GIS数据下的土地利用程度及其生态效应分析

第一章绪论

1.1研究背景与选题依据
现代社会，随着世界经济的全球化，世界经济的生态化也成为当今世界的一种潮流，经济生态化就是意味着人类在寻求经济发展的同时，也应该十分重视对生态环境的保护，人类已经清醒的认识到生态环境问题的源头是人类的不合理经济行为。而且生态环境问题具有全球性的特点，只有全人类共同行动起来才能得到有效的解决。随着可持续发展理论的日渐成熟，生态环境日益受到人类的重视，并逐渐深入影响到国际经济和社会的各方各面。同时，在生态环境需要全人类的共同保护的共识下，我省做为一个以煤炭工业为主的大省，在经济生态化的大环境中，提高我省的经济竞争力，就必须对国内市场的绿色需求引起足够的重视。就应当及时调整产业结构，提高资源、能源利用率，减少对生态的破坏、环境的污染的行为。走健康的、可持续的煤炭工业发展道路。土地是人类的最基本资源，也是其它自然资源存在的基础，更是人们赖以生存的重要场所。它是一个经过人类长期生产劳动的自然和社会的综合体。
在人类文明的起源时期，人们就开始有意识和有目的的对土地进行利用和改造[2]。随着人类对土地的认识和改造能力的增强，人类为了满足其日益增长的物质和文化生活的需要，使人和土地的关系发生的转变，在初期，人类通过利用和改造土地来获取自己需要的劳动产品；到后来，随着人类自身需要的膨胀，土地自身的特性开始抑制人类的发展，人与土地的关系变成了相互影响和相互制约。在近代工业化道路上，人类社会生产力以及社会物质的需要出现了极大的增长，在利用自然、改造自然和经济发展方面取得了令人瞩目的成绩。但是，工业化的成就以及经济的快速增长很大一部分都是以各种自然资源的消耗为代价的，它导致了资源短缺、生态环境的破坏等严重问题，使人类的发展面临严重的威胁和挑战，因此人类需要寻找一条新的发展道路——可持续发展道路。总之，土地资源为人类的生产和生活提供了空间和场所，保障了生活和发展所需的物质基础和条件，为经济的发展提供了来源。所以，土地资源的可持续发展是经济社会可持续发展的基础。因此，土地资源的可持续发展和经济社会的可持续发展是一个彼此不可分割的、不断发展的和谐体系。

1.2国内外研究进展
土地利用类型和土地覆被变化之间的关系是相互作用、相互联系的。人类活动中利用和改造土地利用性质的过程是引起土地覆被变化最重要的影响因素，然而土地覆被类型的变化又反作用于人类在利用和改造土地的过程。根据国际地圈与生物圈计划（International Geosphere-Biosphere Programme; IGBP)和全球环境变化中的人文领域计划(International Human Dimensions Programme;IHDP)的定义："土地利用是指人类通过一定的活动，利用和改造土地的特性来满足人类自身生产、生活需要的过程"。而土地覆被是"地球陆地表层和近地面表层存在的自然形态，是自然过程和人类社会活动共同作用的结果"[3]。当今世界，全球变化、可持续发展和生物多样性保护成为倍受人类关注的三大主题，而土地利用/覆被变化（Land Use andLand Cover Change; LUCC)己成为研究全球变化和可持续发展的核心内容之一。人类通过对土地及其相关资源的利用及改造活动，不断地改变着陆地表面的土地特性和覆被状况，人类活动对环境造成的影响不仅仅只限于当地环境，已经扩大至全球。在全球环境变化的议题中，土地利用/覆被变化是受到自然和人文相互交叉、相互作用和相互影响的问题。近几年来，世界各国的科学家对土地利用/覆被变化进行了广泛且持久深入的科学研究。LUCC的研究主要在以下四个研究的方面:
1、土地利用/覆被变化状况的研究；
2、土地利用/覆被变化的驱动力及其驱动机制的研究；
3、土地利用/覆被变化对环境作用机制及其效应的研究；
4、土地利用/覆被变化的模型模拟及土地利用的可持续发展研究。总体上看，从1995年IGBP和IHDP联合提出"土地利用/覆被变化"这个概念至今，LUCC的状况及其驱动力的研究工作开展较早，成果也较为显著。随着LUCC研究重心的转移，LUCC作用机制及效应研究工作在近几年得到更多的重视。但是在模型研究方面，一直有科学家在努力进行研究，但是突破性研究成果较少。
1.2.1土地利用/覆被变化的驱动机制研究
土地利用/覆被变化的社会经济方面的驱动因素包括直接因素和间接因素。直接因素包括：人类对土地利用的需求，对土地改造、土地利用政策、城市化程度，土地利用的集约化程度以及土地资源保护的态度等。而间接因素主要包括：技术发展、政治经济政策、人口变化、价值取向和富裕程度六个方面[4]。

    1.3 选题意义 .....................16-19
        1.3.1 理论意义 .....................17
        1.3.2 现实意义 .....................17-19
第二章 科学问题及研究方案 .....................19-27
    2.1 科学问题 .....................19-20
    2.2 研究方案 .....................20-27
        2.2.1 研究区概况 .....................20-22
        2.2.2 内容与目标 .....................22
        2.2.3 方法与手段 .....................22-24
        2.2.4 数据及软件 .....................24-27
第三章 研究的理论基础 .....................27-29
    3.1 土地资源学理论 .....................27
    3.2 生态经济学理论 .....................27
    3.3 区域可持续发展理论 .....................27-29
第四章 LUCC(土地利用/覆被变化)特征分析 ................29-43
    4.1 土地利用类型分类 .....................29-33
        4.1.1 土地利用类型分类系统 .....................29-30
        4.1.2 土地利用类型解译标志 .....................30
        4.1.3 土地利用类型分类结果 .....................30-33
    4.2 LUCC(土地利用/覆被变化)的时空动态特征 ...............33-39
    4.3 土地利用程度及LUCC的趋势 .....................39-43
        4.3.1 土地利用程度分析 .....................39-41
        4.3.2 土地利用/覆被变化的趋势预测 ..................41-43
第五章 晋城矿区开发的生态效应分析 .....................43-47
    5.1 生态环境效应的分析 .....................43-47
        5.1.1 地表沉陷对生态环境的影响 .....................43
        5.1.2 对土壤生态环境的影响 .....................43-44
        5.1.3 对水生态环境的影响 .....................44
        5.1.4 对地质环境的影响 .....................44
        5.1.5 对人工生态环境的影响 .....................44-47
第六章 晋城矿区可持续发展的对策与建议 .....................47-53
    6.1 晋城矿区可持续发展的影响及对策 .....................47-50
        6.1.1 规划实施对土壤的影响 .....................47-48
        6.1.2 规划实施对植物资源的影响 .....................48
        6.1.3 规划实施对区域气候的影响 .....................48
        6.1.4 地表沉陷对区域土地利用结构的影响 ...............48-49
        6.1.5 规划项目实施对土壤侵蚀的影响 ...................49-50
        6.1.6 生态环境影响的综述 .....................50
    6.2 晋城矿区未来发展的建议 .....................50-53

结论
本文的研究内容主要分为两个方面：一是对研究区的土地利用/覆被变化进行分析，主要是研究区内的不同阶段的土地利用类型的变化情况；二是对研究区的可持续发展的状况进行分析。具体内定包括区域的发展的可持续性与土地利用/覆被变化间的关系，对造成矿区不可持续发展的制约因素进行分析，并有针对性的提出促进晋城矿区对策与建议。本文研究的工作内容如下所述。
1.晋城矿区土地利用/覆被变化的研究1990年?2007年的18年间，晋城矿区土地利用/覆被变化特征主要表现在土地利用变化的速率、各土地利用类型的时间转移速率、土地利用程度及趋势等方面进行研究及分析，并利用马尔可夫转移模型对研究区土地利用/覆被变化进行了预测。
2.晋城矿区开发的生态效应方面结合晋城矿区的实际情况，本方定析分析结合定量计算的方法，对矿区在开发的过程中，造成的生态效应进行了分析，研究表明1990~2000年间的AEI值为3.30，表明期间生态环境状况略有变化，2000~2007年间的AEI值为3.51，表明在此期间晋城矿区的生态环境略有变化，同是变化幅度和前期相比略有拉高，而在1990~2007年的AEI值为6.81，表示近20年间，晋城矿区的生态环境状况变化较明显，结合其他资料可以看出晋城矿区的生态环境状况有了很大程度的改善。
3.晋城矿区可持续发展的对策及建议晋城矿区在未来的发展中，应该当多借鉴国内外矿区可持续发展的先进经验，引进其成功的方法及理念，为本地的可持续发展所应用。以及在矿区的发展过程中，应当更加重视新能源及当地的优势资源，如太阳能，沼气以及一些特色农业等。