基于遥感和GIS的海南省生态安全综合评估研究

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中文摘要：生态安全是指生态系统的健康和完整情况，近年来随着城市化进程的加快与人口的迅速增长，自然生态状况受到严重破坏，生态安全已经成为各个国家、地区所关注的热点问题。随着RS与GIS技术与区域生态安全评估技术的发展，一定程度上打破了以往区域评估依赖实地调查以及经济统计数据的技术瓶颈。为了探索区域生态安全演变趋势以及遥感动态评价方法，摆脱大量统计数据的依赖，本文以海南省为例，基于P-S-R(Pressure-State-Response，压力-状态-响应)方法，利用2000-2020年五期LandsatTM/OLI遥感影像与少量易收集的统计数据等，通过改进遥感生态指标的方法利用熵权法客观赋权，并依据综合指数评价法构建生态安全遥感综合指数，建立了区域生态安全遥感综合快速评估体系，以30m分辨率像元作为评价单元，从时间和空间尺度上揭示了海南省的生态安全特征和演变格局，并依据地理探测器对海南省近20年的生态安全状况进行了驱动力分析。主要结果及结论如下: (1)建立研究区分类系统，获得五期生态系统分类专题图.利用GEE(GoogleEarthEngine)平台合成2000、2005、2010、2015、2020年无云LandsatTM/OLI影像数据，并利用SⅥⅥ方法解译得到符合精度要求的五期生态系统分类数据。结果表明:海南省生态系统类型以森林为主，其次为农田生态系统，其他生态系统类型面积占比较少。2000-2020年间，生态系统结构较为稳定，整体变化不大。海南省的生态系统主要由农田、森林、湿地转出，转入的生态系统主要为建设用地、湿地，建设用地和河流面积增加明显。 (2)改进了相关遥感生态指标评价方法。遥感生态质量指标考虑人类活动与地形影响，增加土地利用指标、人口分布指标和坡度指标改进遥感生态指数法计算海南省遥感生态质量;生态服务价值指标增加社会经济调节因子和空间异质性因子，使用NDVI(NormalizedDifferenceVegetationIndex，归一化植被指数)数据和NPP(NetPrimaryProductivity，净初级生产力)数据改进生物量修正因子，基于研究区实际情况构建区域ESV(EcosystemServiceValue，生态系统服务价值)评估模型;遥感生态压力指标利用生态服务价值结果计算均衡因子和产量因子，获取空间可视化的生态足迹与生态承载力数据，进而得到遥感生态压力指标。通过这些改进综合考虑生态自然环境影响、人类活动影响以及经济发展影响，并减少生态安全评价对大量社会经济数据的依赖，加强遥感技术应用。 (3)利用压力.生态压力.遥感生态压力指标、状态.生态健康.遥感生态质量指标、响应-生态经济-生态服务价值指标体系，构建海南省生态安全遥感评估模型。综合生态健康、生态经济以及生态压力三个准则层，利用熵权法客观赋权，并利用综合指数评价法构建生态安全遥感综合指数，结果表明:海南省生态安全状况整体处于较安全状态，各研究阶段的生态安全等级的面积排序大多为临界安全＞较安全＞安全＞较不安全＞不安全。近20年来，状态指标呈明显的上升趋势，但压力指标和响应指标均略有下降，导致整体的生态安全遥感综合指数呈下降趋势。这是为满足经济的发展而过度扩张建设用地和开发自然资源所导致，应制定更为有效和精准的生态保护策略，维护海南省的生态安全。 (4)依据地理探测器模型对生态安全遥感综合指数的驱动力因子的空间分异性进行分析。结果表明:NPP、土地利用强度、NDVI和DigitalElevationModel(DEM，数字高程模型)等驱动力因子的影响较大;各个驱动力之间会产生交互作用，增加了对生态安全的解释能力;在不同的驱动力因子下，其最高区域的分布范围不同，如DEM、NDVI等因子的数值越高生态越安全，城市化率、人口密度等因子则相反;部分驱动力因子之间会对生态安全影响造成显著性差异。

作者：

付杰

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关键词：

生态安全遥感综合评估遥感生态压力改进遥感生态指数生态系统服务价值地理探测器

授予学位：

硕士

学科专业：

测绘科学与技术

导师：

王萍；张清

学位年度：

2022

学位授予单位：

山东科技大学

语种：

中文

中图分类号：