CA-MARKOV模型与GIS、RS在土地利用/土地覆盖变化中的应用研究

论文摘要

土地是人类生活和生产建设的场所,是人类赖以生存发展的基础。土地作为一种自然综合体必然会受到自然规律的约束和人类活动的影响,而土地利用/土地覆盖就是土地受此影响所具有的属性。从上世纪九十年代开始,土地利用/土地覆盖的研究逐渐成为了国内外研究的热点。其中的土地利用时空变化研究是土地利用/土地覆盖变化研究的重点领域之一。然而,目前大部分的研究都集中于以大城市作为研究对象,对县域的研究还比较薄弱。同时,随着我国新一轮土地利用规划工作的开始,对于县域土地利用/土地覆盖变化的研究可以为土地合理规划、管理和使用提供有力工具,并为规划修编提供新的思路。CA模型对空间复杂系统变化的模拟能力与MARKOV在数量预测方面的优势相结合而生成的CA-MARKOV模型,以及GIS、RS、GPS等空间技术的快速发展,使得对土地利用/土地覆盖变化的研究更加精确。本文就是基于CA-MARKOV与GIS、RS对枣阳市的土地利用/土地覆盖变化进行研究。本文以枣阳市作为研究区,依据三期的TM影像与DEM数据,使用了ERDAS、ARCGIS、IDRISI强大的空间分析功能,对枣阳市土地利用现状、土地利用数量变化特征、土地利用动态度进行了分析,并重点研究了土地利用与地形因素、行政中心因素、交通因素的关系,以此来对IDRISI生成的土地利用适宜性图像集进行修正,应用CA-MARKOV模型模拟另一时段的枣阳市土地利用现状,得到了较好的模拟结果,针对预测的结果提出了相应的对策。最后,对本文研究中所存在的问题与还需进一步研究的方面进行了分析总结。通过对枣阳市的模拟证明,将CA-MARKOV模型应用于县域土地利用/土地覆盖研究是可行的,可以应用于同类其他区域的土地利用/土地覆盖研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究目的与内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 研究思路及方法
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 研究方法
• 1.5 关键问题及创新点
• 1.5.1 关键问题
• 1.5.2 可能的创新点
• 2 相关概念与理论基础
• 2.1 元胞自动机
• 2.1.1 元胞自动机的概念
• 2.1.2 元胞自动机的构成
• 2.1.3 元胞自动机在城市空间模拟中的应用
• 2.1.4 可能存在的局限
• 2.2 马尔科夫链
• 2.2.1 马尔科夫链概念
• 2.2.2 马尔科夫链在空间模拟中的应用
• 2.2.3 马尔科夫链存在的不足
• 2.3 CA-MARKOV结合
• 2.4 本文的其他相关概念
• 3 基础数据处理
• 3.1 遥感影像特征分析及图像预处理
• 3.1.1 资料来源
• 3.1.2 影像特征分析及波段组合
• 3.1.3 图像预处理
• 3.2 土地利用/土地覆盖分类
• 3.2.1 分类方法
• 3.2.2 分类体系
• 3.2.3 枣阳市土地利用/土地覆盖分类
• 4 CA-Markov模型对LUCC的研究
• 4.1 研究区概况
• 4.1.1 地理位置
• 4.1.2 地形地貌
• 4.1.3 土壤状况
• 4.1.4 水文状况
• 4.1.5 自然资源
• 4.2 研究区LUCC分析
• 4.2.1 土地利用/土地覆盖分析
• 4.2.2 LUCC驱动力分析
• 4.2.3 景观格局分析
• 4.3 预测模型建立
• 4.3.1 预测区元胞自动机组成
• 4.3.2 确定预测年份
• 4.3.3 土地利用转移矩阵
• 4.3.4 土地转变适宜性图集
• 4.3.5 循环次数确定
• 4.3.6 模型精度验证
• 4.4 目标期研究区LUCC预测
• 4.4.1 预测结果分析
• 4.4.2 意义
• 5 结论
• 5.1 研究结论
• 5.2 有待于进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢