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基于RS和GIS的江淮生态经济区生态韧性时空演变研究

申报人:王艳 申报日期:2024-06-05

基本情况

2024项目管理
基于RS和GIS的江淮生态经济区生态韧性时空演变研究 学生申报
创新训练项目
理学
地理科学类
学生来源于教师科研项目选题
二年期
江淮生态经济区作为江苏省“绿心”,随着城镇化快速推进,生态功能承受巨大压力,增强区域生态韧性水平至关重要。本研究基于遥感数据,综合运用GIS空间分析、景观指数集成分析和GWR模型等方法,构建生态韧性时空变化评估模型,对江淮生态经济区生态韧性时空演变规律展开深入分析,探索其分布格局和影响因素,为促进江淮生态经济区国土空间合理利用和有效保护发挥积极作用。

[1] Understanding the vegetation coverage dynamic coupling with climatic factors in semiarid regiona case study of Inner Mongolia, ChinaSCI.

[2] Vegetation coverage change trend in inner mongolia of China during 1998-2008EI.

[3]曹蕾,高小文.基于GIS的淮安市乡镇空间分布研究[J].江苏师范大学学报(自然科学版),2015,33(03):24-27.

[4]主持省部级课题3项,市级课题4项。

江淮生态经济区作为江苏重要的生态核心和屏障,在加快经济发展和城市建设的同时,如何筑牢生态基底,有效提升抵御生态风险的能力,值得深入研究。本项目综合运用RSGIS技术,通过构建综合评价模型和驱动力分析模型,分析江淮生态经济区生态韧性的时空分布特点、演化规律和驱动力机制,将专业知识、实践技能与现实需要紧密结合起来,开展创新研究,选题具有较好的理论和现实意义。项目目标明确,内容设计充实,方法科学合理,体现了项目组对该选题具有较为深入的认识。研究内容有一定的深度,所需技术难度适中,对学生的科研能力和应用实践能力是很好的锻炼。

该项目具有可行性,项目组有能力完成研究任务,同意推荐参加大学生实践创新训练计划立项申报。

国家级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
王艳 地理科学与规划学院 地理科学(师范) 2023 项目主持人,数据汇总。整理项目相关文献。构建生态韧性评价体系,查找江淮生态经济区生态韧性水平评估模型生成算法,执行分析算法并利用GIS等相关软件制图,和组员一起探讨研究结果撰写论文。
朱雨凡 地理科学与规划学院 地理科学(师范) 2023 项目成员,收集数据,阅读项目相关文献,查找生态韧性评价体系相关材料,查找江淮生态经济区生态韧性水平评估模型基本资料,整理江淮生态经济区生态韧性时空演变的相关数据。
杨童 地理科学与规划学院 地理信息科学 2023 项目成员,收集数据,阅读项目相关文献,查找生态韧性评价体系相关材料,查找江淮生态经济区生态韧性水平评估模型基本资料,整理江淮生态经济区生态韧性时空演变的相关数据。

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
曹蕾 地理科学与规划学院
吉婷婷 地理科学与规划学院

立项依据

本研究期望基于遥感影像分析,运用GIS空间分析、景观指数集成分析技术,对江淮生态经济区生态韧性时空演变展开深入研究和分析,以期掌握江淮生态经济区生态韧性时空演变的现状,理清制约江淮生态经济区生态韧性积极发展的因素,提出一些可供操作的政策和规划建议,为区域可持续发展提出科学化、规范化理论依据,以及促进国土空间合理利用和有效保护发挥积极作用。

1)基础理论与研究述评

基本概念与基础理论

研究述论

2)江淮生态经济区生态韧性评价

模型构建的理论逻辑

抵抗力-生态系统服务功能

恢复力,分为自然恢复力(生态弹性模型)和人本恢复力(社会经济统计指标体系)

适应力-景观指数综合评价模型

综合评价模型构建

3)江淮生态经济区生态韧性时空演变规律

生态韧性空间分布特征(抵抗力、恢复力、适应力和生态韧性指数)

生态韧性空间分布格局(空间自相关)

生态韧性时间演化规律

4)江淮生态经济区生态韧性演变驱动力分析

     指标选取

     GWR模型分析

5)提升江淮生态经济区生态韧性的对策建议

在国外,生态韧性备受关注。在自然科学体系,韧性的概念可追溯自加拿大系统生态学家Holling等人于20世纪60年代末至70年代初对生态系统韧性和稳定性的论述。2002年,倡导地区可持续发展国际理事会(ICLEI)首次提出“韧性城市”议题,将其引入城市与防灾研究中,掀起城市韧性的研究浪潮2016年,第三届联合国住房与可持续城市发展大会发布《新城市议程》,倡导将“城市的生态与韧性”作为新城市议程的核心内容之一,为韧性城市的可持续发展设定了新的全球标准。随着生态韧性概念的完善,研究的焦点不再局限于风险与受体间的简单线性关系,更注重系统从平衡态到失衡态的恢复能力、系统受扰动保持平衡态的适应能力和受干扰系统内部组分层级的自组织能力等。国外学者认为生态韧性的动态、尺度特征与景观生态学关注的格局、过程、尺度等存在相似性。因此,多数学者结合系统论与生态学研究方法,从大尺度的区域到小尺度的社区,进行生态韧性水平、演化过程和发展规划研究

在国内,随着环境问题日益突出,越来越多的学者也开始关注生态韧性。近年,北京、上海等城市的新一轮城市总体规划中纷纷强调“加强城市应对灾害的能力和提高城市韧性”,与此相关,国内近年来纷纷成立管理部门或研究机构,如应急管理部、浙江大学韧性城市研究中心等,城市韧性已成为城市可持续性、人与环境相互作用、人地系统耦合机理等方面的研究热点。笔者通过CNKI数据库,以“生态韧性”为主题查索到666篇文献,发表年度趋势递增。包含“生态韧性”也包含“GIS”时,获取文献仅2篇。梁丹阳(2023)从经济、社会、基础设施和生态环境4个维度构建城市韧性评价指标体系,基于GIS空间分析法对城市韧性时空差异进行分析;孙阳(2017)采用GIS的空间分析和叠加功能方法,对长三角地区16个地级城市韧性程度及其空间状态做出评价,并确定测度标准值。国内学者多聚焦韧性评价、生态规划、空间异质性、景观格局优化、时空演变及影响因素分析,主要关注不同城市或城市群的整体韧性评估,较好反映了当前城市在生态环境建设、污染物控制等方面的“水平”,在应对洪涝灾害、生态破坏及气候变化等方面发挥积极作用。

总的来说,国内外对生态韧性的研究从理论到实践都取得了一定的进展,多聚焦于自然生态系统作为主要研究对象,重点刻画人类活动与环境系统之间的协调关系,在应对生态失序、更新管理理念、促进区域可持续发展方面具有重要指导作用。然而,基于RSGIS技术,将自然本底要素和人为活动因素紧密结合,构建综合分析模型的研究相对较少。因此,本研究立足于江淮生态经济区发展,突出生态本底,以遥感数据为基础,综合景观指数集成分析、GIS空间分析构建分析模型对江淮生态经济区生态韧性进行深入分析和评价,为江淮生态经济区化解土地开发利用矛盾和国土空间开发保护难题提供[1-9]现实参考。

1)实践创新:江淮生态经济区是江苏省地理位置上较为中心的区域,这一区域生态资源最集中,土地开发强度最低,近年来城市化进程不断推进,经济社会发展也取得了长足进展。但随之而来的生态风险上升,生态韧性降低的问题需要高度重视。本研究弥补深化了这方面的研究,研究成果可为制定改善提高江淮生态经济区生态韧性提供参考,促进江淮生态经济区国土空间合理利用和有效保护发挥积极作用

2)方法创新:利用RS数据和GIS空间分析技术,将自然本底因素和人为活动影响相结合,基于格网分析思想,构建区域生态韧性评价模型,深入分析江淮生态经济区生态韧性时空演变规律,为区域生态韧性改善,科学开展国土空间开发提供了技术参考。

第一步完成资料搜集,理论概述,具体研究基础理论和确定数据及收集。第二步构建模型,通过景观指数移动窗口,空间分析和GWR模型等刻画出水平评估模型体系,空间自相关模型和驱动力分析模型。第三步,将收集数据带入模型,得出生态韧性时空演变规律。

2024.05-2024.08:收集相关资料,浏览和整理文献,预测该项目遇到的问题和思考解决方法,完善技术手段; 

2024.09-2025.01:对江淮生态经济区生态韧性时空演变规律进行初步分析,构建生态韧性评价体系,并进行江淮生态经济区生态韧性时空演变的初步评价,形成论文初稿;

2025.02-2025.08:构建江淮生态经济区生态韧性水平评估模型,撰写研究论文并投稿;

2025.09-2026.03:提出江淮生态经济区关于提高生态韧性水平的对策建议,完善论文,完成项目报告;

2026.04:评审,结题。 

 

1)在大一上的时候,项目成员就已开始了解生态韧性的相关知识,初步研究生态韧性问题,并一直关注相关研究的进展。在老师的指导下,对江淮生态经济区的生态韧性时空演变规律评价体系如何构建有了基本的认识。项目成员作为地理科学专业的学生,掌握ArcGIS软件的使用,对软件的处理有一定基础。

2)在该项目的前期准备工作,指导老师带领项目成员进行多次讨论,深入发掘并理解江淮生态经济区的基本理念,初步设定对生态安全如何更形象的展现和预测,以更加直观的方式展现此项目出来,检索参阅了大量与项目相关的研究文献,掌握了生态安全综合评价相关研究成果。

 已具备的条件

1)项目前期准备工作充分,研究基础扎实,数据资料丰富,来源准确可靠,为项目研究的顺利进行提供了基础支撑;

2)项目组指导教师教学科研能力强、指导经验丰富,项目组成员具有较高的科研热情、一定的自主科研水平和顺利完成科研任务的能力;

3)该项目与项目成员的专业方向密切相关;

4)在指导老师的帮助下,项目成员已了解江淮经济带的基本情况,已具备对江淮生态经济区生态韧性研究的知识条件储备。


 尚缺少的条件及方法

1)项目成员对于部分公式的运算方法、部分软件的应用方式不太熟悉,可通过进一步学习或请教老师解决;

2)部分软件和工具尚未准备好,可以通过下载和购买解决。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 3000.00 1500.00 1500.00
1. 业务费 2500.00 1000.00 1500.00
(1)计算、分析、测试费 0.00 0.00 0.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 1000.00 1000.00 0.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 1500.00 0.00 1500.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 500.00 500.00 0.00
结束