NPP驱动下城市边缘区碳汇时空演变的地理模拟研究

NPP具有重要的指示意义。目前NPP估算模型不适应城市土地覆被的高异质和动态变化特点，限制了其在城市碳汇总量和时空演变过程模拟预测中的应用价值。以广州市为例，基于申请者在城市土地利用空间格局演变模拟和NPP估算方面的研究基础，结合野外实地调查和理论分析，从NPP元胞类属划分、邻域影响特征、约束（环境）因子影响特征等方面，探明适应城市边缘区高异质特点的元胞大小及其邻域影响模型，提出基于元胞自动机的NPP影响因子预测方法，探明应用地理模拟系统进行城市NPP时空演变模拟的可行性和准确性，构建面向NPP时空演变的地理模拟系统，拓展应用城市地理模拟系统解读城市碳汇水平和时空变化过程的能力，对丰富城市NPP时空演变模拟预测的理论和实证研究内容具有重要意义。

本研究采用光能利用率模型、元胞自动机和遥感/GIS技术手段实现城市扩张边缘区的植被净初级生产力NPP估算及动态模拟，并探讨其中的关键技术和方法。成果和发现是：（1）发展了基于单幅影像城市土地利用覆被分类算法，应用时序影像连续变化检测算法获取长期土地利用变化信息，有助于NPP动态估算和模拟；（2）探明光能利用率模型在城市尺度上的遥感参数化方法，包括光能利用率和光合有效辐射比例等参数；（3）定量评估土地利用变化和气候影响在不同城市功能区的作用力，城市向山区过渡的边缘区人为影响最大并主导了NPP的变化，表明两种因素对城市NPP有着共同的影响，而城市边缘区适合采取土地利用覆被变化主导的NPP模拟方案；（4）提取城市地表混解端元信息，确立亚像元尺度上应用元胞自动机实现地表端元动态模拟和基于NPP关系的动态模拟；（5）发展了基于数据源和模型参数不确定性的NPP估值和动态评估方法。上述结果证实了我们“基于城市地理模拟方法模拟城市边缘区NPP动态是可行的”假说，并探索实现的关键技术方法。研究结果为解读多种指标对快速城市化进程中NPP变化动态及其驱动因素的启示提供科学依据，具有低碳城市发展规划的现实参考意义。