快速城市化背景下城市绿地碳储量及其动态的遥感研究

Rapid urbanization changes vegetation type combinations, the storage and distribution of carbon, thereby impacts the carbon cycle process of ecosystem and even climate change. Hangzhou, as the capital city of Zhejiang province which is quite developed on the southeast coast of China, is affected by its rapid urbanization constantly. After improving the remote sensing model for extracting the vegetation and green space information, this study chooses Hangzhou as the research region to derive the remote sense information of vegetation fraction and spatial pattern in the persepective of forestry and geography. Build a remote sensing classification system of urban vegetation based on the function of carbon sink through integrating landscape ecology theories. The study try to better remote sensing spectral estimation model of vegetation carbon storage for extracting precise carbon storage distribution information of vegetation and green space with remote sensing data and field investigation data. The study will analyze the space distribution and time evolution features of carbon storages of vegetation and green space in the city according to the dataset of geographical information technology. And it will simulate and evaluate the carbon storage changes of green space under different circumstances based on spatial analysis technology.

快速城市化改变了植被类型组合和碳储量与分布，从而影响生态系统的碳循环过程乃至全球气候变化。杭州市作为东南沿海经济发达省份-浙江省的省会城市，快速城市化将持续影响自然系统，从而改变城市绿地系统碳储量。本项目以杭州市为区域背景，应用地理学、林学知识，以遥感数据和野外调查为主要信息源，改进城市植被绿地信息提取的遥感模型，获取植被绿地组分和空间的遥感专题信息；结合景观生态学，建立基于碳汇功能的城市绿地遥感分类体系。利用遥感数据与实测数据，改进植被碳储量的遥感光谱估算模型，提取精确的植被绿地碳储量分布数据；利用地理信息技术构建数据库，分析城市植被绿地碳储量的空间分布及时间演变特征；基于空间分析技术，模拟和评估不同城市化情景下的城市绿地碳储量变化；在此基础上，揭示城市尺度上植被绿地类型组合变化对植被碳储量动态的影响，为碳循环的学科交叉研究提供有益尝试，为快速城市化地区的生态系统优化与调控提供科学依据。

随着城市化进程加剧，不同时期的城市规划思想引导着城市绿地系统特征：一方面，导致城市的边界不断扩展，持续侵蚀城市外围绿地，使得该区域原有良好的生态环境与自然条件受到严峻的挑战；另一方面，人居环境优化的需求，城市内部旧城改造，不断新增各类城市绿地斑块。绿地系统地表的植被有固碳的生态效应，其变化的城市绿地系统的空间格局产生了不一样的生态环境效应。本项目以中国城市化前沿阵地——杭州市为研究靶区，在波谱分析的基础上，基于端元概括进行混合像元分解，获取城市绿地系统的遥感专题信息。在空间解析技术的支撑下，对城市用地格局、绿地格局的空间变化进行剖析。并在逐步回归模型、面向对象方法等，对城市绿地系统的生物量进行估算。得到以下结论。（1）能够有效地识别植被之间的差异的波段主要集中在红光波段和近红外波段。（2）对于中等尺度的TM遥感影像而言，将地物概括为低反照度不透水面、高反照度不透水面和植被三个光谱端元，利用约束性线性混合像元分解技术，可以有效的提取城市绿地覆盖率。（3）对于高分辨率的SPOT5遥感影像而言，面向对象技术可以很好地提取城市绿地的空间信息。（4）近15年来，受城市规划东扩、主城区基础设施日益完善等因素影响，城市绿地建设先是在东北方向相对较多，而后在城西区域城市绿地建设逐渐加快，建设用地重心偏移距离较大、方向不稳定。（5）近15年来，全区碳密度平均水平呈现稳步上升情况，表明杭州市区城市绿地系统建设成效显著。在1994-2000年期间，杭州市老城区的绿地生物量出现减少情况，自2000年以来呈现逐渐增加的趋势；余杭区、西湖区城市绿地碳密度相对较高，且西湖区碳密度增幅最为显著。