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城市森林资源结构与降温功能评价研究

作　者: 应天玉
导　师: 范文义；刘丹
学　校: 东北林业大学
专　业: 森林经理学
关键词: 哈尔滨城市森林景观结构绿量生物量碳储量
分类号: S731
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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引　用: 3次
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内容摘要

城市森林是城市生态系统中的重要组成部分,它是由城市市区及其周边地区中,以木本植物为主的所有绿色植被组成,它对改善城市生态环境、促进人与自然协调、满足社会发展需求、提高人们的健康和文化生活水平有极为重要作用。以往对城市森林的研究主要局限在城市森林的景观结构上,研究如何提高城市森林的绿化率以及合理的配置城市森林的绿化结构,这是城市森林建设的基本问题之一。随着环境污染的进一步加剧,城市森林的生态功能意义突显,于是突出城市森林建设的生态功能成为城市林业建设的又一基本问题。本研究从城市森林的空间景观结构和生态功能两个方面入手对哈尔滨的城市森林进行了评价。主要开展了如下研究:1、根据城市林业的特点研究其调查监测方法,本研究提出了使用二阶抽样的方法对城市森林进行调查,研究结果表明这种调查方法适用于城市森林。2、在高空间分辨率的航空像片上对哈尔滨的绿地进行提取,结合二阶抽样的方法选择了部分样地进行实地调查,调查因子主要为树种组成、郁闭度、树高、胸径、冠幅等,计算出评价森林生态功能的绿量、生物量和碳储量,进而尺度上推到绿地斑块,组建了哈尔滨市绿地空间数据库。在此数据库的基础之上对哈尔滨森林绿地的空间景观结构进行分析。哈尔滨市建城区绿地覆盖面积约为19777.311hm~2,占全市总面积的约30%。六个市级行政区绿化水平参差不齐,以香坊区的绿地覆盖面积为最大,其他五区的覆盖面积从大到小依次为南岗区,道外区,道里区,松北区,平房区。3、以Landsat系列为基础数据,反演了哈尔滨市的热力场信息,并获得热力场景观指数,从热力场景观指数方面也对热力场进行了分析。哈尔滨的城区空间在1989年至2001年,这11年间迅速扩张,通过利用归一化建筑指数法(Normalization BuildingIndex:NDBI)的原理在与假彩色合成遥感图像相结合,并进行目视判度。分别提取出哈尔滨2001年与1989年城市边界,并进行叠加分析。在获取哈尔滨城区边界的基础上,在市区边界内进行不透水面的提取,再利用光谱混合分析原理从遥感图象中提取不透水面指数,研究了不透水面指数与城市热力场的相关性。4、对哈尔滨的城市森林的功能进行了评价,分别从绿量、生物量和碳储量几个方面来分析。对绿量和生物量的分析结果显示:绿量在2000 m~3以下时绿量每增加120 m~3温度下降1℃,当绿量大于2000 m~3时绿量每增加980 m~3温度下降1℃;当生物量在10000kg以下时生物量每增加760 kg温度下降1℃,当生物量大于10000kg时生物量每增加1650 kg温度下降1℃。因此适当的增加城市森林的绿量和生物量能够有效的降低城市温度。对碳储量的分析表明落叶松和榆树的固碳释氧能力最强,胡桃楸和蒙古栎的固碳释氧能力最弱。据此得出结论哈尔滨市城市森林景观结构基本合理,特别是香坊区和南岗区,但道里和道外区由于老城区规划不合理森林景观结构欠佳。哈尔滨森林绿量为89114863m~3,森林生物量为41601009 kg,森林碳储量为18720454 kg。对上述因子进行分析,哈尔滨森林生态功能发挥不够完善,适当的森林绿量和生物量能够有效的降低城市温度,但哈尔滨市森林绿量和生物量偏小的绿地较多,这些绿地降温效果不明显。从固碳释氧的功能来看,哈尔滨市固碳释氧能力最佳的为榆树和落叶松。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-13
1 绪论  13-25
  1.1 引言  13-19
    1.1.1 城市森林的兴起及其背景  16-18
    1.1.2 城市森林的兴起的原因  18-19
  1.2 国内外研究历史、现状及发展方向  19-22
    1.2.1 国外城市森林研究历史及现状  19-20
    1.2.2 国内城市森林研究历史及现状  20-21
    1.2.3 城市森林研究发展趋势  21-22
  1.3 研究意义  22-24
    1.3.1 城市化的高速发展需要城市森林  22-23
    1.3.2 我国在城市林业建设方面急需理论指导  23-24
  1.4 研究方法  24-25
    1.4.1 研究方案  24
    1.4.2 技术路线  24-25
2 研究区域概况  25-28
  2.1 哈尔滨城市概述  25
  2.2 自然地理特点  25
  2.3 地形地貌  25
  2.4 气候  25
  2.5 土壤概况  25-26
  2.6 社会经济概况  26-28
3 城市林业监测方案建立  28-37
  3.1 "3S"技术和抽样调查支持的城市林业监测方案构建  28-29
    3.1.1 总体目标  29
    3.1.2 工作要求  29
    3.1.3 工作任务  29
  3.2 监测样地的选择  29-37
    3.2.1 两阶抽样调查  30
    3.2.2 PR抽样  30-33
    3.2.3 PR抽样在城市森林监测中的应用  33-37
4 城市森林空间数据库的组建  37-43
  4.1 建立空间数据库  37-38
    4.1.1 属性调查和判读  37
    4.1.2 建立城市林业空间数据库  37-38
  4.2 城市森林空间数据库的组建  38-43
    4.2.1 数据源的收集  38-39
    4.2.2 航空相片绿地信息的提取与数字化  39-40
    4.2.3 空间图层结构设计  40-43
5 城市森林结构评价  43-51
  5.1 绿色班块分析  43-48
    5.1.1 绿地覆盖面积的区域及等级分布  43
    5.1.2 绿地班块的类型及布局  43-47
    5.1.3 景观种植结构分析  47-48
  5.2 道路林地分析  48-49
  5.3 未利用地分析  49-50
  5.4 哈尔滨市绿地系统结构评价  50-51
6 城市热力场的反演与分析  51-86
  6.1 哈尔滨城市热岛效应的空间分布与分析  51-64
    6.1.1 黑体辐射  51
    6.1.2 热红外遥感  51-52
    6.1.3 主要思路  52-53
    6.1.4 遥感数据反演热力场信息  53-61
    6.1.5 城市热力场分布景观分析  61-64
  6.2 哈尔滨绿化度信息的提取与热力场的关系  64-70
    6.2.1 热力场空间格局影响因素  64
    6.2.2 植被指数介绍  64-65
    6.2.3 归一化植被指数空间模型生成  65-67
    6.2.4 地表温度与归一化植被指数的关系  67-70
  6.3 城市扩展的提取分析  70-75
    6.3.1 概念  71
    6.3.2 对城市建成区的提取  71-74
    6.3.3 各期城市空间变化  74-75
  6.4 城市不透水面提取  75-86
    6.4.1 大气纠正  75-76
    6.4.2 模型参数确定  76-78
    6.4.3 光谱混合分析  78
    6.4.4 终端地类的确定  78-82
    6.4.5 不透水面提取与精度评价  82-84
    6.4.6 不透水面提取及热岛指数与不透水面指数的相关性  84-86
7 城市森林的功能评价  86-103
  7.1 城市森林绿量的估算与评价  86-91
    7.1.1 绿量估算方法  86-87
    7.1.2 绿量估算结果  87-90
    7.1.3 城市绿量与热力场空间分布的分析  90-91
  7.2 城市森林生物量的估算与评价  91-97
    7.2.1 城市森林生物量的估算方法  92-93
    7.2.2 城市森林生物量的估算结果  93-96
    7.2.3 城市生物量与热力场空间分布的分析  96-97
  7.3 城市森林碳储量的估算与评价  97-103
    7.3.1 城市森林碳储量的估算方法  97-98
    7.3.2 城市森林碳储量的估算结果  98-102
    7.3.3 城市森林固碳释氧能力分析  102-103
结论  103-105
参考文献  105-110
攻读学位期间发表的学术论文  110-111
致谢  111-112
个人简历  112-114

城市森林资源结构与降温功能评价研究

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