（地图学与地理信息系统专业论文）上海海岸带生态资产评估方法研究.pdf

d i s s e r t a t i o nf o rt h em a s t e rd e g r e ei n2 010 i i i ii iii ii i ii lll li f iii y 17 4 2 9 6 8 u d c ：1 0 2 6 9 s t u d e n tn o ：51 0 7 0 8 0 1 0 4 0 e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y r e s e a r c ho fe v a l u a t i o nm e t h o d so fe c o l o g i c a l a s s e t so f s h a n g h a i c o a s t a lz o n e c o l l e g e ： c a n d i d a t e ：x i ay a h m 姒2 0 10 s h a n g h a i ，c h i n a 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文上海海岸带生态资产评估方法研究，是在华东 师范大学攻读砭左博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的 研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示 谢意。 作者签名：地 日期：叫啤6 月日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 上海海岸带生态资产评估方法研究系本人在华东师范大学攻读学位期间在导师 指导下完成的硬土膊士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华东师范大学所有。 本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主管部门和相关机构 如国家图书馆、中信所和“知网 送交学位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入 华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士 学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩 印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部 或“涉密 学位论文， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( v ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名j 过章卫区一 本人签名 弦l 。年6 月l 日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位 论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上 述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用 上述授权) 。 夏垫硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 吴健平教授华东师范大学主席 叶属峰教授国家海洋局东海分局 益建芳副教授华东师范大学 张立副教授一华东师范大学秘书 华东师范大学2 0 1 0 属硕士学位论文摘要 摘要 生态系统是生命与周围环境构成的综合体，是人类社会持续发展的重要资源， 而生态资源价值的表现形式被定义为生态资产。海岸带区域是最活跃的自然地 带，也是资源与环境条件最为优越的区域，是具有海陆过渡性质的独立的环境体 系，它与人类的生存和发展的关系最为密切。 近年来，随着经济发展和社会进步，城市化与工业化的进程逐渐加快，人类 对自然环境的影响、开发和利用也达到了前所未有的程度，但是也引发了一系列 的海岸带生态环境问题，使得海岸带生态资产价值降低的趋势日益明显。我国东 部沿海海岸带地区是人口最密集的地区，人口密度大，由于经济发展初期没有重 视海岸带系统的生态化管理，所以海岸带生态环境问题表现得尤为突出。这些问 题已经给人们的生产和生活带来了巨大负面影响，成为海岸带地区社会经济发展 的瓶颈。 认识和计量生态资产对于传统资产观的发展、经济核算、经济评价、经济政 策的补充和完善都具有重要的理论意义和改善海岸带生态环境的巨大实践价值， 同时还可以指导海岸带地区经济发展、生态环境建设与保护以及政府的宏观决 策。借助近年来迅猛发展的空间信息技术，及时、准确和动态地掌握国家区域 的生态资产状况，对于国民经济发展、生态环境建设与保护、各级政府进行宏观 决策都具有重要的科学意义。 本论文在生态学理论、遥感技术和g i s 技术支持下，综合应用统计学方法， 建立了海岸带系统生态资产遥感定量评估模型。首先利用太阳辐射量模型结合海 岸带地区d e m 计算出区域的月总太阳辐射量的分布。其次利用l a n d s a t5t m 遥感 影像得到海岸带地区土地利用状况，从而获取各种生态系统的类型和面积数据。 同时利用遥感影像反演出海岸带地区n d v i 和植被覆盖度等参数，进一步计算出 生态系统的植被净第一性生产力和基本反映生态系统质量状况的调整系数。在此 基础上，结合地理属性数据及统计数据，计算海岸带区域的生态资产价值分布图。 论文将此模型应用于上海海岸带区域，对其进行了1 9 9 8 年和2 0 0 5 年两期数据的土 地利用覆盖变化的动态比较分析，并计算得到其两年的生态资产价值分布图， 华东师范大学2 0 1 0 届硕上学位论文摘要 同时对生态资产的空间分布情况进行了比较分析和差异研究。 关键词：土地利用；生态资产；遥感图像；上海海岸带；植被净第一性生产力； l l 华东师范人学2 0 1 0 届硕士学位论文 a b s t r a c t t h ee c o s y s t e mi sac o m p l e xc o n s i s t i n go ft h el i v e sa n dt h ee n v i r o n m e n ta r o u n d t h e m ，a n di ti st h en e c e s s a r yr e s o u r c ef o rt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fh u m a n s o c i e t y t h em a n i f e s t a t i o no fe c o l o g i c a lr e s o u r c ev a l u e i sd e f i n e da se c o l o g i c a la s s e t s t h ec o a s t a lr e g i o ni st h em o s td y n a m i cn a t u r a lz o n ea n da l s ot h em o s tp r e d o m i n a n t a r e ai nr e s o u r c ea n de n v i r o n m e n t t h ec o a s t a lz o n ei sa ni n d e p e n d e n te n v i r o n m e n t s y s t e mw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so ft r a n s i t i o nb e t w e e ns e aa n dl a n d ，w h i c hi sc l o s e s tt o t h el i f ea n dd e v e l o p m e n to fh n m a n b e i n g s w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dt h ep r o g r e s so ft h es o c i e t yi nr e c e n ty e a r s ， t h ep r o c e s s e so fu r b a n i z a t i o na n di n d u s t r i a l i z a t i o nh a v eb e e na c c e l e r a t e dg r a d u a l l y t h ei m p a c ta n d e x p l o i t a t i o n o fh u m a nb e i n g st ot h e n a t u r a lr e s o u r c e sa n d e n v i r o n m e n th a v eb e e ni na n u n p r e c e d e n t e ds i t u a t i o n i na d d i t i o n ，as e r i e so f p r o b l e m sc o n c e r n i n gc o a s t a le c o l o g yh a v ee m e r g e d ，a n dt h ed e c l i n eo fe c o l o g i c a l a s s e t so ft h ec o a s t a lz o n eh a sb e c o m em o r ea n dm o r er e m a r k a b l e t h ee a s t e r nc o a s t a l r e g i o ni so n eo ft h eh i g h e s tp o p u l a t i o nd e n s i t ya r e a so fc h i n a i th a ss i g n i f i c a n t e n v i r o n m e n tp r o b l e m sd u et ot h el e s sa t t e n t i o nt ot h ee c o s y s t e mp r o t e c t i o ni nt h e e a r l ye c o n o m y - d e v e l o p i n gd a y s t h e s ep r o b l e m sh a v ea l r e a d yb e c o m et h e b o t t l e n e c k o ft h es o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n to fc o a s t a lr e g i o n ，w h i c hb r i n ge n o r m o u s n e g a t i v ei n f l u e n c e st ot h ep r o d u c t i o na n dl i f eo ft h eh u m a nb e i n g s i ti si m p o r t a n tt ou n d e r s t a n da n dm e a s u r et h ee c o l o g i c a la s s e t s ，w h i c hm a k e s g r e a ts e n s ei nt h ed e v e l o p m e n to ft r a d i t i o n a lc a p i t a lc o n c e p t ，t h ea d j u s t m e n to f e c o n o m y , c o m p l e m e n t a r i t i e so ft h ee c o n o m i cp o l i c i e sa n dt h ep r a c t i c ev a l u eo ft h e c o a s t a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n t m e a n w h i l e ，t h ee c o l o g i c a la s s e t sc a nh e l pt og u i d e t h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n to ft h ec o a s t a la r e a ，c o n s t r u c ta n dp r o t e c tt h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n ta n ds u p p o r tm a c r od e c i s i o n m a k i n go ft h eg o v e r n m e n t i ti se s s e n t i a lt o m a s t e rt h en a t i o n a lo rr e g i o n a le c o l o g i c a lc a p i t a li nt i m e ，e x a c t l ya n dd y n a m i c a l l y w i t ht h eh e l po fr a p i d - d e v e l o p i n gs p a t i a li n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e s t h en a t i o n a l 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 a b s t r a c t c o m m u n i t ye c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，c o n s t r u c t i o na n dp r o t e c t i o n o fe c o l o g i c a l e n v i r o n m e n ta n dt h em a c t od e c i s i o n - m a k i n go ft h eg o v e r n m e n t sa ta l ll e v e l sw o u l d b e n e f i t i nt h i sp a p e r , w i t ht h es u p p o r to fe c o l o g i c a lp r i n c i p l e sa n dm e t h o d s ，r e m o t e s e n s i n g ( r s ) t e c h n o l o g ya n dg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) t e c h n i q u e , w e e s t a b l i s h e dr sq u a n t i t a t i v ee c o l o g i c a la s s e s s m e n tm o d e lf o rc o a s t a lz o n e f i r s t ，t h e d i s t r i b u t i o no ft h et o t a ls o l a rr a d i a t i o nw a sc a l c u l a t e dw i t ht h es o l a rr a d i a t i o nm o d e l b a s e do nc o a s t a lz o n ed e md a t a s e c o n d ，w em a p p e dt h el a n du s ec o n d i t i o n si n c o a s t a lz o n e su s i n gl a n d s a t5t mi m a g e s a tt h es a m et i m e ，t h ed i f f e r e n tl a n du s e t y p e sa n ds i z eo fd i f f e r e n tk i n d so fe c o s y s t e m sw a sg a i n e d i na d d i t i o n , b a s e do nt h e c a l c u l a t e dp a r a m e t e r s ，s u c ha sn d v i ，v e g e t a t i o nc o v e r a g eb a s e do nr si m a g e s ，t h e n e tp r i m a r yp r o d u c t i v i t y ( n p p ) a n da d j u s t m e n tf a c t o rw e r ec a l c u l a t e d ，w h i c hc o u l d r e f l e c tt h es t a t u so fe c o s y s t e m q u a l i t yb a s i c a l l y f i n a l l y , t h ee c o l o g i c a la s s e t s d i s t r i b u t i o ni nt h ec o a s t a lz o n ew a sc a l c u l a t e do nt h eb a s i so fi n t e g r a t i o no ft h ea b o v e w o r ka n dt h eg e o g r a p h i ca t t r i b u t e sa n ds t a t i s t i c sd a t a t h em o d e lp r o p o s e di nt h i s p a p e rw a sa p p l i e d i n t h e c o a s t a lz o n eo fs h a n g h a i ，c h i n a l a n du s e c o v e r c h a n g e s ( l u c c ) i n19 9 8a n d2 0 0 5 w e r ed y n a m i c a l l ya n dc o m p a r a t i v e l ya n a l y z e d ，a n d t h ee c o l o g i c a la s s e t sd i s t r i b u t i o na m o n gt h ep a s ts e v e ny e a r sw a sc a l c u l a t e d ，a n dw e a l s om a d et h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i sa n dt h ed i f f e r e n c eo ft h ee c o l o g i c a ls p a t i a l d i s t r i b u t i o ni nr e s p e c ty e a r sw e r ea l s oa n a l y z e d k e y w o r d s ：l a n du s e ；e c o l o g i c a la s s e t s ；r e m o t es e n s i n g ；s h a n g h a ic o a s t a lz o n e ； n e t p r i m a r yp r o d u c t i v i t y ； i i 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文目录 目录 摘要i a b s t r a c t i 目录1 第一章绪论1 1 1 选题背景及研究意义1 1 2 国内外研究现状3 1 3 本文的研究内容。6 1 4 论文研究的技术路线。7 1 5 论文的特色与创新7 第二章生态资产的理论基础与评估模型8 2 1 理论基础8 2 2 海岸带生态资产评估模型1 2 第三章研究区概况与数据资料准备。2 l 3 1 上海海岸带区域概述2 l 3 2 研究区概况2 2 3 3 数据来源2 3 3 4 数据预处理2 4 第四章上海海岸带l u c c 及生态资产评估研究2 8 4 1 遥感图像分类系统2 8 4 2 土地利用变化时空特征分析3 2 4 - 3 评估模型参数计算3 7 4 4 生态资产评估结果分析。4 4 第五章结论。5 5 5 1 结论5 5 5 2 展望与不足5 6 附匀之5 7 参考文献5 8 j 雷记6 ：1 华东师范人学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章绪论 1 1 选题背景及研究意义 1 1 1 选题依据 第一章绪论 海岸带是海陆之间相互作用的地带，也是每天受潮汐涨落和海水影响的潮间 带( 海涂) 及其两侧一定范围内的陆地和浅海的海陆过渡地带( 任海，2 0 0 4 ) 。 作为海洋系统与陆地系统复合交叉的地理单元，它既是最为活跃的自然区域，同 时也是资源与环境条件最为优越，与人类的生存和发展的关系最为密切的区域。 与内陆地区相比，海岸带地区通常拥有更加密集的人口和更发达的现代文明，据 估计，目前世界上有将近三分之二的人口居住在近海岸区域。随着人口的大幅增 长和城市化进程的不断加快，海岸带地区正面临着全球气候变暖、海平面上升、 污染加重、生态环境破坏、生物多样性降低、渔业资源退化等巨大的负面压力， 严重影响了海岸带地区的可持续发展。因此，如何从科学发展观的角度出发，对 反映和体现自然资源价值和生态环境效益的生态资产进行评估已经成为了相关 研究关注的重点与难点。 本论文依托于国家海洋局海岸带区域综合承载力评估与决策支持技术集成 及示范研究项目的子课题长三角海岸带生态资产评估方法研究。该子课题 的主要内容是利用遥感定量测量，结合生态学方法，对长三角海岸带地区进行多 时态的生态资产价值评估；并对生态资产分布、构成和变化格局进行分析；在此 基础上为长三角海岸带地区生态环境保护与可持续发展对策的制定，以及和谐社 会的建设提供指导性的建议。 1 1 2 研究意义 中国海岸带面积辽阔，从辽宁省的鸭绿江口起，到广西壮族自治区的北仑河 口，长达1 8 万公里，大体呈一向东南外凸的弧形。除此之外，中国还有5 0 0 0 多个岛屿，其水陆交界带的长度约有1 4 万公里。沿海1 2 省、区、市的陆地面 积占国土总面积仅1 4 ，却居住着4 0 以上的人口和占6 0 以上的国内生产总 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章绪论 值( 郑宗生，2 0 0 7 ) 。因此我国的海岸带区域是国民经济发达、人口集中、人类 活动剧烈的区域。 2 0 世纪以来，科学技术快速发展，生产力水平不断提高，城市化的进程加 快，人类对自然资源的影响、开发和利用均达到了一个前所未有的程度，但也引 发了一系列的海岸带生态环境问题，使得海岸带生态系统退化趋势日益明显。由 于我国的海岸带是人口最为密集的地区，加上经济发展初期没有重视海岸带生态 系统的生态化管理，上述问题表现得更为突出，比如因富营养化而频发的赤潮， 逐渐消失的珊瑚礁和红树林，生物多样性指数急剧下降，生态功能退化、缓冲带 消失而使灾害性事件频发等等，已经给人们的生产和生活带来了巨大的负面效 应，成为海岸带地区社会进步和经济发展的瓶颈。 随着问题的日益凸显，海岸带以其独特的地理位置和在海陆交互过程中的特 殊地位和作用，使得海岸带的土地利用覆盖变化( l a n du s ea n dc o v e rc h a n g e l u c c ) 研究日益受到专家学者的广泛关注。l u c c 不仅客观地记录了人类改变 地球表面特征的活动，而且还再现了地球表面景观的时空变化过程，其变化与生 态环境及可持续发展等都是密切相关的。海岸带作为全球变化的敏感区域，其 l u c c 研究有助于从理论和实践层面上了解其对全球变化的影响和作用，有助于 对海岸带生态环境状况进行研究，进而可以做出相应的调控政策及评价，为海岸 带地区的可持续发展提供服务和理论支撑。 生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生 存的自然环境条件与效用。生态系统不仅可以给人类提供实物产品，它还以其巨 大的生物多样性向人类提供着更多类型的非实物型的生态服务，这些非实物型生 态服务为人类带来了巨大的福利，有着巨大的经济价值。由于这些非实物型生态 服务往往间接影响人类的经济生活，其经济价值并不能通过商业市场反映出来， 因难以量化和反映其价值而往往被忽视。这种忽视导致了人类在对自然资源的开 发利用过程中存在着短期行为，造成了对生态环境的严重破坏，最终对生态系统 的服务功能造成损害，使生态系统向人类提供的福利减少，直接威胁到人类可持 续发展的生态基础。1 9 9 2 年联合国环发大会和1 9 9 4 年的联合国人口与发展大会 以后，人们日益认识到，人类的可持续发展必须建立在维持生物圈的可持续性和 维持生态系统服务功能的可持续性的基础上。人类社会的可持续发展从根本上取 决于生态系统及其服务的可持续性。以生态系统服务功能效益和自然资源价值为 核心的生态资产测量与价值评估引起了世界各国的普遍关注，当前许多专家、学 2 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章绪论 者、政府部门和国际组织都致力于生态系统服务功能的研究，生态资源也逐渐开 始被人们人为是一种国家资产，即生态资产( e c o l o g i c a la s s e t s ) ，开展了对以生 态系统服务功能为主体的生态资产的核算，并试图将其纳入国民经济核算体系。 西方发达国家已引申出了绿色g n p ( g r o s sn a t i o n a lp r o d u c t , 国民生产总值) 概 念，并将其作为衡量区域总体经济发展状况和生态环境质量状况的重要指标之 一。对生态资产价值进行定量估算不仅可以从经济学的角度对生态环境进行定量 评价，而且能够引起全社会对生态环境建设的高度重视，同时也是最终将其纳入 社会与市场经济体系、建立绿色g d p 核算体系、制定生态环境建设补偿政策的 必要前提( 张淑英，2 0 0 5 ) 。 生态资产核算可实现对经济发展、生态环境建设与保护、政府进行宏观决策 等的指导。借助近年来迅猛发展的空间信息技术，及时、准确和动态地掌握国家 生态资产这一重要战略资源的状况，对于国民经济发展、生态环境建设与保护、 各级政府进行宏观决策都具有重要的科学意义。 。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 海岸带l u c c 研究现状 人们对土地利用覆被变化( l a n du s e c o v e rc h a n g e ，简称l u c c ) 的广泛关 注源于全球气候变化。国内外开展l u c c 研究，主要是在全球和区域两个层次 上进行的。在全球尺度上，多侧重于对热带雨林、牧草地、农业用地、城市用地 等土地利用类型的变化原因分析以及人口、政策等因子对全球l u c c 驱动机制 的研究。目前研究重点已发生了“从全球到区域”的转变，以期通过对大量不同 区域、不同尺度案例的分析与比较，探讨l u c c 的动力学机制。在这一指导思 想下，典型地区、热点地区及环境脆弱区的研究在全球范围内广泛开展。( 马万 栋等，2 0 0 8 ) 。 国外利用遥感技术对土地利用土地覆被的研究至少可以追溯到2 0 世纪2 0 年代。早在1 9 2 2 年，l e e 在从空中看到的地球表面一书中就表述了利用遥 感手段研究自然景观与人类活动关系的可行性和重要性，但当时航空摄影技术主 要用在拍摄地面军事目标和地形勘测等方面( 陈瑞琴，2 0 0 4 ) 。2 0 世纪7 0 年代 美国发射的第一颗人造陆地卫星( l a n d s a t ) 开创了利用卫星遥感技术进行大范 围土地利用土地覆被调查的新时代。2 0 世纪9 0 年代开始，国际组织和世界各国 3 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文第一章绪论 对土地利用土地覆盖变化领域普遍关注，开始成为了学者们研究的热点领域。 而国内许多学者则从各学科不同的角度、侧面与层次上对于海岸带l u c c 对沿海环境的影响方面进行了研究与尝试，主要集中在海岸带l u c c 动态变化 监测和海岸带l u c c 驱动力机制研究两个方面。 在海岸带l u c c 动态变化监测方面，王繁等采用陆地卫星t m 和e t m + 遥感 数据，基于光谱增强技术，运用多步骤分层专题信息提取的分类方法，研究了浙 江沿海地区近1 0 年问土地利用覆被方式的变化规律，得出过去1 0 年浙江省沿 海地区土地利用覆被方式发生显著变化，变化不仅表现在农业、林业、建设用 地的数量增减上，还表现为不同类型的内部结构和空间分布的变化( 王繁等， 2 0 0 7 ) 。郑荣宝等通过多期t m 影像研究了广州市土地利用与n d v i 的关系，表 明土地利用强度和城市化指标的紧密关系( 郑荣宝等，2 0 0 8 ) 。许多研究表明， 大量人口的涌入及沿海城市化的迅猛发展，导致海岸带地区土地利用类型和强度 都发生了巨大的变化。原有的林地、湿地等土地利用类型逐渐被人工建筑用地所 取代，土地利用的强度也进一步深化，从而破坏了原有的海岸带景观类型。 在海岸带l u c c 驱动力机制研究方面，廖继武等通过研究海南西部东方八 所镇的土地利用变化，得出城镇建设、人口增加、水利和防护林建设是土地利用 变化的主要驱动力( 廖继武等，2 0 0 4 ) 。杨志荣等通过研究浙江省生态系统对土 地利用变化的响应，得出快速城市化是导致土地利用强度变化和生态环境影响的 主要驱动力( 杨志荣等，2 0 0 8 ) 。海岸带l u c c 受到多种因素的影响，除了气 候、地形、地貌等自然因素以外，更重要的是由于大量入口的涌入以及由此导致 的沿海城市化的快速发展，使得沿海土地利用类型发生了质的变化。欧维新等利 用r s 、g i s 手段分析了苏北盐城海岸带地区的景观格局变化及驱动力，结果表 明在1 9 8 3 - 2 0 0 0 年间，景观斑块数量倍增，斑块面积大幅减少，表现为多样性指 数降低、破碎化指数增大，海岸带景观基质由人工、自然景观变化为人工景观， 得出自然地理条件、人口增大、经济收益差异、政府政策是导致该区域海岸带景 观格局变化和区域差异的主要驱动力( 欧维新等，2 0 0 4 ) 。 我国l u c c 研究无论是在方法论上还是驱动力机制分析上都取得了长足的 发展，但是对于海岸带l u c c 研究目前主要集中于经济快速发展的个别典型地 区，如环渤海地区、珠江三角洲等地区，大面积的沿海地区l u c c 研究还相对 较少。而在海岸带l u c c 的环境响应方面，国外则比国内研究要广泛且深入一 些，国内对海岸带l u c c 的环境效应的定量分析则相对较少。 4 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文第一章绪论 1 2 2 生态资产评估研究现状 人们对生态资产评估的研究也才起步不久，生态资产是指生命的生存、发展、 繁衍、进化所依赖的有形或无形的自然支持条件和环境基础设施，它是生态系统 赖以生存的基本条件，如太阳能、气候、水文、土地、区位等自然生态资产和附 加有人类劳动的水利、环保、耕地、道路、绿地等人工生态资产( 王健民等，2 0 0 2 ) 。 1 2 2 1 国外研究现状 自2 0 世纪7 0 年代以来，随着世界范围的资源问题、环境问题的日益加剧， 以自然资源为核心的生态资产逐渐引起了世界各国的普遍关注，国外许多专家、 学者、政府部门和国际组织开始致力于此问题的讨论，努力对环境资源进行资 本核算，并试图将其纳入国民经济核算体系。 国际方面对生态资产测算方面的研究较早，如c o s t a n z a 等( 1 9 9 2 ) 认为生 态系统和自然资本直接活间接地为人类的福利做出贡献，并对应全球1 6 个生态 系统类型，将生态系统服务功能分成了1 7 个大类，经过计算得到的结论是：全 球生物圈目前所提供的生态系统服务功能的价值为1 6 , - - 5 4 万亿美元年，平均值 为3 3 万亿美元年，而全球目前的国民生产总值仅为1 8 万亿美元年，这个结论 在全世界相关领域得到普遍的关注和反响，引发了人们对生态资产价值的广泛、 讨论，特别是引起了很多专家和学者对生态资产价值计算方法的进一步深入研 究。p i m e n t e l 等( 1 9 9 8 ) 对全球生物多样性与美国生物多样性的经济价值也开 展了比较研究，估算出的世界生物多样性在废物处理、土壤形成、氮固定、化 学物质的生物去除、授粉等1 8 个方面的年度经济价值不到c o n s t a n z 等所估算 的结果的1 1 0 ( p i m e n t e l 等认为其估计结果很保守) ，估算的美国生物多样性的年 度经济和环境效益与同期美国国内生产总值g d p 相比，其生物多样性年度经济 和环境效益只占g d p 的5 。鉴于森林和湿地生态系统的重要性，目前国际上 对生态系统单项服务功能价值或单个生态系统生态资产价值的估算大都集中于 此。在森林生态系统方面，代表性的工作如p e t e r s 等对亚马孙热带雨林的非木 材林产品的价值评估、t o b i a s 等和m a i l l e 等对热带雨林的生态旅游价值的研究， h a n l e y 等对森林的休闲、景观和美学价值的研究等；国际上对湿地生态系统的 管理与服务价值的评估研究开展的较早，如t h m e r 等对湿地的总经济价值的论 述，b a r b i e r 等对热带湿地环境功能价值的研究等。 5 华东师范大学2 0 10 届硕士学位论文第一章绪论 1 2 2 2 国内研究现状 与国外相比，国内开展生态资产评估研究工作较晚，只是在近期国内有不少 学者才参考国外研究，在对生态资产价值估算的理论和方法进行介绍的同时，尝 试对全国或区域的生态资产价值的估算。陈仲新等把中国植被划分为1 0 个陆地生 态系统和2 个海洋生态系统，参照c o n s t a n z a 等的方法，估算出中国生态系统效益 的价值为7 7 8 万亿元人民币年( 其中，陆生生态系统5 6 1 万亿元人民币；海洋生 态系统效益2 1 7 万亿元人民币) 。欧阳志云等对中国陆生生态系统服务功能的6 个 方面( 有机物质的生产、维持大气c 0 2 和0 2 的平衡、营养物质的循环和储存、水土 保持、涵养水源、生态系统对环境污染的净化) 的价值进行了估算，结果表明6 个 方面的总经济价值为3 0 4 8 8 万亿元年。中国生物多样性国情研究报告编写组在将 中国生物多样性的经济价值分为直接使用价值、间接使用价值、潜在使用价值3 项的基础上，开展了评估研究，得到上3 项总价值为3 9 3 3 万亿元年。而他们都认 为其研究只是对中国生态资产价值的保守估计。潘耀忠等利用遥感技术，对中国 陆地生态系统生态服务价值进行了定量计算，结果认为，中国陆地生态系统 1 9 9 2 1 9 9 5 年平均每年的生态服务价值为6 4 4 4 1 7 7 亿元人民币，占1 9 9 4 年中国国 内生产总值的1 4 3 倍。此外，还有一些的针对区域或单个生态系统资产价值评估 的研究成果。 1 3 本文的研究内容 第一，根据已有的生态资产评估的研究成果，综合分析并阐述了生态资产测量的 理论基础，构建了生态资产测量的技术和方法体系。 第二，利用遥感影像对上海海岸带地区进行了遥感土地分类，对该区域1 9 9 8 年 和2 0 0 5 年的土地利用状况进行了数量和结构上的分析。 第三，运用太阳辐射量计算模型和d e m 模型进行月太阳辐射量的计算，在遥感 分类的基础上，计算归一化植被指数n d v i 、植被覆盖度指数。利用c a s a 模型 ( c a r n e g i e a m e s s t a n f o r d a p p r o a c h ，光能利用率模型) ，计算了上海海岸带地区 的n p p ( 植被净第一性生产力，n e tp r i m a r yp r o d u c t i v i t y ) 指数。 第四，在以上基础上，利用遥感定量评估模型，对上海海岸带地区进行了生态资 产评估，从生态资产分布、构成和变化格局进行了详细的分析。 6 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文第一章绪论 1 4 论文研究的技术路线 论文研究的技术路线如图1 1 所示。 图1 1 论文研究的技术路线图 1 5 论文的特色与创新 ( 1 ) 根据生态学原理，针对海岸带生态系统设计了一个生态资产评估的遥感定 量评估体系，能较有效地代表长三角海岸带系统的生态资产评估情况。 ( 2 ) 设计了一个生态资产评估的数据处理流程，运用遥感分类、反演等手段， 完成了各个生态参数的计算，并对土地利用结果和生态资产评估结果进行了详细 的评价与分析。 ( 3 ) 依照生态资产评估指标体系，对评估所需要的各个生态参数进行了测量、 反演和计算。数据来源多，数据预处理工作量庞大，分析方法复杂，处理手段多 样，这也是论文的重点和难点之一。 7 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文第二章生态资产的理论基础与评估模型 第二章生态资产的理论基础与评估模型 2 1 理论基础 2 1 1l u c c 理论 土地利用是人们根据土地资源的特点，本着一定的社会经济目的，运用一定 的生物、技术手段，对土地进行长期性或周期性的开发、改造和保护等的生产经 营活动。其实它也就是一个将土地的自然生态系统改变为人工生态系统的过程， 强调的是人类的行为活动、过程、目的和意图。土地覆盖指地球表面自然而形成 的地表覆盖物和经人为影响所形成的地表覆盖物，包括植被、土壤、湖泊、房屋、 道路等。它强调的是土地的自然属性以及人类活动所形成的结果。 土地利用与土地覆盖之间有着密切的联系。土地利用是土地覆盖变化最重要 的驱动因子，它可以直接导致土地覆盖面貌的改变。例如，人类大规模地砍伐森 林用来开垦耕地，则土地覆盖由森林变成了耕地。土地覆盖的变化反过来又可以 来影响土地利用。例如，耕地会因为盐碱化严重而被放弃耕作，经过治理后又能 重新被人们所利用。 l u c c ( l a n du s e c o v e rc h a n g e ，土地利用覆被变化) 是当今国际十分关注 的一个研究领域，被“国际地圈与生物圈计划 ( i g b p ) 和“全球环境变化人文 计划”( l h d p ) 共同地定为核心项目。土地利用与土地覆盖变化( 简称土地利 用覆盖变化或l u c c ) 是指因人类对土地资源进行开发利用的活动所造成的土 地覆盖的变化，它包含转变和转化两层意思。转变是指某一种土地利用覆盖类 型向另一种土地利用覆盖类型的转变，即土地利用覆盖类型间的变化。例如农 业用地转变为城镇用地。转化是指同一种土地利用覆盖类型内部发生的变化， 这种变化可能是密度的变化，也可能是功能的变化。例如，对森林进行疏伐和城 镇用地中的住宅区变成了商业区。 土地利用变化包括土地资源的数量、质量与结构随时间的变化，也包括土地 利用的空间结构变化及土地利用类型组合方式的变化。土地利用变化可引发许多 自然现象和生态过程，如地表侵蚀、土壤侵蚀、地表径流、水分变化等。在各种 区域的土地利用变化中，由城市化进程导致的大规模土地利用变化最引人关注， 8 华东师范大学2 0 1 0 届硕士学位论文第二章生态资产的理论基础与评估模型 成为了研究的热点。城市是人口最为集中的区域，它在经历着迅速发展和变化的 过程，这种变化从宏观尺度上看，由于以自然为主的土地利用变成了以工厂和居 民住宅为主的人为的土地利用，往往会导致对各类自然过程如径流过程、蒸散过 程和生态过程等的改变，产生复杂的生态环境后果，影响区域的和谐发展。因此， 对城市空间拓展与土地利用变化进行动态监测与分析，是现代城市规划、城市建 设和城市管理所面临的重要任务，对土地利用变化开展生态服务价值的研究，对 提高土地利用效率，促进经济稳步、健康地增长和生态环境质量的不断提高都有 着重要的意义。 格局和过程研究在l u c c 中占有极其重要的地位。l u c c 研究的主要领域包 括格局和过程、驱动力分析、模拟与预测、资源生态环境效应，其中，格局和过 程的研究处于基础地位，同样也是最根本的，其他的三个方面都是建立在格局和 过程的研究成果的基础之上的，格局和过程研究结果的精度直接决定了后续研究 的可靠度。格局和过程研究的实质在于如何通过有效的手段和方法来了解研究区 域的土地覆被、土地利用结构等在研究时段内发生了如何的变化，其关键在于如 何准确地获取土地利用土地覆被信息。空间对地观测技术、遥感解译技术、地 理信息系统技术以及海量数据处理技术的出现，为不同尺度上的l u c c 研究提 供了可能性。目前，卫星遥感影像已经成为最主要的地面信息的数据源。 尽管遥感技术、地理信息系统技术以及全球定位技术的发展极大地推动了