多源遥感与生态监测支持下的湿地景观稳定性模型的构建及景观优化研究

Landscape stability is an important scientific problem in Landscape Geography and Landscape Ecology, there has been nearly no perfect system to quantify and evaluate it yet.Only few institutes and scientists carried out some researches that focused on landscape stability,especially in China. The aims of our project are to study landscape stability at Zhalong Wetland in China with synergistic analysis of multi-source RS data and ecology monitoring, then we will explore an optimized scheme of wetland landscape adjustment.These works will be conducted with the support of science theories,landscape surveys and spatial observation technology. Firstly, the current project will continue field investigations and monitoring, to define some important landscape parameters to analyze landscape dynamic trend and to find driven mechanism of landscape dynamic; Secondly, we will select suitable based -disturbance index to evaluate landscape stability and further develop an integrated model of landscape stability in wetland landscape; Finally, the project will propose to an optimized scheme to adjust structure and pattern of wetland landscape. The research can provide a classic case for studying landscape stability,and it can also enrich the theory and approach of landscape ecology; In addition, the project will provide a scientific guidance to protect and manage wetland landscape.

景观稳定性是景观地理学和景观生态学的重要科学问题，但却一直没有成熟的科学体系来量化和评价它，尤其在国内研究景观稳定性的并不多。本项目基于景观生态学、数学、计算机等科学方法和理论，在地理信息系统技术支持下，结合多源遥感数据和景观调查监测对黑龙江省扎龙湿地景观稳定性进行研究并以此为数据驱动探求景观优化方案。首先通过景观生态监测及多源遥感定量反演，确定相应的景观参数进行湿地景观的动态趋势研究，探寻景观动态驱动机制，确定景观动态干扰来源；其次通过景观动态干扰源的确定来选取合适的评价指标，建立基于控制-干扰-响应机制的稳定性评价框架和模式；然后以景观动态和干扰两个角度出发，构建景观稳定性综合模型并进行尺度验证；最后进一步提出湿地景观优化及调控方案。本项目可以为景观稳定性研究提供实例示范，完善和充实景观生态学理论和方法体系；对于湿地景观的保护与管理具有重要的指导意义。

本文基于景观生态学、数学、计算机建模等科学方法和理论，对LANDSAT遥感数据、MODIS遥感数据以及高分雷达数据等多源遥感数据进行处理，从三个研究角度对湿对湿地景观稳定性进行研究：一是对景观动态的时间尺度进行分析，识别景观动态驱动机制；二是通过空间尺度效应来分析湿地景观的脆弱性，寻找景观的最佳分析尺度；三是从干扰的角度出发研究景观结构稳定性，并进行景观恢复分析。最后，结合湿地生态监测数据针对丹顶鹤保护建立景观生态优化方案。主要内容与结论如下：.（1）Landsat 7 SLC-Off图像的丢失像素恢复算法研究：提出了一种针对Landsat 7 SLC-Off图像的处理丢失像素恢复填充算法，能够在无参考图像的情况下，通过回归分析与三次样条插值有效去除Landsat-7卫星图像的条带噪声。.（2）湿地景观动态的时间尺度分析及驱动力识别：通过对反应景观变化趋势的特征曲线进行小波分析，探究了湿地景观动态变化的周期性和规律性，识别景观动态变化的驱动机制。在大的时间尺度上，自然因素是推动景观变化的主要的驱动力，人为因素则改变了景观变化趋势和强度。在小的时间尺度上，自然因子是景观动态变化趋势的约束力，人为的驱动因子是景观变化的直接驱动力。.（3）空间尺度效应及湿地景观脆弱性分析：通过粒度和幅度两个角度对湿地景观进行空间尺度效应分析，不同的空间尺度对景观的分析有非常大的影响。通过确定景观的最佳分析尺度之后对扎龙湿地的景观脆弱性进行研究。.（4）火灾干扰下的湿地景观的结构稳定性评价及恢复分析：由于2005年扎龙湿地的火灾发生导致大量湿地斑块的消失，湿地景观的空间格局出现明显的均质化变化。以遥感数据和历史，资料为基础，提取2005年扎龙湿地的火烧区域，构建景观稳定性模型；同时结合MODIS GPP数据来分析湿地景观的恢复状态。.（5）以丹顶鹤保护为主的湿地景观生态规划：通过MAXENT模型对扎龙湿地珍稀濒危物种丹顶鹤适宜生境进行分析，结合有机疏散理论中“细胞”规划的思想与景观生态规划理论，对扎龙湿地景观进行分析与优化设计。