基于3S技术的红枫湖流域土地利用景观格局和水土流失的研究

论文摘要

本文利用ERDAS IMAGEN、GPS和ARCGIS技术对红枫湖流域景观格局及其水土流失进行了研究分析,以期达到对该区域生态景观的科学管理、保护和可持续利用的目的。论文以遥感数字影像、土地利用现状数据、地形图和地面GPS采集数据为主要数据源,并结合红枫湖流域地域特点,在遥感和地理信息系统技术的支持下,建立景观类型的分类系统和解译标志,对景观类型进行解译分类,得出红枫湖流域的土地利用景观类型分布图,并利用水土流失通用公式、DEM等资料计算土壤侵蚀模数。利用景观面积指标、景观周长指标、形状指数、密度大小与差异、空间异质性、邻近度指标与聚散性指标等从土地利用、坡度、坡向及高程不同的角度分析红枫湖流域的景观格局,并从土壤侵蚀的角度分析了与土地利用景观的关系。结果表明:(1)土地利用景观格局中,水田、旱地和草地的景观面积最大,水田、灌林地和有林地的最大斑块指数最大,破碎度最小,水田、旱地和草地的景观边缘密度最大,研究区的平均形状指数基本在1左右,景观空间格局的复杂性较小。从斑块数目来看,裸岩、草地和疏林地的斑块数目最多,因此,它的景观破碎度最高,各类斑块间的比邻概率是大致均等的。(2)在海拔景观格局分析中,研究区的垂直地带主要集中在1400m以内,占总面积的79.07%,研究发现1400m和1350m范围内的植被类型最丰富,1350m范围的景观破碎度最低。(3)在坡度景观格局分析中,红枫湖流域的坡度大部分在25°以下,从而可知,流域范围内的土壤侵蚀不严重,生态现象较好。5°范围的景观破碎度最小,5°和8°的斑块类型之间的邻接最不均匀。(4)在土壤侵蚀景观格局分析中,从面积上看,研究区的土壤侵蚀现象不算严重,主要为无明显侵蚀和轻度侵蚀。无明显侵蚀的景观破碎度最小,LSI值越大,植被类型越复杂,这也是无明显侵蚀的原因之一。(5)无明显侵蚀范围内主要的土地利用景观类型为水田、旱地和草地,灌林地、疏林地和有林地次之,经果林和水域面积在次。无明显侵蚀中水田、草地和旱地的形状指数最大,轻度侵蚀中水田、草地、旱地,还有灌林地的形状指数最大,中度侵蚀中灌林地、草地的形状指数最大,强度侵蚀中灌林地、水田和草地的形状指数最大。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 1 前言
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 3s技术的发展现状
• 1.2.2 3S技术应用到景观结构研究的现状
• 1.2.3 3S在景观格局分析中的应用
• 1.2.4 3S技术应用到水土流失监测的现状
• 1.2.5 土壤侵蚀的研究方法
• 1.3 目前要解决的主要问题
• 2 研究区概况
• 2.1 地理位置概况
• 2.2 自然条件
• 2.2.1 气候特征
• 2.2.2 地质、地貌特征
• 2.2.3 植被
• 2.2.4 土壤
• 2.3 社会经济情况
• 3 研究内容和方法
• 3.1 研究内容
• 3.2 研究材料和方法
• 3.3 技术路线
• 3.4 使用软件介绍
• 3.4.1 R2V
• 3.4.2 ArcGIS9.2
• 3.4.3 ERDAS IMAGINE
• 3.5 基于ARCGIS的红枫湖流域土壤侵蚀信息提取
• 3.5.1 DEM坡度、坡向、坡长提取
• 3.5.1.1 DEM的制作
• 3.5.1.2 坡度的提取
• 3.5.1.3 坡向的提取
• 3.5.1.4 坡长的提取
• 3.5.1.5 LS值
• 3.5.2 土壤可蚀性因子K值的生成
• 3.5.3 降雨和径流因子的生成
• 3.5.3.1 研究区降雨量分析
• 3.5.3.2 R值计算
• 3.5.4 植被与经营管理因子的估算
• 3.5.5 水土保持措施因子的估算
• 3.5.6 土壤侵蚀图的生成
• 3.5.6.1 图层生成
• 3.5.6.2 土壤侵蚀的结果精度评价
• 3.5.7 地统计学分析K、R、C、P值
• 3.6 红枫湖流域土地利用景观类型信息提取
• 3.6.1 基于RS的遥感图象数字预处理
• 3.6.1.1 多波段融合
• 3.6.1.2 波段选择
• 3.6.1.3 图象拼接处理
• 3.6.1.4 几何校正
• 3.6.1.5 增强
• 3.6.2 土地利用景观分类
• 3.6.2.1 土地利用景观分类体系
• 3.6.2.2 监督分类
• 3.6.2.3 分类后处理
• 3.6.3 景观格局分析指标
• 4 结果与分析
• 4.1 土地利用景观格局分析
• 4.1.1 景观面积分析
• 4.1.2 景观周长分析
• 4.1.3 密度大小及差异
• 4.1.4 异质性分析
• 4.1.5 聚散性
• 4.2 海拔景观格局分析
• 4.2.1 海拔景观单元特征
• 4.2.2 不同海拔范围内水土流失景观特征
• 4.2.3 不同海拔范围内土地利用景观特征
• 4.3 坡度景观格局分析
• 4.3.1 坡度景观单元特征
• 4.3.2 不同坡度范围内水土流失景观特征
• 4.3.3 不同坡度范围内土地利用景观特征
• 4.4 基于景观格局的土壤侵蚀分析
• 4.4.1 水土流失景观单元特征
• 4.4.2 不同土壤类型对水土流失的影响
• 4.4.3 不同植被类型对水土流失的影响
• 4.5 坡向景观格局分析
• 4.6 不同土壤侵蚀与土地利用景观格局分析
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 5.3 讨论
• 致谢
• 主要参考文献
• 附录
• 图版