基于GIS和RS的辽宁中部城市群景观格局演化及其驱动力分析

论文摘要

本文选择全国第四大城市群—辽宁中部城市群作为研究区,综合运用GIS和RS技术,利用1992年和2006年Landsat TM两期遥感影像为基础数据,解译获得辽宁中部城市群两期的景观类型分布图;基于解译数据的景观格局指数量化指标以及反映景观类型动态变化的转移矩阵,分析研究区15年区域景观特征和空间格局的动态变化;综合分析影响景观格局演变的驱动机制;并以沈阳市为例对快速城市化地区城市扩展模式进行了深入得解剖、分析。研究表明,研究区内耕地和林地共同占主导地位;变化以耕地、城乡建设用地的增加,林地的减少最为显著。斑块密度以城乡建设用地为最大,且增加也最大。耕地和水域的周长-面积分维数最大,斑块形状比较复杂;草地的分维数减小最快,说明受人类的改造力度大,斑块趋于规则。林地和耕地的聚集度比较高,且变化较小;草地该值减少较为明显,破碎化程度较为严重。在连通性上,耕地和林地最高,草地下降速度最快,空间连接性降低。研究区斑块数量和斑块密度都有所增加,斑块形状趋于简单,破碎化趋势明显。通过景观类型转移矩阵可知,林地转移量最大,主要是被耕地所占用,毁林开荒现象比较严重;其次为城乡建设用地,城乡建设用地占用大量的耕地和林地,平原上的居民地和城市用地占用大量的耕地,山区中工矿用地占用大量的林地;变化速度最快的是草地和未利用地,都呈递减趋势,人们对草地和未利用地的开发利用比较强烈。总之,这一时期景观类型变化主要是林地、草地、未利用地的减少和耕地、城乡建设用地、水域的增加。本次研究从自然驱动因素、人为驱动因素和政策因素三个方面对整个研究区景观格局演变的驱动机制进行了定性分析。运用主成分分析和多元回归分析方法对研究区内耕地变化的驱动机制做了分析探讨,结果表明社会经济发展和人口增长、农业科技进步以及气温和降雨等自然因素是导致研究区耕地景观变化的主要驱动因素。为揭示和分析快速城市化地区城市景观扩展状况,以沈阳市为研究区,以不同时段的遥感影像资料为数据源,利用人机交互式方法提取沈阳市城市扩展信息。借助GIS技术对空间数据的统计和分析功能,从城市扩展强度、重心坐标、紧凑度、分形维数、城市扩展弹性系数等方面分析了沈阳市城市扩展的时空变化特征,并对驱动力进行了探讨。结果表明:近30年来,沈阳市城市建设用地面积持续增加,扩展强度逐渐增强,2001-2006年间的城市扩展规模和速度达到最大;城市扩展具有明显的空间分异特征,城市重心总体向西南方向偏移;紧凑度逐渐减小,分形维数逐渐增大,城市空间形态日益复杂;自然环境因素、经济发展、人口增长、交通基础设施建设以及政府政策与城市规划是沈阳市城市扩展的主要驱动因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 景观生态学研究
• 1.2 城市景观格局研究
• 1.3 景观格局变化的驱动机制研究
• 1.4 立题依据与研究意义
• 1.5 研究方法和技术路线
• 2. 研究区概况
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 自然概况
• 2.1.2 社会经济发展
• 2.1.3 生态环境
• 2.2 研究区城市等级规模结构
• 2.2.1 城市体系首位指数
• 2.2.2 城市体系规模结构的分形特征
• 2.2.3 城市规模的空间分布特征
• 2.2.4 小结
• 3. 遥感影像处理
• 3.1 卫星影像数据的准备
• 3.2 遥感影像预处理
• 3.2.1 几何校正
• 3.2.2 图像裁剪
• 3.2.3 图像增强处理
• 3.3 景观类型的分类
• 3.4 解译标志的建立
• 3.5 遥感图像分类方法
• 3.5.1 遥感影像的计算机分类方法
• 3.5.2 非监督分类与监督分类相结合的混合分类方法
• 3.6 分类后处理
• 3.7 精度评价
• 4. 研究区景观格局演化分析
• 4.1 最佳分析尺度的确定
• 4.2 基于最佳分析尺度的景观格局分析
• 4.2.1 类型水平上景观格局及其变化分析
• 4.2.1.1 景观面积、斑块数量和密度分析
• 4.2.1.2 斑块类型分维分析
• 4.2.1.3 聚集度和分离度分析
• 4.2.1.4 连接性分析
• 4.2.2 景观水平上景观格局及其变化分析
• 4.3 景观类型转移矩阵分析
• 5. 景观格局变化的驱动机制分析
• 5.1 驱动因素分析
• 5.1.1 自然驱动因素分析
• 5.1.2 人为驱动因素分析
• 5.1.3 政策因素对景观格局变化的影响
• 5.2 耕地变化驱动因素分析
• 5.2.1 耕地变化影响因子的选择与分析
• 5.2.2 研究区耕地变化驱动因素分析
• 5.2.3 耕地变化驱动因子的多元线性回归模型
• 6. 沈阳市城市景观空间扩展过程分析
• 6.1 沈阳市城市景观扩展的规模与强度
• 6.2 沈阳市城市景观扩展的空间分异特征
• 6.3 沈阳市城市景观扩展的空间形态演变特征
• 6.4 沈阳市城市景观扩展机制
• 6.4.1 自然地理环境
• 6.4.2 经济发展与人口增长
• 6.4.3 交通基础设施建设
• 6.4.4 政策与规划
• 6.5 小结
• 7. 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢