基于TM影像的黑土区表层土壤有机碳空间格局研究

土壤有机碳是陆地生态系统的一个动态组成部分，其储量、分布及其转化在陆地碳循环中起着重要的作用，是土壤肥力的核心指标之一。土壤有机碳含量的多少及其空间分布特性受气候、母质、地形等结构性因子以及施肥、耕作等随机性因子的影响。作为陆地生态系统中的一个区域化随机变量，土壤有机碳在系统内部垂直和水平方向上发生变化的同时，参与大气圈和生物圈这两个碳库之间的循环。为了揭示土壤有机碳的空间分布特性，传统统计学、地统计学、遥感与地理信息系统等方法被相继引入且逐渐走向成熟，其中，利用遥感与地理信息系统相结合的方法来反演土壤有机碳库储量及其空间分布格局为越来越多的专家学者所重视。本文在对不同方法基本理论进行简单阐述的基础上，对利用Landsat TM影像分析表层土壤有机碳格局的可行性进行了分析，并就遥感技术在反演表层土壤有机碳的空间分布格局中的应用前景进行了展望。 以黑龙江省部分黑土地区为研究对象，在不同时空尺度下分析了表层土壤有机碳与Landsat TM影像的TM1－TM5、TM7六个波段以及由其计算出的NDVI、NDTI、NDI5、NDI7、NDSVI、SAVI、RDVI和MSAVI 8个遥感指数之间的相关性。结果表明当Landsat TM影像的成像时间为2002年9月份时：(1)小尺度下表层土壤有机碳与TM1极显著相关(r=0.32, p<0.01)，与TM2、TM3和NDSVI显著相关(p<0.05)，相关系数分别为r=0.27，r=-0.29，r=0.26。(2)大尺度下，表层土壤有机碳与TM1、TM2、TM5和NDI5存在极显著的正相关(p<0.01)，相关系数分别为r=0.30，r=0.34，r=0.35，r=0.32；而与NDI7之间存在显著相关性(r=0.27, p=0.02)。(3)当空间尺度一定时，在不同的时间尺度下与表层土壤有机碳具有显著相关性的遥感指标不同。(4)在大尺度下利用遥感技术测定法得到的回归模型对表层土壤有机碳空间分布格局具有较好的预测效果(R2=0.7097, p<0.05)；(5)在大尺度下海拔高于200 m的地区表层土壤有机碳浓度显著高于海拔低于200 m的地区(p<0.05)。 通过分别利用地统计方法和遥感技术测定法分析海伦市表层土壤有机碳的空间分布格局，以步长为6170m时球状模型对表层土壤有机碳进行了拟合并利用Kriging插值方法得到了海伦市表层土壤有机碳分布格局；将这一结果与我们利用Landsat TM影像通过遥感技术测定方法得到表层土壤有机碳空间格局进行比较发现：在精度一致的前提下，遥感技术测定法在所需样本数量约为地统计方法的一半，同时在所消耗的人力、物力以及在时间上的循环周期等方面，遥感技术测定方法与地统计方法相比也有着明显的优势。

基于遥感的城市绿地格局及变化分析——以沈阳市为例

本文利用中高分辨率遥感影像研究2006年沈阳市三环内城市绿地的空间格局及2001-2006年间的变化，以期对5年的高强度绿化建设进行评价。利用QuickBird高分辨率遥感影像，结合基于知识分类方法提取的植被覆盖信息和目视解译方法提取的土地利用信息，分析了2006年附属绿地的空间分布格局和公园绿地可达性。利用2001、2006年两景Landsat TM影像，基于线性混合分解方法提取的植被盖度信息，分析了5年间的绿化建设强度及其空间分布。 本文得到以下结论： 1) 工业用地和公共设施用地的绿化率均较高，分别是28.9%和32.3%。研究区域多层老式居住用地和道路的绿化率只有近20%。新居住用地中高层片块居住用地的平均斑块面积较小，主要是由小块的街区角落开发而成，绿化率只有10.3%；其余的新居住用地的绿化率均高于多层老式居住用地。居住用地高度类型相同的情况下，花园式居住用地比片块式居住用地拥有更高的绿化率。 2) 附属绿地绿化率随距市中心距离的递增梯度反映了城市内外绿化状况的两极分化现象，在几种主要的城市用地类型之间存在差异：公共设施（4.16%∙km-1）>多层老式居住用地（3.85%∙km-1）>新居住用地（3.05%∙km-1）>道路（2.36%∙km-1）。新居住用地弱于多层老式居住用地，表明随着旧城改造的持续进行，居住用地的内外两极分化现象可以得到缓解。公共设施用地的内外两极分化现象较严重，城市化进程中慎重对待高绿化率的公共设施用地如高校等迫于地价压力的外迁行为。 3) 公园绿地可达性分析的结果表明，只有29.25%的居住用地分布在距最近公园绿地5分钟的步行范围内，43.31%的居住用地在5-15分钟的步行范围内，建议持续增加公园绿地建设，尤其是在工商业密集区。研究区域尚未出现居住用地绿化环境的马太效应（高公园绿地可达性+高附属绿地绿化率）。 4) 2001-2006年，道路、居住用地、公共设施用地、公共绿地及广场的植被盖度均有不同程度的增加（5%-9%），证实了5年间绿化建设力度之大；工业用地的植被盖度几乎没有变化，原因估计是工业用地空间属于非公共空间，不属于公共绿化建设区域。5年间植被增量空间分布均匀，没有针对低绿化覆盖率地区加强绿化建设力度，部分缓解了绿化率的城市内外两极分化现象。

辽宁中部城市群人口空间分布格局及动态演化

本文根据1992年和2006年Landsat TM影像，利用Erdas和ArcGIS软件，对辽宁省中部城市群的居民地、交通道路及人口分布格局进行了研究。 结果表明： 居民地分布格局： （1）辽宁省中部城市群居民地在斑块数量上主要以小型斑块为主，沈阳等几个大型城市在斑块面积上占主要地位。 （2）依据居民地面积的空间比重将辽宁省中部城市群居民地划分为东部地区、沈阳地区和西部地区3个特征区域，其中沈阳地区平均斑块面积最大，城市化程度最高；西部地区斑块密度最大，居民地最为密集；东部地区平均斑块面积和斑块密度均最小，居民地发育程度最低。 （3）尽管居民地在3个区域内都呈随机分布，但其指示参数——最邻近点指数还是体现出明显的区划差异。 （4）居民地分布受中心城市的影响显著，各中心城市的辐射范围不同，大小依次为沈阳>鞍山>铁岭>营口>辽阳>本溪>抚顺。 交通道路： （1）辽宁省中部城市群地区二级路所影响面积最大，一级路最小，影响的居民地斑块数目则为二级路>一级路>高速路。总体上二级公路的修建对居民地斑块数目和面积的变化贡献率最大。而对于辽宁省中部城市群七个城市来说不同等级的公路对各个地区有不同的贡献率。 （2）通过简单相关和偏相关分析，从定量角度阐明居民地和不同类型道路之间的相关关系和相关程度。其中，在简单相关系分析中, 高速公路与居民地面积最为相关，二级公路与居民地斑块个数最为相关；在偏相关分析中, 高速公路与居民地面积、高速公路与居民地斑块个数都最为相关，且表现出极显著相关（p<0.01）。 人口分布： （1）辽宁省中部城市群人口从1992-2006年来呈现递增趋势，人口继续向不均衡发展，东部人口聚集相对较少，西部人口则较为密集。 （2）从人口密度的增长幅度来看，变化最显著的是人口密度为150-200人/km2的地区，沈阳作为中心城市，是人口增长的热点。人口密度在200人/ km2以上的地区逐渐缩小，而面积渐次扩大，表明辽宁省中部城市群人口更加趋近于聚集性。 （3）人口重心向西南方向偏移， 且仅在沈阳地区内变动，重心移动路径大约3.77km，表明十四年来人口分布变化较小。 本文还对辽宁省中部城市群人口统计数据空间化的方法做了些探讨，设计了以GIS确定量化影响因子、以居民地信息和交通道路信息相结合的方法，成功建立了辽宁省中部城市群的人口数据格网分布表面，并用面插值方法进行平滑。其优势为：①建立的模型更接近于实际的人口分布。②通过面插值平滑方法可以使整个区域的人口数量保持一致。③所建立的模型数学形式简单，更容易设计和改进。

TM数字图像处理中应用专家系统方法辅助土壤分类的研究——以吉林省农安县波罗泡窗口为例

本研究从探索新的、更有效的卫星遥感影像计算机辅助分类方法着眼，从在TM影像上识别土壤类型着手，将专家系统方法应用于到卫星遥感影像计算机辅助分类领域，并作了研究的尝试。通过RSCES在试验窗口区的初步工作结果可以看出，将专家系统方法引入到计算机辅助分类领域是可行的、实用的、有价值的，同时也代表了本领域的发展方向。在研究过程中可以得出以下几点认识。（1）目视判读经验表明，计算机对遥感影像的判读将从过去的单纯利用每个像元的光谱特征，发展到一个新的阶段，即对像元的空间关系以及多种辅助信息的综合应用；分析方法也将从精确的数学模型发展到应用判断性知识不确定性知识的专家系统分析。这代表了遥感图像计算机判读的发展方向。（2）在使用专家知识的基础上，各种辅助数据，包括地形图和原有专题力数据，寻于改善判读精度可以发挥重要的作用。（3）将专家系统应用于计算机辅助判读，目前国内外虽然做了一些工作，但还处于初期阶段，正处于发展完善之中，因此，专家系统的设计和建造没有现成的方法和严格的途径可资遵循。专家系统是一门多学科的交叉科目，在系统的建造过程中，尤其需要领域专家与系统设计人员的密切配合，相互合作。