（生态学专业论文）重庆市主城区景观格局、动态变化及驱动力研究.pdf

两南大学硕十学位论文 摘要 重庆市主城区景观格局、动态变化及驱动 力研究 生态学专业硕士研究生彭月 指导教师魏虹教授 摘要 随着三峡 程建设、重庆直辖以及西部大开发政策的实施，重庆市社会经济发生巨大变 化，这又深深地反映在土地利用变化格局上。本研究以r s 和g i s 为基本技术，定量地分析了 重庆市主城区1 9 9 5 2 0 0 1 年的景观格局与动态变化，并对引起耕地变化的驱动力进行了初步探 讨。主要结论如下： ( 1 ) 伴随着部分自然生境的损失，重庆市主城区景观破碎化程度增加，景观通达性降低。 巴南区的景观破碎化程度较高，而渝北区，北碚区、巴南区和南岸区的破碎化趋势增加明显， 渝中区内景观破碎程度降低。沙坪坝区和大渡口区内城市景观斑块形状相对较规则，渝中区、 江北区等分区景观斑块形状趋于复杂化大渡口区的景观多样性最高，斑块呈均匀分布，而 渝中区内景观要素类型最少，景观多样性最低，均匀程度最低。 ( 2 ) 6 年问，主城区内林地，耕地向城区用地较大规模转移，耕地、草地和水域有向林地 转化主城区内的城区用地类型动态度高于其它类型，建设埘地类型动态变化最强。大渡口 区内的景观综合变化强度晟大，其次为南岸区、江北区和渝北区。北碚区的林地变化明显。 北碚区和巴南区的草地动态度明显高于其它各区。九龙坡区、巴南区和渝中区的水域动态度 较高。渝中区和九龙坡区内的朱利用地数量急剧减少，变化幅度最大水田动态度较高的分 别是北碚区，渝北区和九龙坡区，渝中区和大渡口区的旱地动态度最高。渝北区的城区用地 动态度最高，其次为大渡口区；通过预测，在未来的一定稳定时期内，研究区内城区用地持 续增加，而耕地数量急剧减少。 ( 3 ) 对耕地变化的驱动力分析结果表明，人口压力和经济增k 对主城区耕地的变化有重 要影响，其次是农业科技。其中非农业人口和社会基本建设投资的影响程度最大。各分区耕 地变化驱动因子有所差异：渝中区、大渡口区，北碚区渝北区和南岸区以经济增长类因素 为主；沙坪坝区、江北区和巴南区为人口类因素：九龙坡区的主要驱动力是科技进步类因素。 关键词：城市生态城市景观重庆市主城区景观格局动态变化驱动力 两南大学硕十学位论文摘要 s t u d y o i lt h el a n d s c a p e p a t t e r n ，d y n a m i c c h a n g ea n d d r i v ef o r c ei nt h ed o w n t o w na r e a o fc h o n g q i n g c i t y p o s t g r a d u a t eo fe c o l o g y ：p e n gy u e s u p e r v i s o r ：p r o w e ih o n g a b s t r a c t w i t ht h et h r e e - g o r g ee n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i n g ，c h o n g q i n gd i r e c t l yu n d e rt h e j u r i s d i c t i o no fc e n t e rg o v e r n m e n ta n dt h ee x p l o i t a t i o ni nw e s tc h i n a , t h es o c i e t ya n d e c o n o m yh a db e e nag r e a tc h a n g ei nc h o n g q i n g w h i c hw a sr e f l e c t e di nt h el a n du s e c h a n g ep a t t e r n b a s eo nr sa n dg i st e c h n o l o g y , t h el a n d s c a p ep a t t e r n ，d y n a m i cc h a n g e a n dt h ed r i v ef o r c ei nt h ed o w n t o w na r e ao fc h o n g q i n gw e r ea n a l y z e df r o m1 9 9 5t o 2 0 0 1 t h em a i nc o n c l u s i o n sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) d u et ot h el o s to f s o m en a t u r ee n v i r o n m e n t a le l e m e n t s ，t h el a n d s c a p ef r a g r n e n - t a t i o ni nt h es t u d ya r e ai n c r e a s e da n dt h el a n d s c a p ec o n n e c t e d n e s sd e c r e a s e do b v i o u s l y i n6y e a r s t h el a n d s c a p ef r a g m e n t a t i o nw a sh i g hi nb a n a nd i s t r i c t t h el a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o ni n c r e a s e de v i d e n t l yi n6 y e a r si nb e i b e i ，y u b e i ，b a n a na n dn a n a nd i s t r i c t , w h i l ed e c r e a s e di ny u z h o n gd i s t r i c t t h es h a p eo fl a n d s c a p ep a t c h e si ns h a p i n g h aa n d d a d u d o ud i s t r i c tw a sm o r ef o r m u l a e ，w h i l ew a sm o r ec o m p l e xi ny u z h o n ga n dj i a n g b e i d i s t r i c t t h el a n d s c a p ed i v e r s i t yw a sh i g h e s ta n dt h ed i s t r i b u t i o no fp a t c hw a se v e ni n d a d u k o u d i s t r i c t ，w h i l et h el a n d s c a p ed i v e r s i t yw a sl e a s ti ny u z h o n gd i s t r i c t ( 2 ) t h ew o o d l a n da n df i e l dt r a n s f o r m e dt ot h er e s i d e n t i a la n dc o n s t r u c t i o nl a n di n6 y e a r s ，a n ds o m ef i e l d ，g r a s s l a n da n dw a t e rt r a n s f o r m e dt ow o o d l a n d t h ed y n a m i c so f t h er e s i d e n t i a la n dc o n s t r u c t i o nl a n dw a ss t r o n g e rt h a nt h a to fo t h e rt y p e s ，a n dt h e d y n a m i c so fc o n s t r u c t i o nl a n dw a st h es t r o n g e s t t h ei n t e n s i t yo fi n t e g r a t i v ed y n a m i c s i nd a d u k o ud i s t r i c tw a st h eh i g h e s t ，a n dt h en e x tw a si nn a n a n ，j i a n g b e ia n dy u b e i d i s t r i c t t h ed y n a m i c so fw o o d l a n di nb e i b e id i s t r i c tw a ss i g n i f i c a n t t h ei n t e n s i t yo f i n t e g r a t i v ed y n a m i c so fg r a s s l a n di nb e i b e ia n db a n a nd i s t r i c tw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a no t h e rd i s t r i c t s t h ei n t e n s i t yo fi n t e g r a t i v ed y n a m i c so fw a t e ri ny u z h o n ga n d 两南大学硕+ 学位论文摘要 b a n a nd i s t r i c tw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a ti no t h e rd i s 自r i c t s t h ea l - c ao f u n u t i l i z e d l a n di ny u z h o n ga n dj i u l o n g p od i s t r i c td e c r e a s e ds h a r p l y , t h ei n t e n s i t yo fi n t e g r a t i v e d y n a m i c so fp a d d yf i e l dw a sh i g h e ri nb e i b c i y u b e ia n dj i u l o n g p od i s t r i c t t h e i n t e n s i t yo fi n t e g r a t i v ed y n a m i c so fd r yl a n di ny u z h o n ga n dd a d u k o ud i s t r i c tw a s h i g h e r t 1 1 ei n t e n s i t yo fi n t e g r a t i v ed y n a m i c so ft h er e s i d e n t i a la n dc o n s u n c t i o nl a n d w a st h eh i g h e s ti ny u b e id i s t r i c t t h ea r e ao ft h er e s i d e n t i a la n dc o n s t r u c t i o nl a n di nt h e d o w n t o w na r e ao fc h o n g q i n gw o u l di n h e r ec o n t i n u o u s l y , a n df i e l da r e aw o u l d d e c r e 髂er a p i d l yi nf u t u r eb ym o i l i n gp r e d i o r i o n ( 3 ) t h er e s u l t so fd r i v ef o r c ea n a l y s i ss h o w e dt h a tp o p u l a t i o na n de c o n o m yh a d i n f l u e n c e ds i g n i f i c a n t l yo nf i e l dc h a n g e ，w i l et h es e c o n dd r i v ef o r c ew a sa g r i c u l t u r e s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y t h ea n - a g r i c u l t u r ep o p u l a t i o na n dt h ei n v e s t m e n to ns o c i e t y a n dc o n s t r u c tw e r et h et w om a i nd r i v ef a c t o r s t h ed r i v ef o r c ei ne v e r yd i s t r i c t sw e r e d i f f e r e n t n 他d r i v ef o r c eo ff i l e dc h a n g ew a se c o n o m yi ny u z h o n g ，d a d u k o u ，b e i b e i ， y u b e ia n dn a n a nd i s t r i c t ，w a sp o p u l a t i o ni ns h a p i n g b a j i a n g b e ia n db a n a nd i s t r i c t ，a n d w a ss c i e n c ea n dt e c h n o l o g yi nj i u l o n g p od i s t r i c t k e yw o r d ：c i t ye c o l o g y ；u r b a nl 狮d s c a p e ，d o w n t o w na r e ao fc h o n g q i n g ；l a n d s c a p e p a t t e r n ，d y n a m i cc h a n g e ，d r i v ef o r c e 1 1 1 独创性声明 学位论文题目：叠虐章i 蕉墨墨! 生壁丝：型：墨垂坐垦塑望丝塑墨 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：荸；月签字日期：矽夕年，月夕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、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。本人授权西南大学研究生院( 筹) 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，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：剜目导师签名：翘唾二 签字日期： 岬年，月，夕日签字日期：砷年厂月，夕日 西南大学硕十学位论文1前言 1 前言 1 1 国内外研究现状及进展 、 1 1 1 城市 城市是人类文明发展刭一定阶段的产物，是人口集中，社会、经济、文化活动异常频繁 的聚集地城市是地球表层一种具有高强度社会一经济一自然集聚效应和大尺度人口，资源、 环境影响的微缩生态景观【l 】。城市的形成，对人类自身的发展和社会经济活动的繁荣有决定意 义，促进了人类经济发展，并赋予地区，民族乃至世界文化以鲜明特色1 2 】。与自然生态系统相 比，城市是一类低效的、不健康的、反控制论的人类栖息地，它的资源利用效率比自然生态 系统甚至比农田生态系统低得多。它掠夺腹地的资源并对周围环境产生强的胁迫效应，其人 工的生活和工作环境离人类生态需求相距甚远。城市人类活动和人工环境对生态健康的威胁 主要包括建筑环境、交通环境、拥挤环境和代谢环境等。 随着社会的进步和科技的发展，城市的经济发展同自然环境产生了尖锐的矛盾。尤其是 在当代城市。问题日趋严重，体现在人口无限集中，城市恶性膨胀，机能紊乱、环境污染以 及诸多的社会弊端方面。近年来，伴随着世界范围内，特别是以中国为代表的发展中国家城 市化进程的加速，城市化过程中人口密集、交通拥挤，资源短缺、环境污染、生态恶化等问 题成为全社会关注的焦点唧。目前，全球面临五大危机：人口膨胀，粮食不足、资源桔竭、环 境污染，或3 p 问题：人口( p o p u l a t i o n ) ，动力( p o w e r ) ，污染( p o l l u t i o n ) 概而言之，即是 城市整体发展的极不平衡 1 1 1 1 2 城市生态学 近年来，受系统论及整体观念的启发，人们试图发现一种理论，能够以系统的观点。从 相互作用的角度全面宏观地把握城市的发展，城市生态学正是在这样的背景下应运而生研 究城市生态环境问题，寻求解决城市生态危机的对策，探讨城市环境污染的有效治理措施， 协调经济发展与城市环境之间的矛盾实现城市环境的可持续发展，已成为城市生态学中十 分关注和亟待解决的一项重要课题【4 】。城市生态学的研究对象是城市，研究内容是城市的结构、 功能和调节机制，研究目的是为城市的持续发展和居民生活质量的提高提出对策，其核心是 城市生态系统，方法也主要是系统学的方法，城市生态学研究为解决城市环境与经济的协调 发展起到很大的建设性作用1 5 】。当前，城市建设的目标已从一维的社会经济繁荣走向三维的复 合生态繁荣：一是财富，包括经济资产和生态资产的持续增长与正向积累旧：二是健康。包括 居民的生理和心理健康及生态系统服务功能与代谢过程的健康；三是文明，包括物质文明、 精神文明和生态文明这三者中，财富是形，健康是神，文明则是本。城市生态建设正是本 抓起，促进形与神的统一【7 j 。 西南大学硕十学付论文1前言 美国国家自然科学基金委员会将城市生态学列为今后重点支持领域之一，并重点支持了 凤凰城和巴尔的摩城市生态系统研究”j 。目前，城市生态学研究基本可分为两大部分，一部分 是还原论思想指导下的城市与自然、资源、环境之间相互作用具体机制和过程的研究，意在 微观上阐述城市与自然、资源、环境之间的关系从简单的关系入手，为城市的发展提供具 体的指导；另一部分是在整体论思想指导下的城市系统的生态研究，意在宏观上把握城市生 态系统的结构、功能和调节机理，为城市的发展提供宏观的战略指导p 】。城市生态学的这两大 部分内容相互补充和促进，为城市规划、建设、管理提供了不少对策性的建议。但是，面对 日益加快的城市化速度和日益复杂的城市环境危机，急待对城市生态学的研究内容进一步创 新，以更好地促进城市与自然、资源、环境的协调发展，提高城市居民的生活质量。城市生 态学参与现代生态学最关心领域的研究是生态学发展的需要，也是社会发展的需要反过来 也会促进城市生态学的发展。丰富城市生态学的研究领域，提高城市生态学的研究水平，提 高城市生态学解决实际问题的能力唧 目前，城市生态学，都是以人类活动密集的城市为研究对象，探讨其结构与功能和调节 控制的生态学机理和方法，并将其应用到城市规划、管理和建设中去，为城市环境，经济的 持续发展和居民的生活质量的提高寻找对策和出路的科学国内外的城市生态学研究表现出 明显的多元化倾向，但是还没有一个比较成熟和完善的，为大家所公认的定义和理论体系。 我国的城市生态研究起步较晚，特别是把城市作为一个社会经济一自然复合系统进行城市 区域的综合性分析的研究，仅仅是开始，对于各地区城市的可持续发展和生态城市的系统以 及生态功能的研究还刚刚起步，有待于从理论、方法和指标体系上进一步的提高和完善 l ”】。 为了提高城市生态学研究和应用的科学性，必须从研究方法上给予足够的重视，做到案 例研究与理论研究相结合，现场观测资料与统计资料相结合、对比研究与定位研究相结合、 自然科学和社会科学相结合，并充分利用现代新技术和数理模型分析方法。 1 1 3 城市景观生态学 从景观生态学的观点出发，城市生态系统是高密度的人类活动强烈干扰下形成的各种景 观类璀斑块的混合镶嵌体。城市景观是一种特殊的景观，其结构，功能及演化过程都明显地 区别于其它景观，其显著特征是人类的城市建设活动逐步将自然景观不断地转变为适宜人类 居住、工作，活动、娱乐的人工景观，而这种人工的景观格局在城市快速扩张和发展的形式 下，城市格局也在迅速地发展与更新。这种现象在发展中国家尤为突出，许多城市的规模， 格局在短短的几年内焕然一新”，随之而来的。城市生态系统的各种生态过程、功能也在不断 地发生巨大的变化城市景观研究起步较晚，直到2 0 世纪8 0 年代末期，才陆续运用土地利用 现状图、遥感影像对城市景观格局进行研究【l ”。这些研究主要集中在城市景观格局特征及动 态变化，城市景观格局变化的生态环境影响、城市景观生态调控和建漫和城市景观格局动态 变化的驱动机制等方面目前城市景观格局，动态和驱动力研究已成为城市景观生态学研究 的热点。 ( 1 ) 城市景观格局特征及动态变化研究 目前城市景观格局动态变化，主要是以土地利用图、航片和高分辨率卫片为基本数据来 2 西南大学硕十学f i ) = 论文 1前言 源，在删兄s 技术支持下，利用多种景观指数和景观变化模型进行研究i “j 。比较有代表性的 有：b a t t ym 在介绍细胞自动机模型的原理的基础上，详细探讨了细胞自动杌模型与城市格局 的形成的机理【l ”。w u ( 2 0 0 2 ) 以美国涯利桑那州风凰城为例，以遥感影像为信息源分析了城 市景观格局与空间幅度大小的关系，得出景观指数随空问幅度和粒度的变化而变化，因此在 使用这些指数时必须明确指出分析尺度i l ”。r a u lr o m e r o - c a l c e r r a d a 以3 期遥感影像为数据源， 研究了西班牙e n c i n a r e s 城市景观格局变化并解释了变化的原因i l “。肖笃宁在国内最早开展了 城市景观生态方面的研究，运用景观格局指数和马尔柯夫模型对沈阳西郊景观格局进行了分 析和预测，取得了较好的效果1 1 ”。高峻、宋永昌以上海西南城乡交错带3 个时相的航空遥感图 像为主要信息源，在a r c n 师。软件的支持下，建立景观数据库，运用景观格局指数对1 9 8 4 1 9 9 4 年上海疆南城乡交错带的景观特征及其动态进行研究h ”分析表明，1 9 8 4 1 9 8 9 年和1 9 8 9 1 9 9 4 年两个时期各种景观的结构特征有明显的差异，景观格局常常受到经济政策的影响， 不合理的景观格局是城市生态问题产生的症结所在1 1 9 1 。谢志霄、肖笃宁以沈阳市东陵区为例， 对城郊景观动态模型进行了研究，基于渗透理论，马尔柯夫过程理论，采用中性模型方法， 建立了3 个不同的城郊景观动态模型，模型中分别介入了不同自然因子和决策因子，利用模型 对研究区景观进行了动态变化模拟，并对模拟结果进行了评价，该研究对模型合理的选取进 行了有意义的探讨 2 0 1 此外马克明、傅伯杰1 2 1 1 等、王家骥，曾辉2 ”，田光进1 7 3 1 也对景观格 局动态变化进行了研究。 ( 2 ) 景观格局变化的驱动机制研究 景观格局变化的驱动机制对于揭示景观格局变化的原因、基本过程、内部机制、预测未 来变化方向以及制定相应的管理对策具有重要意义目前，关于景观格局变化的驱动机制研 究主要是通过大量的案例分析及其比较来进行，还没有形成较系统的方法1 2 4 1 。但景观格局变 化的驱动因子仍具有一定的时空规律。大的时空尺度上，地貌与气候等自然因子和人口、文 化与区域社会经济环境等人文驱动因子对景观格局变化起主导作用，而在中小时空尺度上， 植被与土壤和技术革新等因子起主导作用。傅伯杰将引起景观格局变化的驱动因子归纳为自 然与人文因子两类：( 1 ) 自然驱动因子，气候、水文、生物和土壤等被认为是主要的自然驱 动力；( 2 ) 人文驱动因子，包括人口变化、技术进步、政治经济体制的变革、文化和价值观 念改变等因子1 2 5 j 关于景观格局变化的驱动机制研究比较典型的有：d a y u a np m 采用典型相关分析了加拿 大魁北克h a u t - - s a n t - - l a m e n t 地区1 9 5 8 1 9 9 3 年间景观格局变化同自然驱动力( 土壤类型) 间的相关关系 2 6 1 。张明利用榆林地区l ：4 5 万土地利用现状图，选取分维数、形抹指数，景观 优势度、多样性指数及破碎度等景观空间格局特征指标，在g i s 软件的支持下进行图形数据处 理和空间数据的分析，结合大型统计软件黜实现景观空间格局特征的计算和分析。同时对 诱发该区域景观生态演化的因素进行了定量诊断，并对区域生态环境的景观过程进行了探讨 1 2 7 1 。陈利项、傅伯杰以我国黄河三角洲地区东营市为研究区域，通过选取景观多样性、优势 度、景观破碎度和景观分离度作为评价指标。分析了该区人类活动和景观结构之间的关系。 研究表明人类活动对景观格局具有显著的影响，随着人类活动的加强景观多样性降低，人类 活动的强度与景观的破碎度成正比关系【2 8 】曾辉等以深圳市龙华地区为例，对快速城市化景 观的空间结构特征及其成因进行了研究口叼。分析表明研究区内的地形条件差异是景观空间分 3 两南大学硕七学待论文1前言 布格局成因的背景性因素，而快速城市化过程中人类活动强烈改造作用，是导致景观结构发 生显著差异的根本性影响。 1 1 4 城市景观生态学研究方法进展 目前，关于景观格局变化的分析方法主要有景观格局指数比较法和景观动态模型。 ( 1 ) 景观格局指数比较法 景观格局指数是高度浓缩的景观格局信息，是反映景观结构和空间配置特征的量化指标。 其分为两个水平：斑块水平指数( 如；斑块面积、周长、斑块形状指数，斑块密度、斑块聚 集度等) ，景观水平指数( 如：景观丰富度指数、景观多样性指数、景观破碎度指数、景观优 势度指数等) 。通过比较景观格局指数在时闻维上的变化，是目前景观格局变化研究的主要方 法之一。发展能够反映生态过程的景观格局指数，或将景观格局变化与其所引起的生态过程 变化相结合进行研究，会使景观格局指数比较法更有理论与实践意义，这应该是景观格局指 数比较法发展的方向i 卅 ( 2 ) 景观动态模型 景观动态模型是研究景观格局和过程在时间和空间上的整体动态，它有助于建立景观结 构、功能和过程之间的相互关系。是预测景观未来变化的有效工具p e 。 马尔柯夫链模型是一种常用的景观空间动态模型，采用转移矩阵来模拟景观从一种类型 转变为另一种类型的动态规律p ”马尔柯夫链是一种特殊的随机运动过程，它反映的是系统 由t 时刻向t + l 时刻状态转化的一系列过程。这种转化要求t + l 时刻的状态只与t 时刻的状态有 关，这一点用于景观格局动态变化的分析预测是合适的。成功运用马氏模型的关键在于转移 概率的确定，以景观中的基质、斑块与廊道的相互转换撅率为元素构建的转移矩阵模型。 细胞自动机模型( c e l l u l a ra u t o n m t i o nm o d e l ) 是由许多邻近的简单细胞单元组成的栅格 网，其中每个细胞可以具有有限种状态，邻近的细胞按照某些确定规则相互影响导致空间格 局的变化，而这些局部变化还可以繁衍扩大。乃至产生景观水平的复杂空间结构。细胞自动 机模型的最大优点在于可以把局部小尺度上观测的数据结合到邻域转化规则中，然后通过计 算机模拟来研究大尺度上的动态特征，从而使其成为研究空间格局和过程相互作用的一种有 效途径p 2 1 。自2 0 世纪9 0 年代起，细胞自动机模型已广泛应用到景观格局和生态过程研究中， 如m o l o f s k y ( 1 9 9 4 ) 应用细胞自动机模拟了种群动态及其空间格局，c l a r k ek c 与w h i t er 分别 运用细胞自动机模型模拟了城市的发展过程。g i $ 与遥感技术在景观生态学研究中的广泛采 用，为应用细胞自动机模拟景观格局动态带来极大方便。模拟景观格局动态有助于把握未来 景观格局变化方向，尤其是对较大时空尺度景观格局动态的定量预测预报，将为景观规划与 管理、资源使用与保护提供科学的指导。 ( 3 ) 土地景观变化驱动力 近年来的士地驱动力研究方兴未艾，定鼍的研究是一个主要的趋势。定量研究的方法一 般有2 大类：系统动力学模型9 3 1 和统计模型。统计模型中主要有相关分析p 1 5 1 和典型相关分 析方法1 以及马尔科夫链研究p 7 i 。土地演化因子主要有以下几类：( 1 ) 生物物理学特征，包 括士地类璎和土地结构、水文特点、植被覆盖、动物栖息地、坡度坡向特点。( 2 ) 社会经济 4 西南大学硕士学位论文 1前言 因子，包括区位、市场、距离和国家相关政策以及土地使用政策。国外研究者将土地所有性 格特点和知识水平也视为一个重要的影响因子。 1 1 5 重庆地区的城市景观生态研究 重庆市是中国西南地区和长江上游展大的经济中心城市。面积广，地形地貌复杂。该地 区的生态环境十分脆弱。三峡工程，庞大的移民城镇的扩迁及耕地的新星都对其环境产生 了重要的影响哪! 。 重庆直辖以来，社会经济发生了巨大变化，相应地又体现在城市景观格局的变化上，因 此对该区域进行城市景观生态学的研究就显得尤为重要薛丽霞等以重庆市北部新区为例， 以r s 为技术支持，从多个层面对重庆市北部新区区域景观特征及其动态变化进行了研究其 结果表明，重庆市区域景观特征，已经从城乡过渡带景观演变为快速城市化的城市景观 3 9 1 高群以重庆市云阳县为例分析了三峡库区景观格局变化及其影响因素，指出地形破碎、高 差悬殊的山地特点以及在亚热带湿润气候主导下的山地立体气候分异等自然因素造成了景观 格局的基本分异；有限的土地资源及其利用与分布状况是控制景观格局变化的主导因子 4 0 l 。 左伟等以重庆市忠县为例，以g i s 为基础，分析了小流域单元景观结构指数信息提取方法，从 具体的景观格局研究的技术上进行新的探讨1 4 i l 。辜世贤、徐霞等对重庆市生态修复示范区土 地利用景观格局分析1 4 z j 景观变化驱动力研究方面目前多以统计资料出发，利用相关统计分析软件，确定土地 景观变化的影响因子杨朝现等以1 9 9 0 2 0 0 0 年的士地利用数据，分析了北碚区的土地利用 动态、土地利用程度等变动情况，总结了影响土地利用变化的主要驱动力为是社会经济因素， 包括人口增长，工业化和城镇化，第三产业的发展、经济管理机制和社会行为五个方面，井 针对目前土地利用中存在的主要问题，提出了相应的措施 4 3 l 。江晓波等对三峡地区的土地利 用格局地变化的驱动力进行了研究呻j 。 对比其它地区，重庆地区的景观生态学研究相对较少，特别是针对于城市景观的研究更 为不足，当前的研究区域多停留在小城镇或城区边缘，对于最有代表性城市景观一主城区的 研究。还未有较详细的研究。从研究内容来看，当前的研究多从时间的尺度来研究景观格局 变化，从空间尺度的研究来相对较少。同时，当前的研究多停留在景观格局或动态研究某一 平面上基于以上重庆市城市景观研究的现状，本文以重庆市主城区为研究区域，分别从时 间尺度和空间尺度上，对于城市景观格局、动态变化和驱动力做了相应的研究。 1 2 本文研究的主要内容及意义。 1 2 1 主要内容 本文以重庆市主城区为研究区域，主要研究内容包括城市景观格局分布特征，动态变化 特点和景观变化的驱动力3 个方面。 ( 1 ) 重庆市主城区景观格局分布特征：利用重庆市主城区1 9 9 5 年和2 0 0 1 年景观类型分布 图，以g i $ 软件为技术支持，利用景观生态学基本原理，通过各种相关景观格局指数，来反 映重庆市主城区在直辖前后的景观格局变化特征。 5 西南大学硕+ 学位论文l前言 ( 2 ) 重庆市主城区景观动态：主要借助于地类间转移矩阵分析模型、单一土地利用类型动 态度模型、综合土地利用动态度等相关模型，定量地分析了在重庆市直辖前后景观格局变化 的数量及变化方向。同时，还利用马尔科夫模型预测了研究区的各景观变化趋势。 ( 3 ) 耕地景观变化的驱动力分析：利用1 9 9 0 年2 0 0 2 年的统计数据，在e x c l l 2 0 0 3 ， s p s s l l j 和p c o r d 4 支持下，利用相关性分析、主成份分析和多元回归等方法分析了重庆市 主城区及各分区耕地变化的主要驱动力 1 2 2 研究意义 利用景观生态学原理，对城市景观格局、动态变化及驱动力进行分析，可以揭示城市生 态状况及空间格局变化特征，对改变城市生态环境，维护生态平衡、实现城市与自然和谐共 存的目标，建设生态城市重要意义，为研究区总体规划和土地利用规划、管理和决策提供参 考。同时也为进一步研究城市形态韵动态变化，城市化的生态过程和生态后果、以及进行定 量模拟等研究打下基础。 1 3 研究区概况 重庆位于1 0 5 。1 7 1 1 0 0 1 1 f e 、2 8 lo - 一3 2 。1 3 n 。是我国西南地区的历史重镇、老工业基地、 商业重镇和长江上游的经济中心。重庆主城区位于重庆市西南部，包括都市核心区的渝中区、 大渡口区、江北区、沙坪坝区、九龙坡区、南岸区和外围的北碚区、渝北区，巴南区( 图1 ) 。 东起铜锣山，西至中粱山，北起井口，人和、唐家沱，南至小南海、钓鱼嘴、道角，面积近 5 4 7 3 k m 2 ，是重庆市的核心部分本区属于中亚热带季风性湿润气候区，多阴少晴，盛夏炎热 伏早、秋冬连绵阴雨。全年平均气温1 8 3 ，多年平均降雨量达1 0 8 8 6 m m ，降雨分配不均， 5 1 0 月降雨量占全年降雨量的4 2 2 。冬季降雨量占6 。主城区多山地，故又有“山城”的 别称。重庆主城区地处四川盆地东部的低山丘陵区，又是长江、嘉陵江汇流地带，受到自然 条件的影响和资源环境的制约，城市的发展具有特色和个性( 4 4 1 随着国家建设的迅速发展城市化水平的提高，三峡水库的建成和库区移民迁建，农业 用地和非农业建设用地的矛盾将更加突出：城市建设、工业交通的快速发展，将占用大量土 地，土地供需矛盾更加尖锐，加强土地的利用与管理更加迫切，而这些问题在主城区将体现 得更为突出。1 9 9 7 2 0 0 3 年重庆市直辖以来，全市耕地非农化率为0 8 咐j ，各年期耕地非农 化面积和非农化率逐年攀升且波动较大，耕地非农化区域差异显著作为重庆市经济发展速 度展快的主城区，上述的问题显得更为明显。 1 4 数据来源及处理 1 4 1 数据来源 研究中采用的相关数据，见表1 。 6 西南大学硕十学位论文 1前言 图1 研究区位置图 f i g1 t h ep o s i t i o no f s t u d yr e g i o n 表1 本研究资料来源 t a b l e1t h ed a t as o o 。r c e si nt h i ss t u d y 重庆市行政区域边界图 重庆主城区航拍图 3重庆地形地势图 重庆市行政区划地图、地质图 重庆t m 卫片与城市化解译对比图 重庆市 重庆市主城区 重庆市 重庆市，北碚区 重庆市 s h a p f i l e j p g j p g j p g j p g 西南丈学地理科学学院 2 0 0 2网络资料 1 9 9 5 网络资料 1 9 9 9西南大学地理科学学院 1 9 8 6 、2 0 0 1 网络资料 重庆都市区总体规划圈 重庆市 j p g 2 0 0 0重庆师范大学赵纯勇教授 4重庆市统计年鉴重庆市超星图书 1 9 8 8 2 0 0 1 西南大学图书馆 7 西南大学硕十学位论文 1前言 1 4 2 数据处理 ( 1 ) 遥感图像的处理 遥感图像含有丰富的地表信息在对影像资料进行分类前进行必要的预处理，包括几何 校正和图像数字增强处理。将增强后的遥感图像进行数字融合，及增强后的遥感图像与常规 景观信息源，如土地利用图等进行信息融合，进而提取各类景观信息。将标准化彩色合成的 卫星图像与土地利用图进行信息融合后。可以准确地反映土地类型( 附图2 ) 。本研究数据处理 的大体流程见图2 图2 数据处理流程图 f i e2 f l o w 衄o f d a t a m - o c e s s i n o , ( 2 ) 重庆市主城区景观斑块类型的划分及其含义。 景观斑块的划分，参照国内常用的中小尺度下景观格局研究的分类方法，并根据重庆市 主城区有实际情况作了必要的调整，结果见表2 ： ( 3 ) 景观信息提取 在进行景观分类，提取有效分类信息时，大体参考标准如表3 。 ( 4 ) 统计资料处理 研究中利用1 9 9 0 2 0 0 2 年。共1 3 年重庆统计年鉴数据。数据的初步收集，采用e x c l l 进行图形处理采用o r l n g i p r o 7 0 和$ y s t a t l l 。数学统计分别采用了p c o r d 4 和s p s s i l $ 进行。 ( 5 ) 景观格局指数 利用目前国际通行的f r a g s t a t 3 3 软件分析研究去的景观格局分布特点，分析中采用的 景观格局指数见表4 。 3 西南大学硕十学位论文 1前言 表2 研究区景观斑块类型划分 t a b l e2 l a n d s c a p et y p e si nt h es t u d yr e g i o l l 斑块类型斑块含义 林地指生长乔术、灌本，竹类等林业用地 。 指以生长草本植物为主，覆盖度在5 以上的各类草地，包括以牧为主的灌丛草地 。 和郁闭度在1 0 以下的疏林草地。 水域指天然陆地水域和水利设施用地 未利用地目前还未利用的土地，包括难利用的土地 一 指有水源保证和灌溉设施，在一般年景能正常灌溉，用以种植水稻，莲藕等水生农 。 作物的耕地，包括实行水稻和旱地作物轮种的耕地 指无灌溉水源及设施，靠天然降水生长作物的耕地；有水源和浇灌设施，在一般年景 一 下能正常灌溉的早作物耕地；以种菜为主的耕地，正常轮作的休闲地和轮歇地。 城镇用地指大、中，小城市及县镇以上建成区用地 农村居民点指农村居民点 其它建设地 机场裳萋羹言薹，以外的厂矿大型工业区、油田盐场、采石场等用地交通道路 表3 景观信息提取标准 t a b l e3t h el a n d s c a p ei n f o r m a t i o ns t a n d a r dd i s t i l l e df r o mt mi m a g e r yd a t a 斑块类型 影像特征参考文献：见h p q 林地 草地 水域 未利用地 水田 旱地 城镇用地 农村居民点 其它建设地 在影像上有较大面积分布并且分布的海拔较高( 也有部分分布较低) ，般呈片状 但不太规则，林地的纹理不均匀，色调变化较大。密林地带色调较深，疏林地带则较浅 棕黄色，浅绿色，色调不匀，结构粗糙，面积小，形状不一。分布在丘陵，沟錾区。 在影像资料上颜色较深。与周围地物明显不同，呈线装或面状分布 荒草地一般棕黄色，时有红色零星斑点，杂乱，形状不规则，分布于面积广大的丘陵 沟趣地区裸土地一般灰白色，略偏黄，无条纹，表面光滑分布在陡急坡地裸岩一般 灰白色，有草被时略偏红色，结构粗糙，多棱角，形状不规则，多在深切基岩的河谷底部。 面积较大，影像多里网格状图形，分布在山区坳谷里的水田呈笋节状或梯状图形肥 沃的水田有机质含量较高，土色深灰，呈较均匀的暗灰色调：较贫瘠的水田则呈灰白色调 灰度值较低，几何形状受地形要素影响较大总的来说，不太规则，但面积大，附近 没有配套的水利设施。 一般工厂呈暗青色，高大，排列整齐密集居民区影像呈青灰色铁路、公路、街道 呈灰白线条影像 呈青灰色，图斑外形不规则。居民地内部和周围大都栽种树木，常呈红色影像外围 常有一些形状规则的青灰色影像。这一般是乡镇办的工厂用地 具有明显的影像特征，几何形状规则，位于道路交汇地，色调较浅。 表4 研究中选用的景观格局指数 景观 面积 刚= a 9 一为景舰面积类似指数有斑块类型总 面积( c ) 单位：h l 产 西南大学硕十学位论文 1前言 斑块 个数 斑块 密度 量大斑 块面积 比 边界 密度 n p = p d ：n a = 掣n a l ( 1 0 0 ) = ：上 ：薹p a f r a c = 拼块 周长 e d ：墨 爿 。；1一 【“三。如。8 u ) l 一“二，p u ”三户唧 ( 疗，i n p ；) 一( i n p f ) j t l，一i 磕碎囊c = n pfa 平均最 近距离e ? v = 香农多 样性指 数 肼 s h d i = 一( p f i np j ) ，= l 香农均 匀笋s h e i ： 一( p ，i np ，) i = l l l l 聊 朋，反映景观空间格局，描述景观异质 性，其值的大小与景观有很好的正相关性， 一般规律是m ，大，破碎度高fh i p 小，破碎 度低。单位：个 可以用来指征景观的破碎程度，p d 值越 大，景观破碎化程度越高n 为斑块总教a 为景观的总面积或研究范围的总面积。单位； 个，k 一 最大斑块对景观的影响程度，描述某一 类型与景观整体的相似性有助于确定景观 的优势类型等其值的大小决定着景观中的 优势种，内部生态特征；其值的变化可以改 变干扰的强度和频率，反映人类活动的方向 和强弱嘶为斑块o 的面积。a 为景观面积 反映单位面积斑块的边界周长数e 为边 界周长，a 为总面积单位；个，k i 舻 衡量各个斑块形状的规则程度。区域内 所有斑块均为正方形时，具有最小的分维数 i 斑块的分维教表明其自相似性，分维数越 接近于i ，表明其自相似性越强嗍 该值问接反映斑块或景观的反映形状 周长越大，表明斑块或景观的