基于地理国情普查的县域景观格局分析与优化建议——以佛山市三水区为例

快速城镇化进程带来城市地表覆盖类型及其空间组合关系的剧烈变化,由此造成资源短缺、环境污染、生态恶化等诸多问题。景观格局分析与优化方法对合理利用和优化配置土地资源至关重要,而地理国情普查为此提供基础数据支撑。本文选取景观斑块水平和景观类型水平指数,基于地理国情普查数据,对佛山市三水区地表覆盖景观类型特征和景观格局特征进行量化分析。研究结果表明:三水区水域和林地构成景观基质,山水城市特征明显;城乡人文景观优势度相对较高,城市开发对生态景观破碎化作用显著;三水区土地综合整治工作有待加强。     

城市行道树绿视量指数研究

本文立足于街道景观视觉质量定量研究不足,以行人的视觉感受为出发点,创新性地提出一种用于衡量城市行道树的绿量可视性的绿视量指数。该方法通过模拟人眼视野范围内周围树木的真实场景,定量描述了行人视角下所能捕获的行道树绿色面积,以及这种目视接触概率的空间分布差异。研究结果表明：对于复杂的城市街道景观,绿视量指数能够很好地反映出行道树的空间分布、树冠三维结构、建筑物遮挡、以及观察距离对行人感知城市绿量产生的影响。本方法充分利用多源信息,基于计算机的自动解译,实现了街道场景内任意位置的绿视量高精度计算,大大降低了人力成本,可用作大范围多区域间的对比评价。研究成果证实了多源遥感数据在评价道路绿化景观视觉效果上的有效性,可为环境规划设计、绿化精细化管理、人居环境改善提供技术支撑。     

长株潭地区景观格局及其变化特征研究

基于GIS、RS技术,本文利用长株潭地区1989年、1996年、2000年和2008年4个时期的LandsatTM/ETM+遥感影像提取景观类型数据,运用景观生态学理论和方法对该地区景观格局特征,及其变化特征进行了研究,并探讨了研究区景观格局动态变化的驱动力。研究结果表明:1989-2008年的近20年中,长株潭地区各景观类型的面积发生了显著变化,主要表现为林地、耕地向建设用地转化;从研究时段来看,研究区景观类型变化速率逐步加快。研究区斑块数量和密度持续增大,最大斑块指数持续减小,景观破碎化程度升高;从景观多样性指数与均匀度指数的变化可以看出,景观格局的多样性增加,且均度增强;同时,由景观形状指数增长说明斑块形状趋于复杂化。影响景观格局变化的驱动因子主要是人为因素中的人口增长、经济发展及政策引导作用。     

基于城市园林树木景观三维模拟的绿视率估算方法

城市生态景观功能主要是绿色植物对人的视觉作用。绿视率被认为是一种比较好的衡量绿色空间视觉感受的描述因子。目前绿视率的估算主要基于静态的图像或者街景数据,而绿视率是一种动态的量,不同视点有不同的值,且植物是生长变化的。因此,本文提出一种基于数据和模型综合驱动的园林树木三维模拟景观的绿视率计算方法,其利用虚拟地理环境、虚拟植物等技术,通过道路、建筑物等硬质景观数据和树木模型驱动,建立城市园林树木三维景观;根据视觉成像原理,构建虚拟相机,模拟不同视点园林景观的视觉图像,然后识别表征植被信息的像素,从而计算绿视率。本文研发了园林树木景观三维模拟及绿视率估算原型系统,并以城市道路树木景观为例,模拟分析了机动车道中车辆乘客可获得的绿视率,与街景图像提取的绿视率值相近。该方法和系统可用于包含时间变量的不同生长阶段园林树木景观的绿视率评估,支持交互设置不同的视点参数,估算城市任意位置和任意方向的绿视率,评价过去、现在和未来的园林景观绿化质量,以人的视觉感知角度为城市绿地规划提供参考。     

景观指数的空间尺度效应分析——以厦门岛土地利用格局为例

选取8个常用的景观指数,以厦门岛土地利用格局为例,分析景观指数随粒度变化的基本规律。探讨尺度效应对景观格局的影响,为基于景观指数进行不同尺度下土地利用类型、土地利用格局变化预测、对比分析和评价等研究提供参考。结果表明:在研究区内景观类型特征和景观格局特征随粒度的增大出现了显著的变化;除面积比例对粒度变化弱敏感外,其余所选景观指数对粒度变化相对敏感,体现出一定的尺度依赖性,因而利用这些景观指数进行不同尺度下的景观格局分析时需考虑尺度效应。     

土地资源建设开发适宜性评价方法对比研究 ——以福建省为例

文章采用适宜性指数评价法、短板效应评价法两种方法,以福建省为研究区域,进行土地资源建设开发适宜性评价方法对比研究。研究结果表明:适宜性指数评价法,容易弱化单要素因子对土地资源建设开发的限制性程度,加上人为主观因素干扰,所以部分区域适宜性划分结果不够合理。短板效应评价法,在单要素适宜性评价基础上,确定评价单元的综合适宜性等级,可以使研究者能够快速找到各评价单元建设开发的约束性因子,进而为自然资源管理部门提供更为详实的研究数据,这种方法对各参评因子的数据精度要求更高,参评因子数据比例尺越大,评价结果也越接近现实。     

基于模糊综合评判与 GIS方法的废弃矿区景观评价

废弃矿区治理是建设美丽中国的重要领域之一.当前,治理废弃矿区已逐渐从初级的复绿、复垦转向“多 元共生”的综合治理与开发.其中景观评价在提升资源价值、挖掘矿区景观潜力等方面作用明显,为设计介入矿 区全生命周期和矿区综合治理与开发等奠定基础.由于 VRM、VSM 等传统景观评价方法运用于矿区治理存在 指标体系缺乏针对性和评价过程主观化等问题,为此,以大冶铜绿山矿区为例,运用 GIS和模糊综合评判法,并借 鉴景观生态学相关理论,同时兼顾矿区的隐形文化内涵,构建由景观视觉敏感度、景色质量、景观生态、景观格局、 文化价值５小类共１７项指标组成的废弃矿区景观综合评价体系及指标权重,并以大冶铜绿山矿区为例,通过层 次分析获得景观视觉美学、景观生态以及景观人文３方面的评价结果,以期破解传统矿区治理综合效益低、环境 治理与社会重构割裂等困境,为废弃矿区的规划设计发展和管理提出科学建议.      

DEM起伏纹理的视觉认知内涵与多变量消隐方法

地形是在内外营力的共同作用之下综合形成的,不同类型的地形具有不同的起伏形态特征,从全局或宏观的观测视角,可以视觉感知到这种地形起伏及其特征规律。纹理是众多物体表面呈现的有规律的线条组合,DEM作为地形的数据表达,不同地形类型区域的起伏形态具有纹理的显著表征。目前,对于DEM纹理研究主要是从DEM影像认知的角度出发,利用图像纹理的计算方法进行地形纹理对象描述和指标的提取,并基于获取的纹理对象进行区域地形特征分析和地貌类型的分类,在视觉上的反映存在不足。DEM起伏纹理作为一种基于某种观测视角和尺度的地形要素组合对象,首先需要对其进行系统的视觉认知,明确基于视觉认知的DEM起伏纹理构成要素和不同视觉变量控制的纹理要素组合结构,通过实现DEM起伏纹理的多维可视化建模,达到DEM数字地形建模的抽象与简化。基于此,本文以DEM地形起伏纹理为研究对象,对DEM起伏纹理进行视觉认知,明确DEM起伏纹理的涵义并建立提取方法,使用建立的方法实现了DEM起伏纹理的提取,取得了较好的提取效果。从视觉感知的机制出发,确定了决定视觉感知结果的视觉变量组合。确定了包含景深、长度和邻域等用于视觉综合的参数,设计建立了多变量的DEM起伏纹理消隐方法。最后设置视觉变量并使用该方法实现了DEM起伏纹理的消隐,消隐后DEM起伏纹理的数量分别降低了45.2%和53.2%,视觉上也取得了较理想的结果,具有一定的应用价值。     

基于多维景观扩张指数的城市紧凑度分析研究

城市紧凑度是反映城市空间形态的重要指标.基于二维平面上建设用地斑块与原有建设用地斑块之间的缓冲区或者共同边分析是现有研究中测度新增建设用地紧凑或者扩散的主要方式,但是这类方法忽视了斑块内部三维建筑物的高度以及斑块之间的距离.为了更加客观准确地评价微观斑块尺度实际紧凑程度,本文提出了多维景观扩张指数(Multi-dimensional Landscape Expansion Index,MDLEI),通过对中国36个主要城市建设用地图斑中的建筑物图斑进行提取,分别使用景观扩张指数(Landscape Expansion Index,LEI)和MDLEI计算建筑物图斑的扩张指数,并对各市两种扩张指数分别占所有城市均值总和的比例进行比较来确定该城市的紧凑度是否被高估.主要结论为:在扩张模式的识别上,MDLEI识别出的飞地式扩张斑块的数量和面积均高于LEI对应结果,表明LEI高估了扩散型增长斑块的紧凑程度;根据MDLEI计算得到的各市扩张斑块紧凑度,发现紧凑度较高的城市均分布在胡焕庸线以东,其中紧凑度最高的厦门、深圳、杭州、上海均为东南沿海城市,总体呈现出东高西低,南高北低的紧凑度分布状态.多维景观扩张指数能较为准确地识别微观层面扩张斑块的紧凑度,为政府因地制宜进行建设用地扩张管理和存量规划提供科学有效信息.     

基于空间突变特征的城市边缘区提取方法

城市边缘区位于城市与乡村之间的过渡交接地带,既是城市扩张的前沿,也是城乡建设和用地置换中最具活力的地区。准确识别城市边缘区的空间范围一直是城市空间结构研究的核心问题,有助于从城乡对比的角度来衡量城市化程度。本文以城市边缘区的空间突变特征为切入点,基于格网尺度评价构建基于多源数据的城市边缘区特征识别指标,然后采用小波变换检测进行特征值突变点群的识别,并利用基于Delaunay的自动边长阈值的边界提取算法识别突变点群内外边界,从而实现了一种基于空间突变特征的城市边缘区提取方法。最后,以江阴市作为研究区进行了实证分析,并将本文方法提取结果与通过信息熵模型和土地利用程度综合指数模型提取城市边缘区的经典方法提取结果进行对比,经典方法所提取的城市边缘区结果更为混乱分散,而本文结果更为完整客观。将本文方法提取结果与使用土地利用数据与行政区划统计年鉴数据构建城市边缘区识别指标进行突变检测的不同指标方法提取结果进行对比,二者重叠度达88.03%,体现了本文方法的正确性,而从局部细节分析来看,本文结果更符合实际情况。为了更好地验证本文方法的有效性,利用景观格局指数对本文方法和不同指标方法提取的城市建成区、城市边缘区和乡村腹地的范围进行检验：从斑块类型层级指数分析, 2种方法划定的区域都具有典型的空间特征;而从景观层级指数分析,本文识别出的边缘区所计算的斑块密度、最大斑块指数、景观分离度、景观破碎化指数和香农多样性指数均高于对比方法,而蔓延度和香农均匀度均低于对比方法,说明本文识别的城市边缘区范围内景观破碎化程度和异质性更高,景观分布不均匀,社会经济条件更复杂,从而证明了本方法的有效性,尤其适合于非闭合环状的城市边缘区的提取。     

Evaluation on tourism ecological security in nature heritage sites —Case of Kanas nature reserve of Xinjiang, China

The nature heritages are the precious legacy of nature with outstanding scientific and aesthetic value. They are quite different from other common ecotourism areas, because of its original and unique system, sensitive and vulnerable landscape, and peripheral cultural features. Therefore, the tourism development in the nature heritage sites should be on the premise of ecological security. The evaluation index system of tourism ecological security in nature heritage sites was constructed in this article by AHP and Delphi methods, including nature ecological security, landscape visual security and local culture ecological security, and the security thresholds of indices were also established. In the indices’ weights of the evaluation model, the nature ecological security ranked the highest, followed by tourist landscape visual security and culture ecological security, which reflected the influence degree of the limited factor to tourism ecological security. Then, this paper carried out an empirical study of Kanas of Xinjiang Uygur Autonomous Region, China, which has the potential to be the World Nature Heritage. On the basis of the data attained from survey and observation on the spot, as well as questionnaire answered by tourists and local communities, the ecological security status in Kanas was evaluated. The result showed that the status of Kanas tourism ecological security was better, but there had some limiting factors. Lastly, effective measures were put forward to ensure its ecological security. Foundation item: Under the auspices of National Natural Science Foundation of China (No. 40671057), Knowledge Innovation Programs of Chinese Academy of Sciences (No. KZCX3-SW-355)     

集成虚拟森林环境与景观指数计算模型的森林景观格局分析

森林景观格局分析是森林景观优化配置与实施规划的基础。本文以森林资源二类调查数据为基础,采用森林景观定量空间分析方法,在自主开发而成的森林景观可视化系统VisForest支持下,利用VS2008开发平台、ArcEngine组件与OSG图形渲染引擎,集成景观指数计算模型和地理信息系统的分析方法,形成森林景观格局分析与景观三维可视化模拟系统,实现了景观格局分析的定量化和景观可视化;并以闽侯县白沙国有林场2013年的数据为例,按优势树种划分森林景观类型,计算分析了景观组成结构、斑块特征和景观异质性等。结果表明,杉木林、马尾松林、湿地松林、木荷林、非林地是白沙林场的优势景观类型,总体景观类型丰富、景观异质性较高;木荷作为隔离带树种,以小面积狭长斑块居多,其形状指数和分形维数最大,斑块形状复杂而不规则;森林景观的三维可视化模拟为研究景观格局提供了一个直观、交互的展示平台。     

GIS在中国旅游资源研究与应用中的现状及趋势

随着现代信息技术的不断发展,GIS在旅游研究与应用愈来愈深入。目前,GIS已经广泛的应用到旅游资源研究中,尤其在旅游资源空间分类、评价、旅游规划、旅游资源管理、旅游开发利用等方面取得了较大的进展。首先,本文综述了近些年来GIS在旅游资源研究中的文献资料,研究发现GIS空间分析理论与方法在旅游资源研究与开发中的应用较为广泛,但在旅游资源认知、分类及评价等方面仍存在一些尚未解决的问题。其次,在总结前人和课题组研究成果的基础上,对旅游资源认知、分类与标准化理论进行了相关论述。通过梳理GIS建模技术与空间分析方法在旅游资源信息提取与分析、旅游资源评价、旅游资源开发规划等相关研究成果中发现,旅游资源研究方法已从定性描述走向定量模型,应用成果不断增多,涉及综合评价、空间结构优化、空间布局与选址、空间发展趋势预测、空间利用规划等方面。最后,提出了未来在旅游资源知识模型、旅游资源图谱、旅游资源多维仿真以及旅游资源大数据等方面的相关展望。     

空间异质性定量研究方法

空间异质性是景观生态学定量化研究的核心,其定量研究方法包括景观综合图、数学模型和地学信息图谱.本文概括总结了景观综合图的内容和定量化指标,分析了这种定量化方法的优势和局限;对数学模型的复杂性、优点和与景观综合图的互补性作了简要分析,指出了数学模型研究需要进一步探讨和重视的问题;通过对地学信息图谱三个阶段(景观制图实验,图谱概念的提出和地学信息图谱理论的形成)的回顾和对其特点的分析,我们认为地学信息图谱综合了景观综合图和抽象的数学模型可以提供的互补信息,吸收了两者的优点,是空间异质性的综合定量研究方法.     

QUANTITATIVE ANALYSIS AND FRACTAL MODELING ON THE MOSAIC STRUCTURE OF LANDSCAPE IN THE CENTRAL AREA OF SHANGHAI METROPOLIS

The mosaic structure of landscape of the central area of Shanghai Metropolis is studied by quantitative methods of landscape ecology based on Remote Sensing (RS) and Geographic Information System (GIS) in this pa-per. Firstly, landscapes are classified into eight categories: residential quarter, industrial quarter, road, other urban landscape, farmland, village and small town, on-building area, river and other water bodies (such as lake, etc.). Sec-ondly, a GIS is designed and set up based on the remote sensing data and field investigation, and a digital map of landscape mosaic is made. Then the indexes of diversity, dominance, fragmentation and isolation, and fractal dimen-sion of each type of landscape in different periods are calculated by using spatial analysis method of GIS. With refer-ence to the calculated results, a series of relative issues are discussed.     

Impact assessment and protection of outstanding landscape integrity in a natural heritage site: Fairy valley, Kanas Nature Reserve, Xinjiang, China

The essential purpose of the Convention Concerning the Protection of World Cultural and Natural Heritage is to protect the integrity of heritage values. Outstanding landscape is the core embodiment of the aesthetic value of a natural heritage site. This paper proposes a new assessment method from the point of view of the protection of heritage values. It is used to measure the degree of outstanding landscape integrity under the human and natural impact in natural heritage sites. This paper employ three indices, a visual index of outstanding landscape, a harmony index of the artificial landscape and a disturbance index of damaged landscape, to measure the impact of landscape integrity. The impact assessment model is based on a weighted combination of the three indices. The study site is the Fairy Valley, Kanas Nature Reserve, Xinjiang Uygur Autonomous Region in northwest China. The information employed is derived from field investigation and a Digital Elevation Model (DEM). A comprehensive evaluation of the Fairy valley was undertaken and it was determined that the outstanding landscape values are being compromised. Three protection methods are proposed to reduce the adverse effects and maintain landscape quality, thereby providing site managers with suggestions for the protection of natural heritage values. More broadly, the paper contributes novel methods of landscape assessment applicable to natural protected areas.     

基于数字高程模型的旅游地文化景观语义感知分析 ——以清西陵选址文化为例

 景观感知对旅游地规划设计具有基础性作用,但人文旅游地内部的景观感知空间分异至今没有微观尺度上的研究方法出现。本文提出了景观视角分组基础上的景观语义特征点抽象方法,并建立了单文化景观和多文化景观语义感知度计算模型,以解决人文类型旅游地内部景观感知的强度空间分异计算问题。利用数字高程模型,在清西陵旅游地实现了文化景观语义感知度的实证研究:以中国传统的皇家陵寝选址文化及其表征的封建等级体系为语义准则,提取了4个代表性陵墓文化景观不同景观视角下的78个特征点,并赋予不同景观视角及每个特征点相应权重系数;利用视域分析、叠置分析等方法计算得到旅游地景观文化感知度;尝试利用感知度计算结果对现有观光线路进行观景点语义挖掘并设计了优化方案。论文为人文地理学景观感知定量化表达提供了思路,为旅游地规划、景观与线路设计等提供了技术途径。     

鄱阳湖地区土地覆盖空间分布格局与景观特征分析

 鄱阳湖是我国第一大淡水湖,具有洪水调蓄、水源涵养等重要生态服务功能。掌握鄱阳湖地区土地覆盖的空间分布格局和规律,对于评价其环境保护和生态服务功能具有重要作用。本文利用环境卫星影像、2005年鄱阳湖地区土地覆盖数据,经遥感解译分析获取了鄱阳湖地区2010年土地覆盖现状数据及其空间分布格局图。研究表明:(1)采用2010年的环境星影像结合2005年土地覆盖数据,人工目视解译得到的2010年土地覆盖数据的精度为80.4%。(2)景观生态学、GIS及统计学的思想和方法可以为土地覆盖空间特征的定量分析提供技术支持。文中采用的斑块面积指数、斑块形状指数、不同土地覆盖类型的邻接指数,从不同角度反映了鄱阳湖地区土地覆盖的空间分布格局及景观特征。(3)景观指数能定量说明土地覆盖景观的形状、大小、数量和空间组合,能反映景观的生态环境特点、人类活动及社会经济状况。面积特征指数显示研究区农村聚落的离散度及破碎度最高;斑块形状指数反映出研究区水体形状趋于规则化,其受到人类的"围湖造田,围湖造地"及防洪工程建设的干扰。(4)不同土地覆盖类型的邻接指数能定量说明相邻类型在物质交换、结构与功能的相互影响及土地资源形成机制、演替过程等。水田与常绿阔叶林的邻接关系反映了人类"毁林开荒"活动对林地与水田演替关系的影响;水田与农村聚落的邻接关系,表明研究区耕地保护的重点是城镇及农村周边耕地的保护;城镇建设用地的邻接关系表明了人类生活所需的生活条件,为"移民建镇"工程提供了科学依据。分析认为:鄱阳湖地区是以耕地为主的农业区,并且有丰富的水资源及森林资源,但今后要重视农村土地的集约化利用、水资源保护、耕地资源保护和自然资源的合理开发利用。     

北京市高速公路周边土地利用变化对景观格局的影响

高速公路的快速发展在推动经济发展的同时,也对区域的生态环境产生重要的影响。在地理信息系统的支持下,本研究以北京市高速公路网10 km缓冲区为研究区域,利用缓冲区分析、空间分析、统计分析等方法探讨了高速公路周边土地利用变化对景观格局的影响规律。结果表明：① 北京市高速公路周边的土地利用类型主要以建设用地、耕地、林地为主,土地利用变化以耕地向建设用地转入最为显著;② 空间变化上,各缓冲区内土地利用变化以林地、耕地、建设用地的相互转移为主,随着与高速公路的距离增大,土地利用类型从以耕地、建设用地为主逐渐转变为以林地、耕地为主;③ 2005-2015年,各类景观的景观指数变化差异明显,其中水域的斑块密度与分离度指数变化幅度最大,耕地的形状指数增加最快,建设用地的分离度指数减少最多,这与相应的土地利用变化密切相关;④ 基于土地利用变化,北京市高速公路网对周边景观格局的影响范围约为6 km,其中林地转入建设用地以及建设用地与耕地的相互转移是引起公路周边景观空间变化差异的主要原因。     

基于可视范围的图像检索方法

图像是视觉所及环境的自然再现,具有表达直观、内容丰富的特性,其已成为GIS空间数据采集与应用中一种重要的可视数据源。随着硬件终端的高速发展,集成的传感器愈加丰富,多源传感器信息融合已成为移动GIS数据釆集的发展趋势。针对移动终端获取方位角偏差问题,本文重点阐述了基于移动终端的重力传感器与磁力传感器获取镜头拍摄朝向的算法,并基于EXIF图像格式实现了图像元数据、定位信息、方位信息一体化采集生成可定位图像。针对现有可定位图像以点代面建模方式的不足,本文以镜头视野范围AOV（Angle of View）模型为基础,提出了以图像元数据、位置信息以及方位信息构建图像可视域的方法,并采用多级网格方式对图像可视域面状特征建立空间索引,实现基于可视域的图像检索。在此基础上,针对福建省野外遥感核查采集的8022幅可定位图像,采用点建模及可视域建模2种方式建立检索图像集。从检索速度、检索结果2个方面进行对比分析,表明基于可视域图像检索方法不仅能检索出拍摄位置在检索区域内的图像,还可检索出拍摄位置在检索区域外但实际拍摄场景在检索范围内的图像。同时,通过多级空间网格索引可提升6.22-8.64倍检索速度。