[发明专利]城市土地利用景观格局本征观测尺度的获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球、空间及海洋工程技术领域，具体地指一种城市土地利用景观格局本征观测尺度的获取方法。 

背景技术

城市土地利用的变化反映了人类活动对城市生态环境影响的历程，并形成具有一定结构特征的城市景观格局。随着我国人口、资源和环境问题的日益突出，城市土地利用变化的研究已成为当前城市可持续发展中的重要研究内容。通过研究城市景观格局将更好地理解生态学过程，为城市土地结构优化和城市规划等提供借鉴和参考。 

空间尺度问题是描述地理现象和地理过程的重要科学问题，空间尺度效应(scale effect)和尺度分析(scale analysis)对于认识和理解景观格局的分布规律和空间异质性具有重要的意义。尺度效应的本质就是空间栅格的大小、形状和分布表现出来的结构特征及演化趋势。研究尺度效应需要解决的问题主要包括三个方面：1）利用哪种尺度可以正确的表达特定的地理现象。2）如何有效的将数据和信息从一种尺度转换为另一种尺度。3）尺度转换后带来多大的信息损失或效应，即不同尺度的数据反映相同的地物和现象时的差异如何。 

尺度(scale)通常是指研究对象或现象在空间上或时间上的量度。Turner（2001）在对美国佐治亚州50年的景观动态变化进行研究后，认为尺度是指一个物体或一个过程的时间和空间幅度。部分学者尝试运用空间统计学方法或分维数法进行尺度分析（Ford and McCuaig2010；Rusch et al.2011；Dronova et al.2012）。RS（Remote Sensing，遥感）和GIS（Geographic Information System，地理信息系统）等 空间信息技术在尺度效应方面的研究逐步受到重视（赵文武等2003；岳文泽等2005；赵磊2009；Fernandes et al.2002；Rau and Cheng2013）。然而，确定景观格局本征尺度的文献资料鲜有报道，目前通常采用景观指数图来粗略地估计城市土地利用景观格局的本征观测尺度，这种方法仅仅是粗略地估计，存在很大的不确定性，人为因素影响较大，结果不够准确。 

发明内容

本发明的目的就是要提供一种城市土地利用景观格局本征观测尺度的获取方法，该方法通过计算不同空间尺度的土地利用景观指数，并运用景观指数归一化的思想，得到统一标度范围内的指数值。并根据不同景观指数对空间尺度的响应特征不同，提出和建立景观指数与本征观测尺度之间的关系函数模型，在此基础上，确定城市土地利用景观格局的本征观测尺度。 

为实现此目的，本发明所设计的城市土地利用景观格局本征观测尺度的获取方法，其特征在于，它包括如下步骤： 

步骤1：获取研究区域某一时期内的遥感影像，然后对所述遥感影像进行配准、裁剪、几何校正，然后进行影像解译分类； 

步骤2：基于上述影像解译分类的结果通过图像解译,得到景观斑块类型，基于景观斑块类型，统计和计算各类景观斑块的数目和景观斑块面积及斑块边界长度，进而通过以下每个景观格局指数的计算公式获取不同空间尺度的景观格局指数，所述景观格局指数包括斑块密度、平均斑块面积、景观形状指数、周长面积比分维数、聚集度指数、平均旋转半径、面积权重分维数和平均周长面积比； 

其中，所述斑块密度PD反映了景观破碎程度，表示整个研究区域斑块总数与总面积之比，或者各类景观斑块个数与该类景观斑块面积之比，比值越大，破碎化程度越高，取值范围PD＞0，其表达式为： 

PD=N/A，其中，N为斑块总数，A为研究区域面积单位为平方 米； 

AREA_MN为平均斑块面积，即景观面积除以斑块的总数，单位为公顷，取值>0，用来对比不同景观的聚集或破碎程度； 

AREA_MN=A/(N*10000) 

所述景观形状指数LSI反映整体景观形状的复杂程度，景观形状指数LSI越接近1，该类型景观斑块形状越简单；当LSI=1时，景观中只有一个正方形斑块；当景观中斑块形状越复杂时，LSI的值增大，其表达式为： 

LSI=0.25EA]]>

其中，E为斑块边界的总长度，单位为米，A为研究区域面积；