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基于空间回归模型的多尺度耕地空间分布特征及其预测研究

作　者: 郭龙
导　师: 张海涛
学　校: 华中农业大学
专　业: 资源环境信息工程
关键词: 耕地空间模型地理加权回归模型空间自回归模型空间异质性空间依赖性
分类号: F301.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

土地利用/土地覆被系统具有很强的空间依赖性和非平稳性,耕地空间格局的形成和变化受到诸多自然环境因素和社会经济因素的影响,这些驱动因子在不同的时间段和不同的地理位置对耕地产生不同的影响,为此选择合适的模型并选择合适的驱动因子作为辅助变量并赋予不同的权重,对于模拟和预测耕地的空间分布特征,并对不同的影响因素进行详细的分析和研究具有重要的意义,同时可以更好的为耕地保护提供理论支持和依据。构建合适的耕地空间模型不仅仅受到模型和驱动因子的影响,也会受到研究区域的影响,特别是根据研究区域选择合适的尺度作为研究最小单位,是保证构建合适的耕地模型的前提。本文从模型、驱动因子以及尺度的角度出发,寻求构建空间回归模型的合理条件。为此本文在模型方面选择空间自回归模型和地理加权回归模型作为构建耕地空间模型的基础模型,探讨构建全局和局部空间模型对模拟耕地空间分布特征的区别；在驱动因子方面选择自然环境因子和社会经济因子作为辅助变量,在构建耕地模拟模型和预测模型时选择合适的驱动因子并赋予不同的权重值；对于尺度的研究,选择不同的尺度作为研究对象,并根据不同模型得出的结论选择合适的尺度。从而选择合适的模型、驱动因子以及尺度来辅助构建合适的耕地模拟模型和耕地预测模型。本文主要得出如下成果：(1)通过空间回归模型在不同尺度下构建耕地空间模型,得出除距水域距离外其余驱动因素均表现出负相关关系,并且坡度和人类活动对耕地空间格局具有很大的影响。通过对模型拟合度和残差平方和的比较,得出在拟合度方面两者差异不大,而在残差平方和方面,GWR模型表现出较好的模拟性,并且可以得出局部区域的模型拟合度和权重系数,为此GWR模型在耕地空间模型模拟方面具有更好的优势。(2)借助于耕地经验模型、耕地预测模型和融合预测模型分别对1999年至2009年耕地空间分布特征进行了模拟,验证了模型的模拟预测精度,同时对2014年谷城县各个乡镇耕地面积进行了预测,并对近15年来谷城县耕地变化特征进行了分析,结果表明耕地面积虽然表现出减少的趋势,但是减少速度逐渐减缓,同时模型分析了影响耕地变化的自然环境因素和社会经济因素,为保护耕地提供理论政策及技术支持。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
1. 绪论  9-20
  1.1 研究背景及立题意义  9-11
    1.1.1 选题的依据  9-10
    1.1.2 研究的目的及意义  10-11
  1.2 研究综述  11-18
    1.2.1 耕地基本特征研究  11-13
    1.2.2 土地利用和土地覆被研究  13-18
  1.3 主要研究目标及研究内容  18-19
    1.3.1 研究内容  18-19
    1.3.2 研究技术路线  19
  1.4 小结  19-20
2. 数据准备与理论方法  20-28
  2.1 研究区域概况  20-21
  2.2 数据预处理  21-22
    2.2.1 遥感影像解译  21
    2.2.2 耕地模拟模型驱动因子的选择  21-22
    2.2.3 耕地预测模型数据预处理  22
  2.3 空间模型理论方法  22-25
    2.3.1 空间自相关分析  22-23
    2.3.2 局部空间自相关分析  23
    2.3.3 空间自回归模型  23-24
    2.3.4 空间变系数回归模型——地理加权回归模型  24-25
  2.5 耕地加权回归模型原理  25-28
3. 多尺度空间模型对耕地空间分布的模拟  28-37
  3.1 空间自相关分析结果  28-31
    3.1.1 全局特性整体聚类分析  28-30
    3.1.2 区域特性局部聚类分析  30-31
  3.2 空间自回归模型结果分析  31-32
  3.3 地理加权回归模型结果分析  32-35
  3.4 模型模拟精度对比  35-36
  3.5 小结  36-37
4. 耕地加权回归预测模型  37-55
  4.1 耕地变化概况  37-40
  4.2 利用耕地经验模型模拟耕地空间分布特征  40-42
    4.2.1 构建耕地经验模型  40-41
    4.2.2 检验耕地经验模型模拟精度以及残差分析  41-42
  4.3 利用耕地预测模型预测未来耕地空间分布特征  42-49
    4.3.1 构建耕地预测模型及其精度验证  42-43
    4.3.2 耕地预测模型自变量系数空间分布特征  43-49
  4.4 利用融合耕地预测模型预测2014年耕地分布特征  49-53
    4.4.1 谷城县2014年耕地空间分布特征  49-50
    4.4.2 未来5年中影响耕地变化的因素分析  50-53
  4.5 近15年来谷城县耕地变化趋势分析  53-54
  4.6 小结  54-55
5 总结与展望  55-58
  5.1 总结  55-56
  5.2 展望  56-58
参考文献  58-63
致谢  63-64
附录——研究生期间发表的论文汇总  64

基于空间回归模型的多尺度耕地空间分布特征及其预测研究

内容摘要

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