基于GIS和RS的城市土地利用时空演化研究 ——以长沙为例

论文摘要

本文在充分利用前人成果的基础上,针对我国快速城市化的实际情况,以长沙市区（含长沙县星沙镇及其周边地区）为实验区,在遥感与地理信息系统技术的支持下,系统分析了研究区城市土地利用时空演化特征,模拟了研究区城市土地利用变化趋势,并对其驱动力进行了定量分析,取得了以下主要成果:（1）根据研究区的实际情况,将土地利用类型分为耕地、植被、建设用地、水域、未利用地五类,在此基础上建立了符合湖南省土地利用特征的遥感解译标志。（2）采用多步骤、综合的分类方法,完成了遥感影像的计算机分类,生成了1991年、1998年、2004年的土地利用现状图,精度评价结果显示Kappa系数分别为0.873、0.852、0.869,均达到了应用要求。（3）利用GIS手段,综合应用单一土地利用类型动态度、年均扩展强度指数、扩展程度指数、空间分析模型,从宏观到微观分三个不同层面对研究区城市土地利用动态变化进行了详细研究,在此基础上对比分析了1991年-1998年和1998年-2004年2个时段土地利用时空演化特征。对比分析表明,前后2期土地利用变化特点各有不同。（4）应用数量分析和分形理论,对研究区城市土地景观镶嵌结构进行了分析,结果表明研究区多样性较大,景观镶嵌结构比较均匀,不存在非常明显的优势景观,整体破碎程度较低。对于耕地、植被、建设用地等3个主要的景观类型而言,其空间格局变化又各不相同。（5）采用马尔科夫模型对研究区土地利用变化进行了预测,在此基础上计算了研究区城市土地利用变化的终极状态概率,得到了城市土地利用的终极状态。分析结果表明,建设用地面积将会继续增加,最终面积将会占研究区土地总面积的59.10%,成为研究区内最主要的用地类型。（6）运用主成分分析方法对研究区城市土地利用变化的驱动因素作了分析,在此基础上以城市建成区面积为因变量,以经过主成分分析得到的主要因子作为自变量,应用SPSS数学分析软件进行回归分析,定量描述了各主要因子在城市土地利用变化中的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.1.1 研究目的
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 研究背景综述
• 1.3 研究内容
• 1.4 技术路线
• 1.5 取得的主要成果与创新点
• 1.5.1 取得的主要成果
• 1.5.2 主要创新点
• 2 研究区概况
• 2.1 自然概况
• 2.2 社会经济概况
• 2.2.1 城市化水平
• 2.2.2 经济状况
• 3 研究数据获取与处理
• 3.1 数据的选取与预处理
• 3.1.1 数据的选取
• 3.1.2 遥感数据的几何精校正
• 3.1.3 遥感数据的裁剪
• 3.2 研究区域土地分类体系
• 3.3 遥感影像的判读
• 3.3.1 判读波段的选择
• 3.3.2 建立影像解译标志
• 3.4 遥感影像的土地利用信息提取
• 3.4.1 分类方法
• 3.4.2 研究区遥感影像的分类
• 3.4.3 分类精度评价
• 3.5 小结
• 4 城市土地利用动态变化研究
• 4.1 城市土地利用动态变化研究的理论基础
• 4.1.1 城市土地利用动态变化的空间涵义
• 4.1.2 城市土地利用动态变化研究的主要内容
• 4.1.3 城市土地利用动态变化研究方法
• 4.1.4 城市土地利用动态变化研究模型
• 4.2 城市土地利用变化整体分析
• 4.3 城市土地利用时空结构分异研究
• 4.3.1 城市土地利用时空结构分异研究模型
• 4.3.2 城市土地利用时空结构分异研究
• 4.4 城市土地利用时空转化研究
• 4.4.1 研究模型的选择
• 4.4.2 1991 年-2004 年研究区城市土地利用时空转化研究
• 4.4.3 1991 年-1998 年研究区城市土地利用时空转化研究
• 4.4.4 1998 年-2004 年研究区城市土地利用时空转化研究
• 4.5 小结
• 5 城市土地景观镶嵌结构研究
• 5.1 研究指标及其意义
• 5.2 研究区城市土地景观镶嵌结构分析
• 5.2.1 1991 年研究区城市土地景观镶嵌结构特征分析
• 5.2.2 1998 年研究区城市土地景观镶嵌结构特征分析
• 5.2.3 2004 年研究区城市土地景观镶嵌结构特征分析
• 5.3 小结
• 6 城市土地利用预测分析
• 6.1 马尔科夫方法基本原理
• 6.2 基于马尔科夫模型的城市土地利用模拟与预测
• 6.3 小结
• 7 城市土地利用变化驱动力研究
• 7.1 主成分分析的原理与方法
• 7.1.1 主成分分析的基本原理
• 7.1.2 计算步骤
• 7.2 1991 年-2004 年研究区土地利用变化的驱动力分析
• 7.2.1 经济发展动力
• 7.2.2 社会发展动力
• 7.3 不同时段研究区土地利用变化驱动力分析
• 7.3.1 1991 年-1998 年研究区土地利用变化驱动力分析
• 7.3.2 1998 年-2004 年研究区土地利用变化驱动力分析
• 7.4 基于回归模型的城市土地利用变化驱动力分析
• 7.5 小结
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 存在的问题
• 8.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附表