t h ew a t e ra r e ar e d u c e d8 0 6 8 2 3h m 2 ，t h eu n u s e dl a n d 锄r e d u c e d6 8 0 2 4 3h m 2 ，t h e c u l t i v a t e dl a n d e x p e r i e n c et h eb i g g e s tr e d u c e ，t h ec o n s t r u c t i o nl a n da r e ai n c r e a s e d 2 6 0 6 5 2 5h m 。，t h ef o r e s tl a n da r e ai n c r e a s e d17 6 7 2 7h m z ，t h e1 a w na r e ah a st h ei n c r 铋s e ， b u tt h es c o p ei sn o tb i g ，t h ec u l t i v a t e dl a n d ，c o n s t r u c t i o nl a n da n dw a t e ra r e aa r et h em a i n c h a n g i n gt y p e ( 2 ) b ye o m p u t a t i n gt h el a n du d y n a m i cd e g r e e , w ed i s c o v e r e dt h a t ：i nb a i y a n g d i a n r i m ，19 9 0 2 0 0 0 ，t h ec u l t i v a t e dl a n d ，t h ew a t e r 撇a n dt h eu n u s e dl a n dw i t hy e a r l y d e c r e a s er a t eo fo 4 6 、1 6 0 a n d4 7 4 r e s p e c t i v e l y , t h ec o n s t r u c t i o nl a n d , t h ef o r e s t l a n da n dt h el a w nw i 廿l y e a r l y i n c r e a s er a t eo f2 8 2 、1 21 a n d8 9 2 r e s p e c t i v e l y , 2 0 0 0 - 2 0 0 7 ，t h ec u l t i v a t e dl a n d ，t h ew a t e ra r e a , t h el a w l la n dt h eu n t l s e dl a n d w i t hy e a r l yd e c r e a s er a t eo fo 31 、1 4 0 、2 8 5a n d6 3 2 r e s p e c t i v e l y , t h ec o n s t r u c t i o n l a n da n dt h ef o r e s tl a n dw i t hy e a r l yi n c r e a s er a t eo f1 5 3 a n d1 0 7 r e s p e c t i v e l y b e s i d e s t h eu a u s e dl a n d ，t h es e c o n ds t a g e sy e a r l yc h a n g er a t ei ss m a l l e rt h a nt h ef i r s ts t a g e , g e n e r a l l ys p e a k i n g , t h es p e e do f l a n du s ec h a n g ei nb a i y a n g d i a nr i mf o r17y e a r si sf a s t ( 3 ) o nt h er e g i o nd i f f e r e n c eo fl a n du s ec h a n g e , t h er e g i o nd i f f e r e n c eo ft h ea l lk i n d s o fl a n du s et y p eo ft h et w os t a g eh a v ew i d ed i f f e r e n c e g e n e r a l l ys p e a k i n g , f o r17y e a r st h e l a n du s ec h a n g ee x i s t e n c eo b v i o u sr e g i o nd i f f e r e n c e ( 4 ) t h el a n du s ed e g r e ei nb a i y a n g d i a nr i mi n19 9 0 ，i n2 0 0 0a n d2 0 0 7r e s p e c t i v e l y w a s3 0 0 1 4 ，3 1 0 0 6a n d3 1 5 0 9 ，t h el a n du s ed e g r e ee n h a n c e d9 9 1 劬m1 9 9 0t o2 0 0 0 ，t h e l a n du s ed e g r e ee n h a n c e d5 0 3f r o m2 0 0 0t o2 0 0 7 ，t h el a n du s ed e g r e ee n h a n c e d1 4 9 4 f r o m19 9 0t o2 0 0 7 ，t h el a n du s ei si nd e v e l o p i n gp e r i o di nt h i sa r e ai nt h er e s e a r c hp e r i o d ( 5 ) d u r i n g 19 9 0 - 2 0 0 7 y e a r t h e e c o s y s t e ms e r v i c e s t o t a lv a l u e q u a n t i t y i n b a i y a n g d i a nr i mr e d u c e d4 3 6 ，5 7m i l l i o ny u a n ，r e d u c e d13 ，7 0 * 0c o m p a r e dw i t ht h et o t a l v a l u eq u a n t i t yo f19 9 0 田1 ep r i m a r yf a c t o r so ft h er e d u c t i o no ft h ee c o s y s t e ms e r v i c et o t a l v a l u eq u a n t i t yo ft h i sa r e ai st h er e d u c t i o no ft h ew a t e ra r e a ( 6 ) t h ep r i m a r yf a c t o r so fi n f l u e n c i n gt h el a n du s ea n de c o s y s t e ms e r v i c e s v a l u e c h a n g eo fb a i y a n g d i a nr i mi n c l u d en a t u r a lf a c t o r , p o p u l a t i o ng r o w t h , e c o n o m yl e v e lo f d e v e l o p m e n ta n dp o l i c y a m o n gt h e m ，t h ee c o n o m i c a ld e v e l o p m e n ta n dt h ep o p u l a t i o n g r o w t ha r et h ei m p o r t a n ta t t r i b u t e sw h i c ht h ei n f l u e n c et h ec h a n g eo fc i l l t i v a t e dl a n da n d c o n s t r u c t i o nl a n d ，t h er e d u c t i o no fp r e c i p i t a t i o ni st h ei m p o r t a n ta t t r i b u t ea f f e c t i n gt h e c h a n g ew a t e ra r e a k e y w o r d s ： r e m o t e s e n s i n g ；g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ；l a n du s ec h a n g e ； s p a t i o - t e m p o r a lf e a t u r e ；e c o s y s t e ms e r v i c e sv a l u e ；b a i y a n g d i a n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑耋垦盎些基堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：专侈孚垮签字日期：力汐年月矿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑兰垦盎些基堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权塑兰垦盎些盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：y 涉手垮 签字日期：夕年多月汐日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 争蠢 j 签字日期：抑矿9 年占月，p 日 电话： 邮编： 基于遥感的区域土地利用变化及生态系统服务价值研究 l 绪论 1 1 土地利用覆被变化及生态环境研究的意义 2 0 世纪9 0 年代以来，土地利用覆被变化在全球变化中的重要作用引起普遍关注，因此土地利 用覆被变化迅速成为全球变化研究中的热点问题之一f l 埘。 土地利用是指人类有目的的可开发利用土地资源的一切活动，如农业用地、工业用地、交通 用地、居住用地等都是土地利用的概念：而土地覆被是指地表自然形成的或者人为引起的覆盖状 况，例如与前面所述的各种用地相关的物质现状，包括各类作物、森林、草地、房屋、水泥及沥 青路面等。土地利用与土地覆被有密切的关系，土地覆被变化是土地利用变化的直接响应，土地 覆被变化也反过来制约后续的土地利用方式。大量研究表明，由于与气候、生态过程、生物化学 循环、生物多样性及与人类活动的密切相互作用，土地利用覆被变化不仅是全球变化的主要部分 更是全球变化的主要原因【i d 姒。土地利用覆被变化所造成的影响也远远超过其所在的时空范围。 土地利用的变化能够直接改变地表的覆被状况，它一方面改变地球表面的物理特征( 如粗糙度、 反照率、土壤含水量等) ，影响与气候直接有关的地表与大气之间的能量与水分的交换过程；另 一方面能改变地球表面的生物地球化学循环过程，影响地表与大气之间的微量气体交换和壤与 植被之间的营养物质输送。而且土地利用变化还通过土地覆盖的变化直接影响到生物多样性，影 响区域水分循环特征，改变生态系统的组成和结构，从而对生态系统的功能产生影响m l 。所以， 从生态学角度看，土地利用土地覆盖类型及其组合变化就表现为生态系统的组成和构成的变化。 随着人类社会的发展，特别是近2 0 0 年以来，世界人口急剧增长、工业化范围不断扩大、人 均消费水平的大幅提升，无论是全球尺度还是国家或区域的尺度上，土地利用的格局、深度和强 度不断发生变化，土地利用的变化导致土地覆被也在加速变化，由此对地球生态系统功能产生了 深刻影响。土地利用所引起的生态问题也随着土地利用土地覆被变化的深度和强度在范围和程度 上不断扩大和加深。 耕地和农业气候资源是决定区域农业发展的两个基本条件。农田生产潜力不仅取决于农业气 候条件，而且也依赖于农田的数量、质量和种植结构，对农业生产而言，气候变化通过改变农作 物生长发育过程中光照、热，以及光热和水分的匹配状况影响其生产力，而土地利用土地覆被变 化则直接通过改变农业土地资源的数量、质量和农业土地利用结构影响农田生产力f l 引。国际地权 生物圈计划( i g b p ) 和国际全球变化人文因素计划( m d p ) 于1 9 9 5 年制定并开始执行土地利用 土地覆被科学研究计划( l u c c ) t 1 4 1 ，使l u c c 研究成为全球变化研究的前沿和热点课题。l u c c 过程时不同土地类型的适宜性和土地质量发生变化，从而直接影响土地生产力的高低。 基于上述的认识，我们清楚地认识到区域土地利用土地覆被变化的研究不仅要考虑十地利用 ，土地覆被的数量与结构的变化，时空变化模式及驱动机制，更要重视七地利用，十地覆被变化引 起的生态环境问题的研究，以提高人们对资源环境要素作用和生态环境保护的重要性的认识，促 进生态环境的健康发展和土地资源的可持续利用，促进区域经济的持续发展。而目前国内外土地 利用，士地覆被变化研究，多是从遥感监测和时空动态数据库、l u c c 时空变化和驱动机制、l u c c 模拟与预测模型、i i c c 环境效应、土地可持续利州等侧面出发，研究全球或区域土地利埘士地 覆被变化问趔6 】。而区域土地利用土地覆被变化所引起的生态环境问题研究还比较少。 l 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 白洋淀地处河北平原中部，是华北平原最大的淡水湖泊。从白洋淀的形成至今，已经历了上 千年的沧桑巨变，正从湖泊的兴盛走向衰亡。进入6 0 年代以后，由于白洋淀水源不足，水位不稳。 水体污染，泥沙淤积，特别是8 0 年代连续干淀，使白洋淀水生生物遭受灾害性破坏，水产品基本 绝迹，区域生态平衡受到严重影响。另外，近几十年来，随着经济的快速发展和区域人口的快速 增长，人类活动对生态环境的干扰强度日益增大，耕地面积大量减少，建设用地迅速增加，水域 面积大量减少，土地利用土地覆盖发生了剧烈的变化。因此，当务之急是加强环白洋淀地区土地 利用动态变化和生态环境问题的研究。 本文以遥感和地理信息系统为主要基础，开展环白洋淀地区土地利用土地覆被变化研究，科 学地把握土地利用土地覆被的时空变化过程及其生态环境变化的特点和规律；计算研究区生态系 统服务价值并分析其变化，分析了土地利用及生态系统服务价值变化的机制，为环自洋淀地区生 态环境的恢复与重建提供科学依据，进而促进生态环境和社会经济的可持续发展。 1 2 土地利用覆被变化研究进展 土地利用土地覆被变化，即l u c c ( l a n du s e c o v e rc h a n g e ) 是全球气候变化的主要原因， 因此u 坨c 成为全球变化研究的热点。从土地系统演进过程看，土地利用与土地覆被是其相互关 联的两个方面，前者侧重于土地的社会经济属性，后者更侧重于土地的自然属性。从两者关系看， 土地利用方式转变很可能引起土地覆被变化，即土地利用变化是土地覆被变化的主要原因，土地 覆被变化是土地利用变化的直接响应。多数土地利用土地覆被变化受人类土地利用过程所驱动。 因此，人的土地利用行为，土地系统的演变过程及人地关系，都是l u c c 研究所关注的焦点。l u c c 计划开展以来，国内外开展了众多关于土地利用土地覆被的研究项目，并取得了积极的进展 1 2 1 国外进展 1 9 9 3 年国际科学联合会和国际社会科学联合会联合成立了土地利用土地覆被变化和新项目 计划委员会，之后，一些积极参与全球环境变化研究的国家组织和国家纷纷跟进，启动了各自的 土地利用土地覆被变化研究项目，下面对其中的主要项目做简要的介绍。 1 ) 联合国环境署( u 旺p ) u n e p 亚太地区环境评价计划于1 9 9 4 年启动了土地覆盖评价和模拟( l c a m ) 项目，旨在调 查东南亚地区土地覆盖现状和变化，确定这些变化的热点地区，为区域可持续发展决策服务。该 项目采用美国宇航局高分辨率雷达影像和l ：l ，0 0 0 ，0 0 0 比例尺进行区域土地覆被制图和检测， 目前已完成了对盂加拉国、柬埔寨、老挝、缅甸、尼泊尔和越南等国两个时段( 1 9 8 5 1 9 8 6 和 1 9 9 2 1 9 9 3 ) 的土地覆盖调查工作，下一步工作将拓展到斯里兰卡、巴基斯坦、中国、印度及伊朗 等国。对土地覆盖变化的热点地区，将运用高分辨率的地球资源卫星影像进行详细的分析：i ：作。 2 ) 国际应用系统研究所( i 认s a ) i l a x s a l 9 9 5 年启动了欧洲和北亚土地利用土地变化模拟的3 年期项目i l 习。这个有来自不同国 家和不同科学背景的科学家联合开展的研究项目，旨在分析1 9 0 0 年到1 9 5 0 年欧洲和北弧地区十地 利用，土地覆盖变化的空间特征、时间动态和环境效应，并预测在全球环境、人口、经济、技术、 社会及政治等因素变化的背景下，该区域未来5 0 年土地利用土地覆盖变化的趋势，为制定相关对 2 基于遥感的区域土地利用变化及生态系统服务价值研究 策服务。n a s a 2 所以选择欧亚大陆的北部地区作为研究区域，主要是由于这里具有复杂的社会、 经济和政治背景，而且在本世纪发生的变化相当剧烈，为土地利用t 地覆盖变化研究提供了理想 的场所。 3 ) 美国 美国全球变化研究委员会将土地覆盖变化与气候变化、臭氧层的耗损一起列为全球变化研究 的主要领域之一。研究工作集中于全球和区域性土地覆盖变化的监测、土地覆盖变化与温室气体 的释放及减少温室气体。与欧洲空间署等国际组织合作开展了高分辨率卫星( a v h r r ) 监测土 地覆盖变化和季节性植被状况项目，并以此为基础，编制全球土地覆盖图，和开展全球分类以及 生物量估算工作。1 9 9 6 年，美国全球变化委员会开展北美洲大地覆盖变化的研究。该项目利用遥 感方法分析北美洲自l a v o 年以来土地覆盖的空间变化。 另外，美国n a s a 积极开展l u c c 计划，这项计划是美国n a s a 的地球科学事业推动的一个多 学科研究计划。u u c c 提出的关键科学问题是：什么是土地覆盖和土地利用变化? 什么是尺度并 在什么时间尺度? 什么是l u c c 的原因，什么是l u c c 的结果? 什么是l u c c 导致的变化以及他们 的潜在影响? 什么是气候对l u c c 的影响以及潜在的反馈是什么? l u c c 的研究目标是发展一种 从空间可以重复进行全球土地利用土地覆盖调查的方法，加深对变化的科学理解和土地覆盖变化 对环境、碳循环、水循环和在然资源管理的影响，改善对人类与环境交互的理解，并提出一种可 持续的、平衡的、弹性的土地系统和使用方式 4 ) 日本 为跟进i g b 啪p 土地利用土地覆被变化核心项目计划，日本国立科学院全球环境研究中心 提出了为全球环境保护的土地利用研究( u j g e c ) 项目。该项目着眼于亚太地区可持续的土地利 用，第一阶段的研究目标主要是预测2 0 2 5 - 2 0 5 0 ，2 5 年该地区土地利用土地覆被状况及第一性生 产力的变化。 1 2 2 国内进展 国内对土地利用与土地覆盖变化的研究领域主要包括：土地利用土地覆盖时空变化研究、土 地利用，土地覆盖驱动机制研究和土地利用的生态环境效应研究。深入研究中国土地利用土地覆 盖变化机制及驱动因子的必要条件和前提是对其现状特点及时空分布规律进行分析1 1 6 1 。近年来， 中国学者在土地利用与土地覆盖的时空变化研究方面取得了一定的成绩。 1 ) 土地利用与土地覆盖时空变化研究。 国内土地利用土地覆盖时空变化研究表现在以下方面：建立国土资源环境动态数据库：对土 地利用= 地覆盖变化监测技术的研究；土地利用土地覆盖时空变化的案例研究。对于建立国士 资源环境动态数据库的研究，我国己利用l ：2 5 万卫片完成全国和分省土地面积的统计、全国l ： 2 0 0 万土地利用卫星影像图及l ：5 万主要城市土地利用现状卫星影像图等；国家环保局于2 0 0 0 年 完成了“西部遥感调查”项目【l7 】；还有刘纪远等开展“国家资源环境遥感宏观调查与动态研究”，并 建立了中国资源环境数据库。对于土地利用与土地覆盖时空变化监测技术研究，目前国内十地利 用变化研究方法主要是和3 s 技术的结合，如党安荣等人利用3 s 技术对北京密云县土地利用动态变 化研究i l 引。主要的监测方法有：分类后比较法、直接差值法、直接主成分法、变化向量法等。这 3 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 些方法虽有可行性，但有一定的不足。目前，国内学者正致力于这方面的研究。北京师范大学潘 耀忠等人给出了一种利用多光谱t m 和全色s p ( ) t 数据信息融合的土地利用变化监测方法一变 异特征监测法i l 外，该方法避免了有些方法对数据的一些限制，在信息融合技术上加入了时间信息， 对土地利用变化的监测精度有了很大的提高。 对区域土地利用土地覆盖时空变化案例的研究，国内学者不仅对各个地区的土地利用变化的 速度、土地利用结构、区域差异等进行分析，同时还利用数学方法或数学建模定量分析土地利用 变化。如朱会义等对环渤海地区土地利用的时空变化进行了分析1 2 0 】，洪军等人所做的上海土地利 用时空变化及其驱动力分析f 2 ，葛全胜等在对上个世纪中国土地利用时空变化研究【2 2 1 ，王思远等 在遥感技术与o i s 技术的支持下，对中国近5 年来土地利用的时间动态特征和空间动态特征进行了 定量分析【2 3 l ，张明等人用典型相关分析法定量分析环渤海地区土地利用结构【2 】。 2 ) 土地利用土地覆盖变化动力机制研究 目前对土地利用土地覆盖变化动力机制主要是对区域的动力因子用数学方法进行定量分析， 我国学者在这方面进行了大量的研究。例如石瑞香等从i g b p 全球变化陆地样带中中国东北样 带( n e c t ) 内的农牧交错区选择典型样点作为研究单元所作的研究【2 5 l ，朱会义等人所做的环渤 海地区土地利用变化的驱动力分析【2 6 】，王良健等人做的梧州市土地利用变化的驱动力研究【27 j ，顾 朝林对北京土地利用变化机制的研究等【2 s l 。 城市化是我国土地利用与土地覆盖变化的最主要作用力机制之一，开展城市土地利用与土地 覆盖变化的机制以及城乡作用机制研究，对揭示土地利用与土地覆盖变化的动力机制有着极其重 要的作用。如陈玉萍等人以武汉市城乡交错带为例进行的土地利用动态变化与预测【2 9 1 ，顾朝林利 用不同时段的土地利用遥感影像图对北京市土地利用，覆盖的机制进行了研究。还有对不同区域进 行的比较研究，如徐小黎等通过对北京和深圳两个城市的城市化过程的比较研究，指出其差异主 要是由于两个城市的政策和经济相互作用方式不同【弼】。 土地利用土地覆盖变化动力机制的研究的另一个途径则是对区域的动力因子，在定量分析的 基础上建立相关模型，土地利用土地覆盖模型主要揭示土地利用与社会和自然驱动力之间的关 系，对土地利用，土地覆盖变化情况进行预测分析，从而为指定土地利用规划和相关土地政策打下 基础。因此，国内学者从不同的角度出发构造了大量的适用于各种土地利用土地覆盖变化的模型。 如高志强等提出“中国土地利用的极地模式【1 6 】 。吴承祯等应用地统计学k r i g e 内插技术模拟了我 国土地利用程度的区域分异规律，为我国土地利用程度时空分布的模拟与预测提供可靠方法【3 ， 细胞自动机( c e l l u l a r a u t o m a t o n ，简称c a ) 是一种“自下而上”的动态模拟建模框架，贾华等把细 胞自动机和灰色局势决策结合起来对土地利用变换机制进行模拟网，赵庚星等则利用马尔科夫链 模型模拟对土地利用空间格局的变化及动态的分析m 】。 3 ) 土地利用，土地覆盖变化对生态环境影响的研究 土地利用土地覆盖影响了区域内水分循环特征、气候、植被、生物多样性，土壤沉积物等， 土地利用影响着土地覆盖，而土地覆盖必然对环境变化产生影响。因此，土地利用七地覆盖对生 态环境的影响是l j l i c c 研究的主要内容。 目前，我国的土地利用，土地覆盖变化环境效应及其作用机制的研究正在逐步深化。土地利用 通过土地覆盖变化影响全球和区域的环境，土地覆盖对气候、生物地球化学循环、土壤质量、陆 地生物种类的丰度和组成都有重要影响。我国学者已经涉及了土地利用，土地覆盖变化的植被、士 4 基于遥感的区域土地利用变化及生态系统服务价值研究 壤、气候、生态系统等方面的效应研究。如傅泊杰等以黄土丘陵区为例研究土地利用变化对生态 环境的影响阴l ，史培军等对深圳市土地利用，土地覆盖变化与生态环境安全进行研究f 3 5 j ，郭东旭 等研究了土地利用土地覆盖对区域气候及大气质量的影响等闭 1 2 3 土地利用覆盖变化遥感监测研究进展 简单地说，遥感( r e m o t es e n s i n g ) 就是遥远的感知。通常指空对地的遥感，即不直接接触 物体本身，从远处通过仪器( 传感器) 探测和接收来自目标物体的信息( 如电场、磁场，电磁波、 地震波等信息) ，经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布特征印】。遥感技术最 早起源于航空摄影技术的发展和应用，1 9 世纪2 0 年代，航空摄影技术就已经开始在地面军事目标 的发现、地形勘测等方面得到应用，初步展示了利用遥感技术研究自然景观与人类活动关系的前 景；二战后，航空相片已开始推广到区域的地质勘测和土地利用覆盖调查等：2 0 1 峻_ 5 0 年代，航 天遥感技术时代的到来，开启了从宇宙空间探测和侦查地球的历史。特别是2 0 世纪7 0 年代美 国发射了第一颗人造陆地卫星( l a n d s a t ) ，开创了利用卫星遥感技术进行大范围土地覆盖和土地 利用调查的新纪元【j q 。 2 0 世纪9 0 年代以来，遥感技术得到了迅猛发展，多光谱、高广谱、高时空分辨率等成为其标 志特征，相应地促进和带动了土地利用覆盖变化研究的发展。在g i s 、g p s 技术的支持下，利用 遥感( r s ) 数据快速高效的获取和分析全面、系统、真实的地表空间动态变化信息，土地利用 覆盖变化研究的广度和深度发生着深刻的变化，由传统的调查资料与专题地图资料为主发展到目 前的以遥感数据为主的多源信息支持下的研究，由局地或小尺度区域为主的研究发展到局地、区 域、洲际乃至全球等多等级尺度的综合研究，由相对静态的时间段面的研究发展到多尺度时问序 列动态过程的研究，由仅仅对土地利用覆盖类型的研究发展到对以土地利用覆盖类型为中心， 同时包括土壤、植被物候、植被生物物理特征、大气、水、气候变化、人类活动等在内的地表自 然与社会综合体的研究p 引。 遥感技术在土地利用覆盖研究中的应用主要是围绕类型识别和变化监测两方面展开的。遥感 分类方法的提高一直是遥感技术方法研究的重要领域，遥感信息提取的详细程度直接影响着 l u c c 研究的过程及结果。但是，遥感在分类方法、自身固有的及其他与解译人员、绘图技巧、 工作经验、地学知识掌握程度等有关的误差，使得对影像判读结果不尽人意，如所得较模糊界限 在应用于大比例尺图件绘制时仅具有示意性；另外，r s 无法正确反映因权属变更所引起的用地属 性的改变( 因为该地块物理光谱未变) 3 9 o 基于此，许多国内外学者致力于如何提高l i 啷究 中数据的获取，且成果显著。鲡王德保等1 4 0 1 采用3 种方法提取基于3 个时相、2 个时段遥感影像的 变化信息，以互相检核和减少信息的漏提、误提现象。充分利用土地管理专业信息与遥感资料综 合分析。内外业结合确定变化图斑的真伪，补充监测遗漏图斑，从而使得监测结果具有可靠性。 张显峰掣4 l j 发展了面向工程目标并借助3 s ( r s 、g i s 、g p s ) 集成技术的土地利用动态监测方法， 首先遵循“同物同谱”原理，解译不