【摘要】：城市湖泊是城市里一種寶貴的自然資源,在生產(chǎn)生活供水、微氣候調(diào)節(jié)、城市雨洪調(diào)蓄和城市景觀建設(shè)等方面發(fā)揮著不可替代的作用,對(duì)城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)的和諧可持續(xù)發(fā)展具有重大的價(jià)值。然而隨著城市化進(jìn)程不斷深入,湖泊的生存空間受到了城市擴(kuò)張的擠壓,對(duì)湖泊的肆意開發(fā)和利用導(dǎo)致城區(qū)內(nèi)湖泊面積大幅度減少。伴隨湖泊面積萎縮而產(chǎn)生的城市內(nèi)澇等生態(tài)問題,不僅嚴(yán)重影響了城市中的正常生活秩序,甚至造成了不可估量的生命和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。因此,研究城市湖泊面積變化,探討湖泊生態(tài)保護(hù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。近些年來,國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)通過遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)湖泊水體邊界的快速提取,為湖泊面積變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)奠定了基礎(chǔ),但是對(duì)湖泊面積變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制的探討尚且不足。而且這些研究主要以靜態(tài)的分析方法為主,缺少能夠描述湖泊面積演變過程的動(dòng)態(tài)模型。此外,在以往的城市規(guī)劃中很少從湖濱土地利用/覆蓋變化的角度考慮城市和湖泊的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展問題。為了克服這些問題,本文將城市湖泊和湖濱土地利用/覆蓋看作城市系統(tǒng)中兩個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng),在利用遙感和地理信息系統(tǒng)等空間信息技術(shù)的基礎(chǔ)上,集合了系統(tǒng)科學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)、景觀學(xué)和土地資源管理學(xué)等多學(xué)科的理論和方法,對(duì)城市湖泊和湖濱土地利用/覆蓋之間關(guān)系和城市湖泊面積的動(dòng)態(tài)演化過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并依此提出以城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和湖泊生態(tài)保護(hù)為目標(biāo)的湖濱土地利用空間優(yōu)化配置方法。本文研究有別于傳統(tǒng)的水文學(xué)方法,對(duì)現(xiàn)有的城市水資源研究是一種良好的補(bǔ)充,在理論和方法的集成方面具有一定的創(chuàng)新價(jià)值。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下3個(gè)內(nèi)容:(1)基于空間分析的城市湖泊面積變化與湖濱土地利用/覆蓋變化關(guān)系精細(xì)化模型構(gòu)建:利用地理信息系統(tǒng)中的空間分析方法評(píng)估武漢市城市湖泊面積變化和湖濱土地利用/覆蓋變化,總結(jié)概括了城市化對(duì)城市湖泊的影響。在此基礎(chǔ)上,分別對(duì)湖泊面積變化和湖濱土地利用/覆蓋變化進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象,從微觀層面建立二者之間的聯(lián)系,即湖泊-土地關(guān)系模型,定量分析湖濱的每一種土地利用/覆蓋變化對(duì)湖泊面積變化的影響。(2)基于多級(jí)網(wǎng)格的城市湖泊面積動(dòng)態(tài)演變MAS-CA模型構(gòu)建:為了利用多智能體系統(tǒng)(MAS)和元胞自動(dòng)機(jī)模型(CA)模擬城市湖泊面積變化的動(dòng)態(tài)過程,必須首先對(duì)湖泊進(jìn)行網(wǎng)格化,因此提出基于矢量和柵格混合模型的城市湖泊多級(jí)網(wǎng)格。這種網(wǎng)格能夠保證訪問和計(jì)算的速度,提高城市湖泊網(wǎng)格化管理的效率。以城市湖泊多級(jí)網(wǎng)格為物理基礎(chǔ),構(gòu)建城市湖泊面積動(dòng)態(tài)演變MAS-CA模型。該模型同時(shí)考慮了湖泊與湖濱土地利用/覆蓋之間的作用關(guān)系以及政府、開發(fā)商和居民等主體的決策行為,能夠動(dòng)態(tài)展現(xiàn)武漢市城市湖泊的變化過程,并揭示湖泊面積變化的驅(qū)動(dòng)因素。(3)基于差分進(jìn)化算法的湖濱土地利用空間優(yōu)化配置方法研究:以城市湖泊面積變化的驅(qū)動(dòng)因素和湖泊-土地關(guān)系作為湖濱土地利用優(yōu)化配置的依據(jù),提出以城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和湖泊生態(tài)保護(hù)為目標(biāo)的湖濱土地利用優(yōu)化方法,并嘗試引入差分進(jìn)化算法,對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解。重點(diǎn)以武漢市后湖為例,分析和比較不同發(fā)展策略下湖濱土地利用空間優(yōu)化配置結(jié)果。對(duì)結(jié)果的評(píng)估認(rèn)為在當(dāng)前的發(fā)展模式更側(cè)重于城市建設(shè),所以應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)對(duì)后湖生態(tài)環(huán)境的監(jiān)管。本文提出的模型和方法能夠?yàn)槌鞘薪?jīng)濟(jì)建設(shè)與湖泊保護(hù)的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展,尤其是為湖濱土地的科學(xué)開發(fā)和利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU984.18;P343.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2627630