株洲市土地覆盖遥感动态变化研究

论文摘要

随着人类活动对环境的影响,人口、资源与环境问题日益突出,由此引起的土地覆盖变化备受关注。土地覆盖变化是全球变化研究的一个重要内容,它不仅需要大尺度的宏观研究,而且需要中小尺度的区域研究。株洲市是湖南省内经济发展迅速的区域之一,在经济迅速发展的同时,土地变化趋快,土地利用矛盾突出。本文以株洲市为研究区,采用遥感及相关技术,对该市过去15年来的土地覆盖情况进行详细研究,在此基础上对株洲市土地覆盖变化趋势进行预测,主要内容有：（1）土地覆盖遥感动态监测。通过处理株洲市TM数据和CBERS数据,采用GIS对土地覆盖进行动态监测,得到如下结论：①CBERS系列星搭载的CCD传感器提供从可见光到近红外5个波段的数据、波段参数与TM相似,空间分辨率为19.5m、与SPOT相似,这为区域土地覆盖动态变化研究提供了良好的遥感信息源,本研究正是应用CBERS数据的一种探索；②通过基于信息量的最佳波段组合选择分析,结合地物最容易区分的原则,选择3（R）4（G）1（B）的波段组合方式进行图像假彩色合成,这种方案使图像信息量大、色彩丰富而且接近自然颜色,有利于遥感解译；③对1993年、1999年、2003年和2007年4期不同时相的卫星影像进行监督分类,并以2003年影像为例,比较各种分类方法的分类精度差异,得出最大似然法综合分类精度为85.87%,比最小距离法高5个百分点；④株洲市1993-2007年间土地覆盖变化的总体趋势和基本特征是：城镇居民点面积迅速增加,林地和水体面积先减少后增加,农用地和其他土地面积先增加后减少,全市生态环境得到进一步改善,土地利用方式正向合理、可持续性方向发展。（2）土地覆盖动态变化研究。利用GIS技术与数学模型相结合,引入土地覆盖转移矩阵、土地覆盖动态度和土地覆盖相对变化率,对株洲市的土地覆盖动态变化进行研究。结果发现：①在1993～2007年间,株洲市各种土地覆盖类型之间均有不同程度的相互间转移,其中以农用地转为林地和城镇居民点、其他土地转为林地为主；②1999～2007年的土地覆盖动态度明显大于1993～1999年的土地覆盖动态度,这说明从1999年后,株洲市土地覆盖变化速度明显加快,受人为因素影响加大,各种土地利用政策是这种变化的最主要驱动力。③在株洲市市辖4区各种土地覆盖类型均有分布,但在1993～2007年间土地覆盖变化存在着明显的区域差异,这种差异通过土地覆盖相对变化率进行定量分析得出。（3）株洲市土地覆盖预测。利用马尔柯夫模型预测株洲市未来70年间的土地覆盖情况,预测结果基本合理,其总体趋势为：①城镇居民点面积增加；②林地面积先增加后减小；③农用地、水体和其他土地面积减少；④各种土地覆盖类型面积的变化幅度随着时间的推移,都在逐渐缩小。在此基础上,提出株洲市土地合理利用的对策与措施,不仅为大尺度土地覆盖变化研究提供互为佐证的地方性研究案例,也为株洲市土地可持续利用方案的制定与实施提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 土地覆盖变化研究进展
• 1.2 土地覆盖变化研究问题
• 1.2.1 土地覆盖理论体系构建
• 1.2.2 土地覆盖数据融合
• 1.2.3 土地覆盖变化分类
• 1.2.4 土地覆盖研究尺度问题
• 1.2.5 土地覆盖与可持续发展
• 1.3 3S应用于土地覆盖变化研究
• 1.4 基于遥感的动态监测方法综述
• 1.5 本课题研究思路与内容
• 1.5.1 研究目的与意义
• 1.5.2 研究思路
• 1.5.3 重点研究内容
• 1.5.4 研究采用的软件
• 1.5.5 主要技术路线
• 2 研究区概况与数据源简介
• 2.1 株洲市概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 自然条件
• 2.1.3 交通条件
• 2.1.4 经济发展
• 2.2 遥感数据源简介
• 2.2.1 美国陆地资源卫星
• 2.2.2 中巴地球资源卫星
• 2.2.3 选取的遥感数据
• 3 遥感图像分析与处理
• 3.1 遥感图像分析
• 3.1.1 单波段图像统计分析
• 3.1.2 多波段图像统计分析
• 3.1.3 波段组合选择分析
• 3.2 遥感图像处理
• 3.2.1 图像辐射校正
• 3.2.2 图像几何精校正
• 3.2.3 图像增强处理
• 3.2.4 图像假彩色合成
• 3.2.5 图像镶嵌与裁剪
• 3.2.6 图像质量分析
• 4 株洲市土地覆盖信息获取
• 4.1 土地覆盖分类系统
• 4.2 遥感图像目视判读
• 4.2.1 目视判读原理
• 4.2.2 目视判读标志
• 4.3 遥感图像分类研究
• 4.3.1 分类原理与步骤
• 4.3.2 图像监督分类
• 4.3.3 分类精度评价
• 4.4 土地覆盖信息数据库
• 5 株洲市土地覆盖动态变化分析
• 5.1 土地覆盖面积变化分析
• 5.2 土地覆盖类型间转移分析
• 5.2.1 土地覆盖面积转移矩阵
• 5.2.2 土地覆盖转移概率矩阵
• 5.2.3 土地覆盖类型转移分析
• 5.3 土地覆盖动态度分析
• 5.4 土地覆盖区域差异分析
• 6 株洲市土地覆盖变化趋势分析
• 6.1 马尔可夫模型原理
• 6.2 马尔可夫模型检验分析
• 6.2.1 理论分析
• 6.2.2 预测方法
• 6.2.3 实例分析
• 6.3 土地覆盖变化趋势预测
• 6.3.1 预测未来结果
• 6.3.2 变化趋势分析
• 7 驱动力分析与利用对策
• 7.1 土地覆盖变化驱动力分析
• 7.1.1 土地政策的影响
• 7.1.2 城镇建设的影响
• 7.1.3 经济增长的影响
• 7.1.4 人口增长的影响
• 7.1.5 交通状况的影响
• 7.2 土地合理利用对策与措施
• 7.2.1 保护耕地并加大农业投入
• 7.2.2 深化农副产品加工以增加收入
• 7.2.3 强化土地开发整理的规划管理
• 8 结论与讨论
• 8.1 结论与创新点
• 8.1.1 结论
• 8.1.2 创新点
• 8.2 展望
• 参考文献
• 附录A 株洲市卫星影像图
• 附录B 株洲市土地覆盖图
• 攻读学位期间主要学术成果
• 致谢