地球信息科学学报 ›› 2017, Vol. 19 ›› Issue (2): 238-247.doi: 10.3724/SP.J.1047.2017.00238
宋明明1,1,1(), 都金康1,1,1(
), 郑文龙1,1,1, 李成蹊1,1,1, 卞国栋1,1,1
收稿日期:
2016-01-25
修回日期:
2016-04-04
出版日期:
2017-02-28
发布日期:
2017-02-17
作者简介:
作者简介:宋明明(1992-),硕士生,主要从事遥感与GIS应用,城市化水文效应研究。E-mail:
基金资助:
SONG Mingming1,2,3(), DU Jinkang1,2,3,*(
), ZHENG Wenlong1,2,3, LI Chengxi1,2,3, BIAN Guodong1,2,3
Received:
2016-01-25
Revised:
2016-04-04
Online:
2017-02-28
Published:
2017-02-17
Contact:
DU Jinkang
E-mail:smmjy1228@126.com;njudjk@163.com
摘要:
不透水面作为表征城市化的重要指标,具有极其重要的生态学意义。本文选取多时相Landsat影像,以秦淮河流域为研究区,通过旋转森林算法得到9年土地利用覆盖图,并综合不透水率动态变化分析、土地利用变化轨迹分析、景观格局指数分析探究大流域尺度在近30年间不透水面景观格局的演变过程,旨在揭示其在城市化背景下的时空演变规律。研究结果表明:近30年来,秦淮河流域城市化进程推动下的景观格局变化显著,不透水面积增长近4倍,景观优势度大幅提升;城市化格局演变在2001-2003年前后具有明显差异,前期城市扩张以南京城区与江宁区为主,后期南京城区不透水面扩张大大减缓,而溧水区与句容市扩张速度大幅提升;城市化建设后期,流域内不透水面斑块形状复杂度降低、散布与并列情况减少、斑块的连通性、聚集度逐步增加,其中连通性水平较高的地区主要集中在南京城区和江宁区。
宋明明, 都金康, 郑文龙, 李成蹊, 卞国栋. 秦淮河流域近30年不透水面景观格局时空演变研究[J]. 地球信息科学学报, 2017, 19(2): 238-247.DOI:10.3724/SP.J.1047.2017.00238
SONG Mingming,DU Jinkang,ZHENG Wenlong,LI Chengxi,BIAN Guodong. Quantifying the Spatial-Temporal Changes of Impervious Surface Landscape Pattern from1988 to 2015 in Qinhuai River Basin[J]. Journal of Geo-information Science, 2017, 19(2): 238-247.DOI:10.3724/SP.J.1047.2017.00238
表1
数据源信息"
年份 | 数据类型 | 遥感影像采集时间 | 分辨率/m |
---|---|---|---|
1988 | Landsat5 TM | 1988-07-05 | 30 |
1994 | Landsat5 TM | 1994-07-06 | 30 |
2001 | Landsat7 ETM+ | 2001-07-17 | 30 |
2003 | Landsat5 TM | 2003-02-05 | 30 |
2006 | Landsat5 TM | 2006-05-20 | 30 |
2009 | Landsat7 ETM+ | 2009-05-04 | 30 |
2011 | Landsat7 ETM+ | 2011-07-29 | 30 |
2013 | Landsat8 OLI | 2013-08-11 | 30 |
2015 | Landsat7 ETM+ | 2015-05-05 | 30 |
表3
景观格局指数生态含义"
格局指数 | 计算公式 | 解释 |
---|---|---|
斑块数量NP | nk表示地类k的斑块总数量,常用来描述景观的异质性,其值的大小与景观的破碎度有很好的正相关 | |
斑块数量年均增长率 Annual Growth Rate of NP | nb表示后期斑块数量,na表示前期斑块数量,n为时间跨度(年),解释斑块数量年平均增长的速度(%) | |
平均斑块尺寸MPS | 地类k总面积A与斑块数量之比,转化为km2。代表一种平均状况 | |
最大斑块指数LPI | 0<LPI≤100,aij表示第i行,第j列斑块的面积,A为总面积(m2),决定景观的优势种 | |
景观形状指数LSI | 以正方形为标准,LSI ≥1,只有一个正方形斑块时LSI =1,形状越不规则,LSI越大 | |
散布与并列指标IJI | IJI在斑块类型级别上等于与某斑块类型i相邻的各斑块类型的邻接边长除以斑块i的总边长再乘以该值的自然对数之后的和的负值,除以斑块类型数减1的自然对数,最后乘以100是为了转化为百分比的形式 | |
聚集度指数AI | AI基于同类型斑块像元间公共边界长度来计算,当该类型中像元间的公共边界达到最大时,具有最大的聚合指数 | |
香农多样性指数SHDI | 当景观中只有一种类型的板块时SHDI =0,当斑块类型增加或者各斑块所占比例趋于相近时,SHDI也相应增大 | |
香农均度指数SHEI | SHEI等于香农多样性指数除以给定景观丰度下的最大可能多样性(各斑块类型均等分布) |
表4
秦淮河流域行政区历年不透水率及年均变化率统计"
时间 | 全流域/% | 南京/% | 江宁/% | 溧水/% | 句容/% |
---|---|---|---|---|---|
1988 | 3.92 | 10.69 | 3.72 | 2.89 | 3.77 |
1994 | 4.43 | 18.60 | 5.08 | 3.23 | 2.50 |
2001 | 8.59 | 32.74 | 9.53 | 6.11 | 5.60 |
2003 | 9.01 | 39.41 | 11.16 | 5.49 | 4.44 |
2006 | 11.12 | 48.14 | 14.32 | 6.67 | 4.98 |
2009 | 13.51 | 50.23 | 17.88 | 8.83 | 6.25 |
2011 | 16.31 | 59.38 | 21.22 | 12.51 | 7.22 |
2013 | 17.48 | 60.84 | 22.64 | 11.46 | 9.93 |
2015 | 19.09 | 59.52 | 25.17 | 15.22 | 9.09 |
1988-2001 | 5.71 | 9.09 | 7.60 | 4.36 | 1.09 |
2001-2015 | 6.45 | 3.50 | 7.01 | 8.88 | 6.15 |
表5
秦淮河流域土地利用轨迹变化统计"
转变模式 | 面积/km2 | 百分比/% | 模式内主要转变轨迹 | 面积/km2 | 百分比/% |
---|---|---|---|---|---|
稳定不变 | 1467.44 | 56.77 | 耕地-耕地-耕地 | 1232.40 | 83.98 |
林地-林地-林地 | 162.58 | 11.08 | |||
前期变化 | 318.91 | 12.34 | 耕地-建筑-建筑 | 133.36 | 41.82 |
林地-耕地-耕地 | 62.57 | 19.62 | |||
后期变化 | 460.97 | 17.83 | 耕地-耕地-建筑 | 256.29 | 55.60 |
林地-林地-耕地 | 60.87 | 13.20 | |||
连续变化 | 135.81 | 5.25 | 耕地-耕地-裸地 | 56.01 | 12.15 |
耕地-裸地-建筑 | 44.80 | 32.98 | |||
林地-耕地-建筑 | 19.42 | 14.30 | |||
重复变化 | 201.67 | 7.80 | 耕地-裸地-耕地 | 55.97 | 27.76 |
耕地-林地-耕地 | 61.20 | 30.34 |
表6
秦淮河流域景观指数统计"
年份 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1988 | 1994 | 2001 | 2003 | 2006 | 2009 | 2011 | 2013 | 2015 | |
NP | 7929 | 18 857 | 20 498 | 25 121 | 21 467 | 17 346 | 12 569 | 16 375 | 15 908 |
LSI | 97.24 | 145.36 | 161.65 | 173.51 | 164.08 | 151.18 | 121.62 | 148.66 | 147.26 |
LPI | 0.08 | 0.19 | 1.85 | 3.33 | 4.35 | 6.53 | 7.34 | 7.44 | 8.14 |
IJI | 37.97 | 47.36 | 54.65 | 53.73 | 41.97 | 43.16 | 45.08 | 37.47 | 34.39 |
AI | 71.22 | 59.25 | 67.56 | 66.02 | 71.10 | 75.85 | 82.35 | 77.61 | 80.23 |
SHDI | 0.73 | 0.83 | 0.97 | 1.01 | 0.96 | 1.00 | 0.98 | 1.02 | 1.05 |
SHEI | 0.46 | 0.52 | 0.60 | 0.63 | 0.60 | 0.62 | 0.61 | 0.63 | 0.65 |
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