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50000字论文范文基于地理信息系统新技术的娄烦县森林生态结构特征分析

论文类型:论文范文
论文字数:50000字
论点:景观,生态学,研究
论文概述:

本研究以山西省娄烦县2007年森林资源二类调查数据以及小班影像图为基础,应用Arcgis以及fragstats软件,对娄烦县森林资源的资源现状、斑块特征、组成要素、空间分布等进行分析

论文正文:

第一章导言

森林是地球生物圈的重要组成部分。森林生态系统在二氧化碳减少、动物群落繁殖、调节和巩固土壤中的水流以及维持整个地球的生态平衡方面发挥着至关重要的作用。它们不仅是生物圈中的重要生产者,也是重要的物种栖息地和原材料、药物、食物、能源等的重要提供者。人类生存所必需的(1)。近年来,森林景观往往是景观生态学研究的焦点。过去,森林景观生态学的研究大多从生态系统研究的角度转向景观生态学。景观生态学主要研究景观的结构、功能和动态变化。这是一门综合性学科。从景观生态学的研究内容和人类可持续发展目标来看,森林生态学研究与景观生态学研究相结合是必然趋势。
景观生态学和可持续性科学已经成为景观生态学研究的关键方向之一。定性和定量地描述和分析森林景观的结构组成特征和空之间的配置关系是揭示景观结构与功能关系、研究景观变化规律和景观恢复的基本途径。随着全球变化和可持续发展,森林资源的可持续管理和生态系统管理要求对森林景观生态学进行越来越多的研究。不仅要对个体、人口、社区和生态系统规模进行研究,还要对其结构、功能和景观规模的动态变化进行研究,为指导森林资源管理、合理利用和保护,实现可持续经营提供科学的理论依据。娄烦县位于山西省太原市,黄土高原上。森林资源在1971年建县前很少分布,面积8772公顷,覆盖率6.8%。通过实施三北防护林工程、天然林保护工程和退耕还林工程,全县森林覆盖率达到12%,造林率达到37.3%。娄烦生态恶化趋势已基本得到控制,但作为省会城市的水源,其森林资源的数量和质量仍然很小,导致生态安全体系脆弱。森林景观生态学作为一门新兴的交叉学科,其发展和影响对解决人类的资源和环境问题起着非常重要的作用。研究景观格局的功能结构、动态过程和异质性对森林资源的预测和管理具有重要意义。近十年来,国外学者大多将空理论分析、分布指数法、分布拟合法(PAM)、景观格局多样性确定、景观类型多样性确定、亲和性分析等方法用于景观生态学研究,大多使用景观指数分析和空反映景观格局的分布和异质性。
在前人研究的基础上,本研究采用景观指数分析法来反映森林景观的结构和空之间的异质性。在传统景观指数研究方法的基础上,提出用人工网络模型建模方法来判断神经网络模型是否适合森林景观生态学的研究。本研究构建了一个以海拔高度、居住用地面积和河流湖泊距离为输入层,以多样性指数和分形维数为输出层的3:S:1 BP网络模型,为区域森林景观生态学研究提供了可靠的研究思路。在此基础上,对研究区的森林资源管理提出了有价值的意见和建议。

第二章国内外研究进展

2.1景观与景观生态学的内涵与外延
景观生态学是生态学、地理学、系统论、控制论等学科渗透交叉形成的综合性学科[3]。近十年来,景观生态学在世界范围内发展迅速,为解决许多综合资源环境问题和生态建设提供了新的指导理论和实践方法。景观生态学主要研究空模式尺度与[生态动态过程之间的相互作用,景观的定义有多种表达方式,但大多反映内陆地形、地貌或风景(如草原、森林、山湖等)。),或反映一个地理区域的综合地形特征[4】。目前,在地理学中,景观的概念被一致理解为:景观是一个复杂的区域系统,由最简单的区域单元组成,这些区域单元在生态学和发生学上有规律地结合在一起,是各种元素相互作用的整体自然地理过程(Troll 30年代)。景观生态学的出现彻底改变了景观的概念。景观最常用的概念是矩阵柜组件之间的相互作用,尤其是彼此相邻的组件(Pickett和Cadenasso,1995)。基于不同学者的观点和理解,对景观概念的理解可以概括如下:
(1)景观是异质的,由不同的空镶嵌而成;
(2)景观是一个具有明显功能联系和形态特征的地理实体。其功能和结构具有区域性和相关性。
(3)景观不仅是地球上生物的栖息地,也是人类赖以生存的环境。
(4)景观是介于生态系统和区域之间的中间尺度,具有尺度性。
(5)景观是综合性的,具有经济、文化和生态价值。景观生态学的概念最早是由德国地理学家特罗尔(Troll)在1939年用航空摄影来研究和解释东非的土地利用和综合开发问题时提出的。Troll开辟了地理学走向生态学的道路,为景观生态学的建立做出了巨大的历史贡献(肖敦宁,1988) [5]。德国汉诺威理工大学景观管理与自然保护研究所的兰格首次对景观生态学做出了系统的理论解释。Zoneveld进一步发展了一个全面的景观概念。Vink(1983)以景观生态学为桥梁,将与动物、植物和人类相关的各种特定科学有机地结合起来,实现景观的优化利用。福尔曼(1986)认为景观生态学的研究重点是探索生态系统(森林、沼泽、草原、村庄、走廊等)的异质组合。),以及互动和变化的关系。景观生态学是地理学、生态学和其他许多学科的交叉学科,强调异质性、规模性和综合性。
总之,景观生态学是一门以景观为研究对象的宏观生态学学科,侧重于景观的功能、结构和变化,以及景观的科学规划和有效管理[6]。它以整个景观为研究对象,强调异质性的维持和发展空,生态系统之间的相互作用,大面积生物种群的保护和管理,环境资源的管理,以及人类对景观及其组成部分的影响。

2.2景观生态学的产生与发展...................15-17
2.3森林景观生态学研究现状................17-19
2.4新技术在景观生态学中的应用...................19-24
2.4.1地理信息系统和景观生态学...................20-21
2.4.2人工神经网络在景观生态学中的应用……21-24
第三章研究内容和方法...................24-28
3.1研究内容...................24
3.2研究方法...................24-27
3.2.1数据收集和排序...................24[/比尔/] 3.2.2数据处理方法...................24-27 [/BR/] 3.3技术路线...................27-28
第四章研究领域概述...................28-30
4.1地理位置...................28
4.2气候条件...................28-29
4.3地质地貌...................29
4.4自然资源...................29-30
第五章研究区森林生态结构特征分析...................30-44
5.1娄烦县森林资源现状...................30-36
5.1.1林区...................30-31
5.1.2森林物种结构...................31-34[/比尔/] 5.1.3森林资源...................34-35
5.1.4森林覆盖率和土地利用状况...................35-36
5.2森林景观要素组成与结构分析...................36-39
5.3森林景观成分的异质性...................5.4森林景观异质性空...................40-41
5.5本章概述...................41-44
第六章基于神经网络模型的景观指数建模...................44-52
6.1样本收集...................44-46
6.2模型培训和安装...................46-47[/比尔/] 6.3多样性指数建模...................47-49 [/BR/] 6.4分形维数建模...................49-51
6.4.1建模方法和原则...................49-50
6.4.2模型培训...................50[/溴/] 6.4.3精度分析...................50[/溴/] 6.4.4模型试验...................50-51
6.5本章概述...................51-52

结论

本研究基于2007年陕西省娄烦县二级森林资源调查数据和小班影像图。应用Arcgis和fragstats软件对娄烦县森林资源现状、斑块特征、组成要素、空分布等进行了分析。在此基础上,利用人工神经网络模型构建了具有多样性和分形维数的人工神经网络模型。结果表明:
1、娄烦县已出让面积79470.55公顷,占土地资源总量的61.64%。其中,乔木林占总面积的19.49%;开放林地占林地面积的8.31%;灌木林占森林面积的41.05%;未造林地占林地面积的6.90%;无林地占林地面积的0.83%;适宜林地占林地面积的23.41%。娄烦县造林率达到29.95%。娄烦县有很大的森林资源开发潜力。如果造林全面完成,到2020年造林率将从29.95%提高到57.5%。
2。娄烦县森林中,中幼林占69%,其中中幼林最大,占森林总面积的62%,其次是幼林、过熟林、成熟林和近成熟林。
3。林地乔木蓄积量占林木蓄积量的80.4%。疏林地面积占林木总面积的19%。国有树木蓄积量占活体树木蓄积总量的76%,其中大部分主要集中在国有林场。集体林地的森林蓄积量占林木蓄积总量的22.7%,主要集中在森林和稀疏林地。个体林地的森林蓄积量占现存林木总蓄积量的1.1%,主要是个体房屋前后由森林协会和专业户管理的林木。其他类型树木的蓄积量为91.9m3,森林蓄积量主要集中在中年森林,占森林蓄积量的59%。
4。娄烦县森林面积79470.55公顷,森林覆盖率12%,低于全国和省平均水平。