1992年聯(lián)合國環(huán)境和發(fā)展大會首次將可持續(xù)發(fā)展理論作為全球共同發(fā)展戰(zhàn)略。20多年來,可持續(xù)發(fā)展理念深入人心,實現(xiàn)聯(lián)合國“千年發(fā)展目標(biāo)”取得重大進(jìn)展。然而當(dāng)前在全球氣候變化和人類活動雙重驅(qū)動下,環(huán)境退化和生態(tài)破壞及其所引發(fā)的環(huán)境災(zāi)害和生態(tài)災(zāi)難仍未緩解,給可持續(xù)發(fā)展帶來重大挑戰(zhàn)。川西北林草交錯區(qū)地處青藏高原東緣,橫斷山區(qū)強(qiáng)烈侵蝕切割的高山峽谷向高原地貌過渡地帶,屬于長江、黃河水系上游源區(qū),為國家級生態(tài)功能區(qū)和長江上游重要生態(tài)屏障。但該區(qū)地形起伏強(qiáng)烈、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,水熱條件垂直變化明顯,生態(tài)環(huán)境先天脆弱;同時受自然和人為活動影響強(qiáng)烈,區(qū)域生態(tài)退化明顯,是我國典型的林草交錯生態(tài)脆弱區(qū)、同時又是連片特困扶貧區(qū)和少數(shù)民族聚居區(qū)。科學(xué)認(rèn)知川西北林草交錯區(qū)生態(tài)環(huán)境動態(tài)變化過程與生態(tài)脆弱性時空變化驅(qū)動機(jī)制對山原林草交錯生態(tài)屏障帶保護(hù)和建設(shè)具有重要意義。目前關(guān)于川西北林草交錯生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)屏障保護(hù)與建設(shè)的理論和方法已有一定研究和探索,但過程監(jiān)測和機(jī)制研究仍比較欠缺。論文依托國家自然科學(xué)基金項目“草原牧區(qū)資源環(huán)境承載力時空過程分析和預(yù)警-以川西北江河源區(qū)為例(41401659)”和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃(2017YFC0505000)專項課題“高山亞高山采伐跡地植被恢復(fù)技術(shù)”,開展川西北林草交錯區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測與生態(tài)脆弱性時空變化驅(qū)動機(jī)制研究。本研究綜合運(yùn)用遙感、地理信息系統(tǒng)和野外調(diào)查獲取數(shù)據(jù)并挖掘信息,定量監(jiān)測與分析川西北林草交錯區(qū)生態(tài)環(huán)境時空變化過程,構(gòu)建生態(tài)脆弱性評價模型開展研究區(qū)生態(tài)脆弱性時空變化評價,掌握研究區(qū)生態(tài)脆弱性時空變化特征,定量探究生態(tài)脆弱性空間格局成因機(jī)制與動態(tài)變化驅(qū)動機(jī)制,為川西北林草交錯生態(tài)脆弱區(qū)及其它生態(tài)交錯脆弱區(qū)生態(tài)保護(hù)和建設(shè)提供技術(shù)支持和決策依據(jù)。論文取得的主要研究成果:(1)針對川西北林草交錯區(qū)復(fù)雜地質(zhì)地理條件,實現(xiàn)了應(yīng)用多類型多時相遙感圖像進(jìn)行山原林草交錯區(qū)NDVI(植被覆蓋度)、土地利用、地質(zhì)災(zāi)害、土壤侵蝕敏感度等生態(tài)環(huán)境要素信息提取的關(guān)鍵技術(shù)和方法。針對MODIS NDVI數(shù)據(jù)只能獲取到2000年以后數(shù)據(jù)且與其它衛(wèi)星NDVI數(shù)據(jù)空間分辨率不匹配難以進(jìn)行2000年前后NDVI動態(tài)變化監(jiān)測的問題,實現(xiàn)了基于ESTARFM算法的林草交錯復(fù)雜山區(qū)GIMMS與MODIS NDVI時空融合高分辨率數(shù)據(jù)的有效提取,獲得了與MODIS NDVI數(shù)據(jù)空間分辨率相匹配的GIMMS NDVI時空融合數(shù)據(jù)。針對研究區(qū)地形復(fù)雜、土地利用類型遙感信息提取難度大且精度不高的問題,本研究構(gòu)建了面向?qū)ο蠹夹g(shù)-混合像元分解(草地)-目視解譯相結(jié)合的研究區(qū)土地利用類型遙感提取的思路和模式,實現(xiàn)了基于Landsat影像的林草交錯復(fù)雜山區(qū)土地利用類型高精度遙感信息提取。同時基于高分辨率遙感數(shù)據(jù)獲取了較長時間序列的地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)變化遙感信息;基于USLE方程得到了研究區(qū)土壤侵蝕敏感性動態(tài)變化信息。在此基礎(chǔ)上較為系統(tǒng)分析了川西北林草交錯區(qū)1990-2015年氣溫和降水、土壤類型與質(zhì)地、植被類型與覆蓋度(NDVI)、土地利用與景觀格局、地質(zhì)災(zāi)害及土壤侵蝕敏感性等生態(tài)環(huán)境要素時空變化特征。(2)針對區(qū)域生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系高維非線性特征使得指標(biāo)權(quán)重難以客觀有效確定的問題,引入并集成投影尋蹤模型-遺傳算法構(gòu)建了區(qū)域生態(tài)脆弱性評價模型,該模型較好刻畫了生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系的高維非線性特征,克服了生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)權(quán)重確定的人為主觀性、提高了客觀性,集成的遺傳算法較好解決了投影尋蹤模型投影方向向量難以優(yōu)化的問題。該模型較好實現(xiàn)了高山高原林草交錯區(qū)生態(tài)脆弱性時空變化的客觀有效評價。(3)較為系統(tǒng)地分析了川西北林草交錯區(qū)1990-2015年生態(tài)脆弱性時空變化特征。探討了研究區(qū)生態(tài)脆弱性隨高程、坡度和坡向變化的時空分布特征,分析了生態(tài)脆弱性時空分布與土地利用類型的關(guān)系;探討了縣域尺度下紅原(以草地為主)、若爾蓋(草地、濕地為主、林地占一定比重)、松潘和九寨溝(林草并重)生態(tài)脆弱性區(qū)域分異特征及隨時間變化規(guī)律。研究區(qū)生態(tài)脆弱性類型中中度脆弱面積最大(37.89%),其次為潛在脆弱和重度脆弱(22.59%、21.46%),再次為微度脆弱(16.12%),極重度脆弱面積最小,僅占1.93%。研究區(qū)1990-2000年生態(tài)脆弱性脆弱程度不斷增加,2000年后生態(tài)脆弱性程度持續(xù)降低。(4)針對目前川西北林草交錯區(qū)生態(tài)脆弱性時空變化驅(qū)動機(jī)制認(rèn)識不足的科學(xué)問題,基于地理探測器算法、投影尋蹤-遺傳算法較為系統(tǒng)分析了地質(zhì)要素、地形要素、土壤要素、植被要素、氣候要素、土地利用、人口和GDP等要素以及要素之間相互作用對生態(tài)脆弱性空間分布格局影響的成因機(jī)制。其中土地利用類型和坡度對研究區(qū)生態(tài)脆弱性空間格局分布影響最大,NDVI、土壤可蝕性、降水和氣溫影響較大,高程、人口和GDP影響最小;就地質(zhì)要素而言,巖性對研究區(qū)生態(tài)脆弱性空間分布格局影響最大,水文地質(zhì)和構(gòu)造影響較小;地層巖性和土壤類型的交互作用對研究區(qū)四個縣生態(tài)脆弱性的貢獻(xiàn)值最大�；诨疑碚撦^為系統(tǒng)分析了NDVI、氣溫、降水、地質(zhì)災(zāi)害、土地利用、人口、GDP等要素對研究區(qū)生態(tài)脆弱性時空變化過程驅(qū)動機(jī)制。與生態(tài)脆弱性綜合指數(shù)變化之間絕對關(guān)聯(lián)度最大的是災(zāi)害點(diǎn)密度,其次為NDVI和土地利用,氣溫和降水與生態(tài)脆弱性的絕對關(guān)聯(lián)度相對較小,人口和GDP最小。在此基礎(chǔ)上,對研究區(qū)生態(tài)脆弱性進(jìn)行了分區(qū),提出了不同生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)保護(hù)建議。(5)針對高山高原林草交錯生態(tài)脆弱區(qū),形成了一套從生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測-生態(tài)環(huán)境時空變化分析-生態(tài)脆弱性評價模型構(gòu)建-生態(tài)脆弱性時空變化驅(qū)動機(jī)制分析較為系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測與生態(tài)脆弱性時空過程機(jī)制研究技術(shù)方法體系,為本區(qū)以及類似生態(tài)交錯脆弱區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測與生態(tài)脆弱性評價提供了技術(shù)方法支撐。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X87;X171
【部分圖文】：

12圖 1-1 論文技術(shù)路線（4）川西北林草交錯區(qū)生態(tài)脆弱性時空變化驅(qū)動機(jī)制研究基于地理探測器算法、投影尋蹤-遺傳算法分析地質(zhì)要素（構(gòu)造巖性、水文地質(zhì)）、地形要素（高程、坡度）、土壤要素（類型、可蝕性）、植被要素（類型及覆蓋度）、氣候要素（氣溫和降水）、土地利用、人口和GDP等要素以及要素之間相互作用對生態(tài)脆弱性空間分布格局影響的成因機(jī)制�；诨疑碚摲治�

研究區(qū)地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造（來源于全國1:50萬地質(zhì)圖）

2.1.4 災(zāi)害地質(zhì)與水文地質(zhì)由于巖石物性差異大，且風(fēng)化破碎普遍，風(fēng)化破碎堆積物為滑坡、泥石流的形成提供了物質(zhì)來源，使川西北林草交錯區(qū)成為滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)。另一方面，研究區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造活動頻繁，屬地震多發(fā)區(qū)。例如，近年來在研究區(qū)及其周圍發(fā)生了汶川、九寨溝兩次 7.0 級以上強(qiáng)震。從水文地質(zhì)情況來看（圖 2-3），研究區(qū)主要分布有富水程度中等的碎屑巖夾碳酸鹽巖、富水程度中等的松散巖以及富水程度強(qiáng)的碳酸鹽巖，其中研究區(qū)西部紅原和若爾蓋地區(qū)分布著大量富水程度中等的松散巖，其余區(qū)域以及與松潘和九寨溝交界區(qū)則主要分布著富水程度中等的碎屑巖，九寨溝大部分區(qū)域及松潘北部則主要分布著富水程度強(qiáng)的碳酸鹽巖。此外，紅原南部和松潘南部地區(qū)分布有富水程度弱的碎屑巖。圖 2-4 川西北林草交錯區(qū)坡度空間分布特征（來源于 SRTM30mDEM 數(shù)據(jù)）圖 2-3 川西北林草交錯區(qū)水文地質(zhì)概況（來源于全國 1:20 萬水文地質(zhì)圖）

本文編號：2864361