山东建筑大学地理土地调查和规划杨忠学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第六讲第六讲土地利用土地利用/土地覆被改变土地覆被改变理论与方法理论与方法第1页土地利用/覆被改变(landuse-coverchange,LUCC)是全球环境改变与可连续发展主要研究内容。LUCCLand-UseandLand-CoverChange（土地利用土地（土地利用土地覆盖改变）是覆盖改变）是IGBP（国际地圈生物圈计划（国际地圈生物圈计划）与）与IHDP（全球环（全球环境改变人文原因计划）两大国际项目合作进行纲领性交叉科学境改变人文原因计划）两大国际项目合作进行纲领性交叉科学研究课题，其目标在于提醒人类赖以生存地球环境系统与人类研究课题，其目标在于提醒人类赖以生存地球环境系统与人类日益发展生产系统（农业化、工业化城市化等）之间相互作日益发展生产系统（农业化、工业化城市化等）之间相互作用基本过程。用基本过程。中国面临问题：耕地保护、城镇扩展、湿地保护、资源环境压中国面临问题：耕地保护、城镇扩展、湿地保护、资源环境压力力一.什么是土地利用/土地覆被改变(LUCC)？第2页1.1 1.1 土地利用土地利用/土地覆被土地覆被(LULC)(LULC)第3页第4页SPOT 5 PAN2.5m,MS 10m第5页第6页1.2 1.2 土地利用土地利用/覆被改变（覆被改变（LUCC LUCC）改造变异第7页第8页第9页二二.LUCC研究必要性研究必要性当前当前,近近50%陆地表面受到人类活动强烈改造；陆地表面受到人类活动强烈改造；下垫面改变引发了系列生态、环境效应；下垫面改变引发了系列生态、环境效应；国际上确定加强以人国际上确定加强以人-环境为重点交叉学科问题研究；环境为重点交叉学科问题研究；进入进入90年代以来，全球环境改变研究领域逐步加强了对土年代以来，全球环境改变研究领域逐步加强了对土地利用地利用/土地覆盖改变研究土地覆盖改变研究(IGBP、IHDP);LUCC研究是自然与人文（研究是自然与人文（IGBP、IHDP）最正确结合点。）最正确结合点。第10页(1)首先，土地利用首先，土地利用/土地覆盖改变在全球环境改土地覆盖改变在全球环境改变和可连续发展中占有主要地位。变和可连续发展中占有主要地位。“人类经过对与土地相关自然资源利用活动，改变人类经过对与土地相关自然资源利用活动，改变地球陆地表面覆盖情况，其环境影响不但仅局限于地球陆地表面覆盖情况，其环境影响不但仅局限于当地，而远至于全球。而土地覆盖改变对区域水循当地，而远至于全球。而土地覆盖改变对区域水循环、环境质量、生物多样性及陆地生态系统生产力环、环境质量、生物多样性及陆地生态系统生产力和适应能力影响则更为深刻。和适应能力影响则更为深刻。”2.1 原因原因第11页(2)其次，地球系统科学、全球环境改变及可连续其次，地球系统科学、全球环境改变及可连续发展包括到自然和人文多方面问题。在这方面加强发展包括到自然和人文多方面问题。在这方面加强自然和社会科学综合研究，已成为两大学科领域众自然和社会科学综合研究，已成为两大学科领域众多学者共识多学者共识。“在全球环境改变问题中，土地利用在全球环境改变问题中，土地利用/土地覆盖改土地覆盖改变能够说是自然与人文过程交叉最为亲密问题。变能够说是自然与人文过程交叉最为亲密问题。”第12页 隶隶属属“国国际际科科学学联联合合会会（International Science Union:ICSU）”IGBP和和隶隶属属于于“国国际际社社会会科科学学联联合合会会（International Social Science Council:ISSC）”IHDP，希希望望以以此此为为突突破破口口，推推进进全全球球环环境境问问题综合研究。题综合研究。1995年年共共同同确确定定并并发发表表了了土土地地利利用用/土土地地覆覆盖盖改改变变科科学学研研究究计计划划（Turner II,1995），将将其其列为关键项目之一列为关键项目之一。第13页2.2土地利用/覆盖及其改变定义相互关系（Internet信息）土地利用土地利用是人类依据土地特点，按一定经济与社会是人类依据土地特点，按一定经济与社会目标，采取一系列生物和技术伎俩，对土地进行长目标，采取一系列生物和技术伎俩，对土地进行长久性或周期性经营活动。它是一个把土地自然生态久性或周期性经营活动。它是一个把土地自然生态系统变为人工生态系统过程。系统变为人工生态系统过程。土地覆盖土地覆盖是指自然营造物和人工建筑物所覆盖地表是指自然营造物和人工建筑物所覆盖地表诸要素综合体，包含地表植被、土壤、冰川、湖泊、诸要素综合体，包含地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼泽湿地及各种建筑物如道路等，含有特定时间和沼泽湿地及各种建筑物如道路等，含有特定时间和空间属性，其形态和状态可在各种时空尺度上改变。空间属性，其形态和状态可在各种时空尺度上改变。土地利用侧重于土地社会经济属性，土地覆盖侧重土地利用侧重于土地社会经济属性，土地覆盖侧重于土地自然属性。于土地自然属性。第14页土地覆盖改变土地覆盖改变包含两个方面含义，一是转化包含两个方面含义，一是转化（Conversion），另一是改变（），另一是改变（Modification），），前者是土地从一个土地覆盖类型向另一个类型转化，前者是土地从一个土地覆盖类型向另一个类型转化，后者是一个土地覆盖类型内部条件（结构和功效）后者是一个土地覆盖类型内部条件（结构和功效）改变。当然，转化和改变之间界限并不总是很明确，改变。当然，转化和改变之间界限并不总是很明确，长久、经常性改变最终会造成完全转变。长久、经常性改变最终会造成完全转变。2.2.1 两种改变定义两种改变定义土地利用改变土地利用改变包含一个利用方式向另一个利用方式包含一个利用方式向另一个利用方式转变以及利用范围、强度改变。转变以及利用范围、强度改变。第15页科尔沁沙地科尔沁沙地 沙化动态沙化动态1997年年1990年年通辽通辽第16页毛乌素沙地毛乌素沙地沙化动态沙化动态9090年代年代6060年代年代榆林榆林固定沙质草地固定沙质草地流沙与沙化草地流沙与沙化草地农田农田水域水域第17页北京地域北京地域土地土地利用改变利用改变7575年年9191年年9797年年城镇城镇农田农田灌草地灌草地水域水域林地林地草地草地第18页2.2.2两种改变关系两种改变关系单一土地利用形式往往与某一个土地覆盖类型相单一土地利用形式往往与某一个土地覆盖类型相对应（放牧草地）。一个土地覆盖类型可能支对应（放牧草地）。一个土地覆盖类型可能支持各种利用方式，如森林可用于木材开采、采伐持各种利用方式，如森林可用于木材开采、采伐或火烧后用于耕作、狩猎和采集、燃料木搜集、或火烧后用于耕作、狩猎和采集、燃料木搜集、娱乐活动、野生生物保护、水土保持等。一个单娱乐活动、野生生物保护、水土保持等。一个单一土地利用系统可能包含不一样土地覆盖类型共一土地利用系统可能包含不一样土地覆盖类型共同存在，如一个农业系统兼有耕地、林地、已开同存在，如一个农业系统兼有耕地、林地、已开发牧场、村落（居民地）。发牧场、村落（居民地）。第19页土地利用改变很可能引发土地覆盖改变，但在土土地利用改变很可能引发土地覆盖改变，但在土地利用不变情况下，土地覆盖也可能发生改变。地利用不变情况下，土地覆盖也可能发生改变。如当木材生产或耕作常速超出了森林更新能力时，如当木材生产或耕作常速超出了森林更新能力时，森林将不停地缩小。森林将不停地缩小。现在大多数土地覆盖改变是为人类土地利用所驱现在大多数土地覆盖改变是为人类土地利用所驱动，土地覆盖改变是土地利用改变直接响应。动，土地覆盖改变是土地利用改变直接响应。第20页2.2.3.LUCC研究目标、主旨、焦点 更加好地认识全球土地利用和土地覆盖驱动力；更加好地认识全球土地利用和土地覆盖驱动力；调查和描述土地利用和土地覆盖动力学中时空可变调查和描述土地利用和土地覆盖动力学中时空可变性；性；确定各种土地利用和可连续性间关系；确定各种土地利用和可连续性间关系；认识认识LUCC、生物地球化学和气候之间相互关系。、生物地球化学和气候之间相互关系。最终促进我们对基于区域以模型方式显示土地利用最终促进我们对基于区域以模型方式显示土地利用与土地覆盖之间关系了解，以更加好地进行预测。与土地覆盖之间关系了解，以更加好地进行预测。LUCC计划研究基本目标是提升对全球土地利计划研究基本目标是提升对全球土地利用和土地覆盖改变动力学（动态过程）认识，并着用和土地覆盖改变动力学（动态过程）认识，并着重提升预测土地利用和土地覆盖改变能力。重提升预测土地利用和土地覆盖改变能力。第21页 LUCC研究实质是为人类深入理性化土地利用研究实质是为人类深入理性化土地利用服务，经过对人类土地利用及所带来土地覆盖改变服务，经过对人类土地利用及所带来土地覆盖改变研究，对人类现时土地使用政策进行评定，预测由研究，对人类现时土地使用政策进行评定，预测由此所带来种种后果，以求最终能提出土地利用最优此所带来种种后果，以求最终能提出土地利用最优模式，实现可连续性土地利用。模式，实现可连续性土地利用。第22页第23页焦点焦点 因为土地利用因为土地利用/覆盖改变机制对解释土地覆盖时覆盖改变机制对解释土地覆盖时空改变和建立土地覆盖改变预测模型起关键作用，空改变和建立土地覆盖改变预测模型起关键作用，是整个全球环境改变研究计划对土地利用是整个全球环境改变研究计划对土地利用/覆盖改覆盖改变项目标要求，因而是变项目标要求，因而是LUCC研究焦点。研究焦点。要进行土地利用要进行土地利用/覆盖改变机制研究，现在主要覆盖改变机制研究，现在主要是经过遥感图像分析，经过区域性案例研究，了解是经过遥感图像分析，经过区域性案例研究，了解过去不一样时段土地覆盖空间改变过程，并将其与过去不一样时段土地覆盖空间改变过程，并将其与改变土地利用方式自然和经济主要驱动因子联络起改变土地利用方式自然和经济主要驱动因子联络起来，建立解释土地覆盖时空改变经验模型。再结合来，建立解释土地覆盖时空改变经验模型。再结合土地利用地面调查，建立区域性驱动因子土地利土地利用地面调查，建立区域性驱动因子土地利用土地覆盖改变诊疗模型。用土地覆盖改变诊疗模型。第24页国际上国际上1996年经过年经过LUCC研究研究计划以五个中心问题为导向：计划以五个中心问题为导向：第一，近三百年来人类利用（第一，近三百年来人类利用（humanuse）造成土地覆盖改变；）造成土地覆盖改变；第二，人类土地利用发生改变主要原因；第二，人类土地利用发生改变主要原因；第三，土地利用改变在今后第三，土地利用改变在今后50年怎样改变土地覆盖；年怎样改变土地覆盖；第四，人类和生物物理直接驱动力对特定类型土地利用可连续发展影第四，人类和生物物理直接驱动力对特定类型土地利用可连续发展影响；响；第五，全球气候改变及生物地球化学改变与土地利用与覆盖之间相互第五，全球气候改变及生物地球化学改变与土地利用与覆盖之间相互影响。影响。第25页“土地利用和覆被改变(LUCC)过程及效应”国土资源部科技专题项目“土地利用和覆被改变(LUCC)过程及效应”是国土资源部土地领域技专题项目，意在揭示我国土地利用和土地覆被改变规律，加强对我国土地利用改变时空规律实证研究，预测土地利用和土地覆被改变及其对我国未来自然、社会、经济影响，为合理利用和保护土地资源提供基础依据，以保障我国食物安全、资源安全和生态安全。LUCC科技专题下设4个重点课题：(1)构建国家级土地利用和覆被改变数据库及服务体系;(2)土地利用和覆被改变驱动力及驱动机制;(3)土地利用和覆被改变资源、环境效应;(4)土地资源优化配置决议支持系统与土地资源优化配置方案。第26页“土地利用和覆被改变(LUCC)过程及效应”国土资源部科技专题项目当前，已经完成当前，已经完成LUCC对我国对我国耕地资源影响土地要素数据、图件计算机耕地资源影响土地要素数据、图件计算机输入工作输入工作。正在进行。正在进行80年代中期和年代中期和90年代末期耕地资源年代末期耕地资源时空改变特征分时空改变特征分析，以及评价由此而引发耕地质量改变及其区域差异析，以及评价由此而引发耕地质量改变及其区域差异。经过搜集到全国。经过搜集到全国土地利用数据、社会经济数据和土地要素数据，进行全国土地利用数据、社会经济数据和土地要素数据，进行全国土地资源利用土地资源利用综合分区指标和方法确实定，提出分区初步方案综合分区指标和方法确实定，提出分区初步方案。土地资源优化配置进。土地资源优化配置进行全国尺度上行全国尺度上人口数据库，社会经济数据库，土地资源数据库与决议支人口数据库，社会经济数据库，土地资源数据库与决议支持系统持系统链接链接;开展开展经典地域土地资源优化配置经典地域土地资源优化配置决议运行，提出决议运行，提出经典地域经典地域不一样情景下土地资源优化配置方案不一样情景下土地资源优化配置方案;结合当前搜集土地资源数据，评结合当前搜集土地资源数据，评价不一样土地利用方案可能对区域国民经济和资源环境影响价不一样土地利用方案可能对区域国民经济和资源环境影响。第27页vv珠江三角洲珠江三角洲珠江三角洲珠江三角洲经典样区城镇聚落时空演变实况经典样区城镇聚落时空演变实况第28页第29页第30页第31页合肥新办公区，占用优质菜地十几平方公里。合肥新办公区，占用优质菜地十几平方公里。办公楼前人工水景，2700亩第32页第33页第34页第35页第36页第37页第38页现在耕地分布区在开垦为耕地之前是森林或草原。人们把本是森林和草原分布一些地域变成了耕地，是否对人类有利？第39页50个即将消失记忆第40页这副漫画说明了什么？第41页内蒙古地域土地荒漠化第42页农田退化第43页水土流失使土地不能耕种第44页固体废弃物污染土地第45页黄河三角洲土地利用黄河三角洲土地利用/土地覆被图土地覆被图第46页灰尘灰尘灰尘灰尘土土 壤壤自然下垫面自然下垫面人工下垫面改变后地表径流营养盐改变人工下垫面改变后地表径流营养盐改变第47页不一样土地利用类型降雨径流中不一样土地利用类型降雨径流中NN、P P浓度随时间改变浓度随时间改变第48页第49页Comparisonofnaturalandurbanwatersheds第50页第51页第52页第53页A20公路与唐镇河网与居民工矿用地改变情况第54页研究重点是：土地覆被改变情况评定；全球LUCC建模与预测；全球、区域和局地不一样空间尺度LUCC不一样驱动力之间联络；数据开发活动与数据信息系统（DIS）。2.2.3 LUCC 研究内容研究内容第55页2.2.4.LUCC研究进展及趋势 基本研究内容基本研究内容(a)(a)土地覆盖改变对全球环境改变影响。主要回答土地利土地覆盖改变对全球环境改变影响。主要回答土地利用怎样经过改变土地覆盖而影响全球环境改变。全球环境用怎样经过改变土地覆盖而影响全球环境改变。全球环境改变包含两个层次改变（改变包含两个层次改变（Turner II,1990Turner II,1990）：系统性改）：系统性改变和累积改变。前者是真正全球意义上改变，如气候波动变和累积改变。前者是真正全球意义上改变，如气候波动和碳循环等；后者是区域性改变，其累积效果影响到全球和碳循环等；后者是区域性改变，其累积效果影响到全球性环境现象，如植被破坏、生物多样性损失及土壤侵蚀等。性环境现象，如植被破坏、生物多样性损失及土壤侵蚀等。土地覆盖改变对系统性全球环境改变影响研究内容包含：土地覆盖改变对系统性全球环境改变影响研究内容包含：温室气体竟释放效应、大气下垫面反照率改变等等。对累温室气体竟释放效应、大气下垫面反照率改变等等。对累积性改变影响研究内容包含：土地退化、生物多样性、流积性改变影响研究内容包含：土地退化、生物多样性、流域水平衡、水质和水环境、河流泥沙及海洋生态系统等等域水平衡、水质和水环境、河流泥沙及海洋生态系统等等方面影响。方面影响。第56页(b)(b)全全球球环环境境改改变变对对土土地地覆覆盖盖改改变变影影响响。研研究究其其它它方方面面环环境境改改变变，主主要要是是气气候候改改变变对对土土地地利利用用/土土地地覆覆盖盖影影响响，以以及及土土地地利利用用/土土地地覆覆盖盖对对可可能能环环境境改改变变敏敏感感性性。气气候候改改变变对对土土地地利利用用/土土地地覆覆盖盖影影响响包包含含经经过过气气温温和和降降水水波波动动造造成成直直接接影影响响及经过干旱、洪水、土地退化产生间接影响。及经过干旱、洪水、土地退化产生间接影响。(c)(c)土地利用土地利用/土地覆盖改变与可连续发展。因为陆地和海土地覆盖改变与可连续发展。因为陆地和海洋生态系统土地、水、食物及纤维等资源丰缺都会受到土洋生态系统土地、水、食物及纤维等资源丰缺都会受到土地利用地利用/土地覆盖改变直接或间接影响，所以世界环境和发土地覆盖改变直接或间接影响，所以世界环境和发展大会所提出许多可连续发展问题均与土地利用展大会所提出许多可连续发展问题均与土地利用/土地覆盖土地覆盖改变相关。改变相关。第57页2.2.5土地利用土地利用/土地覆盖改变环境影响土地覆盖改变环境影响(1)(1)大气化学性质及过程大气化学性质及过程 对对全全球球气气候候改改变变有有影影响响温温室室气气体体是是主主要要长长命命气气体体成成份份（Penner,1992）;其可因土地覆盖改变而增加。其可因土地覆盖改变而增加。森森林林消消失失、土土壤壤碳碳氧氧化化、化化石石燃燃料料燃燃烧烧等等都都使使大大气气中中CO2浓浓度度增增加加;土土地地利利用用改改变变对对19世世纪纪全全球球大大气气CO2增增加加起起着着主主要要作作用用，其其作作用用仅仅次次于于化化石石燃燃料料燃燃烧烧（Keeling,1976；Bacastow,1981；Rotty,1981），对对大大气气CO2含含量量增增加加有有净净贡贡献献；从从1750年年以以来来，大大气气中中CH4 浓浓度度增增加加一一倍倍多多，原原因因主主要要是是人人类类工工农农业业活活动动共共同同作作用用；N2O增增加加速速度度较较慢慢，很很可可能能主主要要与与热热带带土土地地利利用用改改变变及及农农业业活活动动相相关关（Matson,1990）；CFC-11（氟氟 氯氯 烷烷 11）由由 1950年年 0增增 加加 到到 1990年年0.29ppbv（体积十亿分之一）（体积十亿分之一）（Houghton,1990）。）。土土地地利利用用改改变变是是大大气气中中CH4和和N2O浓浓度度增增加加最最主主要要原原因因。稻稻田田、生生物燃烧、牲畜等释放出物燃烧、牲畜等释放出CH4，土壤、肥料、生物燃烧放出，土壤、肥料、生物燃烧放出N2O。第58页(2)(2)气候改气候改变变 微气候改变微气候改变区域气候乃至全球改变影响区域气候乃至全球改变影响城市热岛效应城市热岛效应 第59页(3)(3)水文改水文改变变 土土地地利利用用/土土地地覆覆盖盖改改变变水水文文（地地表表水水和和地地下下水水）影影响响包含水质和水量改变。包含水质和水量改变。因因为为人人类类耕耕作作（尤尤其其是是化化学学肥肥料料和和杀杀虫虫剂剂使使用用）和和定定居居（城城市市污污水水）引引发发土土地地覆覆盖盖改改变变已已造造成成了了世世界界性性水水污染（污染（Rogers,1992；Smil,1990）。）。很很多多研研究究表表明明，森森林林开开采采（尤尤其其是是高高地地上上森森林林）增增加加了了 下下 游游 洪洪 水水 泛泛 滥滥 频频 率率 和和 强强 度度（Richey,1989；Sterbberg,1987）。）。第60页(4)(4)对对生物多生物多样样性性影响影响 全球全球1/31/2 陆地表面，已经被人类活动所改变。陆地表面，已经被人类活动所改变。一一些些主主要要生生态态系系统统变变成成斑斑块块（fragments），有有实实际际上上已已消失（如高草草原，干季落叶热带森林）。消失（如高草草原，干季落叶热带森林）。大大量量种种和和遗遗传传学学上上独独立立种种群群已已消消失失（Wilson,1992；Myers,1993）。）。第61页拥有全球50物种栖息地热带雨林，比原有面积降低二分之一；温带森林1/3已被砍伐；温带雨林已成为濒危生态系统；澳大利亚、新西兰、美国加利福尼亚湿地已消失二分之一；亚洲、拉丁美洲、西非红树林损失严重，印度、巴基斯坦、泰国最少有3/4红树林受到损害。在中国，前森林覆盖率达50，现在只约有13.8。热带森林大部分被橡胶园和热带作物园取代，老龄落叶阔叶林已消失，现存主要为中龄次生落叶阔叶林，常绿阔叶林是生物物种最丰富一个森林类型，一样遭到严重破坏，保留很好呈片断化分散在不一样山地上。第62页因因为为过过渡渡放放牧牧，退退化化草草场场占占可可利利用用草草场场面面积积1/4，因因为为各各种原因引发土地沙化面积达种原因引发土地沙化面积达1.26亿公顷。亿公顷。土土地地利利用用模模式式改改变变使使物物种种栖栖息息地地斑斑块块化化，造造成成了了许许多多交交织织带带，产产生生了了边边界界效效应应(edge effect)，引引发发生生物物多多样样性性改改变。变。第63页三、三、怎样研究怎样研究第64页不一样时相遥感图像不一样时相遥感图像遥感数据预处理遥感数据预处理遥感信息提取、建库遥感信息提取、建库 LUCC综合分析综合分析机制分析机制分析效应分析效应分析LUCC研究研究第65页TMSPOTIRS第66页第67页第68页第69页Quick bird pan 0.61m ms 2.4第70页中巴卫星第71页长江江苏镇江段第72页COSMOS 与 IKONOS欧空局ERS日本JERS印度IRS雷达卫星Radarsatv其它遥感数据源第73页不一样时相遥感图像不一样时相遥感图像遥感数据预处理遥感数据预处理遥感信息提取、建库遥感信息提取、建库 LUCC综合分析综合分析机制分析机制分析效应分析效应分析LUCC研究研究第74页几何纠正第75页第76页淘汰第77页SARTMIRSPAN第78页SARTMS+T第79页TMPANP+T第80页TMP+TS+T第81页S+T+PP+TS+T第82页不一样时相遥感图像不一样时相遥感图像遥感数据预处理遥感数据预处理遥感信息提取、建库遥感信息提取、建库 LUCC综合分析综合分析机制分析机制分析效应分析效应分析LUCC研究研究单时相信息提取单时相信息提取多时相信息提取多时相信息提取第83页不一样时相遥感图像不一样时相遥感图像遥感数据预处理遥感数据预处理遥感信息提取、建库遥感信息提取、建库 LUCC综合分析综合分析机制分析机制分析效应分析效应分析LUCC研究研究单时相信息提取单时相信息提取多时相信息提取多时相信息提取第84页第85页城镇结合部城镇结合部LUCC第86页各行政区河流面积缩减情况比较各行政区河流面积缩减情况比较第87页各行政区河网缩减与建设用地增加各行政区河网缩减与建设用地增加 第88页Northern Paraguay,South America 1986巴拉圭北部，南美洲Northern Paraguay,South America 1996第89页.6.25希腊.8.28第90页第91页8792第92页第93页不一样时相遥感图像不一样时相遥感图像遥感数据预处理遥感数据预处理遥感信息提取、建库遥感信息提取、建库 LUCC综合分析综合分析机制分析机制分析效应分析效应分析LUCC研究研究模型模型国内、外国内、外第94页土地利用改变幅度与土地利用综合程度指数改变80-90土地利土地利用动态度用动态度90-00土地利土地利用动态度用动态度80-00土地利土地利用动态度用动态度耕地耕地0.810.8林地林地6.184.4水域水域2.721.5草地草地7.536.0建设用地建设用地3.242.8未利用地未利用地8.096.0综合动态度综合动态度0.81.10.7第95页土地利用综合动态度土地利用综合动态度第96页主要区县耕地流失强度指数对比主要区县耕地流失强度指数对比第97页不一样时间段城镇建设用地扩展指数对比不一样时间段城镇建设用地扩展指数对比第98页建设用地扩展强度指数随距离市中心距离改变建设用地扩展强度指数随距离市中心距离改变 第99页不一样方向扩展轴上城镇建设用地改变情况不一样方向扩展轴上城镇建设用地改变情况第100页LUCC区域分异区域分异:主要土地利用类型相对改变率主要土地利用类型相对改变率(R)321R1.51.5R1.0R1.0将将R划分为三个等级，分别、赋划分为三个等级，分别、赋值：值：第101页不一样时相遥感图像不一样时相遥感图像遥感数据预处理遥感数据预处理遥感信息提取、建库遥感信息提取、建库 LUCC综合分析综合分析机制分析机制分析效应分析效应分析LUCC研究研究第102页 LUCC机制机制q 定性分析定性分析q 定量估算定量估算第103页模型构建与驱动力分析1目及意义在不一样时空尺度上对在不一样时空尺度上对LUCC主要社会经济与自然主要社会经济与自然驱动力，以及驱动力，以及LUCC对这些驱动力与全球改变反馈对这些驱动力与全球改变反馈进行模拟，在此基础上对进行模拟，在此基础上对LUCC进行准确预测。进行准确预测。促进对在局部、区域以及全球等不一样尺度上促进对在局部、区域以及全球等不一样尺度上LUCC与主要驱动力之间关系动态与后果了解，也与主要驱动力之间关系动态与后果了解，也能够加深我们相关能够加深我们相关LUCC对外界改变敏感性认识。对外界改变敏感性认识。第104页2 建模方法建模方法 数理统计方法：经过数理统计能够构建三种类型经数理统计方法：经过数理统计能够构建三种类型经验性模型，即马尔科夫链转换概率模型或罗揭斯谛验性模型，即马尔科夫链转换概率模型或罗揭斯谛模型；回归模型；空间统计模型，这些模型结合在模型；回归模型；空间统计模型，这些模型结合在一起，能够用来分析何时（马尔科夫链转换概率模一起，能够用来分析何时（马尔科夫链转换概率模型或罗揭斯谛模型）、何故（回归模型）以及何处型或罗揭斯谛模型）、何故（回归模型）以及何处（空间统计模型）发生着土地利用与土地覆盖转换（空间统计模型）发生着土地利用与土地覆盖转换过程，而且这些经验性模型还可被用来作为构建力过程，而且这些经验性模型还可被用来作为构建力学或系统动态学模型基础。但这些模型可信性是建学或系统动态学模型基础。但这些模型可信性是建立在所获取数据可靠性基础之上。立在所获取数据可靠性基础之上。第105页系统动态学方法：系统动力学模型是建立在对土地系统动态学方法：系统动力学模型是建立在对土地利用与土地覆盖改变过程系统仿真基础之上，是对利用与土地覆盖改变过程系统仿真基础之上，是对其动态与实时模拟，假如能确保模拟正确性与全方其动态与实时模拟，假如能确保模拟正确性与全方面性，能够取得较前者更高可信度预测结果。但也面性，能够取得较前者更高可信度预测结果。但也存在着过程复杂、难以把握缺点。存在着过程复杂、难以把握缺点。第106页3 对于构建新对于构建新LUCC模型要求模型要求 首先，构建首先，构建LUCC模型时候更多地考虑经济、文化模型时候更多地考虑经济、文化与制度原因，要对建立在经济理论基础上市场运作与制度原因，要对建立在经济理论基础上市场运作机制有一全方面了解。机制有一全方面了解。其次，更多考虑区域内空间结构与尺度问题其次，更多考虑区域内空间结构与尺度问题(包含生包含生产商品异质性、社会文化异质性以及空间异质性产商品异质性、社会文化异质性以及空间异质性)。再者，要促进经济与自然过程模型之间联络。再者，要促进经济与自然过程模型之间联络。另外，在模型构建过程中还应考虑模型对技术进步另外，在模型构建过程中还应考虑模型对技术进步敏感性。敏感性。最终，还应考虑政策与制度原因对于建模影响。最终，还应考虑政策与制度原因对于建模影响。第107页自然环境自然环境:气候、地貌、水文等气候、地貌、水文等社会人文因子：经济、技术、政策等社会人文因子：经济、技术、政策等 LUCC驱动因子定性分析驱动因子定性分析第108页X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11.000X20.8171.000X30.8180.9581.000X40.8560.9500.9931.000X50.8400.8340.8830.8971.000X60.8320.9970.9630.9550.8271.000X70.8750.9580.9920.9980.9010.9641.000X80.9420.9590.9370.9500.8840.9630.9631.000X9-0.964-0.890-0.875-0.893-0.816-0.910-0.912-0.9681.000X100.8800.9710.9880.9930.9070.9750.9970.973-0.9191.000 耕地改变驱动力变量相关系数矩阵耕地改变驱动力变量相关系数矩阵影响耕地数量影响耕地数量10个因子中存在不一样程度相关，其中个因子中存在不一样程度相关，其中X4和和X7，X2和和X6之之间含有较大相关性间含有较大相关性第109页主成份分析结果主成份分析结果 0.0180.0780.996X100.1420.266-0.947X9-0.063-0.1030.989X80.0320.0880.991X7-0.1630.1320.974X60.396-0.0340.910X50.0500.1200.984X40.0280.1890.976X3-0.1420.1580.968X20.0060.3990.913X1第3主成份第2主成份第1主成份变量100.0000.0010.0001099.9990.0040.000999.9940.0130.001899.9810.0370.004799.9440.0390.004699.9040.2020.020599.7020.7430.074498.9602.3190.232396.6403.4790.348293.16193.1619.3161累积贡献率贡献率特征值主成份第一主成份与第一主成份与X2、X3、X4等有较大正相关，可归纳为经济原因；等有较大正相关，可归纳为经济原因；第二主成份与第二主成份与X1有较大正相关；能够归纳为人口原因；有较大正相关；能够归纳为人口原因；第三主成份与第三主成份与X5有较大正相关，能够归纳为工业发展。有较大正相关，能够归纳为工业发展。第110页多元线性回归多元线性回归Y=29.63795+0.01648X1+0.00165X2+0.00048X3-0.05653X4+0.00001X5-0.00385X6+0.01595X7-42.30474X8+0.16617X9+0.00012X10第111页不一样时相遥感图像不一样时相遥感图像遥感数据预处理遥感数据预处理遥感信息提取、建库遥感信息提取、建库 LUCC综合分析综合分析机制分析机制分析效应分析效应分析LUCC研究研究第112页5.1 中心城区中心城区LUCC环境效应环境效应5.2 上海重金属污染现实状况与风险评价上海重金属污染现实状况与风险评价案例：案例：LUCC环境效应环境效应第113页5.1中心城区中心城区LUCC环境效应环境效应第114页采样点分布示意图采样点分布示意图第115页城市土壤和灰尘城市土壤和灰尘N、P空间累积差异空间累积差异灰尘灰尘不一样土地利用类型城市土壤、灰尘中不一样土地利用类型城市土壤、灰尘中N N、P P含量差异较大，且在灰尘中含量均较土壤中显著偏高含量差异较大，且在灰尘中含量均较土壤中显著偏高;土土 壤壤灰尘灰尘土土 壤壤第116页不一样土地利用类型降雨径流中不一样土地利用类型降雨径流中NN、P P浓度随时间改变浓度随时间改变第117页灰尘灰尘种类种类CuCuZnZnPbPbCrCr平均值平均值(mg/kg)(mg/kg)标准差标准差平均值平均值(mg/kg)(mg/kg)标准差标准差平均值平均值(mg/kg)(mg/kg)标准差标准差平均值平均值(mg/kg)(mg/kg)标准差标准差工业用地工业用地(n=6)*(n=6)*278.0278.0103.2103.27593.4 7593.4 1803.5 1803.5 2310.72310.7539.2539.21264.41264.4710.7710.7交通用地交通用地(n=30)(n=30)174.8174.8108.4108.46627.5 6627.5 3263.3 3263.3 4725.44725.43454.23454.21110.51110.5457.9457.9居住用地居住用地(n=19)(n=19)138.8138.864.764.76808.5 6808.5 2934.3 2934.3 3647.73647.72933.62933.61089.21089.2588.9588.9商业用地商业用地(n=6)(n=6)110.5110.589.289.26022.1 6022.1 3599.1 3599.1 1272.11272.1808.8808.8743.3743.3135.0135.0绿地绿地(n=9)(n=9)60.960.950.850.84514.8 4514.8 4148.9 4148.9 1032.31032.3922.1922.1632.0632.0324.4324.4*表中第一栏括号内数值为样品数不一样类型灰尘中重金属含量不一样类型灰尘中重金属含量第118页不一样类型土壤中重金属含量不一样类型土壤中重金属含量*表中第一栏括号内数值为样品数土壤种类CuZnPbCr平均值(mg/kg)标准差平均值(mg/kg)标准差平均值(mg/kg)标准差平均值(mg/kg)标准差工业用地(n=6)*35.08.51540.2666.2430.0466.8524.1171.1交通用地(n=30)48.521.32963.02190.5528.1413.4608.2208.9居住用地(n=19)41.520.82700.3595.4308.4627.4270.8商业用地(n=6)75.2104.02360.61443454.6373.7594.1337.1绿地(n=9)54.034.12370.41177532.5253.3596.7235.4第119页5.25.2上海重金属污染现实状况与风险评价上海重金属污染现实状况与风险评价第120页采样点示意图采样点示意图第121页不一样土地利用方式土壤重金属浓度统计不一样土地利用方式土壤重金属浓度统计（mg/kg）CrPbCuZnCdHgAs农田农田84.9926.2830.72104.060.200.137.78林地林地81.0723.0940.2995.120.190.078.01草地草地80.4323.5836.62104.980.190.147.56建设用地建设用地667.55857.5667.583175.52-水域水域42.0020.0081.00231.00-土壤背景值土壤背景值75.0025.4728.5986.100.130.109.10所调查2466个样品Cr、Cu、Zn、Cd普遍超标，Pb、As浓度与土壤背景值靠近。建设用地各项指标均显著偏高，其中Zn、Cr、Pb分别为土壤环境背景值36、33和9倍。依据上海地域土壤评价标准，城市建设用地已经受到了严重污染，农田、林地、草地、水域土壤环境质量整体很好。第122页Cu 在不一样土地利用方式土壤浓度统计 土地土地利用利用类型类型样点数样点数（个）（个）分布类型分布类型浓度（浓度（mg/kg）超出背景值超出背景值超出超出级标级标准百分率准百分率(%)超出超出级标级标准百分率准百分率(%)几何平均值几何平均值几何标准差几何标准差样本数样本数(%)农田农田2265对数正态对数正态30.729.311221549.31.7林地林地52对数正态对数正态40.2921.70346534.617.3草地草地24对数正态对数正态36.6217.31177129.28.3建设建设用地用地50对数正态对数正态67.5963.65459058.036.0水域水域75-81.00-第123页Cu在不一