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本研究在总结和评述国内外土地利用变化研究及其环境效应过程的基础上,以典型湖区——洞庭湖为对象,通过建立环湖区近15年来的土地利用信息时空序列,采用1996、2001、2007和2011年遥感时空信息数据库,探索了典型湖区土地利用时空演变,及其与环境因子相互影响,并从单一要素和多要素耦合关系角度,分析了具体的响应机制；在这些研究基础上,模拟和预测了未来土地利用和环境变化趋势,为湖区土地可持续利用和环境保护提供了辅助决策。研究主要内容包括：1.结合土地利用动态模型,分析了湖区土地利用动态变化特征,并利用景观生态学和GIS分析方法,研究了湖区土地利用与景观格局及其驱动因素。2.利用多源遥感数据重构了2001年和2007年这7年间的环境质量背景,同时结合灰色多元回归模型预测了从2015开始未来14年湖区生态环境质量变化。3.结合2001、2011年的土地利用现状分类,对土地利用强度分级表示方法进行了改进,对这两个时期的土地利用强度进行了信息化表达,利用双因素模型反演了2001、2011年的湖区地表温度,4.利用典型相关分析方法,探讨了1996-2011年共15年来的LUCC与生态环境多要素耦合关系,揭示了土地利用与社会经济要素典型相关分析、土地景观生态与土地利用变化的典型相关关系,其关系可以利用与之对应的典型变量(主成分)来揭示。5.对CULE-S和灰色预测模型进行复合,模拟了未来2016、2021年土地利用空间变化。模拟结果表明,土地利用类型上,建设用地将扩张较为显著,草地面积锐减,湖区南部土地覆被变化将较为剧烈。同时基于模拟结果进行了土地利用保护辅助决策。研究主要结论：1.湖区土地利用结构发生显著变化,建设用地迅速增加,2011年相比1996年,增幅达到78.7%,主要通过侵占耕地和林地；耕地增幅较小,仅6.2%,主要通过侵占林地和草地：林地先期增加后期减少,减少近20%；水体与草地分别减少了11.5%和70.3%；土地利用程度变化以建设用地、林地、水体为主,土地利用变化程度呈东高西低分布；土地利用景观格局上,湖区整体破碎度增加,分维数和多样性降低,蔓延度略微减少。2.7年间湖区生态环境质量总体下滑,湖区大气可降雨量降低,植被覆盖度减少,地表温度升高,土地利用强度增加是导致环境质量下降的主要因素；未来短期内湖区土地生态环境质量具有退化趋势,预测2021年环境质量相比2007年将退化18.5%；湖区环境质量变化受环境因子的集聚效应影响,不同环境因子(降雨、温度、光照等)朝着某一空间区域的聚集,将导致环境质量的变化。3.揭示了土地利用强度对温度的相互关系,即未利用地、林地和草地转变为农用地或建设用地,使得温度有上升趋势；当土地利用强度出现等级跃迁,温度才会明显上升,而土地利用强度的小幅增加对温度的影响并不明显；温度对土地利用强度的响应过程与温度自身变化呈现同步发展,均表现为随纬度的增加呈现波动状递减趋势；低纬度地区较高纬度地区的增温速率更快,其温度对土地利用强度响应更敏感,更易受到土地利用的影响。4.土地利用与社会经济要素的典型相关分析说明土地利用变化可用与之对应的典型变量来衡量,建设用地、耕地、林地不仅与人口、GDP、城市化有典型相关性,同时还对NP、PD、LSI、ED有显著相关；水体不仅与农业人口、城市化有典型相关,且对NP、SHDI、CONTAG,气温和日照较强敏感性；草地则仅与农业人口,城市化,SHDI、IJI、气温和日照典型相关。5.分别对水资源、湿地、城市建设、林地提出了保护分区,其中对于湿地、城市建设和林地的保护采用马赛克分区保护方式,而对水资源则采用缓冲区保护方式,强调了分级和因地制宜的重要性,为湖区环境保护提供了参考和借鉴。