模拟尺度的选择及栅格地图相似性评价方法的应用

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尺度问题已引起景观生态、土地利用/变化、地理信息科学等相关领域的高度关注。近年来随着学科理论技术与观念的更新,多尺度效应对各学科领域的影响日益凸显,为此应加强多尺度方法理论的研究。本文在参阅和分析国内外有关文献的基础上,归纳总结了已有多尺度理论所解决的实际问题和已有多尺度方法的研究现状。文章主要以北京市房山区为例,探讨了用栅格数据分析实际问题时的尺度适宜性选择依据。目前多尺度方法有景观指数法、空间统计学方法、“流水模型”方法。景观指数法更适用于有具体形状大小的空间实体斑块为单元的景观研究;空间统计学方法更适用于像遥感图像等以规则格网为单元的景观研究;这两种方法不可避免的都存在“一值多形”问题,“流水模型”方法可以一定程度的减轻这种影响,但是其研究数据还是基于有具体形状大小的景观格局研究。所以目前为止还没有针对以规则网格为单元的栅格景观相似性的完美评价方法。基于已有理论解决实际问题的局限性,本文提出了一种基于栅格地图的空间格局相似性评价方法。应用该方法对尺度选择问题进行了研究,探讨了斑块相关指数与适宜尺度域的关系,为多尺度问题的研究提供参考。主要内容如下:(1)提出了基于栅格地图的相似性评价方法。尺度域为特征尺度所在的区间,位于尺度域内的模拟尺度和特征尺度将有较高的相似性,所以文章将尺度域的选择转化成模拟尺度和特征尺度格局间相似性的评价。方法基本思路是:将参与评价的格局叠加生成新的格局,新的格局属性是两个格局属性的差异值,将格局间的差异值转化成相似度,格局的整体相似度是所有相似度值的平均,文中选用加权平均值计算整体相似度,以“占用面积大对整个格局的贡献大”为原则,定义权值是每个相似度值各自对应面积占总面积的比值。(2)相似性评价方法在尺度选择中的应用。栅格数据优势明显,面对海量的栅格数据,到底用哪个格网尺度下的景观格局特征模拟具有大小、形状特征的空间实体斑块组成的景观格局,这是本文要探讨的问题。本文以北京市房山区不同级别土地利用动态度数据为例,选取斑块数目的中数、斑块数目的众数、斑块面积的平均数、斑块面积的中数等指标,探讨适宜尺度所在尺度域与斑块个数和面积的相关关系。房山区的斑块分布情况大致可以分为斑块均匀和斑块不均匀分布两部分,实验结果表明:(1)对于大小斑块分布不均匀的情况,斑块数目的中数和斑块面积的中数所形成的区间可以作为尺度域选择的参考;(2)当斑块大小均匀时,斑块的平均面积起着重要指导作用。
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