基于小波变换的生态环境空间特征尺度研究.ppt

报告人：李小梅报告人：李小梅 基于小波变换的生态环境 空间特征尺度研究 报告主要内容 1. 生态环境空间尺度研究提出的缘由 2. 尺度研究的内涵 3. 研究技术路线 4. 特征尺度的确定方法 5. 特征尺度研究结果的应用及其地学成因 分析 6. 结论 1 问题提出由来 学科前沿：尺度问题一直是景观生态学高度关注的问题,也是景观 生态学中“格局过程尺度”三者之间研究的薄弱环节 困惑：生态环境尺度研究的困惑在于寻找类似“光学变焦”的研 究工具 可能性：生态环境是一个复杂非线形系统,目前数学上发展出非线 性系统的研究工具，运用此工具处理表达生态环境特征的遥感定 量数据，使生态环境多尺度研究成为可能 理论意义：地学和生态学规律的不确定性生态环境尺度研究 试图解释的问题 实践需要：规划/区划/评价过程中存在的区域边界模糊和专家知 识经验冲突问题，使决策者难以得到信服的结论。 研究进展 尺 度 研 究 的 广 度 尺 度 研 究 进 展 的 深 度 研究进展 2. 尺度研究内涵讨论 尺度是地表生态环境规律的时间空间属性度量 2. 尺度研究内涵讨论 尺度关注的重点： 不是定位于某个尺度上的生态环境格局分布规律 而是定位于生态环境规律在不同尺度下的联系或转化 尺度研究目前存在的问题 ： 特征尺度的确定原则和标准 生态环境界线的阈值研究 生态因子之间的关系与尺度的控制 生态环境尺度分解方法好坏的对比和度量标准 生态环境尺度推演方法 生态环境尺度约束机制 3.研究技术路线 3.1多尺度分析方法 3.2 论文研究数据 TM影像资料：1989.04.09、 2000.05.04、2002.03.07，影像 分辨率为30m30m。 背景资料为：1：100 000县界 图 、1：100000地形图。 生态环境实地调查数据 研研 究究 样样 区区 和和 研研 究究 样样 带带 选选 择择 生态环境多尺度分析数据 生 态 样 带1 ND VI 小 波 尺 度 转 换 后 的 近 似 信 息 生 态 样 带1 ND VI 小 波 尺 度 转 换 后 的 细 节 信 息 4. 特征尺度确定方法的研究 v 特征尺度含义： 指在一定区域内能表征景观异质性的最佳斑块大小 描述景观异质性的最适宜空间尺度 v 特征尺度确定的初步原则 小波方差极大值的对应尺度 空间自相关系数波动最频繁区域对应的空间滞后距离 或尺度范围 小波信息熵极大值的对应尺度 4.1 生态环境因子的小波方差 小波方差极大值确 定的特征尺度 生态样带1各生态环境要素的小波 重构信息方差-尺度拟合曲线特征 4.2 空间自相关性分析 I系数越大，表示相邻单 元之间的相似性较大。C 系数的值越大，表示相邻 单元之间的差异性越大。 Moran I系数的值域范围 为1之间，I0表示正相 关，I=0表示不相关，I0 表示负相关。 Geary C系数的值域范围 为02之间，大于1表示 负相关，等于1表示不相 关，小于1表示正相关。 4.2 空间自相关性分析 特征尺度 4.3 小波信息熵 特征尺度 小波信息熵-尺度拟合曲线 4.4 特征尺度确定原则 C特征尺度的界定: C 特征尺度是一个确定的尺度范围，非 一个固定的尺度或分辨率数值。 C 生态环境类型之间的界限具有模糊性; 生态环境类型的变化不是一个突变过程 ，而是一个渐变过程。 C特征尺度的确定标准: C 主要判定依据 C 辅助依据: 小波近似信息方差变化率出 现极大值对应尺度值+小波空间自相关 系数波动频繁所对应的尺度范围 小波细节信息 方差极大值的 对应尺度 小波细节信 息熵极大值 的对应尺度 = 特征尺度范 围 5.特征尺度研究结果的应用: 区域生态环境的空间尺度 响应特征及其成因分析 v 5.1 生态环境因子空间格局尺度响 应特征 v 5.2 生态环境因子空间格局尺度响 应特征的地学成因分析 5.1生态环境因子空间格局尺度响应特征 5.1 生态环境因子空间格局尺度响应特征结论 V 生态因子的空间格局-尺度响应特征: VNDVI的特征尺度自西向东变大；南北方向受生态景观类型的 多少而影响。 VBRIGHT的特征尺度自西向东，特征尺度变小;自北向南，特 征尺度增大； VWET在纬度带上特征尺度较小，自西向东，特征尺度变小。 VPC在各生态样带上特征尺度的变化幅度较大，一般跨越2-3 个尺度。 VDEM和SLOPE特殊，小波信息方差可以监测出SLOPE的特征尺 度，而小波信息熵均不能监测出DEM和SLOPE的特征尺度。 样带编 号 主导特征 尺度 14-5 24-5 35-6 47 55-6 66-7 生态样带的主导特 征尺度 V 研究区域特征尺度为第47尺度 V 纬度带的主导特征尺度集中于第45尺度 V 经度带的特征尺度集中于第67尺度 5.2 生态环境特征尺度的地学成因分析 成因之一：生态环境空间格局的物理模板地质构 造和地势走向是整体生态环境尺度效应的基底。福建 省北东-南西走向的构造体系影响着各生态样带的起 伏度。其引起的特征尺度变异范围为1-3个尺度。 生态样带起伏度统计参数 5.2 生态环境特征尺度的地学成因分析 成因之二：人类活动和植被因素的影响作用，改变生态环 境参数的局部特征尺度。改变的幅度大小在局部1-2个 尺度。 6. 总结论 v特征尺度的确定主要原则: 小波细节信息方差极大值的对应尺度 小波细节信息熵极大值的对应