本文關(guān)鍵詞：基于多源遙感數(shù)據(jù)的城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測及其動(dòng)力學(xué)模擬研究

  更多相關(guān)文章： 遙感 城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展 土地利用 案例推理 元胞自動(dòng)機(jī)

【摘要】：當(dāng)前中國正.經(jīng)歷著快速的城市化,特別是在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),城市擴(kuò)展速度已經(jīng)遠(yuǎn)超過發(fā)展中國家的平均擴(kuò)展速度。城市化過程雖然能加速社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)等。然而與此同時(shí)也引發(fā)了一系列問題,農(nóng)用地的大量減少、水資源水環(huán)境的破壞、城市熱島效應(yīng)的加劇等等。因此,城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的問題受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。開展城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的動(dòng)力學(xué)研究,了解城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的時(shí)空特征和演變規(guī)律,系統(tǒng)分析城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,建立有效實(shí)用的城市模擬模型對城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展進(jìn)行描述、模擬和預(yù)測,為沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)類似城市的規(guī)劃管理和發(fā)展戰(zhàn)略決策提供一定的參考價(jià)值與理論依據(jù)。 本文選擇沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的典型代表—杭州作為研究區(qū),運(yùn)用衛(wèi)星遙感技術(shù)和GIS空間分析方法,以遙感空間信息提取、城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的景觀格局分析及其時(shí)空演化、驅(qū)動(dòng)機(jī)制和模型模擬預(yù)測為主軸線,開展了從1985年到2010年杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的遙感監(jiān)測及其動(dòng)力學(xué)模擬研究。通過建立較為完整的城市建設(shè)用地空間信息提取技術(shù)體系,在此基礎(chǔ)上分析和理解研究區(qū)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的基本特征、時(shí)空演化規(guī)律及驅(qū)動(dòng)機(jī)制、模擬預(yù)測城市未來變化方向和空間布局。 本文的主要研究工作成果如下： (1)面向長時(shí)間跨度(1985-2010年)的城市建設(shè)用地空間信息提取的問題,提出了基于多源遙感數(shù)據(jù)的城市建設(shè)用地空間信息提取方法。本文以杭州市為例,選擇了六個(gè)時(shí)期(1985、1991、1995、2000、2005和2010年),由于時(shí)間跨度較長,選取了多種傳感器(Landsat TM/ETM+、CBERS-02 CCD和HJ-1-A CCD)的遙感影像作為數(shù)據(jù)源。根據(jù)研究對象和所采用的數(shù)據(jù)特點(diǎn),提出了光譜混合分解技術(shù)與熱紅外波段反演生成的地表溫度相結(jié)合的方法完成城市建設(shè)用地空間信息的提取。采用1999年的SPOT-4的全色影像和2000年Google earth上的高空間分辨率影像來驗(yàn)證2000年提取結(jié)果,結(jié)果顯示絕大多數(shù)驗(yàn)證樣本的誤差落在±0.15區(qū)間之內(nèi),提取精度較為滿意,隨后結(jié)合閾值的設(shè)定獲取了杭州市六個(gè)時(shí)期的城市建設(shè)用地空間分布圖。同時(shí)與通過監(jiān)督分類法對不同時(shí)期非城市建設(shè)用地區(qū)域內(nèi)的各類土地信息提取結(jié)果疊置分析,最終得到杭州市六個(gè)時(shí)期的城市土地利用分類圖。 (2)利用景觀格局指數(shù)進(jìn)行定量分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)杭州在城市化進(jìn)程的影響下,研究區(qū)逐漸從1985年以農(nóng)業(yè)自然景觀為主向2010年以城市人工景觀為主的景觀格局轉(zhuǎn)換,整個(gè)研究期間,耕地景觀的區(qū)域優(yōu)勢度喪失,破碎度增加,而城市建設(shè)用地優(yōu)勢的作用突出,而景觀破碎度呈下降趨勢,空間上呈現(xiàn)聚集連片發(fā)展趨勢；通過城市擴(kuò)展測度指數(shù)對城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展演化過程的分析,發(fā)現(xiàn)杭州市在1985-2010年25年間城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展主要呈現(xiàn)以下基本特征：第一,城市建設(shè)用地面積急劇增加,空間布局發(fā)生巨大變化。城市建設(shè)用地面積從1985年發(fā)展初期的8142.55公頃激增到2010年的59066.24公頃,城市建設(shè)用地比例也從最初不到10%增加超過了50%；第二,耕地面積劇烈減少,破碎化程度明顯,耕地從1985年的73973.26公頃急劇下降到2010年的24103.62公頃,耕地的最大斑塊指數(shù)(LPI)從1985年為33.800下降到2010年的3.220,耕地的優(yōu)勢地位已被城市建設(shè)用地所取代；第三,城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展方式主要以外延蔓延式增長為主。 (3)基于遙感和G1S技術(shù)平臺(tái),從時(shí)間和空間上分析和闡述了杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,同時(shí)結(jié)合杭州市的特點(diǎn),構(gòu)建了杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的DSR研究模型。根據(jù)杭州市自身發(fā)展特征和驅(qū)動(dòng)力作用方式的不同,從自然地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政府政策等角度,將驅(qū)動(dòng)力分為三大類,在此基礎(chǔ)上又將驅(qū)動(dòng)力分為七小類。其中,地形是城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的制約力,杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展方向和現(xiàn)在的城市空間形態(tài)與其自然地形地貌結(jié)構(gòu)是密不可分的；優(yōu)越的地理區(qū)位賦予杭州強(qiáng)大的資源要素聚集和經(jīng)濟(jì)輻射能力,促進(jìn)城市建設(shè)用地的進(jìn)一步擴(kuò)展；交通條件對于城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的推動(dòng)作用非常顯著,空間分析結(jié)果顯示貢獻(xiàn)率最大的是城區(qū)主干道和高速公路；通過回歸分析發(fā)現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值、財(cái)政收入和交通客運(yùn)量與城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展過程的關(guān)系尤為密切；政府的作用在城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展過程中始終是居于領(lǐng)導(dǎo)和支配地位,杭州市政府通過行政區(qū)劃調(diào)整政策對于杭州市范圍的土地資源和行政資源進(jìn)行重組,對于城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展具有很強(qiáng)的推動(dòng)作用；市政府通過編制城市總體規(guī)劃,積極推動(dòng)和引導(dǎo)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的進(jìn)程,并主導(dǎo)著城市發(fā)展的規(guī)模和節(jié)奏,現(xiàn)實(shí)的城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展趨勢證實(shí)了規(guī)劃中設(shè)定的杭州市城市空間發(fā)展格局。在驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的時(shí)空演化特征和隨后針對規(guī)劃失效提出的對策,構(gòu)建出杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的DSR研究模型。 (4)比較分析了現(xiàn)有城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展模擬預(yù)測模型的缺陷和不足的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于案例推理技術(shù)和元胞自動(dòng)機(jī)的城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展模擬預(yù)測模型。引入案例推理技術(shù)來解決元胞自動(dòng)機(jī)規(guī)則獲取的瓶頸問題,通過案例來隱含表達(dá)轉(zhuǎn)換規(guī)則,提升模型的應(yīng)用效率,同時(shí)為了提高模型的運(yùn)算效率和盡可能全面地考慮相關(guān)的空間關(guān)系指標(biāo),引入改進(jìn)型土地生態(tài)適宜性評價(jià)模型對于案例庫屬性指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。該模型被應(yīng)用于杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的模擬中,模擬了杭州在2005-2010年城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展情況,且采用逐點(diǎn)對比和空間形態(tài)對比兩種方法進(jìn)行精度驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果顯2005年和2010年模擬結(jié)果的總精度分別為0.81和0.80,其Kappa系數(shù)分別為0.59和0.58,研究表明該模型模擬的結(jié)果具有較高的精度,與實(shí)際情況的吻合程度也較高。基于此,利用該模型對2015年杭州市城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展進(jìn)行預(yù)測,預(yù)測結(jié)果表明未來城市建設(shè)用地的斑塊破碎度將降低,優(yōu)勢度越發(fā)凸顯,邊緣結(jié)構(gòu)趨于簡單。
【關(guān)鍵詞】：遙感 城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展 土地利用 案例推理 元胞自動(dòng)機(jī)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：F293.2;P237
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-10
• Abstract10-14
• 目錄14-16
• 表目錄16-17
• 圖索引17-19
• 1 緒論19-42
• 1.1 研究背景19-20
• 1.2 城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的遙感監(jiān)測及其動(dòng)力學(xué)模擬的研究進(jìn)展20-42
• 1.2.1 城市建設(shè)空間擴(kuò)展的遙感監(jiān)測研究21-26
• 1.2.2 城市土地利用變化格局特征研究26-30
• 1.2.3 城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究30-36
• 1.2.4 城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展預(yù)測模型研究36-42
• 2 研究意義、目的、內(nèi)容及研究區(qū)概況42-52
• 2.1 研究意義與目標(biāo)42-43
• 2.2 研究內(nèi)容與技術(shù)路線43-46
• 2.2.1 研究內(nèi)容43-44
• 2.2.2 技術(shù)路線44-46
• 2.3 研究方法與研究資料46-49
• 2.3.1 研究方法46-47
• 2.3.2 研究資料47-49
• 2.4 研究區(qū)概況49-52
• 2.4.1 研究區(qū)范圍49-50
• 2.4.2 研究區(qū)自然地理狀況50
• 2.4.3 研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況50-52
• 3 基于多源遙感數(shù)據(jù)的杭州市城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展監(jiān)測52-71
• 3.1 遙感影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理52-53
• 3.2 基于多源遙感影像的信息分類提取53-69
• 3.2.1 土地利用分類體系的選擇55-56
• 3.2.2 基于光譜混合分解模型的城市建設(shè)用地空間信息提取56-68
• 3.2.3 不同時(shí)期城市土地利用分類結(jié)果68-69
• 3.3 本章小結(jié)69-71
• 4 杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的景觀格局分析及其時(shí)空演化研究71-89
• 4.1 不同時(shí)期城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的景觀格局分析71-74
• 4.2 不同時(shí)期杭州市城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的演化研究74-86
• 4.2.1 城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展測度指數(shù)的選取74
• 4.2.2 杭州市城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的演化分析74-86
• 4.3 本章小結(jié)86-89
• 5 杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析及管理策略研究89-114
• 5.1 自然地理因素的約束力89-94
• 5.1.1 地形對城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的影響89-91
• 5.1.2 地理區(qū)位對城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的影響91-92
• 5.1.3 交通對城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的影響92-94
• 5.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)力94-100
• 5.2.1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)因素對城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的影響94-98
• 5.2.2 人口增長對城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的影響98-100
• 5.3 政府政策的引導(dǎo)力100-104
• 5.3.1 行政區(qū)劃調(diào)整對于城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)作用100-102
• 5.3.2 城市總體規(guī)劃對城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展的引導(dǎo)作用102-104
• 5.4 杭州市城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展管理策略研究104-110
• 5.4.1 杭州市城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展管理的政策評價(jià)104-109
• 5.4.2 杭州市城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展管理策略工具的分析109-110
• 5.5 杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的驅(qū)動(dòng)力-狀態(tài)-響應(yīng)(DSR)研究模型110-112
• 5.5.1 DSR研究模型簡介110-111
• 5.5.2 DSR研究模型在杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展中的應(yīng)用111-112
• 5.6 本章小結(jié)112-114
• 6 杭州市城市建設(shè)用地空間擴(kuò)展模擬預(yù)測模型研究114-128
• 6.1 案例推理的基本理論114-116
• 6.1.1 案例推理的起源和發(fā)展114
• 6.1.2 案例推理的機(jī)制與過程114-115
• 6.1.3 案例推理在地理學(xué)中的應(yīng)用115-116
• 6.2 基于案例推理的元胞自動(dòng)機(jī)杭州市城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展模擬模型研究116-123
• 6.2.1 案例庫的建立及其屬性指標(biāo)的優(yōu)化117-121
• 6.2.2 基于CBR-CA的城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展模擬模型121-123
• 6.3 模擬結(jié)果分析123-126
• 6.4 本章小結(jié)126-128
• 7 研究結(jié)論與展望128-132
• 7.1 研究結(jié)論128-130
• 7.2 可能的創(chuàng)新點(diǎn)130
• 7.3 研究展望130-132
• 參考文獻(xiàn)132-145
• 博士期間的科研成果145

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王科;丘陵山地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地空間布局研究[D];西南大學(xué);2013年

2 王霞;基于支持向量機(jī)及MODIS數(shù)據(jù)的城市擴(kuò)張監(jiān)測研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：643291