论文部分内容阅读
城市化是人口不断向城市聚集、城市数量和规模不断膨胀的一种现象,城市化的进程就是由乡村景观转变为城市景观或其它建成区景观的过程,代表着一种重要的景观变化类型。城市的不断增长被视为人类在二十一世纪最大的挑战之一。持续增长的人口和不断加剧的城市化进程导致了从局地到全球各个尺度上的一系列最为复杂的景观变化过程,而这些过程又深刻得影响了相关区域内的生态系统的结构和功能。更为引人注目的是,城市化过程以及与其相关的景观格局的变化导致了一系列的生态环境的后果。因此,如何定量化地理解城市景观的格局及变化过程已经变得十分的迫切,而且也更需要探讨城市景观的格局、变化过程与相应的生态环境后果之间的关系。
1979年,在中国南部沿海、与香港地区接壤的一片极具经济优势的区域建立了一座模式化的城市——深圳经济特区。在不到三十年的时间里,该地区已经建成为了一座拥有千万人口的现代化大都市,并经历了从以自然和农业区域为主的乡村景观转变为以现代工业为主导的城市景观的典型城市化过程。
本论文的研究紧紧围绕着城市化背景下的城市植被的时空特征及其与城市化这一生态学过程之间的潜在联系,通过借助于时间序列上的中等分辨率遥感图像和同期的社会经济指标,以及空间上具有高分辨率的遥感图像和地面植被调查的数据,在景观生态学和城市生态学的理论指导下,在3S(全球定位系统GPS、遥感RS和地理信息系统GIS)技术和统计分析方法的支持下,从时间和空间两个不同尺度对其进行了综合性的分析,共包含了四个方面的内容:
1)采用了1973年到2005年的九期Landsat遥感图像,通过景观分类、景观转移检测和景观转移强度分析等一系列的技术方法,研究了在整个城市化过程中该区域的城市建成区景观和林地景观的动态变化特征。景观分类的结果表明,两者的变化都呈现出具有一定阈值范围的非线性的特征,而且,它们之间的相关关系也呈现出非线性变化的特征——城市化开始之前的不相关、1979年开始之后的负相关和1986年以后出现的正相关关系。然而,通过对两者的景观转移量的分析发现,林地的转移量对城市建成区的转移量具有非间接的依赖性。最后,通过对两者的景观转移强度的量化分析表明,不同城市核心区的建成区景观的转移强度表现为非同步的一致性,正是由于这一非同步的城市化进程以及城市生态区之间的空间异质性最终导致了林地景观转移强度的不同变化过程。
2)应用遥感解译得到的1973年到2005年的九期城市景观分类图以及同期的社会经济发展的数据,分析了该地区林地景观破碎化程度的动态变化过程,并进一步探讨了城市的结构演变和社会经济的发展对这一过程的潜在驱动作用。研究结果发现,城市化所导致的城市结构的演变会造成区域内的林地面积和结构的变化,而且不同城市化时期的建成区结构变化趋势的差异也会造成不同时期的林地变化趋势的不同；最终的多变量回归分析的结果证明,代表林地景观破碎度的三个不同方面的指标,即林地斑块的面积、形状和分布状况,都会受到城市结构演变和区域经济发展的驱动作用,其中,城市结构的演变是最主要的驱动因素；区域经济的发展及其结构的改变、城市居民收入的增加和城市植被的建设等社会经济因素都会对不同的破碎度指标具有驱动作用；所有的分析结果没有发现人口这一重要因素的直接驱动效力,但是根据相关的研究结果仍然有理由相信人口可能会是林地破碎度的间接驱动因素。
3)采用在空间上具有较高分辨率的彩色航空照片和SPOT5多光谱图像,提取了深圳特区城市植被的空间分布信息,并计算了整个区域和各行政分区单元内的绿地类型、植被类型以及绿地系统三个层次上的景观斑块格局特征,然后在此分析基础之上对该地区的城市绿地系统的建设进行了景观生态规划。被称为“城市绿肺”的郊野绿地拥有占绝对优势的乔木类植被,是绿地系统中生态功能性最强的绿地类型,也是本区域绿地系统的最重要的组成成分。从绿地建设的现状来看,郊野绿地所占的比例最大,并且是由破碎化程度最低的大型斑块所组成,在空间的布局上也较为理想,离散地分布在城市的不同区域。然而,受地形背景及城市化发展水平的影响,各行政区域内绿地系统的空间结构特征,无论是在绿地类型、还是在植被类型水平上,都有较大的不同。例如,南山区的郊野绿地、南山区和福田区的乔木类植被的分布状况都比较差,这将会影响到这些地区绿地系统的生态功能的发挥。在研究区域内的其它绿地类型是城市绿地系统的重要补充成分,它们的存在一方面提高了城市景观的多样性,提供了生态、社会和经济等方面的多种多样的功能效益,但是另一方面也应该看到这些绿地类型的景观连续性和可持续性还有待完善,在今后的城市绿地建设中还应该坚持因地制宜的原则。
4)基于地面调查的各城市绿地类型的样方数据,分析了各绿地类型中的植物物种的丰富度及其组成特征,并利用由高空间分辨率的彩色航空照片和SPOT5多光谱图像获取的各采样点的景观特征探讨了影响城市植物物种丰富度及其组成的景观异质性因素。研究结果发现,城市绿地系统中的人工植被类型,包括休闲绿地、防护绿地、居住区绿地和单位附属绿地内的植被斑块,与近自然的植被类型(即郊野绿地内的植被)之间在物种组成上表现出明显的差异性:人工植被类型中的外来种所占的比例显著得高于其在近自然的植被类型中所占的比例；人工植被类型中的物种组成也表现出了明显的同质化趋势。此外,尽管人工植被类型中的本地种和外来种的丰富度之间的相关性比近自然植被类型的稍高,但是在所有的绿地类型内这种正相关的趋势都处于极显著的水平。通过对所有采样点的植被斑块的景观特征的研究发现,植被斑块的面积和形状及其植被覆盖质量的不同所造成的景观异质性是城市区域内的植物物种丰富度的重要影响因素,而且这些景观的异质性因素还会影响物种组成的差异。