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1、龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目： 晋江市植被覆盖变化研究 专 业： 测绘工程 班 级： 11级测绘工程班 学 号： 姓 名： 指导教师： 职称： 副教授 资源工程学院晋江市植被覆盖变化研究资源工程学院 测绘工程专业【摘要】随着经济的高速发展，土地的开发利用力度加大，植被的覆盖率越来越少，本文利用晋江市2009和2010年的TM影像，并运用ARCGIS和ERDAS软件，从而进行植被覆盖度的提取，得到晋江市植被覆盖度变化图，并对其进行分析，最终得出结论：植被覆盖度在空间上,经济发达区覆盖度更少;在数量上，呈减少的趋势;与晋江市人口变化情况之间呈现负相关的关系。【关键词】植被覆盖率；ERDAS；
2、ARCGIS；人口1.引言31.1研究背景和意义31.2国内外研究进展31.3研究内容32.研究区概况与数据资料42.1研究区概况42.2数据资料42.2.1数据来源42.2.2地图数据预处理52.2.3遥感图像预处理63.城市植被覆盖度计算74.结果与分析94.1植被覆盖度变化处理结果94.2植被覆盖度变化分析114.2.1植被覆盖变化空间分析114.2.2植被覆盖变化数量分析114.2.3植被覆盖变化与人口关系的分析124.3结论125.展望12致谢语13参考文献141.引言1.1研究背景和意义我国是世界上人口最多的国家。自1990年以来，尽管我国人口增长速度趋于下降，目前已成为世界上人口
3、增长最慢的国家之一，但由于人口基数大，我国每年增加的人口数量仍然非常可观。依据2010年第六次人口普查数据得出，2010年11月，全国总人口达到137054万人，从晋江来看，全市常住人口为 1986447人，同第五次全国人口普查2000年11月1日零时的1479259人相比，十年共增加 507188人，增长34.29%，年平均增长率为2.99%。这其中，居住在城镇的人口为1172997人，占59.05%；居住在乡村的人口为813450人，占40.95%。同2000年第五次全国人口普查相比，城镇人口增加692564人，乡村人口减少185376人，城镇人口比重上升26.57个百分点。随着人口的增加
4、与城镇化进程的加快推进，人口活动对我过自然环境所产生的影像也越来越大，由于植被作为陆地生态系统的主要组成部分，调节并控制着生态系统中的能量流动与物质循环，为人类社会经济活动提供最重要的资源，所以其受到的影响尤其显著。在党的十八大报告首次单篇论述生态文明建设，由此可见生态建设的重要性。本文以晋江市为例，对此进行分析。从而得出植被覆盖率变化情况，这将对城市植被覆盖动态监测、管理以及城市的可持续发展等都具有非常重要的意义，同时也对城市的发展敲响警钟。1.2国内外研究进展对人口与环境问题的研究可以回顾到18世纪以前。1798年，马尔萨斯在人口原理中提出人了人口增长与经济增长关系的理论马尔萨斯人口陷阱理
5、论，他认为呈算术级数增长的生活资料未来将难以满足呈几何级数增长的人口对其的需求，肯定会造成对自然环境与资源的破坏，结局将是人口数量将以灾难性的形式减少。虽然其观点具有历史的局限性，但是点燃了人们对人口和环境问题研究的热情。1888年，埃德温坎南在初级政治经济学中研究人口增长是否有助于提高生产率的问题，随后他在1929年的经济理论评论第一次提出了“适度人口”理论，认为一个地区在一定时期和特定条件下人口过剩或过少都不利于国家或地区的发展，必然有一个最合适的人口饱和度刚好适应当地的环境，将使得地区获得最大收益。20世界50年代以来，由于担心全球人口剧增会致使环境和资源危机人口过剩、人口爆炸，所以增长
6、的极限理论相继被提出。1948年威廉福格特在其著作生存之路中提出人类数量超过土地负载能力的世界人口过剩论，他认为由于人口剧增，地球上的人口已经过剩，在世界各国到处可以看到严重人口超负荷的情况，地球已经不能养更多的人口了，人类面临严峻的生存之路考验。 从20世纪后，人口与植被的研究更加注重可持续发展的观念。许多学者开始关注某一地区在不损害其植被可持续发展基础的情况下所能承受的最多人口数量，邓永新（1993）提出“人口承载力系统的概念”对塔里木盆地人口承载力系统做了示范研究，认为人口承载力研究应从全面的、动态的、回馈的角度出发1。韩贵锋等（2008）以重庆市为例，王德辉等（2010）选取地形其幅度
7、（RDLS）、归一化植被指数（NDVI）、人口密度以及人居环境适宜性等指标，对基于人居环境适宜性的城市人口承载力进行了研究2。1.3研究内容本研究以晋江市不同年份之间的TM影像为基础，以计算机为载体，结合ERDAS和ARCGIS技术，首先进行裁剪、大气校正、图像增强等，再计算出植被覆盖度，对城市植被覆盖情况在空间，数量上进行对比，并结合人口的变化情况进行分析。2.研究区概况与数据资料2.1研究区概况晋江市全面积为721.7平方千米，地处福建东南沿海，位于北纬243044”245421”,东经1182456”1184110”。东边与台湾海峡相邻，西边和南安市接壤，南边与金门隔海相望，北边同鲤城区
8、和丰泽区毗邻，东北边与石狮相接，境内陆地面积649平方公里；三面临海，海岸线长122公里，海域面积6345平方公里。整体地面走势由西北向东南倾斜。市区境西北边缘晋鲤交界，而海拔517.8米的紫帽山，是晋江市地势最高的山脉。由此地势向泉州湾、台湾海峡、围头澳方向下降，具有西北向东南海滨倾斜的趋势。地貌类型以台地、平原、丘陵为主，台地占市域面积67.3%。海岸线曲折并有许多港湾、岛礁，而且滩涂面积大，浅海水域广阔。晋江市属于亚热带湿润气候区，整体年均气温20-21，一月平均气温11.9，七月平均气温28.2，年平均日照2130小时，年均降雨量9111231毫米。2.2数据资料2.2.1数据来源在地
9、理空间数据云下载2009年6月6日数据标识为LT51190432009157BJC00的TM影像图和2010年5月4日数据标识为LT51190432010144BJC00的TM影像图，其中详细信息如表2-1所示。其次，作为辅助绿地信息提取的资料包括全国县级行政区划界限图、晋江市2010人口统计数据、晋江市行政区划图、晋江市绿地建设相关资料以及统计年鉴、市志。表2-1 TM影像相关信息年份2009年6月6日年份2010年5月24日太阳高度角66.3287 太阳高度角66.9401 数据标识LT51190432009157BJC00数据标识LT51190432010144BJC00数据类型L45T
10、M数据类型L45TM以遥感图像作为主要数据源，利用ERDAS、ARCGIS等相关软件，通过图像增强、绿地信息提取等步骤建立城市绿地GIS系统，为城市绿地系统规划的制定提供科学、准确的基础信息。技术路线如图2-1所示。得出结果并分析泉州市TM影像全国县级行政区划界限图人口统计图图像增强图像校正图像裁切绿地信息提取计算植被覆盖度图2-1技术路线图2.2.2地图数据预处理首先对已有中国县级行政界限，在ARCGIS中打开，提取得到晋江市的行政界限，选中晋江市的行政界限，再根据GIS中的定义投影，将其坐标系统一转换成WGS_1984_UTM_Zone_50N。图2-2晋江市界限数字化地图2.2.3遥感图
11、像预处理原始的遥感图像精确度不够高，难以满足城市绿地信息提取的要求。因此，在进行绿地信息提取前需要利用ERDAS遥感图像处理软件，对遥感图像进行组合多波段数据、裁剪等预处理，使得遥感图像有很好的解译效果。而遥感技术的发展提供了多源遥感数据，可以从不同图像中得到更多信息，补充单一传感器的不足3，其中，在地理空间数据云得到的图像都是单波段的，而在实际工作中，对遥感图像的处理和分析都是针对多波段图像进行的，所以，还需要将若干单波段图像文件组合（Layer Stack）成一个多波段图像文件，图像的预处理步骤如下：（1） 将在地理空间数据云中得到的7个波段的TIFF文件，通过ERDAS软件中的Main-
12、Image Interpreter-Utilities-Layer Stack组合成一个我们所需要的IMG文件。（2） 将在ARCGIS中得到的行政区划图（如图2-2）在ERDAS中打开，并转化成AOI格式。（3） 将得到的AOI图像对的遥感图像进行裁剪，运用ERDAS中的INTERPRETER/SUBMIT，分别在2009年和2010年泉州市TM影像上提取出晋江市地区，得到晋江市TM影像。（如图2-3）。 图2-3 2009年和2010年晋江市TM影像 其次，对TM影像采用6S模型进行大气校正，进行辐射校正消除或改正因辐射误差而引起影像畸变，最后，对遥感图像进行大气校正后，要对图像进行增强，
13、分别进行去霾处理、光谱增强。3.城市植被覆盖度计算绿地信息提取就是从通过预处理以后的遥感图像上提取绿地，将绿地和其他各种用途的土地区分开来。与其他物体相比较，各类绿色植物由于进行光合作用，其在红光波段具有强吸收及近红外波段具有高反射的特征。所以在提取绿地信息时选择了植被指数提取方法5。遥感图像分类主要依据是地物的光谱特征，既地物电磁波辐射的多波段测量值，这些测量值可以用作遥感图像分类的原始特征变量。图像分类就是以图像像元的数据文件值为基础，将像元归并成几种类型、等级或数据集的过程6。常用的植被指数有归一化差异植被指数NDVI（Normal Different Vegetation index）
14、，图像中，各个像元可以看成是有植被覆盖部分的NDVI，与无植被覆盖部分的NDVI的加权平均值，其中有植被覆盖部分的NDVI的权重就是像元的植被覆盖度，而无植被覆盖部分的NDVI的权重即为1减去植被覆盖度。其中，为裸土或无植被覆盖区域的NDVI值，也就是无植被像元的NDVI值；而则代表完全按被植被所覆盖的像元的NDVI值，也就是纯植被像元的NDVI值。所以利用NDVI计算植被覆盖度的公式：首先对预处理过后的晋江市TM影像，利用ERDAS软件找到Interpreter/Spectral Enhancement/Indices进行处理，计算出晋江市TM影像的NDVI值。 其次，再利用ERDAS处理软件中的VIEWR视窗打开晋江市NDVI图像，使用RASTER菜单中的ATTRIBUTES子菜单，打开得到NDVI分布值，如图3-1所示，其中VALUE为NDVI值，而HISTOQRAM为图像中NDVI此值的像元个数。通过复制这两列的数值来输出数据表到excel软件中。以2010年为例：图3-1 DRDAS中的NDVI分布输出先计算像元累加值，用像元累加值除以总的像元个数，得出累积概率分布。再以同样的方法处理2009年的影像，结果部分如表3-1 计算和值：确定置信度为1
