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1基于RS和GIS的青岛市近十年来土地利用动态变化的研究与分析.rar

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    编号:20180915222315830    类型:共享资源    大小:7.93MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    基于 RS GIS 青岛市 十年 土地利用 动态 变化 研究 分析
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    山东科技大学本科毕业设计(论文)山 东 科 技 大 学本 科 毕 业 设 计(论文)题 目 基于 RS和 GIS的近十年来青岛市土地利用动态变化研究与分析 填表时间:二〇一七年六月十日学 院 名 称 测绘科学与工程学院专 业 班 级 遥感科学与技术 2013级 1班学 生 姓 名 王亚非学 号 201301180426指 导 教 师 战丽丽山东科技大学本科毕业设计(论文)摘 要土地利用/覆被变化(Land Use and Land Cover Change,以下简称“LUCC”)是全球环境研究的热点和前沿问题,是可持续发展的核心问题,关系到人类的生存和发展。近年来,青岛市经济迅速发展,农田大量流失,人地矛盾愈加尖锐,生态环境不断恶化,这些都制约了青岛市经济的协调发展。因此,研究青岛市的土地利用/覆被变化(LUCC),不仅可为该区域的土地资源管理和利用提供决策依据,同时对保护和改善本区域的生态环境具有现实的指导意义。本文利用 2008 年 Landsat-7 ETM+卫星影像和 2013、2017 年 Landsat-8 OLI 卫星影像以及青岛市社会经济统计数据等,从多个方面开展了青岛市土地利用/覆被变化(LUCC)的研究。应用软件平台 ENVI5.1 和ArcGIS10.1,结合人工目视解译,采用最大似然法对图像分别进行监督分类,最终形成 3期土地利用现状图和相应的土地利用现状属性数据库,获得土地利用动态变化信息。随后采用土地利用动态变化模型和土地利用类型转移矩阵从数量变化、空间分布变化以及各类型间相互转化情况等方面分析了青岛市 2008-2017 年土地利用/覆被变化(LUCC)情况。结果表明,十年间青岛市土地利用变化显著。主要表现为:耕地、水域面积持续减少,居住建设用地大幅增加,林地面积先减少后增加,未利用土地则呈现先增加后减少的态势;一系列变化表明青岛市土地利用程度逐年提高,青岛市正处于土地利用发展时期,土地利用集约度将进一步提高;土地利用变化类型转换关系较为复杂,但主要是向居住建设用地转化,城市化进程不断加快。关键词:土地利用/覆被;监督分类;土地利用类型转移矩阵;LUCC;动态变化山东科技大学本科毕业设计(论文)I山东科技大学本科毕业设计(论文)IIAbstractLand use and land cover change (LUCC) is the hotspot and frontier issue of global environmental research.It is the core issue of sustainable development and is related to the survival and development of human beings. In recent years, with the rapid economic development,Qingdao has been suffering a large number of farmland loss and more frequently sharp contradictions, causing the ecological environment deteriorating, which have restricted the coordinated development of Qingdao economy.Therefore, the study of land use and land cover change (LUCC) in Qingdao can provide decision-making basis for the management and utilization of land resources in the region, and it has practical significance for protecting and improving the ecological environment of the region.In this paper,with the help of socioeconomic statistics, the land use and land cover change (LUCC) of Qingdao was studied from the different angle using Landsat ETM + and OLI satellite imagery. Using application software platform for ENVI5.1 and ArcGIS10.1, combined with artificial visual interpretation, the use of the maximum likelihood of the image were supervised classification, and ultimately forming the formation of three land use status map and the corresponding land use status database, accessing to land use dynamic change information.And then the land use and land cover change (LUCC) situation in Qingdao from 2008 to 2017 was analyzed by land use dynamic change model.The results show that land use change is significant in Qingdao in the past ten years. The changes are mainly as follows: the cultivated land and water area continued to decrease, the residential construction land increased greatly, the 山东科技大学本科毕业设计(论文)IIIarea of forest land and the unused land both decreased first and then increased. A series of changes showed that the land use degree of Qingdao increased year by year and it will be further improved in the future.The relationship of land use change type conversion is complex, but the land is mainly convert to the residential construction, and as a result,urbanization of Qingdao process is accelerating now.Key words:Land-use and land-cover change;Supervised Classification;Matrix of land use type transfer;LUCC;Dynamic change山东科技大学本科毕业设计(论文)IV目 录1 绪论 ................................................11.1 研究背景与意义 .........................................11.2 国内外研究现状 .........................................31.3 研究内容 ...............................................61.4 研究方法与技术路线 .....................................72 研究区概况及数据获取 ...............................102.1 青岛市概况 ............................................102.2 数据获取 ..............................................143 遥感数据预处理 .....................................183.1 辐射定标 ..............................................183.2 大气校正 ..............................................203.3 影像拼接与裁剪 ........................................223.4 去条带 ................................................234 专题信息提取 .......................................254.1 图像增强 ..............................................254.2 监督分类 ..............................................274.3 分类后处理 ............................................324.4 误差分析和精度评价 ....................................345 青岛市土地利用时空变化结果与分析 ...................385.1 土地利用类型数量及空间分布变化 ........................385.2 土地利用类型转换变化分析 ..............................415.3 土地利用动态度分析 ....................................45山东科技大学本科毕业设计(论文)V5.4 小结 ..................................................486 结论与展望 .........................................506.1 研究结论 ..............................................506.2 不足与展望 ............................................50参考文献 .............................................52致 谢 辞 .............................................54附 录 .............................................55山东科技大学本科毕业设计(论文)01 绪论1.1 研究背景与意义1.1.1 土地利用变化综述土地是地表某一地段包括地质、地貌、气候、水文、土壤、植被等多种自然要素在内的自然综合体,是人类赖以生存和发展的物质基础 [1],也是人们从事一切社会经济活动和休养生息的基本场所。土地利用是人类的一种社会经济现象,是人们利用土地的特性和功能,来满足自身需求的活动方式和过程,它是自然-经济-社会多因子综合作用的结果。当前,土地利用研究不仅仅关注于土地利用的现状,而且关注于特定区域内土地的过去与未来,土地利用变化在一定程度上反映了人类活动与自然的关系。土地利用变化包括土地资源的数量、质量与土地利用结构随时间的变化,也包括土地利用的空间结构变化及土地利用类型组合方式的变化 [2]。1995 年,“国际地圈与生物圈计划”(IGBP)和“全球环境变化人文计划”(IHDP)联合确定土地利用/覆被变化(Land Use and Land Cover Change,简称为 LUCC)为科学研究计划的核心项目,使 LUCC 研究成为全球变化研究的前沿和热点课题,而开展典型地区的土地利用动态变化案例研究是认识全球变化的重要途径。进行区域的土地利用动态变化分析,可揭示土地利用的规律,了解土地利用的变化原因与机制,以调节人类的活动,合理利用土地,实现区域的土地可持续发展。对土地利用变化驱动力进行系统的研究,能够揭示各驱动因素在不同时空尺度和区域背景条件下的多样性以及空间联系的复杂性。在实践上为当前城市建设和区山东科技大学本科毕业设计(论文)1域可持续发展,土地资源的合理利用、开发与保护,提供有效的决策支持,对生态、经济与环境的协调发展具有重要的科学和现实意义。 在各种区域土地利用变化中,由城市化过程导致的大规模的土地利用变化最为引人注目。我国正经历着一场前所未有的城市化浪潮,快速城市化背景下的大规模土地利用/覆被变化己经成为一种典型的人地系统相互作用过程。对城市空间拓展与土地利用变化进行监测与分析,是现代城市建设、城市管理和城市规划所面临的重要任务。全面、客观地反映土地利用动态变化可为制定长期、可持续发展的土地管理和土地规划提供数据。1.1.2 遥感和 GIS 技术的支持新起于 20 世纪 70 年代的卫星遥感技术以不同于传统的方式收集地球环境数据,而土地利用/覆被变化一直是其主要应用方面; 20 世纪 60 年代中期兴起的地理信息系统(GIS)把空间地理数据纳入计算机系统之中,并对其进行处理、管理及分析;从遥感影像中获取空间数据,运用 GIS 对空间数据进行处理、管理、分析、制图,即把遥感与地理信息系统相结合成为 20 世纪 70 年代之后地学研究中的热点,两者的结合成为一种必然。遥感技术提供巨大而丰富的信息源,GIS 技术具有强大的数据处理、空间分析等功能;二者的结合有着传统方式无法比拟的优越性,可以快速地追踪、观测和分析土地利用变化的动态过程,具有周期短、效率高、费用低等特点,在土地利用变化监测中发挥着巨大的作用,是进行国土调查与研究的有效工具,不仅可以大大地节省人力、财力、物力,而且便于从总体上把握土地利用/覆被时空特征的演变和分布情况,为政府宏观决策提供依据。山东科技大学本科毕业设计(论文)21.1.3 青岛市土地利用变化的研究意义当前,随着工业化的快速发展,城市化进程的不断加快,土地利用状况也发生了很大的变化,如何有效地配置有限的土地,保证土地资源的永续利用,更好地缓解人地矛盾,成为当前人类面对的重大课题。选择一定空间范围的典型地区进行区域时空综合性和差异性研究,是深入分析土地利用/ 覆被时间和空间变化规律、驱动力及资源环境效益的有效手段。中国东部发达地区在城市化进程中,土地利用/覆被格局发生了巨大的变化,建设用地空间扩展和耕地等农用地保护的矛盾益愈尖锐,如何有效解决二者之间的矛盾已成为城市化能否持续、快速、健康发展的关键 [3]。青岛市作为山东半岛蓝色经济区的“龙头城市”,随着“大青岛战略”的实施和新行政区划的调整,城镇化和工业化发展必将迎来一个快速增长的时期,这也意味着土地利用将会越来越紧张。因此,土地资源如何配置成为影响青岛市未来发展的一个重大问题。以青岛市作为典型研究区,选择其 2008-2017 年土地利用统计资料和卫星图片等相关资料,通过对土地利用的时空变化模型分析,从不同侧面探讨土地利用/ 覆被变化的特征、过程、机制与规律,对于区域土地利用动态变化动力机制、作用方式、作用效果的理解与模拟具有重要意义,也可为国内其它经济发达地区的同类研究提供借鉴。1.2 国内外研究现状1.2.1 国际研究现状国际上对土地利用/覆被的研究可以追溯到 20 世纪初,这主要依赖于遥感技术和航空、航天技术的发展。90 年代以前,主要集中在对土地覆
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