武汉市城镇扩张适宜性与景观生态安全格局的时空耦合关系研究

城镇用地扩张与景观生态安全格局之间存在空间上的关联性与冲突性,为探究城镇扩张适宜性与景观生态安全格局的耦合关系,本文以武汉市为例,在2001、2007和2014年3期ETM遥感影像解译的基础上,结合武汉市高程、坡度、全国第二次土地调查与变更调查数据、道路交通网络数据等构建武汉市土地利用时空数据库。从自然环境因素与区位条件因素两大方面构建城镇扩张适宜性评价指标体系,利用GIS空间分析获取武汉市城镇扩张适宜性分布特征,采用最小阻力模型(MCR)构建武汉市景观生态安全格局。从空间分布特征与时间演变特征两个维度研究城镇扩张系统与景观生态系统之间的耦合关系。     

基于最小累积阻力模型的长吉生态安全格局构建

为了缓解城市快速扩张背景下产生的生态保护与土地开发之间的矛盾、保证区域生态安全稳定,构建城市生态安全格局显得尤为重要。首先基于景观生态学理论,以土壤数据、土地利用现状数据和遥感数据为数据源,选取反映自然生态状况和人类活动影响的两大类生态风险指数,利用GIS空间分析、RS技术以及景观结构分析软件FragStats对长吉联合都市区进行了生态安全风险评价;然后从生物多样性保护、水源涵养、土壤保持以及气候调节等方面对区域生态系统服务功能的重要性进行定性评价;再以生态安全风险评价结果为阻力面,根据生态服务功能重要性结果确定生态源地;最后利用最小累积阻力模型,划定了林地、湿地、草地、水系4类核心生态空间,构建了"三带两区、五脉连江、林田相间"的区域生态安全格局。研究结果为长春市生态环境建设提供了切实可行的科学指导。     

武汉市生态用地景观格局的时空演化特征分析

为揭示快速城市化下,武汉市进入21世纪最初的12年来生态用地的时空演变规律,以武汉市2000年、2005年和2011年Landsat TM/ETM+遥感数据为数据源,在景观格局分析的基础上,通过景观组分转移矩阵和景观不稳定斑块分析方法定量研究生态用地景观演变的数量、结构特征和变化方向,并采用景观破碎度和景观连通性指标反映生态用地空间格局特征。结果表明:从数量结构来看,2000-2011年,伴随建设用地的快速扩张,武汉市生态用地面积继续减少。水域作为生态用地的第一大景观,优势度不断降低,而林地和未利用地在生态用地中的比重有所上升。相比于生态用地内部的转换,生态用地与非生态用地转入转出愈发频繁,林地和水域稳定性差,大面积转化为农田。从空间分布来看,武汉市生态用地主要集中在黄陂区和江夏区,中心城区的生态用地持续大量减少,林地和未利用地的空间破碎化程度不断增加,斑块被分割为破碎状态且边界复杂,受人类活动干扰大。除江夏区外,其他城区生态用地的空间连通性急剧下降,生态用地孤岛化。研究成果对科学规划城市生态廊道,建设生态环境友好型城市具有一定的指导意义。     

基于生态事件序列的时态关联规则挖掘

本文分析了时态关联规则挖掘的相关定义,介绍了强时态关联规则挖掘的步骤,设计并实现了基于时间约束的T-Apriori算法。提出了生态事件和生态时间序列的概念,以我国南海大亚湾海域的赤潮现象为例,研究了基于生态事件序列的时态关联规则挖掘问题。     

高分五号高光谱遥感影像的城市土地利用景观格局分析

本文以武汉市江北核心区域7个行政区为例,以"高分五号"(GF-5)高光谱遥感影像为实验数据,提出了一种基于深度学习的空—谱结合高光谱影像分类算法(SSUN)的改进算法SSUN-CRF,通过全连接条件随机场(FC-CRF)对SSUN分类结果进行细化,并结合选取的7个景观格局指数分别从类型斑块水平以及景观水平分析7个行政区景观格局特点及武汉市城市化趋势。结果表明:(1) SSUN-CRF算法能够快速准确地提取城市用地类型,总体精度可达0.9048,Kappa系数可达0.8807;(2)从斑块类型水平上分析:根据各行政区不同类别景观类型百分比(PLAND)可以看出,武汉市主城区以居住用地为主,汉阳区3类居住用地PLAND指数高于其他主城区,表明汉阳存在较大"城中村"现象;江汉区商业用地斑块密度(PD)高且聚合度(AI)低,即商业用地多且分布均匀,表明江汉区是武汉的重要商贸区;(3)从景观层次水平上分析:根据香农多样性(SHDI)、香农均匀度(SHEI)指数分析可以看出,武汉市江北区域各用地类型总体分布均衡,景观生态多样性和稳定性较好;从斑块密度(PD)和香农多样性(SHDI)空间布局分析可知武汉市的城市扩张呈现以主城区为核心向外蔓延趋势,且沿主城区东南、西南方向扩张趋势明显。本文研究成果对武汉市总体发展规划、优化土地利用及可持续发展建设具有重要的指导意义,进一步可为发展长江经济带、"长江主轴"提供决策参考。     

基于地理国情数据的城市扩张和生态格局分析——以武汉市为例

城市扩张是城镇化的主要特征，研究城市扩张规律对城市空间规划、高质量发展提供决策依据。本文以武汉市为研究区，以2015—2018年地理国情监测成果为主要数据源，通过数据整理与提取、计算城市扩张特征指数、提取城市格局变化、计算生态景观指数等处理，对研究区城市扩张和生态格局变化特征进行分析。研究结果表明：2015—2018年间，武汉市从快速扩张阶段逐渐减缓，紧凑度逐渐下降；中心城市扩张主要以种植土地破坏为代价；远城区快速扩张主要以林草面积减少为代价；在生态指数上，各生态景观类型破碎度均有下降，但水域面积保持良好。     

港口岸线增长与城市土地利用变化强度关联分析

为分析海岸线变化与土地利用变化之间的相关性,揭示在港口发展主导下沿海城市扩张过程内在机理,该文提出了利用Apriori关联规则算法对港口城市一定时期内土地利用变化强度的序列模式与岸线变化强度进行关联规则挖掘。分别挖掘出了岸线变化强度与土地利用变化强度、港口距离与土地利用变化强度之间的关联规则。挖掘结果表明:港口岸线变化的强度对朝内陆方向上的土地利用变化强弱次序有着重要影响。该研究揭示了海岸线变化与土地利用变化的内在联系,以及港口发展主导下的城市扩张模式,为合理规划港口城市空间结构提供参考。     

基于土地利用/覆被变化的景观生态风险演化分析

通过建立中山市景观结构与土地利用之间的联系,构建景观生态风险评价体系,能为政府合理利用土地提供参考价值,实现土地资源的有效利用.结果表明:①中山市在城市扩张过程中表现出土地利用粗放的特点,建设用地取代耕地成为优势地类,传统农业占比愈发减少,耕地与水体存在频繁的交换,建设用地的持续扩张使其动态度维持在较高水平;②中山市景观破碎化程度加剧,景观形状复杂化,整体景观用地类型面积差距缩小,景观优势度呈先升后降的变化趋势,景观类型多样性明显,整体景观趋于稳定和均匀化;③中山市整体生态风险值呈下降趋势,表现出明显的空间分异演变特征,建设用地吸纳了耕地、水体等脆弱度较高的用地类型,使西北部、中部大量生态风险单元的生态风险指数降低,整个中山市的生态风险达到较低水平,这与区域经济发展和产业结构的差异有关.     

基于NPP-VIIRS夜光遥感的杭州市建成区结构发展变化分析

为探索杭州市城市结构发展变化,本文基于NPP-VIIRS夜光遥感数据,结合GIS与Fragstats技术分析杭州市城市建成区动态变化以及结构发展演变分析。结果表明：1)研究期间,杭州市建成区面积持续扩张,以原有区域为基础向四周蔓延式增长;2)通过构建城市扩张指数分析,杭州市年均扩张速率、扩张强度持续降低,联合光强度和夜光均值评价指标,分析城市建成区内部的经济发展水平;3)景观格局指数显示,杭州市建成区景观破碎度变大,景观形态复杂度提高。杭州市应充分发挥地理资源优势,统筹全域均衡发展,有效提升用地合理性。该研究对提高城市规划管理水平具有参考价值,可为杭州市城市用地规划、建设及可持续发展提供科学依据。     

东莞市“小山小湖”生态资源分析与管护对策

着眼于东莞市新型城镇化背景下的生态保护工作,以QuickBird和SPOT遥感影像作为数据源,在RS和GIS技术的支撑下对"小山小湖"生态资源进行摸查,挖掘东莞市潜在生态资源存量,分析"小山小湖"的空间分布、景观格局特征,并从社区角度为东莞市生态资源合理开发和可持续利用提供管护对策,对防止城市过度扩张、提升城市空间品质、优化人居环境具有重要意义。     

A developed algorithm of apriori based on association analysis

A method for mining frequent itemsets by evaluating their probability of supports based on association analysis is presented. This paper obtains the probability of every 1-itemset by scanning the database, then evaluates the probability of every 2-itemset, every 3-itemset, everyk-itemset from the frequent 1-itemsets and gains all the candidate frequent itemsets. This paper also scans the database for verifying the support of the candidate frequent itemsets. Last, the frequent itemsets are mined. The method reduces a lot of time of scanning database and shortens the computation time of the algorithm.     

A Developed Algorithm of Apriori Based on Association Analysis

A method for mining frequent itemsets by evaluating their probability of supports based on association analysis is presented. This paper obtains the probability of every 1-itemset by scanning the database,then evaluates the probability of every 2-itemset, every 3-itemset, every k-itemset from the frequent 1-itemsets and gains all the candidate frequent itemsets. This paper also scans the database for verifying the support of the candidate frequent itemsets. Last, the frequent itemsets are mined. The method reduces a lot of time of scanning database and shortens the computation time of the algorithm.     

基于目标关联的多源卫星遥感图像兵营融合检测方法

目前的目标融合检测方法大都是基于多源遥感图像配准的,然而在实际的应用中,成像机理不同的多源遥感图像的精校正和图像间的配准是十分复杂的,难以确保其配准精度.为此,本文提出了一种基于目标关联的多源卫星遥感图像的兵营融合检测方法.该方法不对图像进行配准,而是根据单源图像的目标自动检测结果,利用图像的大地坐标信息,截取包含目标的同一地区的局部遥感图像,再分别提取多源遥感图像目标的特征,并根据其中冗余的特征,对提取的目标区域建立关联,再由关联检验确保特征关联的正确性,最后对目标特征进行融合决策,得到目标融合检测结果.实验结果表明,该方法能有效地利用多源遥感图像的信息,降低遥感图像目标检测的误判率,提高目标特征的准确度.     

时序空间关联规则挖掘及其应用研究

空间关联规则挖掘是空间数据挖掘的重要内容,文中给出了时序空间关联规则挖掘的相关概念、原理及实现（算法）,研究了时序空间关联规则挖掘数据集的构造方法,提出通过空间实体关联关系和时间项转置方法将处于不同时刻的、相互独立的空间数据集进行重构,生成隐含了时序空间关联特征的挖掘数据集,进而可应用关联规则挖掘算法获取时序空间关联知识,初步进行了时序空间关联规则挖掘的应用研究。     

基于MSA特征的遥感图像多目标关联算法

遥感图像中多目标关联存在以下两个问题:一是低时间分辨率观测使得目标状态信息无法准确估计,基于Kalman滤波的多目标关联算法不再适用;二是基于图像特征的目标关联算法又无法处理大场景观测中多个目标关联引起的模糊性.针对上述问题,提出一种基于多尺度自卷积特征匹配和关联代价矩阵最优化的多目标关联算法.实验表明该算法对遥感图像中多目标关联问题具有一定的适用性.     

空间关联规则挖掘在中国农业普查中的应用研究

空间关联规则挖掘是一个过程,主要包括数据选取、数据预处理、数据变换、数据挖掘算法实施以及模式解释与评估等。目前,相关研究的重点在于各种空间关联规则挖掘算法的实施,而对其他几个步骤的研究比较少,如多个字段的综合处理、连续数据的离散化等。同时,农业普查数据尤其是第二次全国农业普查数据涵盖了丰富的"三农"信息,像座宝藏,期待人们运用各种技术开发利用。空间关联规则挖掘无疑是挖掘农业普查数据宝藏的最理想工具。本文将空间关联规则挖掘首次引入中国农业普查当中,以其在甘肃农业普查中的应用实例详细描述空间关联规则挖掘各步骤处理过程及各技术关键的处理方法,最后得出一些甘肃省各界最为感兴趣的知识,为甘肃省解决"三农"问题提供决策依据。     

基于支持度矩阵的Apriori改进算法

提出了一种利用支持度矩阵生成频繁项集的Apriori改进算法。通过上三角分块稀疏矩阵的行列性质和非频繁列之间的约束关系,改进的算法避免了Apriori连接步中大量非频繁候选k-项集的产生及其在剪枝步中(k-1)-子集的分解和判断。该算法能够有效地压缩搜索空间,降低Apriori连接和剪枝步骤的开销。     

多源地理空间矢量数据关联模型设计

多源地理空间矢量数据之间存在着隐含的关联关系，这些关联关系往往隐式存在，难以直观展示，也难以与空间数据映射交互展示，更无法进行查询分析，获取所需信息。针对这种情况，本文以多源地理空间矢量数据及统计数据为研究对象，首先定义了多源地理空间矢量数据关联的概念及分类，然后以此为基础设计了多源地理空间矢量数据关联模型，并将其分为3个子模型：基于自适应四叉树编码的空间关联子模型、基于几何匹配的空间关联子模型及基于语义匹配的空间关联子模型。该模型定义了多源地理空间矢量数据之间的关联方式，为关联关系的构建奠定了理论基础。     

时态GIS的空间实体关联技术应用研究

在自然界中大多数现实世界的实体都是动态的,地图上的公路、铁路、居民地等只是相对于一个很短的时间里是静态的,经过一个长的时间这些实体都将发生改变。本文根据不同时态地理实体的各种特征比较,将两个时态的数据进行关联,建立几何、位置和属性的变化模型,将这个动态的过程表现出来。试验表明,本文的算法是有效的。     

基于布尔矩阵的空间关联规则提取方法研究

空间关联规则是空间数据挖掘(SDM)中的重要内容之一。由于空间数据的复杂性,传统的空间关联规则挖掘方法主要是将空间数据库变换为非空间数据库,通过挖掘算法挖掘空间关联规则。目前,Apriori算法是关联规则挖掘中使用最为普遍的算法,但是,由于该算法在关联规则提取过程中需要多次扫描数据库,并且产生冗余的候选项集,因此,在执行大型数据库的关联规则挖掘时,具有效率低下的缺陷。本文基于Apriori算法提出了基于布尔矩阵的空间关联规则挖掘算法,并以挖掘福建省厦门市土地覆盖现状与地形特征因子的空间关联关系作为试验案例,对比Apriori算法的提取结果与提取效率,结果表明:该算法不仅减少了扫描数据库的次数,而且减少了冗余候选项集的产生,提高了空间关联规则的提取效率。