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基于RS的龙门林场土地利用变化的研究

时间:2015-07-18 12:16来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是林业工程师论文,本研究通过处理龙门林场2003、2007、2011年遥感影像,分析期间地类变化,并对龙门林场地类变化驱动力进行研究。该研究有助于分析林场天然林保护工程。

第一章 研究综述


1.1 本次研究的目的及意义
由于土地利用变化和生态环境变化以及人类生存发展有着紧密的联系,如何实现土地资源的有效利用越来越受到国际国内研究者、决策者和民众的关注,土地利用变化普遍被研究者认为是全球环境变化研究的核心。由于土地退化,生态环境恶化,已经威胁到人类的生存环境,更迫使人类不得不对自身的行为进行反思,探寻土地利用行为中的种种合理因素与不合理因素。因此研究土地利用变化及其人类活动驱动机制,对于规范人类行为,合理利用土地资源,实现土地资源的可持续利用,防治土地退化,改善和保护环境,促进社会、经济、环境的协调发展有着十分重要的意义。与此同时,随着人类经济活动的不断加剧,土地利用变化引起的环境问题已引起了国际社会的广泛关注。国际地圈生物圈研究计划(IGBP)与“全球环境变化的人文领域计划”(IHDP)于20世纪90年代共同发起的土地利用与土地覆被变化计划(LUCC)项目引起了各国政府和组织的普遍关注。随着环境问题的日渐突出,国际社会对全球气候变化问题越来越重视。二氧化碳的增加导致了温室效应,引起了厄尔尼诺现象等极为严重的生态后果。而降低二氧化碳的有效途径之一就是植树造林。因此研究土地利用变化问题,尤其是森林地类的变化,关系全球的到可持续发展的战略规划。龙门林场地处秦岭,位于国家天然林保护工程和退耕还林工程实施区。过去对于龙门林场森林资源的研究多以某一时间点为研究对象,对其不同年份森林资源的时空变化研究较少。本研究通过处理龙门林场2003、2007、2011年遥感影像,分析期间地类变化,并对龙门林场地类变化驱动力进行研究。该研究有助于分析林场天然林保护工程和退耕还林工程的实施成效,为林场森林可持续发展提供理论支持。
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1.2 国外土地利用变化研究进展
国外早期土地利用研究主要针对土地利用调查而展开。索尔等1922年在美国密执安州开展了土地利用综合调查(吴传钧等 1994)。同期,英国众多学者也开展了土地利用区域调查,波纳开展了大英国农业资源的估算(倪绍祥 1999)。英国于1930年成立了土地利用调查所,在斯坦普(L.D.stmap)主持下,带领众多学生于1931-1935年间开展了全国土地利用调查,完成了全国范围的调查总报告、各郡分报告及土地利用专题图等一系列成果(吴传钧等 1994;刘彦随 1999)。1931 年,Webb 在对美国大平原农业社会的研究当中,对当地农业土地利用类型的影响因素进行了研究,认为当地土地利用类型是由当地干旱程度决定的(史培军等 2000)。20 世纪 40 年代起,土地利用研究进入了一个新的阶段,土地利用调查和研究在全球广泛开展。1946 年澳大利亚在全国领土 1/3 以上地区完成了大、中比例尺的土地调查,随后,英国、加拿大、荷兰和一些东欧国家,亚洲的日本、印度、拉丁美洲的墨西哥、巴西等国,先后开展了土地资源调查等研究(倪绍祥 1999)。第二次世界大战后,由于土地资源问题的日益突出,国际上逐步开展了土地利用规划工作,为政府规划决策提供基础资料。从20世纪50年代以后,人们就开始探讨利用遥感资料进行大范围土地覆盖和土地利用制图的可行性。20世纪70年代以来,美国、法国、俄罗斯等国家相继发射了众多对地观测卫星(刘晓云 2003),卫星遥感技术开始广泛地应用于土地利用变化研究中。遥感图像的多光谱与多时相数据为土地利用变化的动态监测及定量分析提供了丰富的信息,这极大地促进了土地利用变化的研究(Green 1990)。随着用户需求的加大、技术的突飞猛进、应用方法论的提高,遥感技术发展极快,越来越广泛地应用于土地资源调查等研究中。
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第二章 研究区概况及数据来源


2.1 研究区概况
龙门林场位于甘肃省天水市麦积区利桥乡境内,地处秦岭南坡,属嘉陵江水系红崖河上游。地理坐标介于东经106°17′~ 106°26′、北纬34°06′~ 34°19′之间。龙门林场北与百花林场相邻,西接党川林场,南临左家林场,东靠张家庄林场;林场总面积25734hm2,包括杨河、姚坝、磨扇沟、南沟、西沟5个营林区。龙门林场属暖温带大陆性季风气候,水热资源充沛,适于各种林木植物生长。气候特点是夏季较短,无酷暑,冬季较长,但并不严寒,秋季多阴雨,日温差大。年平均温度8.8℃,极端最高温度为39.0℃,极端最低温度为-23.9℃,≥10℃积温3444-3825℃,生长期210天左右。年均降水量为800mm左右, 年蒸发量142.02mm,大气相对湿度68%;年平均日照数为2070.4h,日照百分率47%。年均地温9-15℃,极低值-30.0℃,极高值69.8℃。年均无霜期185d,初霜10月20日左右,终霜4月17日左右。研究区的土壤为褐色森林土,分为三类:①褐土类:多在黄土母质和坡积残积含石灰质的母质上。阳坡鉴于海拔1300-1600m,阴坡分布于海拔1100-1400m;在较高的部位,为淋溶褐土;地形较低的部位为碳酸盐褐土。剖面以褐色为主,层次较明显,具有灰褐色的腐殖质、质地粘重的核状或核快状粘化层,呈假菌丝状石灰结核状的碳酸钙聚积层。天然植被多为落叶阔叶树种,灌木及灌丛。②山地棕壤类:母质为残积物,坡积物,分布在海拔1700m以上的山地上部。植被主要是落叶阔叶林。剖面有疏松的枯枝落叶层、腐殖质层及较紧实的粘化层和母质层。③水稻土类:水稻土不被认为是耕种的产物,主要是草甸土经过水耕,熟化培育而成,有显著的形态、理化和生物特征。表土层腐殖质含量丰富,有机质含量32.20g/kg。
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2.2 数据来源
本研究所运用的遥感数据包括:2003年6月28日、2007年6月5日、2011年6月23日SPOT5遥感影像。遥感数据选择的要求:云量控制在10%以下,数据的获取时间阶段则在主要判读因子光谱差别较大的植被生长季节;动态监测遥感数据的获取选择与监测时间相同或相近的年份。小陇山林业实验局龙门林场始建于1980年,现有职工125人。厂部设在利桥乡政府所在地,距火车站约90km,距310国道约15km,修筑林区三级公路约9公里,简易公路63.5 km,交通方便,生产成本相对较低,是较为理想的森林经营场所。境内有利桥乡的4个行政村,29个自然村、610户、2995人,劳动力1231人。
………


第三章 研究内容及方法.... 7
3.1 研究内容..... 7
3.2 研究方法..... 7
第四章 遥感影像处理及信息提取...... 9
4.1 遥感数据处理......... 9
4.2 基于遥感的地类信息提取..... 10
4.2.1 地类分类系统建立 ......... 10
4.2.2 建立解译标志 ..... 11
4.2.3 小班的划分 ......... 12
4. 3 统计各地类面积........ 13
4. 4 土地资源转移矩阵的制作.... 14
第五章 结果及分析.... 15
5.1 地类变化特征....... 15
5.2 地类转化特征...... 17
5.3 海拔高度与研究区地类变化的关系...... 19
5.4 坡度与研究区地类变化的关系......... 25
5.5 坡向与研究区地类变化的关系........ 29
5.6 政策调整对林场地类变化的影响..... 36


第五章 结果及分析


5.1 地类变化特征
表5-1可以看出,2003年龙门林场各地类面积:针叶林面积为4375.17 hm2,占林场土地面积的17.14%;阔叶林面积为18104.86 hm2,占林场土地面积的70.92%;其它灌木林面积为152.38 hm2,占林场土地面积的0.60%;未成林造林地面积为144.48 hm2,占林场土地面积的0.57%;未成林封育林地面积为842.99 hm2,占林场土地面积的3.30%;疏林地面积为35.92 hm2,占林场土地面积的0.14%;宜林地面积为184.44 hm2,占林场土地面积的0.72%;其它地类面积为1690.21 hm2,占林场土地面积的6.62%。2007年龙门林场各地类面积:针叶林面积为4456.52 hm2,占林场土地面积的17.46%;阔叶林面积为18315.72 hm2,占林场土地面积的71.74%;其它灌木林面积为152.38 hm2,占林场土地面积的0.60%;未成林造林地面积为95.67 hm2,占林场土地面积的0.37%;未成林封育林地面积为646.38 hm2,占林场土地面积的2.53%;疏林地面积为35.92 hm2,占林场土地面积的0.14%;宜林地面积为156.55 hm2,占林场土地面积的0.61%;其它地类面积为1671.17 hm2,占林场土地面积的6.55%。2011年龙门林场各地类面积:针叶林面积为4617.23 hm2,占林场土地面积的18.09%;阔叶林面积为18770.17 hm2,占林场土地面积的73.52%;针阔混交林面积为39.97 hm2,占林场土地面积的0.16%;其它灌木林面积为152.38 hm2,占林场土地面积的0.60%;未成林造林地面积为117.58 hm2,占林场土地面积的0.46%;未成林封育林地面积为23.60hm2,占林场土地面积的0.09%;疏林地面积为35.92 hm2,占林场土地面积的0.14%;宜林地面积为156.55 hm2,占林场土地面积的0.61%;其它地类面积为1616.91 hm2,占林场土地面积的6.33%。


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结论


(1)对龙门林场2003年、2007年和2011年的地类进行分析。结果表明:三个时期中,阔叶林面积占林场土地面积的比例最大,均超过70%;其次为针叶林,占17%以上;而其余地类的面积比例较小。而通过地类的面积变化可以看出,林场中针叶林、阔叶林和针阔混交林的面积在不断增长,而未成林造林地、未成林封育林地、宜林地和其它地类的面积则有所减少。8年间,未成林封育林地的面积减少了97.20%,减少的幅度最明显。
(2)通过土地资源转移矩阵可以看出,林场中转入面积最大的地类为阔叶林,转入面积为665.31hm2,其次为针叶林,转入面积为242.19 hm2;转出面积最大的地类为未成林封育林地,转出面积为842.99 hm2,其次为未成林造林地,转出面积为97.92 hm2。
(3)对三个时期研究区不同海拔高度、坡度、坡向上各地类的变化进行分析,结果表明1900m以上的高海拔在一定程度上抑制地类的变化,而坡度、坡向对地类变化的影响不显著。研究区位于天然林保护工程和退耕还林工程实施区,结合林场土地利用转移矩阵可以看出,营造林计划和封山育林的实施是龙门林场土地变化的主要驱动因子。
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参考文献(略) 

(责任编辑:gufeng)
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