区域农业开发对湿地自然保护区的影响研究

本研究以位于三江平原东北部的"小三江平原"（建三江农垦分局）及洪河湿地自然保护区为研究背景，以基于决策规则兼容多源数据的湿地分类方法、以保护区湿地植被退化过程及演替规律、以保护区湿地植被退化分析与模拟、以湿地自然保护区湿地退化与周边农业开发的关系为研究内容，以3S与空间数据挖掘技术为空间分析手段，采用多源遥感和知识发现方法，将遥感影像的光谱特征、纹理特征及辅助地学信息等多种数据源纳入决策规则，以多智能体细胞自动机、遗传神经网络算法等数学方法为建模工具，解决湿地信息提取中的分类精度及湿地景观格局演变驱动力定量分析的关键问题，分析洪河自然保护区湿地植被演替趋势、方向及时空特征，模拟未来10-15年湿地自然保护区在目前自然和人为因素干扰下的湿地可能的退化情景，以期揭示湿地景观变化的驱动力及对高强度农业活动干扰的响应规律。本项目为淡水湿地资源的可持续利用提供决策依据，具有重要的理论与实践意义。

本项目基于决策规则兼容多源数据的湿地分类方法研究了洪河自然保护区湿地植被退化过程及植被演替中与生态环境协调发展问题。运用分类后比较的方法，分别对洪河湿地及建三江地区的研究区域，将多时相遥感信息数据、基础地理数据以及社会经济统计资料作为基础。采用支持向量机、决策树、面向对象、随机森林等算法进行遥感信息提取，通过景观格局指数、综合指数法、土地利用动态度（K）模型、和PSR模型、BP神经网络法、多智能体与元胞自动机等方法，与GIS相结合对洪河自然保护区进行动态模拟，研究了洪河湿地的土地利用变化与周边生态环境演变的动态耦合过程，提出了GIS-Logistic耦合模型的土地利用变化驱动力研究。选择洪河自然保护区基于 1989、2001、2012 、2015年土地利用的数据、社会经济数据及调查数据，选取温度、降雨、人口、从业人数、工业总产值、农业总产值、国民生产总值、人均纯收入、粮食总产量和距公路距离十项驱动因子，对研究区湿地生态安全时间空间动态变化进行评价，结果表明，1989至今洪河自然保护区受到来自人类活动所带来的压力的增加，导致湿地生态安全态势明显下滑，与此同时，洪河保护区湿地生态系统对压力所作出的反馈也越来越明显。深入分析了优势种在这些地理要素的影响下，植被分布的梯度变化规律，利用空间数据挖掘知识中的空间聚类规则，对叠加的结果进行聚类，从而挖掘出研究区植被分布在高程这一地理要素上的梯度变化规律，最终根据以上分析结果提出对湿地植被的保护策略。采用CA模型对洪河湿地与生态环境协调发展的变化趋势进行了预测，模拟得出洪河湿地土地利用变化模拟预测最终设置参数和验证精度，通过对湿地景观的动态变化模拟和预测的研究，能够较好地反映了湿地景观的动态变化情况，为湿地的保护和管理、政策的实施提供了决策支持，为保护湿地生态系统的研究提供了新的方法和手段。本项目为淡水湿地资源的可持续发展提供决策，以及未来湿地植被的保护与恢复提供一定的依据，具有重要的理论与实践意义。