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1、 学号学号:20090211:200902113434 姓名姓名: :崔昊崔昊 联系电话联系电话: :1336103944013361039440 E Email : mail : cuihaojncuihaojn 所在学院：人口资源与环境学院所在学院：人口资源与环境学院 单 位 代 码 10445 学号 2009021134 分类号 F301.2 研究生类别 全日制硕士全日制硕士 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 论论 文文 题题 目目 快速城市化时期土地利用景观格局 演变研究以济南市市辖区为例 学 科 专 业 名 称 土地资源管理土地资源管理 申 请 人 姓 名 崔崔 昊昊 指 导 教
2、师 王筱明王筱明 副教授副教授 论 文 提 交 时 间 2012 年年 4 月月 16 日日 独独 创创 声声 明明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果， 也不包含为获得 （注： 如没有其他需要特别声明的， 本栏可空） 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 导师签字： 学位论学位论文版权使用授权书文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 学校学校 有关保留、
3、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权 学校学校 可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期：20 年 月 日 签字日期：20 年 月 日 山东师范大学硕士学位论文 i 目录目录 摘 要 I Abstract . III 1 绪论 . 1 1.1 研究背景及意义 . 1 1.2 国内外研究进展 . 1 1.2.1 国外相关研究进展 . 1 1.2.2 国内相关研究进展
4、. 2 1.3 研究主要内容和方法 . 3 1.4 技术路线 . 4 2 研究理论基础 . 6 2.1 LUCC 相关理论 6 2.2 景观生态学原理 . 6 2.2.1 景观生态学发展历程 . 6 2.2.2 景观生态学基本理论 . 7 2.3 土地可持续利用理论 . 8 3 研究区概况及土地利用变化分析 . 9 3.1 研究区概况 . 9 3.1.1 历史沿革 . 9 3.1.2 自然条件 . 10 3.1.3 经济社会状况 . 11 3.1.4 土地利用概况 . 11 3.2 数据源与数据处理 . 11 3.2.1 土地利用现状数据 . 11 3.2.2 土地利用规划数据 . 12 3.
5、2.3 其他数据资料 . 12 3.2.4 土地利用分类 . 12 3.2.5 土地利用信息提取 . 15 3.3 土地利用时空变化分析 . 15 3.3.1 土地利用结构及空间分布变化 . 15 3.3.2 土地利用类型转换分析 . 18 3.3.3 各行政区土地利用变化分析 . 22 3.4 土地利用景观格局演变分析 . 27 山东师范大学硕士学位论文 ii 3.4.1 栅格大小的确定 . 27 3.4.2 景观格局分析方法 . 29 3.4.3 景观格局指数选择 . 29 3.4.4 土地利用变化景观格局分析 . 31 3.5 土地利用变化驱动力分析 . 34 3.5.1 自然驱动力分析
6、 . 34 3.5.2 经济社会驱动力分析 . 34 3.5.3 政策驱动力分析 . 35 4 未来土地利用情景模拟 . 36 4.1 CA-Markov 模型介绍 36 4.1.1 CA 模型 36 4.1.2 Markov 模型 . 37 4.1.3 CA 与 Markov 的耦合 . 38 4.2 数据准备 . 39 4.2.1 转移面积矩阵的生成 . 39 4.2.2 土地利用类型转换规则 . 40 4.3 模型精度检验 . 42 4.4 土地利用景观模拟 . 43 4.5 模拟结果分析 . 44 5 土地可持续利用的建议 . 46 5.1 严格执行土地利用总体规划 . 46 5.2
7、强化耕地及生态用地保护 . 46 5.3 推进土地综合整治 . 47 5.4 加强土地动态监测和执法监察 . 47 6 研究结论与展望 . 48 6.1 研究结论 . 48 6.2 研究展望 . 49 附表及附图 . 50 参考文献 . 55 攻读学位期间参与的科研项目及发表的学术论文 . 58 致 谢 . 59 山东师范大学硕士学位论文 I 摘 要 随着全球范围内城市化、工业化进程的推进，资源、环境及生态问题不断显现，人类 社会的可持续发展遭受到巨大威胁。土地利用/覆被变化（LUCC）作为自然界与人类社会 交流最频繁、最明显的领域，引起了国际学术界极大的关注。在众多学者长期的共同努力 下，土
8、地利用/覆被变化研究逐渐成为全球变化研究的前沿课题，也成为公众和管理决策界 的焦点。 土地利用/覆被变化研究包含的内容复杂，涉及的学科广泛。目前， 包括地理科学、 环境科学、生态学等学科在内的多个学科，从不同角度，利用不同的方法对土地利用/覆被 变化机理展开了密集的研究，在对其历史变化规律及现状分析上取得了一些积极的成果。 特别是近 20 年以来，伴随 3S 技术的快速发展和研究方法的不断创新，土地利用/覆被变化 研究在信息和数据的获取、整合、处理、分析等方面取得了许多重大的进展。与此同时， 其研究视角也不再局限于对历史变化过程和现实状况的分析，开始逐渐向未来延伸，着眼 于未来情景的模拟和预测
9、。 济南市市辖区是济南市城市化进程中最为明显的区域，土地利用类型多样且土地利用 变化比较强烈， 故选其作为本文的研究区。 本次研究主要在 ArcGIS Desktop 平台的支持下， 以 2003、2006 和 2010 年 3 个时期的土地利用现状数据为基础数据，开展了以下工作： 在 ArcGIS Desktop 的空间分析功能的支持下，本文对研究区的土地利用结构、土地利 用空间分布特征及土地利用类型转换机制进行了分析。从分析结果看，济南市市辖区土地 利用变化在不同时间段、不同区域呈现出明显的差异性。2006 年至 2010 年期间的土地利 用变化状况明显要比 2003 年至 2006 年期
10、间剧烈，各类土地变化相对于上一时期都更加明 显。研究区土地利用呈现明显的城市化趋势，其中耕地、其他土地大面积减少，城镇用地 等建设用地类型迅速增长。另外，2003 年至 2010 年受退耕还林、还草政策的影响，耕地、 其他土地中的自然保留地大量转化为林地，林地面积呈现出不断增长的态势。不同区域之 间的土地利用变化也存在差异，如历下区、槐荫区以耕地向城镇用地的转化为主，而多山 地丘陵的历城区、长清区则表现出农用地内部的互相转化。 研究中引入了景观指数分析方法，从景观水平、景观类型水平两个层次上，分别对研 究区的斑块密度、平均斑块面积、分维数、蔓延度指数、聚集度指数、多样性指数、破碎 度指数等指标
11、进行了计算和分析。结果表明研究区景观在整体上呈现出破碎化态势，说明 人类活动对景观的分割作用逐渐增强；分维数持续减小，表现在景观中各斑块空间构型趋 于复杂，说明人类活动对景观的干扰增大；从景观中斑块的组合状态来看，其聚集度不断 下降，说明优势斑块的聚集程度有所下降。在对研究区土地利用时空变化及景观格局演变 山东师范大学硕士学位论文 II 分析的基础上， 本文又进一步阐述了研究区土地利用的变化规律， 探讨了研究区不同时段、 不同区域土地利用变化的驱动力。 为探求济南市市辖区未来土地利用情景，本文依托 IDRISI 平台中 CA-Markov 模块的 空间模拟与预测功能，在规划、政策、坡度等因素的
12、限制下，以济南市市辖区 2003 年与 2010 年的土地利用现状数据为历史数据，模拟了济南市市辖区 2020 年的土地利用情景， 并对模拟结果进行了分析。以此为基础，根据济南市市辖区的实际土地利用状况，对其未 来土地可持续利用提出了相应的对策。通过本次模拟研究表明，CA-Markov 模型可以综合 考虑自然、规划、经济等因素的影响，修正马尔可夫模型在空间模拟方面的缺陷，实现较 为准确的数量预测和合理的空间模拟。 最后，本文对研究中取得的主要成果和存在的不足进行了系统的总结，并对本研究领 域的发展方向进行了展望。 关键词：关键词：济南市市辖区、快速城市化、土地利用变化、景观格局、CA-Mark
13、ov 模型 山东师范大学硕士学位论文 III Abstract As the advancement of worldwide urbanization, industrialization process, the problem of resources, environment and ecological continue to appear, the sustainable development of human society suffered a huge threat. As the field in which nature and human social exchang
14、es are the most frequent and most obvious, land use / cover change were greatly concerned by the international academic community. In the joint efforts of many scholars, study on land use / cover change has become a front topic of global change research, and has become a public focus. The contents o
15、f land use / cover change research is very complex, involving the wide range of disciplines. Currently, multiple disciplines, including physical geography, human geography, ecology and other subjects launched an intensive study from different angles and different methods for land use / cover change,
16、 and achieved some positive results. Especially in recent 20 years, along with the rapid development and innovation of the research methods in GIS, RS and GPS technology, land use / cover change research has achieved many significant advances in data access, integration, processing and analysis. In addition, the research perspective was no longer confined to the analysis of historical change and actual state, gradually extending int
