基于元胞自动机模型的资源型城市土地利用生态安全评价研究

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随着社会经济的快速发展和工业化进程的加速,植被破坏、水土流失、土壤沙化等生态环境问题已经严重地影响人类的生存和发展,已渐渐地上升为生态安全问题,引起了国际社会和人类的重视。在全球可持续发展战略的指引下,土地利用生态安全研究逐渐深入,成为全球地理学和生态学研究的重点和热点课题。资源型城市是依赖于本地区矿产、森林等自然资源的开采和加工而发展起来的城市,其生态安全问题更为突出。受益于遥感对地观测技术的发展,影像在光谱分辨率和时间分辨率上得到极大提高,从而能够快速有效地获取城市土地利用变化信息,为土地利用生态安全评价研究提供丰富的时空系列数据。如何利用遥感数据,预测资源型城市土地利用变化,实现对现在以及未来的土地利用生态安全评价当前研究亟需解决的问题。  鉴于此,本文以资源型城市黄石市为实例,综合应用遥感和地理信息技术,从对应年份的Landsat影像中提取1987年、1996年、2005年和2013年的城市土地利用信息。在此基础上,结合相应的DEM高程数据和道路数据,运用元胞自动机模型预测得到2025年的土地利用分布。根据土地利用的景观特征和非线性特征,选择典型的景观指数(脆弱度指数、破碎度指数、多样性指数)和分形维数(边界维数、信息熵维数)作为评价指标,构建土地利用生态安全评价模型,对黄石市六个行政区2013年和2025年的土地利用生态安全进行评价,通过对比分析预测城市土地利用生态安全的发展趋势,从而为城市生态环境建设提供理论指导和科学依据。结果显示,黄石港区和铁山区的生态安全指数下降,其他四个区域的生态安全指数上升,由此可见,按历史发展趋势推测,黄石港区和铁山区的土地利用生态安全状态将变差,其土地利用结构尤其需要进行调整。  本文的创新之处在于将地学计算技术(元胞自动机、分形理论)应用到土地利用生态安全评价中来,实现了资源型城市土地利用生态安全状态的定量评价和预测。
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