基于遥感影像的合肥市景观格局变化研究毕业论文(编辑修改稿)

基于遥感影像的合肥市景观格局变化研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的合理利用与间隙开发：城市是 “人 — 地”关系中人类活动占绝对优势的地方，由 于用地紧张，如何在有限的空间内充分利用每一寸土地，来协调人与自然的关系，成为当今城市生态学研究的热门话题。 在我国快速城市化的大潮中，城市化的影响越来越被研究人员所重视。 首先以快速发展的城市典型 深圳市为例进行了研究。 随后以上海 、广州、厦门 为研究对象的文章纷纷发表，并且研究范围逐渐从东南经济发达地区向西北等内陆地区城市扩展，而对小城镇的研究也随之出现且比例越来越大。 一系列基于城市景观格局研究的理论和方法也纷纷出现。 城市景观格局的研究，重点分析城市景观格局的基本特征及对其生态系统过程和功能的影响。 其中 城市廊道、城市景观面状要素、对城市土地利用的生态效应，城市格局演变对区域微气候和水文过程的影响，如热岛效应、城市湿地、城市非点源污染等有着特殊的研究。 我国作为农业大国，农业景观格局研究的文献很早就出现，农业活动对景观格局的影响，农业景观格局演变及其生态效应等方面都有卓有成效的研究。 而近年来新农村建设的加强，在传统农业景观的基础上，村落景观规划成为景观科学和景观规划研究的一个重要领域。 农田景观 、农村居民点、乡村聚落景观的研究将成为未来研究的热点方向。 城乡交错带作为城市建成区与广大乡村区相连接的部位 ，各种边缘效应明显，功能互补强烈，对于这种新型地域单元的研究具有特殊意义。 近年来一些文献对于城乡交错带的功能特征及城乡交错带存在生态问题进行了探讨，从廊道建设、景观斑块建设入手探讨了适合解决中国城乡交错带生态问题的措施。 研究内容 、 方法 研究内容 12 景观格局 (1andscape paltern)的研究是景观生态学研究的核心内容和热点问题之一。 景观是由斑块、廊道和基质组成的咖’。 斑块的类型、起源、形状面积大小、空间格局和动态是景观的重要代表特征。 斑块的空间分布表示为景 观格局，所以对景观格局的研究大多从斑块着手。 景观格局是景观区域内若干生物过程和非生物过程长期综合作用的产物：同时景观格局对各种生物过程或非生物过程有直接或闻接的影响。 了解某一区域景观格局的变化可以为该区域资源的合理管理利用提供科学依据。 植被的景观格局可以反映植被空间分布及其动态受环境异质性和干扰状况综合控制的基本特征。 通过对景观格局成因机制的分析，确定系统的生产力、稳定性和生境质量的控制因素，进而有效地预测景观的动态，是确立景观管理和设计目标，制定景观管理措施的基础和依据。 研究方法 景观格局的研究方法有很多，常用的有空间自相关分析 (spatial autocorrelation analysis)、波谱分析 (spectral analysis)、半变异矩分析(semi， varingram analysis)、趋势面分析、聚块样方方差分析及分形分析等，它们为格局分析提供了更简捷方便的数学工具。 最初的景观格局分析方法来源于种群生态学中种群分布格局的研究，即根据种群密度的变化规律是否符合某种随机变量的分布型来确定分布格局。 它仅仅从概率的角度说明种群空间分布状态，对种群的各种空间特 征，如空间结构和利用空间的能力等的研究是不完善的。 随着数学与计算机技术的发展，能够较好地解决这些问题。 地统计学是以区域化变量理论为基础的空间统计，可以定量地定义生态格局研究的抽样 和预测的“代表性”，尤其是空间局部估计和克立格法制图，可以在格局分析中精确地描述所研究的变量在空间上的分布、形状、大小、地理位置或相对位置。 波谱分析研究系列数据的周期性，是揭示空间格局周期性规律的有效方法。 聚块样方方差分析通过对不同大小的样方进行方差分析，以确定斑块大小和空间格局的等级结构。 趋势面分析通过拟合空『日 J 数据而建立空间 格局统计模型。 景观生态学利用分形分析将分维数作为一种指标来描述景观形状的复杂性程度，分维变量的自相似性使我们可以选择最佳观察的尺度束研究某个生态过程，并推断该过程在其它尺度上的变化规律。 13 对景观格局的定量描述是分析景观结构、功能和过程的基础。 通过格局分析就可以把景观的空间特征与时间过程联系起来，从而能够比较清楚地分析景观的内在规律性。 国内景观格局的研究始于 20 世纪 80 年代末肖笃宁等人，当时对景观指数和图形的操作主要采用传统的计算方法和手工操作。 近年来，随着3S 技术及其相应计算技术的兴起，可以处理卫星遥 感数字图像数据、数字地面模型数据和从卫片、航片或地图等经扫描得到的景观生态数据以及实地采样数据等更加复杂的数据。 现常用的景观格局指数有平均斑块面积 (mean patch size)、斑块数量 (number ofpatch)、平均斑块密度 (mean patch density)、连接度 (connectivity) 、 斑 块 离 散 度 (interpatch distance) 、 缀 块 性(patchiness)、邻接指数 (contiguity index)、斑块周长 (perimeter)、边缘对比度 (convexity inttex)、总边缘长度 (total edge)、形状指数 (shape index)、分维数 (fractaldimension)、修改分维数 (modified fractal dimension)、Shannon 指数 (Shannon index)、 Simpson 指数 (Simpson index)、优势度(dominance)、景观均匀度 (evfflaness)。 近年来，有人将上述的这些指标归纳为景观多样性的数量化特征。 景观多样性是指景观在结构、功能和时间动态上的多样化和变异性，它揭示了景观的复杂性，是对景 观水平上生物组成多样化程度的表征。 景观多样性常被区分为景观类型多样性 (Landscape type diversity)、斑块多样性 (Patch diversity)和格局多样性 (Pattern diversity) 三种。 类型多样性是景观中类型的丰富度和复杂性，常考虑景观中不同的景观类型的数目及其所占面积的比例，其测定指标包括类型的多样性指数、优势度、均匀度和丰富度等，事实上，上面介绍的景观多样性指数是景观类型多样性指数。 斑块多样性是景观中斑块的数量、大小和形状的多样性和复杂性，测定指标包括斑块的数目、面 积、形状、破碎度、分维数等。 格局多样性是景观类型空间分布的多样性及各类型之间以及斑块间的空间与功能关系，测定指标包括修改分维数、聚集度、连通性等。 自从学者们将许多数量指标引入景观生态学以来，先后产生了几个优秀的计算机软件包： SPANS、 HE、 LSPA、 FRAGSTAS 等，而尤其是 FRAGSTAS 的功能最强，它以 GIS的软件为数据输入平台，能计算出 57个景观指数。 14 第 2 章 合肥市景观格局变化分析 研究区概况 合肥位于安徽省正中央， 长江 、 淮河 之间、巢湖之滨，襟江拥湖，沿海 腹地 、内地前沿、具有承东启西、 贯通 南北的重要 区位 优势，曾为 扬州 、 合州 、南豫州 、 庐州 、德胜军、 淮南 西路等治所，历来是兵家必争之地，有“江南唇齿，淮右襟喉”、“ 江南 之首， 中原 之喉”之称，历为江淮地区行政军事首府。 合肥地处江淮丘陵，北起舜农山，南至巢湖盆地周围，大部分地域岗冲起伏，垄畈相间。 总的地势是中部高，南北低。 江淮分水岭横贯中部（大别山余脉），自六安龙穴山进入肥西牛尾巴山，向东延伸，经大潜山、官亭、焦 婆、大柏店、将军岭，至长丰山土山、吴山和肥东县中北部八斗岭、广兴一带高岗出境，进入定远县继续向东延伸。 自肥西小蜀山北三向庙，有江淮分水岭南侧的一个分支（古称“龙干”）延伸向东，经南三十里岗、大蜀山向市区延伸，形成合肥市区中间高、南北两侧低的局部地貌特征。 江淮分水岭以南为长江水系，流域面积 4316 平方公里，地势由北向南（巢湖盆地周围）倾斜，沿巢湖一带形成冲积平原，地势平坦，土地肥沃，圩畈绵延。 江淮分水岭以北为淮河水系，流域面积 2950 平方公里，地势由南向北倾斜，大部分为海拔高程 30~50 米台地，沿瓦埠湖、高塘 湖周围有小块狭长的冲积平原。 合肥属亚热带湿润性季风气候 地处中纬度地带，位于江淮之间，全年气温冬寒夏热，春秋温和，属于暖温带向亚热带的过渡带气候类型，为亚热带湿润季风气候。 年平均气温 度，降雨量近 1000 毫米，日照 2100 多个小时。 合肥的气候特点是：四季分明，气候温和、雨量适中、春温多变、秋高气爽、梅雨显著、夏雨集中。 春天：冷暖空气活动频繁，常导致天气时晴时雨，乍暖乍寒，复杂多变。 夏季：季节最长，天气炎热，雨量集中，降水强度大，雨量主要集中在 56 月的梅雨季节。 秋季：季节最短，气温下降快，晴 好天气多。 冬季 :天气较寒冷，雨雪天气少，晴朗天气多。 合肥市气候湿润，水系发育分别源于江淮分水岭两侧，或南流注长江，或北流入淮河。 属长江流域的河流主要有南淝河、店埠河、丰乐河、派河等；湖泊主要有巢湖。 属淮河流域水系的河流主要有东淝河、高塘河、庄墓河等；湖 15 泊主要有瓦埠湖、高塘湖。 兴修的有跨流域的淠杭灌溉河总干渠、滁河干渠、瓦东干渠等工程以及几十座水库和数千口塘坝。 这些水流组成水网，为防洪、灌溉、供水、航运、养殖、旅游提供了有利条件。 地面广泛粘土覆盖，丘陵岗地渗透性较差，地下水比较贫乏。 合肥土地资源类型多样， 农地面积 418 万亩，占土地总面积的 %；水面 114 万亩，占 %；林地 37万亩，占 %；其他用地 521 万亩，占 %。 合肥水资源较丰富，南有 巢湖 ，北有 瓦埠湖 、 高塘湖 ，东可由 滁河 提引长江水，西可引淠史杭总干渠水。 市区西北部董铺水库，是合肥最大的水库，面积 万亩，库容量 亿立方米。 此外，三县一郊还有中小水库 455 座。 水利库容 亿立方米。 全市多年平均径流总量 21 亿立方米，多年平均拦蓄量 亿立方米 . 全市常住人口为 5702466 人，相比第五次 全国人口普查相，十年共增加1235082 人，增长率为 %，年平均增长率为 %。 软硬件配置 软件配置 操作系统： Windows XP 地理信息系统： ArcView3． 2 硬件配置 计算机配置为： Pentium(R)4 处理器， 512M 内存。 输入设备为扫描仪： 输出设备为打印机。 软件介绍 ArcView GIS 是美国环境系统研究所公司 (Environment System Research Institute Ine．，简称 ESRI)开发的地理信息系统 (Geographic Information System，简称 G1S)系列软件中的一种，该软件的主要功能有： (1)地图显示。 以点、线、面、栅格为地理要素，用不同的符号显示地图，根据要素的属性，分类表达。 不同的专题信息可以一层层地组合在一起，地图 16 可以任意放大、缩小、平移，还可以用圆饼图、直方图表达多重属性在空间上的分布，可将属性以文字方式注记到的图上。 (2)属性表查询。 对表状数据的属性进行选择、查找、排序、 统计汇总等操作，建立表与表的连接，以趋势线、直方图、圆饼图等形式表达属性数据地查询结果。 (3)空间查询。 在地图上选择地理要素，同时显示其对应的属性，也可在表中选择记录，在图上显示对应的地理要素。 除上述最基本的图文互访功能外，还可做一些比较复杂的空间查询。 (4)打印输出。 将上述空问查询、属性查询而得到的地图、表格、统计图组合起来，打印输出。 ， (5)数据输入与编辑。 可按 AreView 专用的空间数据格式 (Shape file)输入、编辑地图，也可对标准的表状数据 (DBF 文件 )进行编 辑，可将 ARC／ INFO、MapInfo、 AumCAD 的空间或图形数据转换成 Shape 文件。 (6)空间分析。 ArcView 有若干扩展模块：如栅格分析用的 SpatialAnalyst，网络分析用的 NetworkAnalyst，三维地形生成、显示用的 3DAnaly 或，等等。 AreView 的主要处理数据有矢量型空间数据、关系型 (表状 )属性数据、栅格型 空间数据、不规则三角网数据。 AreView 可直接使用的 Data Source 主要有： (1)ShapeFile。 Shape 文件是矢量图形，除了查 询，还可用 ArcView 编辑，也可和很多数据格式相互转换。 Shape 文件没有拓扑关系，内部结构简单，显示速度较快。 (2)ARC／ INFO， PC^RC， NFO的 Coverage。 其点、线、面、组合面、结点、注记等要素及其属性均可直接使用，但不能用 ArcView 编辑。 加载 Coverage 时，所显示的图标符号是立体状的，需进一步打开选择，和 ShapeFile 不同。 (3)表状属性数据。 ArcView 默认的表装数据是 DBF 文件和 INFO 数据库的1． able(表 )。 也可通过要素属性表 (DBF 文件， INFO 表 )和典型的关系型数据库连接 (如 Access， Oracle， SQL Server 等 )。 (4)ARC／ INFO 的栅格数据 Grid 可用扩展模块 SpatialAnalyst 进。