[发明专利]一种流域多尺度景观格局与水质指标关系研究方法

说明书

本发明公开了一种基于遥感影像数据的流域多尺度景观格局与水质指标关系研究方法，该方法包括1)利用多光谱遥感影像与高分辨率遥感影像，融合“图谱”特征提取流域景观源汇格局信息；2)基于数字高程模型数据(DEM)与土地利用分类数据，在划分流域最小水文响应单元后，计算改进后的景观空间负荷对比指数；3)通过分别计算景观格局指数、水质指标的Spearman相关系数，构建全面且冗余度低的景观格局指数体系与水质指标体系；4)利用多变量分析与典范对应分析方法，分别在多时空尺度下研究景观格局指数与水质指标的关系。本发明通过改进一种景观指数，并在后续的分析中考虑时空等尺度对景观格局与非点源污染关系过程的影响，使得分析结果更具生态学效应，有效解决了传统分析方法在分析二者关系时最佳研究尺度不确定的问题。

技术领域

本发明涉及遥感技术与景观生态学技术领域，具体来说，涉及一种基于遥感技术的流域多尺度景观格局与水质指标关系研究方法。

背景技术

流域的空间异质特性决定了景观结构复杂性，融合“图-谱”特征信息的互补优势，能够最大程度提升流域非点源污染景观源汇格局关键区提取的精准度和智能性。结合非点源污染生态过程，非点源污染物由产生地随地表径流等过程汇集到水体的过程中要经过不同的源汇类型景观格局，因此景观格局的源汇类型组成、空间结构及排列方式等势必会影响非点源污染物的传输，进而影响水质质量。流域在面对农业污染物质排放受到集约化农业发展的压力，难以实现减量的社会经济发展条件下，需要在流域非点源污染景观源汇格局空间结构及其配置对水质影响关系方面定量化科学理论与方法支持。现有的景观格局研究中，景观指数的计算结果不具备生态学意义，相比于网格化的源汇类型数据，以一个数值计算结果来反映研究尺度下的景观格局特点是不具备说服力的，究其根本，传统景观指数的计算结果不具备空间差异性。除此之外，现有的研究往往忽视景观格局与水质指标关系中的尺度效应，不同研究尺度下，景观格局对某类或某几类水质指标的作用会有显著差异。基于此的景观格局与水质指标关系研究结果必将存在一系列的问题

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出了一种基于遥感技术的流域多尺度景观格局与水质指标关系研究方法，有效解决了传统分析方法在分析二者关系时最佳研究尺度不确定的问题。利用多光谱遥感影像与高分辨率遥感影像提取地表源汇类型信息，利用DEM数据与地表土地利用数据划分最小水文响应单元，在计算基于最小水文响应单元的景观空间负荷对比指数的基础上，利用秩分析方法构建全面且冗余度低的景观指数与水质指标体系，最后采用多变量相关分析与典范对应分析方法在不同的时空尺度下分析景观格局指数与水质指标间的相关关系。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于遥感技术的流域多尺度景观格局与水质指标关系研究方法，包括以下步骤：

步骤S1，融合“图谱”特征的流域景观源汇格局信息提取；

步骤S2，所述基于最小水文单元的景观空间负荷对比指数计算；

步骤S3，所述景观格局指数与水质指标体系构建，用于构建全面且冗余度低的景观指数体系与水质指标体系；

步骤S4，所述景观格局指数与水质指标选取模块和景观格局指数与水质指标关系研究；

进一步的，步骤S1包括：

(1)遥感影像“图谱”特征提取，用于对高空间分辨率卫星影像的形状、纹理特征提取以及对中分辨率多光谱卫星影像的光谱波段信息提取工作；

(2)融合“图谱”特征的景观类型提取，用于根据不同景观特有的形状、纹理信息以及在不同波段反射率的变化来区分进而提取景观源汇类型信息；

进一步的，步骤S2包括：

(1)最小水文响应单元划分，用于划分指数计算的最小研究尺度；