南京市城区景观特征尺度动态

利用南京市1988、1998和2006年Landsat TM遥感影像,采用小波分析技术,对1988—2006年南京市中心城区的景观结构特征进行了研究.结果表明：应用小波分析技术分析景观样带数据时,取样宽度过小易导致检测结果的不稳定,而样带过宽则易导致较小尺度特征的丢失,应采用合适的样带宽度;基于TM影像（30 m空间分辨率）的南京市城区样带宽度以4个像元为最佳.1988、1998和2006年,南京市中心城区都存在4个相对稳定的特征尺度域,分别对应于功能小区、小型街区、中型街区和大型街区;研究期间,大型街区的特征尺度几乎没有变化,而其它3个尺度域的变化相对较大,但各尺度域的变化趋势一致;各尺度域内特征尺度之间的差异性均逐渐变小,表明期间中心城区的结构特征越来越稳定,不同部位的空间结构趋同,且各尺度域的变化有较强的同步性.     

南京市城市景观的特征尺度

在RS技术支持下,采用分辨率为10m的SPOT-5遥感影像为数据源,分别应用Haar、Morlet、Mexican Hat 3种基小波,对南京市江北城郊、主城区和东南城郊3种不同景观类型进行了特征尺度研究。结果表明,Modet基小波最适于进行城市景观的特征尺度检测,Mexican Hat基小波对粒级嵌套结构检测效果稍差,而Haar基小波不适于对连续型数据源的景观进行特征尺度检测。Morlet基小波的一维小波分析结果表明,南京市江北城郊和东南城郊都存在1个对应于各自农田斑块平均粒径的特征尺度,分别为362m和446m,而主城区则检测出存在3个特征尺度,即：292、835m和2200m,分别对应于建筑小区、小型街区和大型街区的平均粒径,显示主城区存在具有等级结构特征的“建筑小区-小型街区-大型街区”的粒级嵌套结构,揭示了城区具有比城郊复杂得多的粒级结构特征。     

城乡样带景观梯度分析的幅度效应

基于梯度分析与景观格局定量分析相结合的方法,通过改变样带宽度与研究步长,对城乡样带景观梯度分析的幅度效应进行了研究.结果表明:城乡样带景观梯度分析具有尺度依赖性,样带宽度对分析结果的影响大于研究步长;研究步长主要影响各景观指数沿样带波动的剧烈程度,将样带等分为20个样方时的研究步长是分析该样带梯度规律的适宜尺度;样带宽度存在"临界阈"现象,当样带宽度越过临界值时,各景观指数沿样带的梯度规律均发生变化.此外,不同景观指数对城乡样带景观梯度规律的反映存在差异,各景观类型的面积比例、边缘密度和景观Shannon多样性指数沿样带的梯度变化规律明显,而斑块密度和平均斑块分形维数沿样带的梯度变化规律不明显.     

地形因子对森林景观格局多尺度效应分析

以TM影像和野外调查为数据源,3S技术为研究手段,分析了泰山的森林景观结构动态变化以及景观格局沿高程的分异。选择相对高差较大的区域设计了8个地形方位,采用3种由连续样方组成的辐射状样带,在遥感影像上进行信息采集,研究地形对森林景观格局的多尺度效应,分析了不同地形因子对森林景观分异的影响。结果表明,在景观尺度上,地形方位、海拔、山地类型是影响森林景观镶嵌格局的控制因素,坡向、坡度是重要因素,坡形、坡位是不明显因素。以TM影像为信息源,从森林景观分异和梯度分析上,首先要考虑海拔坡向指数、坡形坡位指数和海拔,并立足于地形方位。地形主要因子间存在着稳定的显著正相关,为森林分异多尺度格局提供了较强的综合解释能力。     

南京市区景观破碎化过程中的斑块规模结构动态

基于南京市1988、1998和2003年3期TM影像,将农田、林地、居民聚居地及在建用地按斑块面积分为16个级别,研究了景观破碎化过程中,不同级别斑块数量的变化情况。结果表明,农田面积持续萎缩,破碎度上升,中小型斑块数量以较稳定速度增长;林地总面积略有波动,大中型斑块数量较为稳定,而中小型斑块受城市化进程影响,数量高度不稳定;居民聚集地在1988~1998年以在原有基础上扩张为主,在1998~2003年出现了大量新斑块,且两个时段的各级别斑块数量增长率呈极显著负相关;在建用地数量迅速增长,土地利用更加规模化。以上表明,斑块类型和大小对斑块的稳定性及变化趋势均有影响。     

城市化过程中聚落规模与路网密度的动态变化

基于Landsat TM影像和相应时期的道路数据,对1988-2006年南京市聚落占地率和路网密度的变化及相互关系进行了研究.结果表明:1988-2006年研究区聚落规模和道路系统均快速增长,但相对增长速度均随其规模增大而减小,且聚落规模的相对增长速度快于道路;当聚落占地率较小时,聚落占地率和路网密度之比随聚落占地率的增加而迅速上升,当聚落占地率增加至约30%后,比值渐趋稳定,路网密度与聚落占地率将同比增长;聚落占地率及路网密度均随距中心城区距离的增加而下降,但其年均相对增长率在不同区位间及不同时期的差异性,路网密度均小于聚落规模,聚落动态更易受小尺度区位条件的影响.     

城市化过程中聚落占地率的动态分析

为揭示城市化过程中聚落动态与原聚落状态的相关性,利用南京地区1988、1998和2006年3期Landsat TM遥感影像,应用邻域分析技术对1988年以来南京地区不同时期聚落占地率的变化及各聚落占地率区间的聚落动态进行了研究.结果表明:1988-1998年及1998-2006年2个时段南京地区的聚落面积持续增加,但增长模式存在较大差异,前期绝大部分景观单元内的聚落占地率持续增长;后期虽仍以增长单元为主,但聚落占地率下降的单元也大量出现;1988-2006年,随着聚落占地率的上升,对应景观单元聚落占地率的增幅逐渐变大,至30%左右达到最大值,之后增幅渐小,直至出现负增长;1988、1998和2006年低聚落占地率区间景观单元的频度均高于高占地率区间,但随着城市化的发展,低聚落占地率(0～3%)景观单元的频度持续下降,高聚落占地率单元的频度则有不同程度上升,低聚落占地率与高聚落占地率区间单元频度间的差异逐渐变小;在2个时段内,各占地率区间对应的聚落面积的总体变化曲线差异较大,但聚落面积增长量与消减量的变化曲线分别具有较强的一致性.     

基于加权Ripley's K-function的多尺度景观格局分析——以江苏盐城滨海湿地为例

以1987,1992,1997,2002,2007年的遥感影像为例,首次尝试使用加权Ripley's K-function的多尺度格局分析方法,计算了20年来景观异质性在江苏盐城滨海湿地的时间变化和空间分布趋势。通过对研究区的样带划分以及景观类型的点状化处理,建立滨海湿地样带图层和1987—2007年间各类型景观的点格局数据库,从而分析滨海湿地不同类型景观的空间聚集特征变化。基于加权Ripley's K-function的计算表明,在各级空间尺度和时间变化上,各类型湿地的斑块都呈现出空间聚集分布状态,且1987年以来,不同湿地类型的聚集空间特征尺度和空间分布强度均出现了大幅的增减变化,除互花米草滩之外的自然湿地的聚集空间特征尺度和强度都有明显下降甚至少到无法被检测到,而人工湿地却呈现聚集特征尺度和强度的双增长,且该聚集程度有逐渐增强的趋势。分析表明,既考虑样点的空间位置信息又考虑样点分布范围的加权Ripley's K-function方法能很好地表征湿地景观在多尺度上的变异,且与传统空间景观指数等分析方法的结论在一定程度上保持一致。     

基于二维小波分析的景观特征尺度识别

采用3种常用小波基（Haar、Daubechies和Symlet）,探讨了二维小波分析在沈阳地区城市、城乡交错区和农村3种景观类型特征尺度识别中的有效性.由于二维小波分析的变换尺度必须为2的整数次幂,这会导致景观中一些特征尺度无法精确识别,故本文将各景观类型影像像元大小分别重采样为3、3.5、4和4.5 m,以增加分析时的尺度密度.结果表明：应用二维小波分析可清晰地识别景观特征尺度;Haar、Daubechies、Symle可分别作为城乡交错区景观、城市景观和农村景观特征尺度识别的最优小波基;Haar和Symlet均可应用于农村景观精细特征尺度的识别和城乡交错区景观边界的检测;Daubechies和Symlet可分别用于城市景观和农村景观的边界检测.     

基于不同样带的干旱区城市景观格局时空演变特征——以张掖市为例

景观格局的变化影响着区域生态安全及可持续发展,研究干旱区城市景观格局时空变化特征,对干旱区景观格局优化具有一定的指导意义。基于1987、1995、2000、2006、2011和2016年6期土地利用数据,利用景观格局指数计算方法,研究张掖市景观格局的时空演变特征。结果表明：(1)2016年张掖市景观类型主要为未利用地,最大斑块指数和斑块聚集度最高,草地和耕地次之,草地的斑块个数和密度最大。(2)张掖市景观格局呈现明显的地域分异特征,圈层梯度带上揭示了绿洲-荒漠用地变化,研究期内第1梯度带内破碎度先上升后下降,城市在2006—2016年扩张较快,其余梯度带破碎度逐年升高;空间演变上,居住地在圈层上的变化呈“L”型,未利用地呈“N”型,张掖市从中心城区到外围区域依次为绿洲城市区、绿洲农业区和自然景观区。(3)水平样带揭示了山地-绿洲-荒漠的用地变化,将张掖市分为4类区域,分别为绿洲城市区、绿洲农业区、荒漠区、山地区;西北-东南样带上景观破碎度年变化不规律,在空间上经过居民点波动变化;东北-西南样带研究期内景观水平指数经过居民点波动变化,其余范围内年变化较稳定,中心城区景观异质性较强。(4)...     

IKONOS影像景观格局特征尺度的小波与半方差分析

建立不同方向和尺度下景观格局的小波分析方法,并以IKONOS PAN 1m 影像为例,对城市景观和农田景观格局进行了实例研究,并与半方差函数的分析结果进行比较分析。试验结果发现试验区的城市景观图像表现出不同层次和方向的结构特征,主要是阴影－单个楼房－楼房与道路的组合3个尺度的特征,分别出现在2m,16m和128m以及256m分析尺度上,农田景观主要是树木行－农田2个层次和方向尺度特征组合,分别为2m,128m和256m。半方差分析结果对试验区景观结构的多层次和方向不敏感,但可发现景观结构的总体平均特征。城市景观总体结构在空间上的变程为135m,反映的是楼房与道路组合的总体平均特征;农田景观总体结构在空间上的变程为152m。通过改变半方差函数的分析范围和计算间距可以克服半方差对多尺度分析的不足,如该试验通过缩小城市景观和农田分析范围,也发现城市景观有一个在空间结构上15m的变程,与小波分析的特征尺度16m非常接近,而农田景观出现空穴效应的周期一半长度大约为2m,正好是小波分析出种植树木的行距结构特征尺度的大小。这要分析者对研究有一定的先验知识才能够做到选择合适的分析范围,而这恰是景观格局特征尺度分析服务的目的。通过试验区研究证明小波分析是一非常有应用前景的景观格局研究方法,与半方差分析相比,对在解释多尺度结构和不同方向的结构具有明显的优势,且不受分析数据统计平稳假设的约束,但由于对图像分解是基于2进制,导致分析尺度以2的幂函数变化,不像半方差分析可通过理论模型拟合,对特征尺度的估计可以是连续的。     

测量的区域土地覆盖格局研基于多尺度遥感究

 利用1km、4km和8km 3种空间分辨率的NOAA/AVHRR数字影像,对中国NECT样带西部地区进行了土地覆盖分类及其景观特征的比较研究。重点比较了几种空间分辨率遥感数据分类结果边界的一致性和空间差异,以及影像所记录的景观格局的差异。为进一步在不同尺度上研究景观变化过程以及尺度转换研究奠定了基础。研究表明：3种空间分辨率的遥感影像所反映的区域土地覆盖的宏观空间格局是一致的,但类型的边界、每一类型斑块的形状和数量均产生较大的差异;经过对反映景观空间结构的4种指标（分维数、破碎度、多样性、优势度）的比较显示出随着遥感影像空间分辨率的变化,影像所反映的景观结构发生了较大的变化。其中,各覆盖类型的分维数表现出最大差异,表征着空间分辨率的变化对斑块复杂程度的影响最大。     

测量的区域土地覆盖格局研基于多尺度遥感究

利用1km、4km和8km 3种空间分辨率的NOAA/AVHRR数字影像,对中国NECT样带西部地区进行了土地覆盖分类及其景观特征的比较研究。重点比较了几种空间分辨率遥感数据分类结果边界的一致性和空间差异,以及影像所记录的景观格局的差异。为进一步在不同尺度上研究景观变化过程以及尺度转换研究奠定了基础。研究表明：3种空间分辨率的遥感影像所反映的区域土地覆盖的宏观空间格局是一致的,但类型的边界、每一类型斑块的形状和数量均产生较大的差异;经过对反映景观空间结构的4种指标（分维数、破碎度、多样性、优势度）的比较显示出随着遥感影像空间分辨率的变化,影像所反映的景观结构发生了较大的变化。其中,各覆盖类型的分维数表现出最大差异,表征着空间分辨率的变化对斑块复杂程度的影响最大。     

南京市城乡梯度上景观变化的空间与数量稳定性

为揭示城市化过程中景观稳定性及其区位分异,本文在多时相Landsat TM遥感影像的支持下,应用Kappa指数方法对1988—2008年间南京市城乡梯度上景观要素(除丘陵山地及大规模水体外)的空间位置变化与数量变化进行了研究。结果表明:耕地的数量稳定性较高,但空间位置稳定性较低;而聚落用地空间位置稳定性较高,但数量稳定性却较低;水体的空间位置和数量稳定性都比较高;林地和其他用地的数量以及空间位置稳定性都比较低。在城乡梯度上,随着城市化程度增加,景观的空间位置稳定性呈上升趋势,而数量稳定性则表现出下降趋势。对于已完成城市化的中心城区,景观的数量稳定性迅速上升,其景观要素的组成和空间分布特征均趋于稳定。聚落用地和耕地的空间位置和数量稳定性在不同城乡梯度带间变化较大,而水体和林地的空间与数量稳定性受城市化过程影响较小。     

南京市市域热场分布与景观格局的关联分析

为探讨景观中热场格局的形成机制,以南京市为例,基于Landsat/ETM+遥感影像,获取研究区土地利用和地表温度信息,在1、2.5和5 km三个分析粒度上,分别计算了各景观单元的地表温度均值、温度变异系数与土地利用类型(耕地、林地、水体和聚落)的关联关系,并对景观组成特征、结构特征、空间区位特征等对热场格局影响的相对重要性进行了定量分析。结果表明:水体和林地具有显著的降温效应,耕地降温效应不显著。景观组成与结构因子是热场分布最重要的预测变量,点位特征和与到中心城区距离对热场的解释率较小。在3个分析粒度上,地类水平的结构特征对地类温度均值和变幅的解释能力均最强,且在较大分析粒度上优势显著;组成特征对温度均值与变异系数的解释能力次之,但独立影响较低;景观水平的结构特征对温度均值的解释能力较弱但对温度变幅的解释能力较强,且在2.5 km的分析粒度上独立作用显著。结果表明,对土地利用结构特征的调控可作为缓解城市热岛效应的有效途径。     

兴安落叶松(Larix gmelinii)林林窗分布规律的小波分析研究

采用小波分析的方法对黑龙江省大兴安岭兴安落叶松林的林窗分布进行分析,研究结果表明：兴安落叶松林样带内计算林窗分布百分率小波变换的最佳尺度为１０ｍ 。林窗分布的疏密变化尺度为２０ｍ 左右,在样地中２０×２０ｍ ２的小区域内具有较为稳定的分布特点。在样带中林窗分布呈斑块状,且斑块分布随样带的海拔的升高呈间断性分布。小波分析被证明是植被空间格局研究的简捷可靠的新方法。     

基于移动窗口法的岷江干旱河谷景观格局梯度分析

以岷江干旱河谷为研究区,基于GIS技术和移动窗口法对其景观格局梯度变化进行分析,以期为区域的景观格局优化和管理提供支持。根据研究区的形状特征,分别沿干流和支流设置4条样带;选取景观水平下的景观指数,利用FRAGSTATS3.3软件分别采取标准法和移动窗口法获得不同尺度下的景观指数值;综合利用景观指数粒度效应分析、区域面积信息守恒评价方法和景观指数幅度效应评价曲线确定研究区景观格局梯度分析移动窗口尺寸,并计算了此窗口尺度下4条样带上的景观指数,得到沿样带方向的景观梯度格局。结果表明:岷江干旱河谷的景观基质是灌木林地,面积占73.82%。有林地和草地的景观异质性低,居民地和耕地斑块破碎化程度较大。确定了50m的栅格大小,250m的移动窗口尺寸为研究区景观格局梯度分析的窗口尺度;4条样带上各景观指数均随景观类型变化出现不同幅度的上下波动特征,梯度特征明显。处于景观类型过渡地带的区域,景观多样性和异质性增加,破碎化程度高;干旱河谷景观格局梯度变化主要受地形、水热因子,以及堤坝建设和土地开发利用影响。研究作为一种有益的尝试,更精细地分析了研究区的景观格局,能够为河谷地区景观格局量化分析提供参考,但也存在一定不足,需要在今后工作中继续深入研究。     

粒度变化对城市热岛空间格局分析的影响

尺度是景观格局和生态过程研究中的关键问题。综合目前城市热岛效应研究来看,景观格局指数的引入极大推进了热岛格局的定量研究,然而其尺度效应仍未得到重视。由于热岛空间格局与形成过程的复杂性和人类认识的局限性,对其尺度问题有待深入讨论。基于Landsat TM影像反演地表温度,采用均值-标准差分类方法划分热力等级,对珠三角城市热岛格局特征的粒度效应进行了研究。结果显示:随粒度增加,弱势热力斑块类型下降,向相邻斑块转移;景观指数在类型水平和景观水平均受空间粒度影响明显,"临界粒度"现象明显;总体而言,粒度150 m是城市热岛格局特征的临界粒度,对热岛格局进行景观指数计算的适宜粒度范围为30—150 m;不同景观指数粒度效应曲线有所差异,其中斑块密度和平均分维数在两个水平指数上都有较强的规律性;根据各景观指数变化特征,研究区尺度域主要在(30 m,150 m),表明在该尺度范围内构建的热岛效应预测模型可经简单推绎后使用。分析热岛格局随空间粒度变化特征对了解热岛格局的形成机制及进行尺度推绎具有重要意义。     

街区尺度城市内部动态度的量化——以深圳市为例

城市动态度反应城市土地利用/土地覆盖动态变化的剧烈程度,对其进行量化是理解城市景观变化和进行城市生态空间监管的基础。现有研究主要聚焦城市扩张引起的特定地类(如人工表面、植被等)的动态变化,缺乏对城市内部精细尺度上(如街区尺度)景观动态的研究。以深圳市为例,首先利用多等级道路数据划分街区,进而基于高分辨率卫星影像解译的土地覆盖数据,利用土地利用动态度和土地利用强度指数量化街区尺度城市内部动态度。研究结果表明:(1)深圳市城市内部动态度较高,2017—2018年期间,14.93%的街区发生了不同程度的变化,热点区域主要分布在南山区、宝安区、盐田区等。(2)街区的变化包括多种地类的转变,其中,林地转变为裸土最为常见,占比为12.59%。由城市更新引起的地类变化也较普遍,如其他不透水地表向裸土的转移和建筑到裸地的转变分别为6.20%、5.59%。此外,深圳市街区的土地利用强度也存在较大差异,表现为土地利用强度增加的街区多分布在城市外围,而土地利用强度降低的街区则多分布在城市内部。(3)街区动态度与街区大小之间呈现非线性关系,街区动态度随着街区面积的增大,先急剧下降,后趋于平缓。本研究揭示了深圳市城市内部街区尺度上土地覆盖的动态变化特征,可为城市规划和生态空间管理提供科学支撑。     

东江流域集水区城市化差异及其对景观格局的影响

基于东江流域1991、1998、2006年TM影像,通过分别代表东江流域上游、中游和下游的3个集水区各地物类型面积和景观指数分析了东江流域城市化程度与进程的差异及其对集水区景观格局的影响.结果表明：东江流域从上游到下游的城市化程度和进程依次增加;城市化对水体和植被的影响较大,城镇用地面积与水体面积呈显著正相关,城镇用地面积总体上与森林面积呈显著负相关,但当城市化发展到相对较高水平时可能促进森林恢复;1991—2006年间,上游的a集水区、中游的b集水区的景观格局均呈复杂化趋势;1991—1998年间,下游的c集水区景观格局呈复杂化,而1998—2006年间,则趋于简单,表明随着城市化的进行,景观格局呈“简单-复杂-简单”的变化趋势.研究东江流域景观格局从上游到下游的规律性变化对于整个流域的协调管理与可持续发展具有一定的指导意义.