摘要
森林变化对全球碳循环有着重要的影响，是影响全球环境变化问题之一。我国森林经历过大规模的砍伐，因为政策、人口、经济等多方面影响，森林面积都发生着剧烈变化。小兴安岭位于我国东北温带森林区，为我国建设提供大量木材。目前，小兴安岭地区已经停止了商业采伐，正在逐渐向人工和自然恢复。从曾经的大规模砍伐，到人工种植，退耕还林等逐渐恢复森林用地。因此研究小兴安岭地区森林景观格局变化对我国森林变化，特别是对东北地区森林景观过程具有重要的价值。遥感技术也被广泛应用与监测土地利用变化研究中，提供了多种尺度空间动态数据，GIS技术也广泛应用于森林景观格局变化分析中。Forman破碎化理论在近年来也正在逐渐用于森林空间变化过程中，用来进一步分析森林变化过程，Forman破碎化理论可以详细分析森林空间变化过程。结合ANN-CA-Markov模型，可以利用不同的驱动因子合理的模拟小兴安岭地区土地利用的变化，进而分析森林空间变化。 本文通过解译Landsat卫星影像，获取了1990-2020年小兴安岭地区的四期土地利用数据，分析小兴安岭地区土地利用变化过程。基于土地利用数据结合Forman破碎化理论生成森林变化空间过程，分析森林变化趋势。构建了ANN-CA-Markov耦合模型，模拟小兴安岭地区土地利用分类图，并根据预测图分析小兴安岭地区森林的变化趋势。研究结果表明： (1)通过解译遥感影像数据，获取1990、2000、2010、2020四期小兴安岭地区土地利用分类图得出，森林面积在1990-2000年间大幅度减少，主要由于耕地开垦力度大等原因导致森林大面积损失；2000-2020年总体呈恢复趋势，但是在2010年以前，小兴安岭地区发生森林火灾，导致森林面积略有减少。 (2)结合Forman景观破碎化理论，分析1990-2020年间小兴安岭森林变化空间过程。研究得到，在1990-2020年间破碎化过程和收缩过程是影响森林损失的主要因素，1990-2000年间森林恢复较少，2000-2020年间森林恢复面积较大。 (3)构建ANN-CA-Markov耦合模型模拟小兴安岭地区土地利用变化。经过验证，ANN-CA-Markov耦合模型Kappa系数为0.86，说明模型具有较好的模拟效果。从栅格数量上对比来看，森林属性模拟精度最高。 (4)通过耦合模型模拟得到2030年小兴安岭地区土地利用变化分类图，预测得到2020-2030年间，小兴安岭地区耕地、林地、人工用地三种用地类型面积分别增加了0.77%、0.49%和0.39%，草地、水体和裸地三种用地类型面积分别减少了1.43%、0.02%和0.19%。总体而言，面积增加最多的是耕地，其次是林地，人工用地类型略有增加。由此可见，小兴安岭地区在保护自然状态的前提下，城镇化发展也持续进行。根据Forman破碎化理论分析2020-2030森林变化空间过程来看，收缩过程占据森林损失过程的主导位置，其次是破碎化过程，由此可见森林边缘损失依旧严重。森林恢复面积大于森林损失面积，由此可见人们非常注重对森林的保护和恢复。
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