青藏高原人类活动对荒野生态连通性的影响及情景模拟
文献类型：学位论文
| 作者 | 涂文娜 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 杜云艳 |
| 关键词 | 人类活动 荒野 生态连通性 时空模式挖掘 青藏高原 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 人类活动对全球生态系统与生物多样性产生了深远的影响。荒野是大面积、未经改造或稍作改造，保留着自然特征和影响的区域，对保护生物多样性和维护生态系统服务的多重价值。全球荒野生境因人类活动干扰而分割成更小、更孤立的碎片，威胁着全球生物多样性。面对这一严峻现状，保持荒野的生态连通性被认为是缓解生境破碎化的影响、保护生物多样性的重要策略。青藏高原是高原野生生物物种的重点保护区域和世界上最独特的生态系统之一，具有重要的生态保护价值，然而日益增长的人类活动正对青藏高原的生态系统造成潜在负面干扰。尽管已有针对全国或区域的荒野生态连通性研究，长期的荒野生态连通性的时空动态评估研究仍然较为缺乏，特别是缺乏针对季节性差异的研究。 传统荒野生态连通性分析受使用数据精度和研究时相等限制，难以从精细尺度上探索人类活动对荒野及其连通性的大范围多尺度的影响演化。本论文通过整合人类行为时空数据，采用地理空间分析、机器学习模型、深度学习模型等技术手段，对2000年-2020年及2050年未来情景模式下青藏高原荒野和生态连通性的时空特征变化进行监测与建模，评估人类活动对青藏高原生态系统的影响，为了解青藏高原荒野生态连通性提供有效研究框架。本文主要开展三方面研究：一是提出长时间序列的荒野提取和荒野质量评估方法，获取青藏高原2000年-2050年荒野图谱，开展长期的荒野及其质量的时空变化模式挖掘；二是探索荒野质量的影响因素，并基于深度残差网络分区域构建荒野质量的预测模型，估算未来情景模式下的荒野质量；三是结合电路理论模型和最小累积阻力方法构建青藏高原荒野生态连通性评估模型，开展多时间尺度（年度、季节、未来）下青藏高原荒野生态连通性的时空特征分析及模式挖掘；主要研究结论如下： （1）构建青藏高原荒野提取及荒野质量评估分析的方法框架，实现了长时间青藏高原荒野提取与评估，揭示出荒野破碎化和退化程度加剧的过程。总体而言，过去20年青藏高原的荒野地区总面积保持稳定，2020年仅减少了5.52万平方公里，然而超大型荒野斑块向小型荒野斑块转变趋势较为明显，在空间上，超大型荒野斑块的空间分布从多点分布转变为在高原西北部和东南部集中分布。西宁、海东、黄南、拉萨、昌都、林芝等地级市，低质量荒野区域显著增加。 （2）探讨了青藏高原荒野质量的影响因素，发现国内生产总值、温度和人口是影响青藏高原荒野质量的三大关键因素，并且其负面影响随时间的推移逐渐增强，研究结果明确了经济发展、人口增长和气候变化对青藏高原荒野质量的综合压力。另外，本研究构建了基于深度残差网络的青藏高原荒野质量预测模型，各区域的平均R2为0.852，平均RMSE为0.013。在空间上，估算的荒野质量与2020年真实荒野质量分布趋势吻合，区县级尺度百分比残差小于±5%。 （3）构建青藏高原荒野生态连通性评估方法体系，实现了青藏高原2000-2020年的荒野生态连通性图谱绘制，发现青藏高原的生态连通性具有显著的时空异质性。青藏高原全域所有的生态源地隔离度逐年增加，在空间上电流密度呈现出从青藏高原西北部向东南部逐渐减弱的趋势。在时间上青藏高原有31.34%的区域在20年间呈现出电流密度降低的趋势，且青藏高原已建立的保护区在2015年后的保护效果随着人类活动的加剧而减弱。 （4）将人类数字足迹应用于生态连通性研究挖掘了人类活动对生态连通性的季节性压力，发现夏季人类数字足迹的扩张显著增加了生态连通性的压力。与保护区外部相比，保护区内部仅有6%的最小成本路径的成本距离有所增加。研究结果证明了已建立保护区在限制人类活动负面干扰方面的作用，同时也建议应重新评估一些旅游风景区的建设合理性。 （5）实现了2050年不同未来情景模式下荒野质量估算和生态连通性评估。评估结果表明，相较于2020年，在有和无人类保护干预的情景下，2050年青藏高原的荒野质量均存在下降的区域，且退化程度与温室气体排放水平呈正相关。在城市发展模式下，低荒野质量（<0.85）面积占比达27.5%，而生态保护措施的实施可有效减缓荒野质量退化的趋势。另外，2050年的荒野生态连通性持续变差，在高温室气体排放的城市发展情景下，生态连通性下降最为显著，约25698.09平方公里的区域连通性下降幅度超过22%，占青藏高原面积约1.02%。此外，温度、降水和GDP是影响生态连通性变化的主要驱动因素。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 174 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217329]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 涂文娜. 青藏高原人类活动对荒野生态连通性的影响及情景模拟[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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