以乡土树种布局为基础的美国密歇根州生态区域研究

来源: www.sblunwen.com 作者:lgg 发布时间:2020-03-04 13:31 论文字数:40000字
论文编号: sb201212191519055200 论文地区:美国 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文 论文价格: 150
基于可重复操作的数据分析和GIS制图对美国密歇根州进行生态分区。变量的选择从乡土树种的分布出发,而非人为的按照地理区域或者行政区域进行主观划分。树种分布的生态分区分类方法可以

第一章 绪 论


1.1 研究背景、目的、意义
在自然环境中,生态系统与人类活动相互交叉,互相影响,形成了不同的空间变化。必要的生态分区能够帮助城市规划师理解空间变化的过程和格局。根据前人的研究成果发现,基于多变量的生态区划分既有人为主观划分的成分,又有计算机技术的科学介入,对于结果则未能从生态规划的角度进行全面阐释。因而,确定以单一变量为划分依据,通过处理数据,利用地理信息系统进行生态区的划分可以在一定程度上避免主观判断和划分,揭示变量和生态区之间的内在关系,并且能够在一定程度上从生态规划的角度进行解读,为土地利用规划提供生态区分布图。作为一个州级行政单位,密歇根州在地理尺度上能够作为生态区域划分的对象,并且根据已有的密歇根州乡土树种分布资料,能够粗略的进行植被分布制图,植物生境与土地规划之间的潜在关系有可能被揭示,从而成为生态规划的基础。由于研究兴趣和研究目的的不同,选择的变量不同,生态区的划分的方法不同,划分的结果不同。
伴随生态区的划分,增强生态规划的可实施性,明确人工空间与自然空间的关系,协调空间布局的保护与发展方面。在这样的规划趋向指导下,急需解决区域空间规划中的问题,保护相对自然区域,减少斑块的破碎化,加强廊道建设,将区域规划与城市规划相结合,利用生态规划方法控制城市化的蔓延。因此,合理的生态分区对于指导区域规划和城市规划有很强的现实意义。


第二章 课题相关研究回顾


根据课题的研究方向,通过以下几个方面进行了理论研究的搜集和研究,较为全面的掌握了课题在景观生态学、景观管理、区域规划、地理信息系统应用、数量生态学、植物分布制图等方面的研究趋势与进展。


2.1 近现代景观分类简史
当代景观分类始于20世纪初。Herbertson在1905年对整个世界范围进行了区域划分。他认为自然区域的划分也应该将人类活动作为一个变量。他采用不同的变量进行分区,产生了相对的同质领域的景观。在他的划分过程中更多体现的是结构性的地理学上的区域划分,不可分割的环境要素包括:气候、地理构造、植被、人口密度共同组成了自然地理区域。1913 年 Manning在 Billerica 的城镇规划中首次利用叠加的方式进行绘图。
尽管没有直接的表明是叠加的方式,但是同一尺度的地图表示了不同要素在规划中的地位,规划中也讨论了土壤和植被在规划中的重要关系。自那时起,地图覆盖技术已被引入景观行业,越来越多的要素被引入土地利用与规划的分析过程中,绘制区域地图。1975 年,Udvardy以自然性的保护为目的发表了世界的生物地理区域划分。Nelson等人强调了土地和资源开发分类的重要性。他们认为土地的承受能力的表达能够开发出一个同一的分类方法。在不同尺度下的生态区划分也在北美大陆和美国范围内得以实践。例如,Bailey[5]在 1976 年选取气候,潜在自然植被、土壤和地表形式为主要实践要素划分了美国的国家生态区域地图。Omernik[6]在 1987 年研究出了连续接壤的美国生态分区划分,根据此生态分区结果他又进一步退出了为不同生态用途的生态网络地图。Denton 和 Barnes[7]在美国密歇根州进行了一次生态气候分类。他们着重对树木的生长和生存作为重要参考变量。由气候信息和自然地理地貌为主要组合模式的分类方法被采用。美国环境合作委员会在 1997 年为更好的自然环境现状评估和预测生态系统发展趋势对美国北美大陆进行了划分。Albert 和 Denton对密歇根州进行了景观生态系统划分。
综上所述,在景观分类史上,不同尺度和不同变量的景观划分方法层出不穷,不同使用目的和不同技术支持的景观分类成果也在当时的环境中有效的表达了其重要性。有时,这些分类系统依赖技术水平和研究者的知识水平,更是由当时的环境所限制。但是他们的研究都是对进一步的更科学的现代分类方法有效的启发。


2.2 生态区分类方法研究
在分类方法的研究中,期刊和书籍都有相当多的资料进行收集和整理。很多要素都被选用来建立区域。麦克哈格在 1971 年出版的《设计结合自然》中指出层叠的地图能将土地利用规划引到更加理性的分析过程。他认为这样可以更好的实现科学、自然、视觉美观,更重要的是人类使用的平衡和目标[9]。通过改变地图的透明度,为综合分析和准备的适用性分析地图能满足规划需求。在生态学的学科范围内,这种方法在影响了土地利用总体规划的发展方向。生态区的分类为景观规划的功能分区奠定了坚实的科学基础。生态学的介入在对自然资源的保护和可持续利用方面发挥了重要的作用,强调了分析的过程,为景观规划解决问题提供了有效的信息。在麦克哈格的引导下,生态科学与景观规划交叉结合,形成了多变的景观规划的生态学途径。Gersmehl[10]讨论了对于地图的解读。他认为,不同的制图方法导致不同的植被分布地图,不可避免的,这些会造成地图信息的丢失。他讨论了不同方法,对制图和分类方法提出了建议。他还强调了尺度在分类方法中的重要性。在80 年代时,由于生态学研究的进步,越来越多对于景观分类方法的调查在不同的区域内进行。Bailey[11]等人从定义和透视的方法回顾了土地和资源的分类方法。通过对单因素和多因素的比较,聚集分区和细分,单级和等级式分类,分类的单一目的所产生的结论可以采用所有相关的生物和非生物因素。Forman 和 Gordon[12]将景观定义为异质性的土地区域中具有互动的类似重复形式的生态系统。随着越来越多的研究,对结构、功能和景观单元变化的主要特征界定。生物因素和非生物要素都被利用来决定生态分区。此外,Bailey[13]区别了其他土地分类和生态分区的方法。


第三章 研究方法 .......................................18-29
    3.1 研究范围和对象  .......................................18-19
        3.1.1 地理环境 ....................................... 18
        3.1.2 气候条件  .......................................18-19
        3.1.3 密歇根树种的历史简述 ....................................... 19
        3.1.4 密歇根州土地利用概况 ....................................... 19
    3.2 数据收集  .......................................19-22
    3.3 数据统计分析 ....................................... 22
    3.4 地图生成和区域划分 ....................................... 22-23
    3.5 数据总结  .......................................23-24
    3.6 数据简化 ....................................... 24-29
第四章 研究结果讨论  .......................................29-57
    4.1 区域位置与描述  .......................................29-50
    4.2 密歇根生态分区综述  .......................................50-52
    4.3 结果阐释与研究比较 ....................................... 52-57
        4.3.1 结果阐释  .......................................52-53
        4.3.2 研究比较  .......................................53-57
第五章 生态分区规划中的应用 ....................................... 57-64
    5.1 多样性景观的可能性 ....................................... 57-59
    5.2 应用植物为基础的区域规划 ....................................... 59-61
        5.2.1 乡土树种与生态系统 ....................................... 59
        5.2.2 乡土树种与地域特征 ....................................... 59-61
    5.3 区域规划与城市规划的结合 ....................................... 61-62
    5.4 区域尺度下的绿道规划 ....................................... 62-64
        5.4.1 生态规划层面 ....................................... 62
        5.4.2 区域规划层面  .......................................62-64


结论


在这项研究中,生态计量统计分析被引入并且对研究结果贡献了重要的作用,然而,对于结果的解读却没有结束。在统计方面可以做更多的分析。变量的选择可以扩大到灌木、草本等方面,植物的选择对于结果有决定性的作用。在数据分析方法方面,虽然主成分分析法在减少变量方面十分有效,但是适当的回归分析也能产生其他的结果。发现变量之间的关系,并且从其他方向选择主要的变量。生物物理因素(如水资源、土壤等)可以通过回归预测地区的分布。为了提高数据分析的准确度,每个维数的特征向量系数的可以通过坐标轴的方式绘制出来,并且观察每个维数的数据集和相关的分布格局,做进一步的检查来确定其对维数的影响。在这种情况下,变量和数据的减少将运用更多的方法,但结果更准确,分布更合理。同时,量化的分析可以用于其他关于景观规划的研究。例如,选择水资源作为变量,研究其分布对于生态区分布的影响和塑造,揭示潜在的关系。
生态分区制图的另一个含义是进一步利用这一地图。由于已存在的大量的景观分类和土地利用总体规划的前期工作,此案的研究可以与之前的工作对比和使用。生态区域的形成不仅仅是基于树种的分布,它反映了自然和人类环境。地图可以用来指导资源管理,旅游规划,土地利用总体规划,城市管理,城市-乡村森林资源管理。单从此项研究中,研究人员可以提出深入研究的问题。但本案主要是指导密歇根州的保护和发展的平衡准则,因为树种分布代表了密歇根州的自然景观。生态分区在规划设计过程中是先行的分析要素。区域的生态平衡和城市生态平衡是规划设计的前提和重要目的。长期以来,环境的退化和经济的发展是一对不可调和的矛盾。尤其是在城市化发展迅速的中国,雄心勃勃的经济发展计划带来区域空间结构和布局的改变,越来越多的自然资源消耗和被占用。
在高速建设过程中的城市对自然生态过程严重忽视,平衡被打破。以生态为策略的规划设计是现在和未来规划师的主要策略。通过合理的生态分区和混合的人工生态策略去引导下一步的发展,从景观的角度对于复杂的生态系统进行论述,理解生态发展的过程,加以适当的规划形式和手段,实现更为合理的生态规划。由于本人水平有限,本文许多方面还有待更进一步的深入研究。随着景观都市主义、生态城市等思想的发展,空间处理技术的进步、数量生态学等学科的发展和各学科互相渗透,今后在生态分区方面的深入研究和探讨有更大的可能性,帮助规划师更好对城市和区域规划做出准确的判断,有益于城市和区域的健康发展。


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