基于RS與GIS技術的景觀格局分析及生態適宜性評價

湯思遙

摘要：本文以黃石市陽新縣及周邊地區SPOT衛星影像為基礎資料，利用GIS技術對基址進行景觀格局分析以及生態適宜性分析，力圖充分表達基址內部景觀特征，進而做出對該指定區域的土地生態適宜性評價，為陽新縣的建設及生態規劃 提供參考和建議。

Abstract： Based on the SPOT satellite imagery of Yangxin County and surrounding areas in Huangshi City， this paper uses GIS technology to analyze the landscape pattern and ecological suitability of the base site， in order to fully express the internal landscape features of the base site， and then make evaluation of land ecological suitability of the designated area， which provides reference and suggestions for the construction and ecological planning of Yangxin County.

關鍵詞：遙感影像;景觀格局;生態適宜性

Key words： remote sensing image;landscape pattern;ecological suitability

中圖分類號：P208 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）12-0139-03

1 ?場地現狀

陽新縣位于湖北省東南部，隸屬于黃石市，縣政府駐興國鎮，下轄太子鎮、木港鎮、三溪鎮等22個鎮，以及386個行政村。位于長江中游南岸，幕阜山北麓的低山丘陵地區。境內南北及西部多低山，東北部境內有長江穿過，富水等六條水系向長江匯入，東北境多小型狹長平原，其間散布韋源湖、海口湖、菖湖、袁廣湖、上巢湖等中、小型湖泊。

2 ?生態適宜性評價

2.1 生態適宜性評價

生態適宜性評價是指從生態環境保護角度出發，運用科學定量的評級劃分的方法，來對土地的利用方式提出相應的生態保護與利用的途徑與方式。生態適宜性評價多用于規劃尺度，對城市的土地利用規劃、自然風景區的生態保護規劃等大范圍的區域建設往往起著控制引導的作用。

本文的生態適宜性評價方法是以黃石市陽新縣東南部城市用地為評價對象，結合城市建設的生態適宜性特征提出評價因子體系，由Landsat8遙感影像為基礎數據解譯土地利用現狀，再運用層次分析法確定評價因子的權重值，通過ArcGIS10.2的空間分析功能進行評價。

2.2 評價指標體系建立

評價因子選取不宜過多，盡量選取對生態適宜性影響顯著的主導因子;應在性質上比較穩定，不易變化;所需的數據容易獲得，保障評價方法的可操作性。結合建設用地現有資料，盡量選取對生態適宜性影響顯著的主導因子。本文選取水體因子、植被因子、用地敏感性因子和景觀阻力面大因子四大類作為樣本進行適宜性評價。如表1所示。

3 ?評價研究過程

研究范圍內的土地利用現狀是生態適宜性分析的基礎，準確、全面區分辨別規劃區內的土地利用現狀有助于更好地了解規劃區內的景觀結構、生態現狀，發現主要生態問題。此次分析的影像圖來源是該地區的全色波段影像與多光譜影像，運用ERDAS軟件合成遙感圖像，優化處理，得到區域范圍內各主要用地類型分類圖。

3.1 數據獲取

在無場地信息資料的情況下，通過互聯網公開的衛星影像和地形數據信息，在地理空間數據云網站上下載Landsat8原始衛星影像數據。

3.2 數據解譯

規劃區內的土地利用現狀是生態適宜性分析的基礎，準確、全面區分辨別規劃區內的土地利用現狀有助于更好地了解規劃區內的生態現狀，發現主要生態問題。此次分析的影像圖來源是該地區的全色波段影像與多光譜影像，運用ERDAS軟件合成遙感圖像，優化處理，得到區域范圍內各主要用地類型分類圖。

結合衛星影像并運用ArcGis和Eardas軟件合成遙感圖像，進行優化處理，得到區域范圍內各主要用地類型分類圖。

3.2.1 影像預處理

打開 ERDAS，將下載的多光譜文件和全色影像文件進行幾何配準，得到校正之后的影像。

3.2.2 光譜融合

將已經完成校正的圖像在Viewer中打開，點擊Interpreter，啟動圖像解譯模塊。選擇Spatial Enhancement，再點擊Resolution Merge然后輸入、輸出保存，得到圖2所示圖像。處理后的遙感影像既具有全色影像清晰的空間分辨率，又具有多光譜的彩色信息，為下一步的數據解譯做好準備。

3.2.3 監督分類

監督分類是指利用已知的像元所對應的類型為基礎，建立訓練樣本，以該訓練樣本為參照，將場地內所有像元進行歸類的過程。一般用于對某一研究區土地覆蓋類型（植被、水體、城鎮居民點、裸地）進行研究，利用數字圖像分類技術提取這類型的信息，計算各地類的面積、覆蓋率，步驟如下，結合圖像融合結果和理論基礎，現將該圖像分類標準定為：農田、道路、水體、建筑及綠地。

①打開監督分類窗口，選擇加載區域。點擊影像窗口中工具按鈕，選擇多邊形工具進行區域選擇，對農田、道路、水體、建筑及綠地五種景觀類型進行取樣。

②計算混淆矩陣Evaluate——Contingency，依據保證分類結果每個樣區本身數據占到90%以上。

③分類結果符合要求，保存分類結果。

④重復此操作步驟三次，得到處理三次后的圖像。

⑤點擊Interpreter——GIS Analysis——Clump，對種景觀類型進行聚類統計。點擊Interpreter——GIS Analysis——Eliminate，在input file中選擇clump.img，然后output file選擇輸出地址，命名為eliminate.img，點擊ok 進行處理，并將不同用地類型附以不同顏色，結果如圖1所示，分類過程完成。

3.3 評價因子提取和分級

3.3.1 水體因子提取分析

根據erdas中分類提取得到的用地分類圖，導入ArcGIS中，提取得到水體因子的單獨數據，以0-25m、25-50m、50-75m、75-100m為緩沖區域，對其從高到低賦值。

3.3.2 用地敏感性因子提取分析

將erdas優化完成的，導入ArcGIS軟件中的用地分類影像圖進行按不同用地類型進行重分類，可得到用地類型分布圖。

3.3.3 最小景觀阻力因子提取分析

景觀格局中的生態過程的水平流動受到景觀格局中不同的景觀類型所造成的阻力影響，一般來說，水體，綠地對于生態過程水平流動的阻力最小，而硬質，道路，建筑的阻力最大。根據現有的用地和研究區域的尺度，利用重分類工具將阻力值設在0-500間，其大小按照建筑>道路>地被>農田>植被，來反映相對阻力大小，形成成本面。在此基礎上，運用GIS成本距離分析工具，以水體為源，對整個區域建立景觀最小累積阻力面圖。

3.3.4 植被因子提取分析

根據erdas中分類提取得到的用地分類圖，導入ArcGIS中，提取得到植被因子的數據，利用重分類工具，把基址區域按用地敏感從高到低，按植被類型分為：林地、生產植被、人工植被和無植被覆蓋幾個等級。

3.3.5 疊加分析

在生態適宜性評價中，每個評價因子的重要性或通過權重來反映貢獻度，將每個因子各分為四級，基于YAAHP軟件，采用AHP層次分析法建立分析判斷矩陣結構，對四個因子的重要性進行比較與賦值，并通過一致性檢查得出結論，最終得出每個因素的權重系數，進而形成評價體系。

3.4 評價過程

通過加權疊加工具，依據先前建立的評價體系所確定的各個因子權重，可以對基址進行適宜性分析，得到結果（如圖2）。

4 ?評價結果

通過計算和再次的使用重分類工具可以得到規劃區內生態適宜性評價結果圖（如圖3），分區依據分別為：分值7-9為生態保護區，4-6為生態改良區，1-3為生態建設區。

同時，由上述分析過程可以看出，研究區域的水域和農田周邊的植被覆蓋量較稀疏，缺少完整的防風林系統和綠地系統，生態環境一般。總體來說，該區域生態保護和改良區域相對較為集中，但局部仍然較為分散，在縣城建設區內，缺乏較大面積的點狀、線狀綠地。而建設區的建筑密度密集，基礎設施落后，需要對其進行更新，集中生態建設區域，把零星穿插的建設區域分批次搬遷，形成完整的生態保護區和生態改良區;而對于生態建設區，需要合理規劃縣城綠地系統體系，在大建設區域內，穿插生態保護區和生態改良區，形成相互穿插的縣城建設區域。

5 ?小結

通過利用ERDAS、FRASTATS、ArcGIS數據處理平臺對湖北省陽新縣進行地面覆蓋分類、景觀格局指數分析以及生態適宜性分析和評價。遙感技術在土地利用和土地覆蓋的分類方面的應用為城市規劃帶來了極大地方便。提高了評價的合理性。為城市規劃、林業、農業等眾多領域的發展提供了快捷的了解地理信息的方法，通過對影像的分類和計算，從指標數據當中得出分析結果，可以進行一定的生態適宜性評價，為城市的發展提供指導性意見。

參考文獻：

[1]胡最，湯國安，閭國年.GIS作為新一代地理學語言的特征[J].地理學報，2012，07：867-877.

[2]呂建樹，吳泉源，張祖陸，劉洋.基于RS和GIS的濟寧市土地利用變化及生態安全研究[J].地理科學，2012，08：928-935.

[3]李清泉，李德仁.大數據GIS[J].武漢大學學報（信息科學版），2014，06：641-644，666.

[4]李文杰，張時煌.GIS和遙感技術在生態安全評價與生物多樣性保護中的應用[J].生態學報，2010，23：6674-6681.