[00118695]生态系统服务价值变化分析与景观格局预测优化

本研究选取北京市为研究区,以遥感技术为分析手段,在动态估算1978-2010年间生态系统类型的空间分布信息以及生态环境质量参数的基础上,评估了研究区的32年生态系统服务价值,并以其最大化为目标,将灰色线性规划模型、灰色关联分析、灰色聚类与元胞自动机模型进行耦合,对研究区未来生态系统景观格局进行了预测及优化研究。研究内容及相关结论如下： （1）生态系统景观格局变化分析 分析北京地区的地域特征,结合国家二级分类体系,得出适用于北京地区生态价值评估的生态系统分类体系为耕地、林地、草地、水域、建筑用地、未利用地六类;以16景Landsat系列中分辨率遥感影像为数据源,结合2010年166个野外调查数据,采用基于特征向量组合的神经网络算法提取1978年-2010年32年4个时期的生态系统类型空间分布信息;利用转移矩阵与景观指数分析北京地区近32年来生态系统类型与面积内部结构变化规律与景观格局的时空变化规律： （2）生态环境质量参数估算与变化分析 以（1）的研究基础（空间化的气象、土壤、地形数据与历史各时期生态系统类型空间分布）为数据源,分别采用通用土壤流失方程（USLE）和光能利用率模型计算北京地区32年土壤侵蚀量以及NPP的时空分布,然后对这两个表征生态环境质量的重要参数的时空格局变化及影响因子进行分析。 （3）生态系统服务价值定量估算与变化分析 结合北京地区生态环境特点,考虑数据的可取性和可靠性,确定了北京地区适用于遥感的生态系统服务价值评估指标体系,包括生产有机物、营养物质循环、涵养水、土壤保持、吸收和分解污染物质、气体调节6项服务功能;以（2）研究基础（北京地区历史各时期土壤侵蚀量和NPP）为生态系统服务价值物质量,针对每项服务功能,计算北京地区1978-2010年32年4个时期的单项单位面积服务价值的年际变化并分析不同生态系统类型下该项生态系统服务价值的变化特点;对北京地区生态系统服务价值的组成及其时空格局进行了深入的分析。 （4）生态系统景观格局变化预测与灰色优化研究 根据各历史时期生态系统类型景观格局空间分布,采用CA-Markov模型进行2020年景观格局预测,利用Markov预测各生态系统类型之间转移概率,利用CA实现空间转移模拟。CA-Markov模型可以较好地模拟北京地区生态系统景观格局变化趋势,但这种趋势从生态效益的角度来看是不合理的。为了使北京地区生态系统服务价值实现最大化,各生态系统类型之间结构布局合理,采用灰色系统与元胞自动机相结合,利用灰色理论实现空间模拟的优化。采用灰色线性规划算法,以生态系统服务价值最大化为目标函数,优化各生态系统类型的数量面积组合,利用灰色关联度筛选各生态类型空间适应性评价指标并确定其权重,然后采用灰色聚类进行空间适宜性评价,生成各生态类型空间适应性规则。最后,将数量优化方案与空间优化方案共同输入CA模型中,实现了2020年北京地区生态系统景观格局优化。本优化模型基本实现使生态系统景观格局既能在数量结构上达到优化的目的,又能在空间布局上达到优化,使各生态系统的空间布局优化和生态服务价值数量结构优化,最终实现了生态系统景观格局优化的既定目标