1. 研究目的与意义
自20世纪90年代以来,我国东部地区的城市化过程快速发展,尤其在长江流域下游地区表现尤为明显。随着城市化进程的加速,城市中心不断向城市郊区扩张,导致城市郊区土地利用、生态环境等受到严重影响。城市化过程直接改变了城市区域的景观结构,引发了许多自然现象和生态过程的变化。 特别是快速交通的兴建,对城市郊区生态环境的负面影响日益显现。交通建设和运营期间会引起地貌、植被、径流和小气候等环境特征发生显著变化,从而对野生动物造成干扰,迫使其改变原有的生活习性和活动规律;四通八达的交通网络还会造成野生动物栖息地破碎化,阻隔种群间的基因交流,导致生物种群的退化和绝灭。
近年来,景观生态学作为生态学的一门新兴学科,在国内得到了极大的应用和发展。景观生态学作为一门研究景观空间格局与生态过程的学科,分析各种景观现象在不同空间尺度上的分布特征、演变规律、空间镶嵌关系,及其对不同景观格局的模型研究等。地理信息系统在分析处理问题中,使用了空间数据和属性数据,并通过数据库管理系统将二者联系在一起,共同管理、分析和应用,提供了认识地理现象的一种新的思维方法。遥感技术向地理信息系统提供了适时更新数据,航片、卫片等遥感数据,具有高分辨率、多波段、多时相,覆盖面广泛及经济效益显著等优点。遥感和地理信息系统技术的广泛运用,为景观生态学的研究提供了行之有效的研究手段。景观生态学的核心在于强调大空间尺度上景观格局的生态影响,景观动态研究是其中重要的方面。探讨城市区域景观结构和动态特征的演变规律,对于理解城市复杂的复合生态系统的演变趋势,建立可持续的城市化发展模式具有重要意义。
该项目以南京东郊为研究对象,以2005、2010年高分辨率遥感图像为主要信息源,采用面向对象的分类方法,在分析景观格局动态变化基础上,采用细胞自动机、马尔科夫链等景观动态模型,对2015、2020年的景观格局进行预测,城市郊区景观格局动态分析可以为郊区快速交通规划提供科学依据,制定南京东郊快速交通规划基本原则。
2. 国内外研究现状分析
一、景观生态学在国内外的发展现状
景观生态学一词是德国著名的地植物学家c.特罗尔(c.troll)于1939年在利用航空照片研究东非土地利用问题时提出来的。从一开始,troll就认为:"景观生态学的概念是由两种科学思想结合而产生出来的,一种是地理学的(景观),另一种是生物学的(生态学)。景观生态学表示支配一个区域不同地域单元的自然-生物综合体的相互关系。进入90年代以后,景观生态学研究更是进入了一个蓬勃发展的时期,一方面研究的全球普及化得到了提高,另一方面,该领域的学术专著数量空前。据肖笃宁的统计,从1990年到1996年,景观生态学外文专著即达12本之多(国际景观生态学会中国分会通讯,1996,1)。其中影响较大的有m. g. turner和r.h.gardner 主编的《景观生态学的定量方法》一书(1990)和r.t.t.forman的《土地镶嵌-景观与区域的生态学》(1995)以及i.s.zonneveld的《土地生态学》。《景观生态学的定量方法》一书对景观生态学的研究的进一步定量化起了很大的促进作用;而在《土地镶嵌―景观与区域的生态学》一书中,一方面更系统、全面、详尽地总结了景观生态学的最新研究进展,另一方面还就土地规划与管理的景观生态应用研究进行了阐述,更重要的是,作者结合持续发展的观点,从景观尺度讨论了创造可持续环境等具有前沿性的问题。现在,随着遥感、地理信息系统(gis)等技术的发展与日益普及,以及现代学科交叉、融合的发展态势,景观生态学正在各行各业的宏观研究领域中以前所未有的速度得到接受和普及。 相对于国际上的景观生态学研究而言,我国景观生态学的发展历史还很短暂。从80年代初期开始,我国的学术刊物上才正式出现了景观生态学方面的文章。我国景观生态学研究工作的真正起步开始于1990年以后。之后,随着我国市场经济体制的逐步推进,我国的科研经费管理发生了根本性的变革。所有研究单位都相继走上了自主发展的道路,绝大部分的科研工作也从国家统一下拨经费、自主设题研究,转为自由申请、公平竞争、专家审议通过之后批准立项。其中国家自然科学基金委员会在新的体制下发挥了极其重要的作用,通过该委员会批准的研究项目,基本上可以反映我国基础研究领域的现状和特点。据统计,从1992-1995年的4年间,通过该会的地理学科部与生态学科部共设立了14个有关景观生态学研究的项目。正是通过这些研究工作的开展,使得我国景观生态学领域的研究水平走向了更深入的程度,也涌现出了一批高水平的论文。
从所发表的研究工作来看,我国目前景观生态学研究受北美学派的影响很大, 研究也主要集中于该学派对景观的结构、功能、动态研究上。要使这门学科的发展更具生命力,其应用研究方向是不容忽视的。因此,今后我国该领域的研究,一方面应重视格局-过程研究,但还须同时重视应用研究,因为我们所处的时代与自然环境本底,与北美有着很大的差别,一来现在我们处于一个高速发展经济、增强综合国力的环境中;与此同时,人地关系的矛盾仍将是我们相当长一个时期内所面对的现实问题。任何科学研究,如果不与社会的生产实践密切结合,那对它自身的发展将是极为不利的。 综上所述,近年来,在gis技术和烟感技术的支撑下,对景观格局的动态变化进行大尺度生态监测和建模研究已成为景观生态学的新热点。计算机模拟、数学建模等技术和方法已逐步应用于景观格局的研究。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:论文以南京东郊为研究对象,以2005、2010年高分辨率遥感图像为主要信息源,采用面向对象的分类方法,在分析景观格局动态变化基础上,采用细胞自动机、马尔科夫链等景观动态模型,对2015、2020年的景观格局进行预测,在此基础上,制定南京东郊快速交通规划基本原则。
研究计划:
(1)2012.03.10~2012.03.31:收集论文所需的数据及资料;
4. 研究创新点
采用面向对象的分类方法,在分析景观格局动态变化基础上,采用细胞自动机、马尔科夫链等景观动态模型,对景观格局进行预测,在此基础上,制定南京东郊快速交通规划基本原则。
