1、1本科毕业论文（20 届）基于遥感技术的土地覆盖变化及其生态效应研究以南靖县为例所在学院专业班级 测绘工程学生姓名指导教师完成日期23基于遥感技术的土地覆盖变化及其生态效应研究以南靖县为例摘要：本文从遥感数据源选择、遥感数据预处理、土地覆盖遥感分类、土地覆盖变化动态信息提取等方面对土地覆盖变化对生态环境效应影响进行系统的论述，通过遥感数据解译得到南靖县的四期土地利用数据，对遥感影像进行增强处理，采用监督分类的方法，获取南靖县各评价因子的值，最后进行必要的运算之后，并且研究了南靖县的土地覆盖变化的驱动力机制，采用综合分析的方法对南靖县的生态环境进行了评价。关键词：遥感；土地覆盖；生态环境4目录1
2、 绪论 .41.1 选题依据与研究意义 .41.2 研究内容及技术路线 .41.2.1 研究内容 .41.2.2 技术路线 .42 研究区域概况 .52.1 自然地理概况 .52.2 社会经济状况 .53 土地覆盖变化信息提取与分析 .53.1 遥感数字图像来源 .53.2 土地覆盖变化分类 .63.3 土地覆盖变化分布特点 .74 土地覆盖变化的驱动分析 .84.1 人口因素 .854.2 自然因素 .84.3 政策因素 .85 南靖县土地覆盖变化的生态环境评价 .85.1 生态环境评价指标体系 .85.1.1 生物丰度指数 .95.1.2 植被覆盖指数 .95.1.3 土地退化指数的权重及
3、计算方法 .95.1.4 土地胁迫指数 .105.1.5 污染负荷指数 .105.1.6 环境限制指数 .105.1.7 生态环境状况指数 .115.1.8 生态环境状态分级 .115.1.9 生态环境状况变化分析 .115.2 南靖县生态环境评价 .125.2.1 计算结果 .125.2.1 生态环境评价 .126 结果与不足 .126.1 结果 .126.2 不足 .13参考文献 致谢61 绪论1.1 选题依据与研究意义随着经济水平的提高，如资源滥用、粮食欠缺、环境破坏、人口增长等全球性问题日趋严重，关于土地覆盖变化而成为全球变化研究领域中的热门问题之一，各国研究者加强了对 LUCC 的研
4、究工作。 1995年 IGBP(全球地圈与生物圈计划)和 HDP(全球变化中的人文领域计划)联合提出了土地利用/土地覆被变化(Land use and Land cover change LUCC)科学研究计划 ，此项目利用研究土地覆盖变化、生态环境效应、人类社会因素三者之间相互作用的内在机制，从而准确预测土地覆盖变化，评价其所引起的生态环境效应。自改革开放四十年以来，全国经济飞速发展，城市化快速进行，建设用地需求量不断增加，农业用地不断递减。本文以福建省南靖县为研究区域，通过分析区域内人类活动对土地覆盖变化的影响，找出土地覆盖变化的影响因素，研究土地覆盖变化特点和内在变化机制，并对土地覆盖变
5、化的生态环境效应进行评价。本文通过对县域尺度的研究，为其他地区区域土地覆盖变化研究的提供典型案例，对其他县域地区土地覆盖变化及其生态环境效应分析研究具有较好的参考意义，同时研究成果可为南靖县土地利用可持续发展，人类与自然和谐发展，制定政策提供一定的理论依据。1.2 研究内容及技术路线1.2.1 研究内容本文以南靖县为主要研究对象，使用遥感技术对南靖县进行土地利用动态监测和生态环境评价，主要内容如下：1、遥感信息提取技术的研究:研究使用遥感数据资源并结合其他辅助资料如何提取土地利用信息和相关生态环境信息的遥感影像处理方法，为今后研究应用遥感技术、开展高效的监测评价机制开辟新途径。2、土地利用动态
6、监测:以遥感数据为主要数据源，以地理信息系统软件和遥感软件作为分析平台，研究南靖县近二十年(1996、2002、2009、2014)的土地利用的变化情况以及未来的变化趋势，也同时分析研究区域内的土地覆盖的动态变化的驱动力机制，为政府部门提供实时性、基础性、全面性的信息，为政府决策提供信息。3、生态环境评价:结合遥感信息和遥感监测结果，选取适合的生态环境评价的评价因子，构造生态环境评价模型，对南靖县的四期生态环境进行比较评价，通过得到的监测和评价的结果对研究区进行生态环境分区，并对各个区域给出可持续发展的合理建议，促使人类与自然协调发展，实现经济社会、土地资源、生态环境的可持续发展。71.2.2
7、 技术路线技术路线：系统地整理二十年以来南靖县土地利用有关资料，应用遥感技术，对本区土地演化进行动态的时空一体化研究，摸清土地类型演变的原因和动态规律，找出其内在变化机理。并参照多学科先进理论与方法，发挥多学科优势，例如地理学、湿地学、生态学、遥感和地理信息系统科学、农业科学等，围绕土地覆盖与生态环境动态变化及其内在机制，对南靖县土地利用及其对生态环境的影响进行整体综合研究。综合运用地理湿地学、生态环境科学、遥感技术科学，借助先进的 3S 技术(遥感技术 RS、地理信息系统GIS、全球定位系统 GPS)强大的空间数据分析与集成能力，配合野外调研与实验，对南靖县土地利用与生态环境系统的正常演化、
8、相互作用过程进行大面积、动态的时空一体化的研究，寻求适应南靖县土地资源的可持续利用。图 1-1 技术路线图2 研究区域概况2.1 自然地理概况南靖，隶属漳州市，县内坐落非常多的世界文化遗产土楼，位于九龙江西溪上段，距厦门 90 多公里，众多国道、高速、铁路穿境而过。东南西北分别与华安县，平和县，永定县，龙岩市相连。8南靖县境内因受地壳运动的影响，致使南靖县受断裂带和褶皱带影响，分别受力点为东南部和西部，整个县域地势成西北向东南倾斜，构成县境内复杂的地貌特点。海拔最高与最低相差 1000 多米，各山谷交错，群峰分布，地处亚热带地气候区适合亚热带经济作物的生长，可依次分为山地、丘陵、山谷和平原。2
9、.2 社会经济状况近年来，南靖县经济蓬勃发展，2014 年全县 GDP 达到 195.5 亿元，人民生活水平不断的到改善，另外南靖县旅游业发达，有名胜古迹金山鹅髻山、凉露亭，和溪碧云岩，宝珠山道源亭，龙山白石岩龙凤山庙，书洋塔下德远堂。特产有南靖芦柑，南靖金线莲，南靖兰花，南靖香蕉等。南靖是第二批农产品无公害示范县、闽台农业合作示范县和高优农业示范区，是科技工作、体育工作、民政工作、村镇建设、文物保护先进县，水土保持生态建设示范县，福建省林业工作十佳县，是原中央苏区县。3 土地覆盖变化信息提取与分析3.1 遥感数字图像来源本文选取 1996 年至 2014 年南靖县遥感图，数据来源于中国科学院
10、计算机网络信息中心（表 3-1）。表 3-1 遥感影像一览表年份 数据类型 空间分辨率 获取时间1996 年2002 年2009 年2014 年Landsat TMLandsat ETMLandsat TMLandsat OLI30m30m30m30m1996 年 10 月 31 日2002 年 10 月 8 日2009 年 10 月 19 日2014 年 10 月 17 日3.2 土地覆盖变化分类 本次研究应用监督分类中的最大似然法，参照土地利用现状图，结合实地调查获取的先验知识，在四期遥感影像上分别选择耕地、植被、水域、城市用地和未利用地等 5 类土地覆盖的分类样本。评价分类样本的精度常用
11、的方法是检查样本的可分离性，可用 J-M 距离来表示，J-M 距离介于 0-2 之间，越大表明样本可分离性越高，一般要求大于 1.8。在 Envi4.6 中通过建立分类样本区域(ROI 选取好训练样本后，利9用 ComputeROI Separability 功能计算各分类样别之间的 J-M 距离，经过反复修改训练样本，各类别之间的 J-M 距离均大于 1.8。遥感影像分类的精度直接影响遥感影像分类结果的可信度。分类精度常用总体精度(Overall Accuracy)和 Kappa 系数(KappaCoefficient)来评价，常用的抽样方法有系统抽样、随机抽样、分区抽样和系统分区随机抽样。
12、本研究参考 2014 年土地利用现状图通过目视判读法在1996、2002、2009、2014 年遥感影像上分别随机抽取 1563、2182、2231、1762 个地面检查点，利用Classification 模块 PostClassification 子模块下混淆矩阵(Confusion Matrix)对两期遥感影像分类结果进行评价。结果表明:1996 年遥感影像分类总体精度为 80.1%， Kappa 系数为 0.81 , 2002 年遥感影像分类总体精度为 81.21% ，Kappa 系数为 0. 84，2009 年遥感影像分类总体精度为 84.23%， Kappa 系数为0.82，201
13、4 年遥感影像分类总体精度为 81.84%， Kappa 系数为 0.80，可以达到分类精度要求。将研究区内的土地覆盖分为五个类型：耕地、植被、水域、城市用地、未利用地。其中植被包括草地与林地。根据遥感影像的色调、纹理等特征建立五种土地覆盖类型的遥感解译标志。分类结果如图 3-1：10图 3-1 1996 年2004 年土地覆盖类型分布图3.3 土地覆盖变化分布特点根据遥感影像和建立的解译标志，获得研究区 1996、2002、2009、2014 年土地覆盖现状，各类型土地组成见表 3-2，1996 年到 2014 年各类型土地变化见图 3-3。表 3-2 1996 年2014 年土地组成类型面积变化表/ hm2年份 植被 耕地 水域 城市用地 未利用地1996200220092014132065.07135127.96134952.34134073.2925958.3524136.2623076.9420890.602125.692507.112268.242594.587393.218482.3210568.7416176.9127346.2024634.8724022.2621153.14
