基于多源数据的土地利用变化研究 ——上海市嘉定区实践

论文摘要

论文以上海市嘉定区作为研究区域，以土地利用数据采集、处理、质量控制、建模、分析为研究主线，围绕时间域和空间域两个角度，对嘉定区土地利用数掘的采集与获取，土地利用数据处理与质量控制，土地利用变化测度、机制与驱动力，土地利用变化模型等进行了系统研究。本文的主要工作如下： 1、详细分析了国内外土地利用/覆盖变化的研究背景、研究进展和研究方法，由此提出了本文的主要研究内容和研究方法，即以上海市嘉定区为研究区域，研究以土地利用数据采集、土地利用数据质量控制、土地利用变化建模及分析等。 2、研究了嘉定区土地利用多源时空数据的采集与获取方法。在综合分析了通过GPS、全站仪得到的野外测量数据、地图数字化得到的GIS数据、调查统计的社会经济人文数据等基础上，着重探讨了基于遥感获取的土地利用分类数据。在分析比较了常用的遥感分类方法的基础上，提出了基于神经网络和遗传算法优化的土地利用遥感影像分类方法。通过对嘉定区的土地利用遥感分类试验表明，遗传算法优化神经网络应用于遥感影像分类，精度较高、效果较好，为后续的土地利用变化建模分析提供了基础数据。 3、研究了嘉定区土地利用多源时空数据的精度分析与处理。土地利用数据获取及数据的精度与质量控制问题一直是困扰土地利用变化研究的一个难题。从嘉定区土地利用多源时空数据的形成过程分析出发，重点对地图数字化与属性数据的逻辑一致性、遥感数据的精度评价进行了探讨；基于空间数据精度分析与质量控制理论，提出了对该地区土地利用面积误差调整的平差模型、方案以及适用性问题。 4、研究了嘉定区土地利用变化测度、演变过程和驱动力分析。土地空间位置的固定性和独特性，决定了不同区域的土地利用变化各具特征，而社会经济的快速发展深刻影响着嘉定区的土地利用。通过深入分析嘉定区土地利用多源时空数据，对土地利用变化过程进行了详细描述，在此基础上，建立了土地利用结构变化率模型和信息熵模型，对嘉定区土地利用变化测度、机制和主要驱动力进行了多视角深入探讨，揭示了该地区土地利用变化的规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 土地利用/覆盖变化研究综述
• 1.1.1.国际上土地利用变化的研究综述
• 1.1.2.我国的土地利用/覆盖变化研究综述
• 1.1.3.土地利用/覆盖变化有关的模型
• 1.2 有待探讨的主要问题
• 1.2.1.LUCC数据采集与处理
• 1.2.2.LUCC模型
• 1.3 论文的主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 土地利用多源时空数据采集与获取
• 2.1 嘉定区土地利用数据采集与获取技术概述
• 2.1.1 野外测量与实地调查数据
• 2.1.2 地图数字化与GIS数据
• 2.1.3 经济、社会和人文数据
• 2.2 基于遥感影像分类的土地利用数据获取
• 2.2.1 监督分类法
• 2.2.2 非监督分类法
• 2.3 遥感影像分类的神经网络及遗传算法优化方法
• 2.3.1 BP神经网络及其学习的收敛性问题
• 2.3.2 BP网络的遗传算法优化
• 2.4 基于遥感分类的嘉定区土地利用数据获取
• 2.4.1 试验区域遥感数据处理
• 2.4.2 嘉定区土地覆盖分类统计分析
• 2.5 本章小节
• 第3章 土地利用多源时空数据质量分析与处理
• 3.1 空间数据处理与质量控制研究概述
• 3.2 基于地图数字化的嘉定区GIS土地利用数据质量分析
• 3.2.1 嘉定区土地资源基础数据概述
• 3.2.2 地图数字化数据的基本平差模型
• 3.2.3 土地利用数据误差分析
• 3.3 基于遥感分类的土地利用数据精度分析
• 3.4 基于遥感和GIS的土地利用数据精度分析比较
• 3.4.1 遥感土地分类数据来源
• 3.4.2 分类精度
• 3.4.3 遥感测量面积数据的精度评价
• 3.4.4 基于平差方法的土地利用面积调整方案
• 3.5 本章小结
• 第4章 土地利用变化测度、机制及驱动力分析
• 4.1 嘉定区自然地理与社会经济发展概况
• 4.2 嘉定区的土地利用情况与结构变化
• 4.2.1 嘉定区的土地利用情况
• 4.2.2 嘉定区土地利用结构变化
• 4.3 嘉定区土地利用结构变化的熵模型分析
• 4.3.1 土地利用结构信息熵变化的阶段性特征
• 4.3.2 土地利用结构熵变化的区域分异特征
• 4.4 土地利用结构变化原因与驱动力分析
• 4.4.1 农业用地变化原因分析
• 4.4.2 工业、住宅用地变化原因分析
• 4.4.3 嘉定区土地利用结构变化主要驱动力分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于偏最小二乘方法的土地利用变化建模与分析
• 5.1 土地利用变化模型方法概述
• 5.1.1 土地利用变化模型概述
• 5.1.2 常用统计方法原理
• 5.1.3 偏最小二乘回归分析方法原理
• 5.2 嘉定区土地利用变化模型的应用研究
• 5.2.1 驱动因子的选取
• 5.2.2 原始数据分析
• 5.2.3 多模型方法的应用
• 5.3 嘉定区土地利用变化模型的结果分析
• 5.3.1 一般最小二乘回归模型的结果分析
• 5.3.2 主成分的结果分析
• 5.3.3 主成分逐步回归模型的结果分析
• 5.3.4 主成分回归模型的结果分析
• 5.3.5 偏最小二乘回归（PLS）模型的结果分析
• 5.4 嘉定区土地利用变化模型的对比分析
• 5.4.1 回归模型结构
• 5.4.2 回归模型拟合质量
• 5.4.3 回归模型的解释
• 5.5 本章小结
• 第6章 嘉定区土地利用WebGIS系统研究与实现
• 6.1 WebGIS技术概述
• 6.2 J2EE下WebGIS架构与系统设计
• 6.3 多源数据集成的土地利用WebGIS实现技术
• 6.3.1 ArCIMS开发平台
• 6.3.2 土地利用WebGIS系统设计
• 6.4 土地利用变化模型与GIS的结合及分析
• 6.4.1 一般最小二乘回归模型分析
• 6.4.2 主成分回归模型分析
• 6.4.3 偏最小二乘回归（PLS）模型分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 主要工作总结
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果