广西乐业——凤山世界地质公园景观格局演变及生态风险评价研究

乐业—凤山世界地质公园是广西生态环境保护为重要的地区之一，是中国西南民族岩溶地区典型的高峰林地貌代表，地质景观的美学价值、旅游价值、岩溶地质科学价值及岩溶地质研究水平，在国际上享有盛名。研究和分析乐业—凤山世界地质公园的景观格局演变规律和生态环境问题，对促进地质公园和地质景观保护，实现区域可持续发展具有重要意义。  本书利用遥感和地理信息系统理论，通过景观格局指数和生态风险评价模 型对研究区进行分析评价，取得了以下 5 方面的成果。

（1）以遥感影像为数据源，在对研究区遥感影像光谱特征、纹理特征进 行分析的基础上，确定了研究区信息获取的波段组合，引入了归一化植被 指数、改进归一化差异水体指数、归一化建筑指数、土壤亮度指数和地形信息， 并将其作为遥感影像分类的特征向量参与到遥感影像分类中，然后基于实地采 样进行 SVM 分类，对研究区 3 期遥感影像进行土地利用覆被信息提取，后 采用 Kappa 系数对分类结果进行评价，精度评价表明该分类方法具有较高的精 度，各年份的分类结果总体精度在 0.8 以上。

（2）选取 Shannon 多样性指数（SHDI）、Shannon 均匀度指数（SHEI）、 景观连通度指数（CONNECT）、内聚力指数（COHESION）、景观蔓延度 （CONTAG）、斑块聚合度指数（AI）、斑块形状指数（LSI）、分维数（FRAC） 等景观格局指数，从景观整体的多样性、连通性、形状复杂性和聚散性4个角度，对地质公园景观整体水平格局变化进行分析，发现优势景观支配态势未发生改 变，建设用地和其他人为因素影响得到科学管控，景观整体均衡性和连通性得 到保障，较好地维持了地质公园的原生性和完整性。在景观类型尺度上，河流 水面、水库水面和水域的景观指数变化较为活跃，2010—2020 年在地质公园科 学规划和保护下，林地、水域、草地等破碎化程度降低，农用地、建制镇和村 庄用地、水工建筑等在经济社会发展的推动下，斑块数量和密度增加，对地质 公园整体景观破碎化存在一定程度的影响。

（3）基于 2010、2015、2020 年的 3 期遥感影像数据，选取景观破碎度指数、 分离度指数、优势度指数、脆弱度指数，构建地质公园生态风险评价模型。对 研究区整体区域设定 0.6km×0.6km 的正方形网格进行空间网格化采样，共采 集 2799 个单元作为生态风险评价空间插值分析的样本。基于生态风险指数的 数据特点，运用自然间断点分级法（Jenks）进行分类间隔，把生态风险指数（ERI） 分 为 5 个等级： 低生态风险（ERI ≤ 0.8610）， 较低生态风险（0.8610 ＜ ERI ≤ 1.018），中生态风险（1.018 ＜ ERI ≤ 1.2520），较高生态风险（1.2520 ＜ ERI ≤ 1.644），高生态风险（ERI ＞ 1.644）。 研究结果发现：2020 年较 2010 年生态风险指数评价值总体呈现上升态势。 10 年间，生态风险指数的小值先上升后下降，值呈上升趋势。2010— 2020 年研究区景观生态风险结构以低风险和较低风险区域为主，两个风险等级 面积占总面积比例的 64% ～ 66%。 地质公园的生态风险由高等级向低等级转变，生态风险区域较为稳定。高 和较高等级的生态风险区分布主要集中在研究区的中部和西北部，低、较低生 态风险区主要研究区北部、南部等区域。数据显示，高风险区域的人为干扰在 逐渐增强，主要体现在建设用地和农用地的需求增加，对生态环境的影响作用增强，提升了整体生态风险指数的上限值。

（4）利用人工筛选的方法，以平均农用地、平均林地、平均建设用地、 平均水域 / 水体、平均其他用地作为特征参数。同时，选取网格化采样点作为 训练样本，构建 SVM 模型对评价模型的评价结果进行判断和预测精度。结果 显示，整体精确度达到 97.78%，说明构建的评价模型具有较高的精确度，具 备良好的泛化能力。

（5）基于生态风险评价结果，应用到旅游规划当中，提出“两核两轴， 八景多区”的旅游规划总体布局，并对各个分区进行功能定位和规划设计；提 出对生态环境、地质遗迹景观和生物多样性的保护措施，为今后地质公园旅游 规划开发提供科学有效的理论指导和技术方法应用实证案例。

乐业—凤山世界地质公园是广西生态环境保护为重要的地区之一，是中国西南民族岩溶地区典型的高峰林地貌代表，地质景观的美学价值、旅游价值、岩溶地质科学价值及岩溶地质研究水平，在国际上享有盛名。研究和分析乐业—凤山世界地质公园的景观格局演变规律和生态环境问题，对促进地质公园和地质景观保护，实现区域可持续发展具有重要意义。

邓飞虎，教授，国土资源信息工程专业博士，广西旅游行指委委员，广西旅游科学研究所特聘研究员，广西旅游资源规划开发质量评定委员会专家库成员，广西创特色旅游名县、全域旅游示范区评定验收专家库成员，桂林市旅游资源规划开发质量评定委员会专家委员；主要研究方向：旅游规划、旅游资源经济、国土空间规划等。公开发表论文十余篇，其中在SCI发表论文 3篇、在SSCI 发表论文1 篇；先后主持和参与省部级科研项目十余项，各类旅游规划项目三十多项。

前　　言
第 1 章　绪论 
1.1　课题来源
1.2　选题依据及研究意义 
1.2.1　地质公园是地质遗迹和生态环境保护的重要载体
1.2.2　地质公园是开展地质旅游和科普研究的重要窗口
1.2.3　地质公园景观格局演变和生态风险评价的重要意义
1.2.4　乐业—凤山世界地质公园开发与保护的重要保障
1.3　研究进展综述 
1.3.1　地质景观评价研究进展
1.3.2　景观格局研究进展
1.3.3　景观格局演变与生态效应的研究进展
1.3.4　景观格局影响因素研究进展
1.3.5　景观生态风险研究进展
1.3.6　目前存在的问题
1.4　研究目的和意义 
1.4.1　研究目的
1.4.2　研究意义
1.5　研究内容和技术路线 
1.6　完成的主要工作量及研究成果 
1.6.1　主要工作量
1.6.2　主要研究成果
1.7　主要创新点 
第 2 章　研究区概况和地质景观资源评价 
2.1　地理区位概况 
2.2　自然地理概况
2.2.1　地质构造
2.2.2　地形地貌特征
2.2.3　气候特征
2.2.4　水文特征
2.2.5　土壤特征
2.2.6　动植物资源
2.3　地质景观资源 
2.4　人口与社会经济概况 
2.4.1　人口与民族
2.4.2　交通基础设施
2.4.3　乐业—凤山世界地质公园发展历程
2.5　地质景观资源分类 
2.5.1　分类标准
2.5.2　研究区地质景观综合分类
2.6　主要地质景观 
2.6.1　地层剖面遗迹景观
2.6.2　地质构造遗迹景观
2.6.3　地表碳酸盐岩地貌景观（岩溶地貌）
2.6.4　地下碳酸盐岩地貌（岩溶地貌）
2.6.5　古生物遗迹景观
2.7　地质遗迹景观评价 
2.7.1　定性评价
2.7.2　定量评价
2.7.3　地质景观资源空间布局与分析
2.8　本章小结 
第 3 章　数据来源和数据处理 
3.1　数据来源 
3.1.1　遥感数据
3.1.2　DEM 数据
3.1.3　实地调研数据
3.1.4　辅助数据参考
3.1.5　软件平台
3.2　数据归类和 GIS 数据库建立 
3.2.1　空间数据库
3.2.2　属性数据库
3.2.3　辅助数据库
3.3　遥感数据预处理 
3.3.1　辐射校正
3.3.2　投影坐标转换
3.3.3　大气校正
3.3.4　几何校正
3.3.5　遥感图像数据融合
3.3.6　图像匀光匀色与裁剪
3.4　遥感影像分类与解译 
3.4.1　遥感影像景观分类
3.4.2　遥感影像光谱提取和解译
3.4.3　高分辨率地类信息指数
3.4.4　基于实地采样的 SVM 分类
3.4.5　遥感影像信息解译的精度评价
3.4.6　分类后处理
3.5　本章小结 
第 4 章　研究区景观空间格局演变分析 
4.1　景观类型 
4.2　景观格局指数选取 
4.3　景观格局结构要素分析 
4.3.1　空间分布和类型
4.3.2　景观类型面积转移变化分析
4.4　景观格局变化分析 
4.4.1　景观水平格局指数变化分析
4.4.2　类型水平景观格局指数变化分析
4.5　本章小结 
第 5 章　研究区景观生态风险评价 
5.1　研究方法 
5.1.1　评价单元采集
5.1.2　生态风险评价体系构建
5.1.3　空间分析方法
5.2　克里格插值和插值精度检验 
5.2.1　克里格插值
5.2.2　插值精度检验
5.3　研究区生态风险空间变化及分析 
5.3.1　生态风险指数变化分析
5.3.2　生态风险空间分布与变化分析
5.4　基于 SVM 的生态风险等级评价模型 
5.4.1　研究方法
5.4.2　数据集和训练样本
5.4.3　结果与评价
5.5　研究区景观生态风险管理对策 
5.5.1　高生态风险区管理
5.5.2　中生态风险区管理
5.5.3　低生态风险区的管理
5.6　本章小结 
第 6 章　基于生态风险评价的旅游规划开发策略
6.1　旅游规划背景 
6.1.1　规划原则
6.1.2　生态风险评价与相关规划衔接
6.2　基于生态风险评价的旅游总体规划 
6.2.1　总体布局
6.2.2　空间结构
6.2.3　空间划分
6.3　地质遗迹景观保护 
6.3.1　核心保护区的控制要求与保护措施
6.3.2　一级保护区的控制要求与保护措施
6.3.3　二级保护区的控制要求与保护措施
6.3.4　三级保护区的控制要求与保护措施
6.3.5　特殊地质遗迹保护措施
6.4　生态环境与其他景观保护 
6.4.1　加强法律法规建设
6.4.2　实施生态保护工程
6.4.3　建立监测预防机制
6.4.4　建立完善的防火工程体系
6.5　生物多样性与物种保护 
6.6　本章小结 
第 7 章　结论与展望 
7.1　主要研究结论 
7.2　研究不足与展望 
参考文献

乐业—凤山世界地质公园是广西生态环境保护为重要的地区之一，是中国西南民族岩溶地区典型的高峰林地貌代表，地质景观的美学价值、旅游价值、岩溶地质科学价值及岩溶地质研究水平，在国际上享有盛名。研究和分析乐业—凤山世界地质公园的景观格局演变规律和生态环境问题，对促进地质公园和地质景观保护，实现区域可持续发展具有重要意义。

邓飞虎，教授，国土资源信息工程专业博士，广西旅游行指委委员，广西旅游科学研究所特聘研究员，广西旅游资源规划开发质量评定委员会专家库成员，广西创特色旅游名县、全域旅游示范区评定验收专家库成员，桂林市旅游资源规划开发质量评定委员会专家委员；主要研究方向：旅游规划、旅游资源经济、国土空间规划等。公开发表论文十余篇，其中在SCI发表论文 3篇、在SSCI 发表论文1 篇；先后主持和参与省部级科研项目十余项，各类旅游规划项目三十多项。

1.2.2　地质公园是开展地质旅游和科普研究的重要窗口
地质公园内丰富的地质遗迹资源，可以开展有效、可持续的开发利用，能够为一个国家、地区的科学、教育和旅游业发展发挥重要的作用。在地质遗迹和生态环境得到保护的基础上，地质公园开展地质旅游、研学旅游等活动。旅游者在领略大自然鬼斧神工的过程中，能够加深对地质地貌演化科普知识的认知。相关部门倡导公众对地质遗迹的保护行动，促进人与自然和谐发展。地质公园成为开展地质旅游和科普研究的重要平台。
1.2.3　地质公园景观格局演变和生态风险评价的重要意义
地质景观是国土资源中重要的资源之一，合理地开发利用是地质公园资源管护的有效途径。人类活动轨迹和社会经济的发展进程，对景观格局产生了重大的影响，景观格局的演变往往能够反映人类干扰的程度，同时也反映了该区域景观格局和自然环境演替之间的相互作用。在景观格局演变分析的基础上进行生态风险评价，对分析地质公园生态环境的现状和发展趋势，促进地质公园的可持续发展具有重要意义，分析景观格局演变的自然与人文驱动因素有利于地质公园与各类各级自然资源协调发展，有利于发挥其效能和价值，以实现的资源分配。