思茅坝区生态用地遥感分析及其土地利用优化研究

论文摘要

生态用地不仅是维护区域生态环境安全的生态本底,也是土地利用与生态建设的直接联系,它关系区域生态系统的稳定性、弹性和安全性。云南坝区众多,具有地势平坦、土壤肥沃及水资源丰富等自然优势,仅占6%的坝区面积却集中了超过三分之二的人口和90%的农田,是人口稠密和农业兴盛的经济中心。但坝区土地资源稀缺,可供开发建设土地面积较少,经济发展势必会大量占用坝区内生态用地。鉴于此对云南坝区生态用地遥感分析,有助于缓解生态用地与建设用地二者利用冲突,同时在加强生态文明建设方面具有积极意义,能为有效优化云南坝区土地利用结构提供科学依据。本文针对所选云南思茅坝区,通过遥感分析研究其20年时间尺度的生态用地动态变化信息,借助景观分析指数与生态服务价值计算方法,掌握其动态变化特性与规律,并通过层次分析法(AHP)对其生态用地综合效益进行评价分析,最后结合灰色线性规划模型,对其土地利用结构进行优化。所做研究工作得到主要结论如下:1.通过比选混合像元分解后结合支持向量机(SVM)分类和基于样本的面向对象分类两种方法,提取研究区生态用地信息精度分别为85.53%和74.88%,结果表明混合像元分解后结合支持向量机(SVM)的分类方法对于研究区的生态用地信息识别更为适宜,同时也反向说明了面向对象的分类方法对中等分辨率的遥感影像进行分类识别成效一般。2.从生态用地一般数量特性、景观格局以及生态服务价值三个视角进行计算分析,对20年间研究区生态用地变化特性有了整体认识:(1)研究区生态用地总体数量动态变化表现为下降收敛趋势,即从1997年的3164.13hm~2减少至2017年的2745.63hm~2;(2)此外,从斑块密度指数(PD)&最大斑块指数(LPI)计算分析得出研究区生态用地景观斑块破碎化愈来愈大,说明人类活动及外界环境对此产生较大干扰强度;蔓延度指数(CONTAG)&聚合度指数(AI)指数值下降,体现了研究区生态用地景观斑块团聚的连接度有所下降且分布格局较之前更为离散,容易导致坝区生物总量的减少;而Shannon多样性(SHDI)&Shannon均匀度(SHEI)两个景观指数分别反映出研究区生态用地多样性向更高程度转变,但类型优势性下降;景观形状指数(LSI)&平均斑块分维数(FRAC_MN)计算值变化表现为生态用地景观斑块形状较之前略趋于复杂和不规则,但总体还是趋于简单,对创造生物物种多样性的生态绿色空间以及提高其生态系统的稳定性来讲是不利的;(3)最后进一步计算了研究区生态用地生态服务总价值变化是下降的,呈现为从1997年1272.1656×10~5元减少至2017年965.6456×10~5元,期间生态服务价值共减少了306.52×10~5元,年平均减少了15.326×10~5元/a。3.采用层次分析法(AHP)计算得到现阶段2017年研究区生态用地的综合效益评价值为0.6163,处于生态用地建设水平一般等级且靠近该区间的最小值,反映出研究区生态用地建设缺乏系统合理的规划与指导意见。最后基于灰色线性规划模型,在生态效益价值为最大化目标条件下,得到2022年研究区土地利用结构优化方案,在基期年的基础上林地和农田面积分别增加了7.432%与0.148%,而园地面积将有16.94%的调减,非生态用地的建设用地有0.487%的小幅度增加,水体有5.001%的增长。另外,从总体生态效益价值来看,2017年研究区的生态效益价值为786.2531×10~7元,到了2022年达到804.5558×10~7元,增加了18.3027×10~7元,增幅为2.33%,说明该种土地利用结构优化配置方案具有良好的生态效益价值,既保障了农田面积,又限制了建设用地面积的粗放型发展,同时推进了林业建设,在满足在一定约束条件的前提下,使得生态效益价值最大化。

论文目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 生态用地遥感识别应用研究

1.2.2 生态用地变化分析研究

1.2.3 土地利用结构优化研究

1.3 主要研究内容及技术路线

1.3.1 论文主要研究内容

1.3.2 技术路线

第二章研究方法与相关理论基础

2.1 生态用地识别方法研究

2.1.1 混合像元分解后的支持向量机分类方法

2.1.2 面向对象的分类方法

2.2 生态用地变化分析方法

2.2.1 生态用地时空变化遥感分析

2.2.2 生态用地景观格局变化分析

2.3 生态用地服务价值计算方法

2.4 坝区土地利用结构优化研究方法

2.4.1 层次分析法（AHP）

2.4.2 灰色线性规划模型

第三章生态用地遥感识别技术方法研究

3.1 研究区概况与数据源

3.1.1 思茅坝区范围提取

3.1.2 研究区基本概况

3.1.3 遥感数据及其预处理

3.2 混合像元分解后结合支持向量机分类识别生态用地

3.2.1 最小噪声分离变换（MNF）

3.2.2 基于几何顶点端元的选取

3.2.3 线性光谱混合分解

3.2.4 支持向量机（SVM）对解混后图像进行分类

3.3 基于面向对象的生态用地识别

3.3.1 实验波段选择

3.3.2 多尺度影像分割

3.3.3 训练样本的选取及分类结果

3.4 信息识别成效分析

第四章思茅坝区生态用地变化特性分析研究

4.1 生态用地变化一般特性对比分析

4.1.1 生态用地总体数量变化特征分析

4.1.2 生态用地类型变化特征分析

4.2 生态用地景观格局变化分析

4.2.1 整体景观水平变化特征分析

4.2.2 景观类型水平变化特征分析

4.3 生态用地服务价值变化分析

4.3.1 生态服务总价值变化分析

4.3.2 单项生态服务价值变化分析

第五章思茅坝区土地利用结构优化研究

5.1 基于AHP的生态用地综合效益评价

5.1.1 评价指标体系构建与权重确定

5.1.2 评价指标值获取与标准化

5.1.3 综合值的计算及结果分析

5.2 土地利用结构优化模型构建

5.2.1 土地利用结构优化目标与原则

5.2.2 模型变量的确定

5.2.3 构建目标函数

5.3 优化配置模式实施路径

5.3.1 约束条件的设置

5.3.2 模型求解

5.3.3 优化配置后调整及利用方向

第六章研究结论与讨论

6.1 研究内容总结

6.2 研究不足与讨论

致谢

参考文献

附录 A

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 苏文豪

导师: 甘淑

关键词: 生态用地,遥感分析,灰色线性规划模型,土地利用结构优化,思茅坝区

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,经济与管理科学

专业: 自然地理学和测绘学,农业经济

单位: 昆明理工大学

分类号: P237;F301.2

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.001517

总页数: 95

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思茅坝区生态用地遥感分析及其土地利用优化研究

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