聊城市东昌府区城市绿地景观格局分析及评价

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1、学号:2008021001 姓名:刘娟 联系电话:15552180182 Email:liujuan2904 所在学院:人口资源与环境学院 山东师范大学硕士学位论文 2 硕 士 学 位 论 文 论文题目：聊城市东昌府区城市绿地景观格局分析及评价论文题目：聊城市东昌府区城市绿地景观格局分析及评价 学科专业名称自然地理学 申 请 人 姓 名刘娟 导 师 姓 名徐跃通 教授 论文提交时间2011 年 5 月 25 日 单位代码单位代码10445 学学号号2008021001 分分 类类 号号Q149 独独独独创创创创声声声声明明明明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研

2、究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得（注：如没有其他需要特别声明的，本 栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：导师签字： 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 学校学校 可 以将学位论文的全部或部分内容编入有

3、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名：导师签字： 签字日期：年月日签字日期：年月日 山东师范大学硕士学位论文 1 目目录录 摘要I Abstract.II 1 绪论1 1.1 城市绿地景观格局研究现状.1 1.2 景观格局研究内容进展.1 1.2.1 景观分类的研究.2 1.2.2 景观格局的尺度.2 1.2.3 景观格局的动态变化研究.3 1.2.4 景观格局演变的驱动力机制.3 1.3 景观格局的研究方法.4 1.3.1 景观格局指数法.5 1.3.2 景观格局分析的统计学方法.5 1.3.3

4、景观生态学模型.5 1.3.4 非统计学方法.5 1.4 聊城市基本概况.5 1.4.1 自然条件.5 1.4.2 社会经济条件.7 1.4.3 植被资源状况.9 1.4.4 聊城市的旅游业.10 1.5 研究区域.12 2 研究方法与技术路线.14 2.1 研究数据.14 2.2 研究方法.15 2.2.1 数据处理应用软件.15 2.2.2 方法.15 2.3 技术路线.16 2.4 研究目的.16 3 城市绿地信息提取与分类.18 3.1 研究区绿地类型的划分.18 3.1.1 绿地类型划分概况.18 3.1.2 研究区绿地类型划分.20 3.2 研究区绿地分区.20 山东师范大学硕士学

5、位论文 2 3.2.1 遥感影像预处理.21 3.2.2 图像裁剪.23 3.2.3 图像增强.24 3.2.4 影像分类.24 3.2.4.1 面向对象的遥感分类方法24 3.2.4.2 基于象元的遥感分类方法.24 3.2.5 分类后处理.26 3.2.6 精度评价.26 4 聊城东昌府区绿地景观格局分析与评价.29 4.1 绿地景观格局指标的选取及其生态学意义.29 4.1.1 斑块构成分析指数.30 4.1.2 景观破碎化分析指数.31 4.1.3 斑块形状指数分析指标.32 4.1.4 景观异质性分析指数.32 4.2 聊城市东昌府区城市绿地景观格局分析.33 4.2.1 景观斑块构

6、成分析34 4.2.2 绿地景观破碎化分析.37 4.2.3 绿地景观斑块形状指数分析.39 4.2.4 绿地景观异质性分析.41 5 存在问题及对策.43 5.1 聊城市东昌府区城市绿地系统存在的问题.43 5.1.1 基于斑块类型结构方面的问题.43 5.1.2 基于景观格局方面的问题.43 5.2 措施与对策.44 6 结论与展望.46 6.1 结论.46 6.2 展望.47 参考文献.48 攻读学位期间发表的学术论文.52 致谢.53 山东师范大学硕士学位论文 I 聊城市东昌府区城市绿地景观格局分析及评价聊城市东昌府区城市绿地景观格局分析及评价 摘要摘要摘要摘要 城市绿地，作为“城市之

7、肺”，在经济效益、生态效益等方面具有不可替代的作用。 为实现城市绿地的规划和建设，需要进行高效、快速、高精度的提取城市绿地信息。本文 以2008年5月的IKONOS影像作为主要信息源，利用EARDAS、ARCGIS等相关软件，对其 进行几何校正、裁剪、绿地景观提取及分类等步骤，完成了对聊城市城区绿地制图。在此 基础上，利用Fragstats、Excel等软件计算了绿地的斑块构成、景观破碎化、斑块形状、景 观异质性等指数，指出了聊城市研究区域绿地景观格局存在的问题，为聊城市绿地空间结 构与格局的完善提供科学的依据。本文主要结论： (1)采用监督分类法，结合目视解译法对研究区域绿地进行绿地信息提取

8、，分类结果比 较理想，总体分类精度为84.7%，达到了分类精度要求。 (2)绿地景观类型构成分布较不均匀，无论是从各类型景观占绿地总面积的百分比来 看，还是从各类型绿地斑块占总斑块数量的百分比来看，附属绿地占有较高的比例。斑块 面积极差值、最大斑块指数均反映了公共绿地和道路绿地这两类绿地斑块面积比较均匀。 斑块边界长度和边界密度指标则表明附属绿地破碎度较高，景观被严重分割，与外界交流 频繁。 (3) 5种类型景观的破碎化指数在0.009-0.831之间，除了附属绿地（0.831）外，其余4 类绿地破碎化程度较小（FN20.5hm2的城市森林总体覆盖率比较适中，但存在区域分布严重不平衡 现象，城

9、市森林景观生态特性方面区域差异极其明显，森林景观斑块受人类活动干扰较强 烈16。 1.2.41.2.4 景观格局演变的驱动力机制景观格局演变的驱动力机制 景观格局演变的驱动力机制的研究，在认识景观格局变化的原因、内在机制、预测未 山东师范大学硕士学位论文 4 来的变化趋势以及制定相应的防御策略等方面意义重大。目前，景观格局的演变及其驱动 力机制的研究还不够深入，主要是通过案例分析比较进行，还没有形成成熟、系统的理论 框架， 但导致景观格局发生变化的驱动因素具有较明显的时空分布规律， 自然驱动因素 （地 貌类型等）及人文驱动因素（不同文化区域的政治经济体制、人口等）是较大的时空尺度 景观格局变化

10、的主导因子，而土壤与地表植被、技术和政策等驱动因子是中小时空尺度景 观格局变化的主导因子。傅伯杰等人将导致景观格局发生变化的驱动因子总结为人文因 子、自然因子两类： （1）所谓人文驱动因子，包括人口变化、政治经济体制的变革、技术 的进步、文化和价值观念的改变等因子。 （2）自然驱动因子，水文、气候、土壤和生物等 被认为是主要的自然驱动力24。 关于景观格局演变时驱动机制的研究案例比较有代表性的有：李卫锋（2004）利用遥 感技术， 以深圳市 1986 年、 1990 年、1995 年、1999 年 4 个时期的 TM 影像为主要信息源， 探讨了深圳市景观格局动态变化的驱动因素与变化机制，结果表

11、明，景观格局指数的变化 状况说明人类活动已成为该市景观格局演变的主要驱动因素25。其中，个体经济单元的经 济利益是斑块形状复杂化的主要驱动因子，产业布局与地域分工是景观空间构型的变化的 主要影响因素，社会经济发展水平强烈影响着景观整体多样性，而景观整体结构变化受到 自然生态条件的制约。孙晓宇（2009）通过目视解译法获得了珠海市沿海区域 1995 年、 2000 年和 2003 年三个时相的土地利用数据，利用模型运算得到研究区不同时期的土地利 用分离度、分维度、多样性、破碎度等相关景观指数，结果表明珠江口西岸的耕地面积不 断减少，建设用地、林地、水域的面积有不同程度的增长。造成这种变化的主要驱

12、动力有 政府政策的影响，人口的增长以及对土地经济效益的追求等26。路鹏（2006）以桃源县 1980a、1995a、2000a3 个时相的 TM 影像为信息源，根据景观生态学原理，对研究区景观 格局变化的主要驱动力统计分析，得出主要驱动因子为劳动力密度、劳动力总数、农村社 会总产值等，典型变量不同，则驱动因子也不同27。王继夏（2008）利用遥感技术和景观 生态学方法，对秦岭中低山区板凳河流域 10 年间景观格局的变化及其驱动力进行了分析， 认为人类活动的干扰作用和政策法规的导向作用是景观格局变化的主要驱动力，决定了该 区域生态环境的变化情况28。 1.3 景观格局的研究方法 景观格局的研究方

13、法从传统的定性描述方法发展到现在的图形叠置与定量统计相结 合的方法。这种变化主要得利于航空航天技术的发展，为获取大规模、多尺度的空间数据 山东师范大学硕士学位论文 5 提供了有利条件。目前利用较多的数学方法有：景观格局指数方法、空间统计学方法、非 统计学方法和景观生态学模型。 1.1.3 3.1.1 景观格局指数法景观格局指数法 景观格局指数法可以对景观格局进行定量的描述，比较其动态变化过程。景观空间格 局特征的研究，应首先选取对研究区域景观生态空间格局特点意义最大和最能反映区域生 态环境特点的一系列指标作为评价指数，进而建立科学的、系统的和全面的以及可获取性 的评价指标体系。 1.1.3 3

14、.2.2 景观格局分析的统计学方法景观格局分析的统计学方法 景观格局分析的统计学方法主要研究景观格局变化的驱动力及其产生的生态环境效 应。这种方法适用于景观格局有较好的分布规律（即呈线性或者指数和对数型）的研究区 域。空间自相关是景观格局的最大特征之一，因此相关分析就是研究生态学某一变量在空 间上如何关联，关联程度又如何。 1.1.3 3.3.3 景观生态学模型景观生态学模型 景观生态学模型是理解和预测生态环境结构、功能和过程的基础。景观模型是由于 3S 技术的大量数据处理能力而建立和完善的，可以指示景观生态系统变化的内部规律和机 制。其中元胞自动机模型就是一种常用的景观分析模型。元胞自动机又

15、称细胞自动机，简 称 CA，是由许多相邻的细胞单元组成的栅格网，其特点是时间、空间、状态都是离散的。 但每个细胞具有有限多个状态，且状态的改变都是有规则的。CA 是从细胞及细胞之间的 相互作用来讨论发展的整体过程。 1.1.3 3.4.4 非统计学方法非统计学方法 非统计学方法往往是在研究区的数据不足的情况下分析景观格局发生变化的驱动力 及其对景观生态环境产生的影响。常用的是灰色分析法。导致景观格局发生变化的原因非 常多，因此景观格局变化的驱动力与生态环境效应之间的关系非常复杂，很难找到主要矛 盾，也就是它们之间的关系是灰色的，具有典型的灰色系统性，可运用灰色分析法理清多 因素之间的主要关系2

16、9。 灰色分析法通过计算关联度 （两个因素之间关联程度大小的量度） 来分清哪些是主导因素。如果两个因素在系统发展过程中的变化态势基本一致，则认为二 者关联度大；反之，二者关联度则较小。 1.4 聊城市基本概况 1.4.11.4.1 自然条件自然条件 山东师范大学硕士学位论文 6 聊城市位于华北平原的中部，平坦的地势，雨热同期的气候，肥沃的土壤，发达的水 系，丰富的自然资源为聊城市的经济发展奠定了基础，提供了优越的条件。 1.4.1.1 地貌与土壤 聊城市位于华北平原上，地势平坦，西南高东北低，地势最高处海拔为 49 米，位于 莘县西南部的古云镇，地势最低处海拔为 27 米，位于高唐县东北部的固河镇。聊城市的 平原主要由黄河以及徒骇河和马颊河所携带的泥沙冲积而成，另外，由于历史上流经聊城 市境内的黄河多次改道和自然侵蚀的原因，市内在华北平原主地貌的基础上形成了类型多 样的微地貌。按期形态特征，一般分为缓平坡地、浅平洼地、河滩高地、背河槽状洼地、 决口扇形地和沙质河槽地等。其中缓平坡地是聊城市境内面积最大、分布最广的微地貌类 型。 聊城市的平原属于冲击平原