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基于3S技术的红河州生态环境动态监测与评价研究

作　者: 季惠颖
导　师: 赵碧云
学　校: 云南师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: “3S”技术红河州生态环境土地利用/覆盖变化动态监测评价
分类号: X820
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着经济的快速发展,生态环境问题日益突出,并成为制约我国现代化建设的重要因素之一。因此,如何对区域生态环境作出有效、科学的监测和评估,就成为亟待解决的课题之一。随着“3S”技术(RS——遥感,GIS——地理信息系统,GPS——全球定位系统)的不断成熟和我国生态环境保护意识的加强,人们逐步认识到将“3S”技术应用到生态环境监测与评价领域中的必要性和紧迫性。本文是在“云南省生态环境监测”项目基础上完成的。本文以红河州作为研究区域,以TM影像作为主要信息源,在遥感图像处理软件ERDAS IMAGINE和地理信息系统软件ARCGIS平台下,进行了遥感图像解译。在分类解译过程中,利用TM1,4,5波段组合图像提取水域和居民点;TM4,3,2波段提取林地、耕地、未利用地及草地。在动态变化信息提取中采用分类前比较法中的植被指数差值法和光谱特征变异法两种变化检测法相结合的方法对红河州自1992年到2007年间的土地利用进行了动态监测,基本查明了红河州1992～2007年的土地利用现状及变化情况,建立了1992～2007年间以县及整个红河州为单位的土地利用/覆被动态加现状数据库,并引入土地利用动态度和土地利用空间转移矩阵对红河州生态环境变化状况进行了初步分析。在认真分析研究区实际情况和现有资料的基础上,提取了生物丰度指数,植被覆盖指数,水网密度指数等五个指标,采用综合指数评价法,对2007年红河州生态环境进行了评价。论文主要研究成果包括以下方面:(1)对1992年、2000年和2007年遥感影像进行解译,并对2007年解译成果进行野外验证。建立了1992～2007年以县为单位的土地利用/覆被动态加现状数据库,包括1992年土地利用/覆被现状数据库、2000年土地利用/覆被现状数据库、2007年土地利用/覆被现状数据库、1992～2000年期间土地利用/覆被动态数据库以及2000～2007年期间土地利用/覆被动态数据库;(2)对红河州生态环境监测进行了初步分析,结果表明在1992～2007年期间,6个一级地类中,其中3种土地利用类型的面积净减,2种土地利用类型的面积净增,而未利用土地基本没变化。在这些地类动态变化中,大量的早地转化为林地,说明红河州大量坡度较陡的旱地进行了退耕还林,取得了显著成就。(3)对红河州土地利用/覆被变化驱动力进行了分析。土地利用/覆被变化受自然因子和社会经济因子共同驱动。研究区自然驱动因子主要是地形因素,海拔高程对各土地利用类型分布变化影响显著。由于800m以上区域基本为林地利用类型,因此,分析800m以下区域各士地类型的分布规律显得尤其重要。1992年,400m以下区域面积比例最大的是水域,其次是居民点及工矿用地、未利用地、耕地、林地和草地;水域和居民点及工矿用地,400m以下面积百分比分别达到80.98%和78.20%;而草地相对面积百分比最大的是800m～1200m区域,达到41.52%;耕地大部分分布在400m以下区域。在2000年,400m区域以下依然是水域和居民点及工矿用地,未利用地比例在400m以下有所上升而林地比例在400m～800m有所上升,说明在1992年至2000年间,低海拔地区许多林地转化为其他土地利用类型,而在中低海拔地区大量的未利用地和其他土地利用类型转化为林地,林地的变化有向中低海拔转移的趋势。2007年居民点及工矿用地在400m～800m区域面积比例增加,林地类型分布区域整体呈上升的趋势,草地分布区域呈下降的趋势。结果表明研究区城市建设整体呈立体式的发展,城市绿化工程有所改善,退耕还林工程效果显著。(4)对红河州2007年生态环境进行了评价,结果表明红河州生态环境质量处于良好水平,因此,客观、准确地认识和评价红河州的生态环境质量现状,制定相应的生态环境保护对策,对于红河州社会经济与生态环境的可持续发展是十分重要的。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-14
第1章绪论  14-21
  1.1 研究背景与意义  14-15
  1.2 生态环境动态监测研究综述  15-18
    1.2.1 生态环境动态监测的任务和特点  15
    1.2.2 生态环境监测研究现状  15-17
    1.2.3 “3S”技术在生态环境监测中的作用与优势  17-18
  1.3 生态环境质量评价研究综述  18-21
    1.3.1 生态环境质量评价  18
    1.3.2 生态环境质量评价研究进展  18-21
第2章研究区概况及研究内容  21-28
  2.1 研究区概况  21-25
    2.1.1 自然地理概况  22-23
    2.1.2 社会经济概况  23-24
    2.1.3 生态环境现状  24-25
  2.2 研究内容与技术路线  25-28
    2.2.1 研究的主要内容  25-26
    2.2.2 研究技术路线  26-28
第3章遥感图像处理与动态变化信息提取  28-49
  3.1 基础数据处理  28-30
    3.1.1 数据源  28
    3.1.2 地图投影  28
    3.1.3 软件环境  28
    3.1.4 河流网络的提取  28-30
  3.2 遥感影像的预处理  30-35
    3.2.1 遥感图像的几何精校正  30-32
    3.2.2 图像拼接与裁剪  32-33
    3.2.3 遥感图像增强处理  33-35
  3.3 卫星遥感图像的解译  35-41
    3.3.1 遥感图像解译的技术标准  35
    3.3.2 分类方法的选择  35-38
    3.3.3 分类精度的评价  38-40
    3.3.4 分类后处理  40
    3.3.5 线状及细小地物扣除  40-41
  3.4 遥感图像动态变化信息提取  41-49
    3.4.1 差值法、光谱特征变异法的基本原理  42
    3.4.2 组合法自动提取动态变化信息  42-43
    3.4.3 动态变化信息的提取  43-49
第4章红河州生态环境动态监测分析  49-69
  4.1 生态环境监测矢量数据的处理及数据库的建立  49-50
    4.1.1 红河州各县现状数据库及动态数据库的建立  49-50
    4.1.2 红河州现状数据库及动态数据库的建立  50
  4.2 野外核查及数据库更新  50-53
    4.2.1 野外核查情况  50-51
    4.2.2 数据库更新情况  51-53
  4.3 红河州生态环境监测分析  53-63
    4.3.1 土地利用/土地覆盖现状分析  53-54
    4.3.2 土地利用/覆盖变化监测分析  54-63
  4.4 土地利用/覆被变化驱动机制研究  63-69
    4.4.1 地形因子  63-64
    4.4.2 社会经济因子  64-67
    4.4.3 政策调控因子  67-69
第5章红河州生态环境质量评价  69-78
  5.1 生态环境质量评价方法  69-70
  5.2 红河州生态环境质量评价指标  70-74
    5.2.1 评价对象  70
    5.2.2 评价指标选取原则  70
    5.2.3 评价指标及其含义  70-71
    5.2.4 评价指标体系  71
    5.2.5 指标权重的确定  71-72
    5.2.6 指数的计算方法  72-74
  5.3 生态环境质量评价结果  74-78
    5.3.1 总体评价  74-75
    5.3.2 分指数专题评价  75-78
第6章结论、讨论与展望  78-82
  6.1 主要结论  78-80
  6.2 存在问题  80
  6.3 展望  80-82
参考文献  82-86
攻读学位期间发表的学术论文和研究成果  86-87
  攻读学位期间发表的学术论文  86
  攻读学位期间参与的科研项目  86-87
致谢  87

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