遙感技術下的城市景觀格局分析
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摘要：景觀格局主要就是景觀結構，從廣義方面來講是景觀組成單元的類型、數量與空間配置，屬于地表景觀動態變化較快的部分，因此，目前在城市景觀研究中主要分析城市景觀格局，按照景觀格局的動態化變化實現景觀生態學的研究和分析工作的目的。當前在城市景觀格局研究中主要應用遙感技術，可以全面分析景觀格局指數、動態變化情況，獲取到景觀格局的重要參數，高度濃縮景觀格局信息，將組成結構、空間配置情況等全面反映出來，為景觀結構的衡量和分析提供準確依據。
城市景觀格局的研究和分析工作中采用遙感技術，能夠通過景觀指數分析方式，將RS與GIS技術融入其中，配合景觀生態學的理論，全面分析城市景觀格局的演變情況，可以為城市規劃工作與生態環境建設工作的實施提供重要參考依據。下文就將西安市作為研究對象，分析遙感技術在城市景觀格局中的應用，提出幾點應用觀點。
1研究區域分析
西安市位置在我國的西北地區東部區域，在黃河流域中部關中盆地，地勢具有東南部偏高、西北部偏低的特點，難免和秦嶺相依附，有山前洪積臺地、河谷沖積平原的地形，在此次研究中，主要分析蓮湖區、未央區和碑林區的城市景觀格局，提出遙感技術的應用觀點。
2遙感技術在城市景觀格局中的應用研究
2.1應用方式
本次研究中選擇西安市的城市景觀格局，通過遙感技術開展分析工作，研究遙感技術的應用特點與情況。具體為：
2.1.1合理劃分景觀的類型具體的遙感影像分類還有景觀格局分析工作中，城市景觀類型的劃分屬于基礎部分，如果在各個領域中沒有統一的景觀理念，就無法設置統一性的景觀分類原則。按照我國的土地利用分類標準還有西安市的實際情況，可以將城市景觀的類型分成：（1）建筑用地類型。此類景觀中含有居民居住點元素、道路元素、廣場元素、建筑元素、商業區元素等等。（2）林地類型。此類景觀中含有山區喬木元素、灌木元素、城市森林元素。（3）水域類型。其中含有城市之內的大型水域、郊區的湖泊元素、河流元素等水體景觀。（4）耕地類型與未分類類型，耕地景觀就是農業用地景觀，未分類類型就是還沒有開發或者是遙感影像中尚未存在的景觀，根據相關調查可以得知，沒有分類的景觀多數都是面積很小的建筑部分，因此在此次研究中將其納入到建筑用地景觀范疇。
2.1.2提取遙感影像中的景觀信息此次研究的過程中，遙感影像的分類選擇支持向量機分類器，其主要是在研究樣本數量較小的狀況下，采用機器學習規律的統計學理論方法，將結構最小化當做是基本準則，解決有限樣本的處理問題，不需要減小數據的維度，算法的應用具有收斂性特點、分類精確度特點，可以保證算法的精確度符合要求。
2.1.3合理分析景觀格局實際研究和分析的過程中，主要采用景觀分析軟件開展工作，在西安市的研究區域之內，從類型尺度層面、景觀尺度層面分析景觀格局，主要選擇的景觀指數主要為：在類型尺度方面，分析斑塊類型面積指數、斑塊類型在景觀面積中所占比例的指數、最大斑塊指數、斑塊密度和數量指數。在景觀尺度方面則選擇分析斑塊密度指數、數量指數、景觀分離度指數、景觀均勻度指數、景觀多樣性指數。
2.2分析結果
本次研究主要分析西安市的城市景觀格局，采用遙感技術開展分析工作，可以有效提升城市景觀格局的分析有效性。具體的分析結果為：
2.2.1類型尺度方面的城市景觀格局分析結果類型尺度方面主要從建筑用地方面、林地方面、水體方面、耕地方面進行研究：（1）采用遙感技術開展西安市城市景觀建筑用地格局的分析，發現近年來建筑用地的斑塊面積處于持續增加的狀態，斑塊的數量與密度有所上升，除了受到各種數據源因素影響出現的誤差問題之外，還有一個重要原因就是城市在不斷擴張，導致建筑用地景觀格局斑塊數量增加，平均維度開始提升。（2）通過遙感技術分析西安市城市景觀中的林地格局，可以發現近年來林地斑塊的面積處于逐漸減少的狀態，斑塊的個數和密度降低，主要原因就是在城市擴張過程中，郊區的森林開始有碎片化的現象。（3）利用遙感技術分析西安市城市景觀格局中的水體部分，可以發現近年來水體斑塊的面積呈現出減少后增加的狀態，斑塊密度、數量和指數的變化特點也相同，可能是由于環境活動與人類活動所造成。（4）使用遙感技術研究西安市景觀格局中的耕地部分，發現近年來耕地斑塊的面積和指數逐漸減少[1]。
2.2.2景觀尺度方面的城市景觀格局分析結果從景觀尺度方面進行研究，選擇斑塊數量、密度、景觀分離度、景觀平均度、景觀多樣性的角度入手，采用遙感技術開展城市景觀格局的研究工作，可以發現近年來西安市城市景觀格局中，斑塊數量有所增加，斑塊的密度增加速度很快，景觀分離度開始降低，景觀均勻度有所減少，景觀的多樣性減少，這可能是因為西安市城市中的認為活動增加，在認為活動的影響之下，景觀結構的豐富度也有所降低，呈現出簡單化的趨勢。
3基于遙感技術的城市景觀格局分析建議
上述研究了遙感技術在西安市城市景觀格局分析中的應用，可以發現在采用遙感技術的過程中，可以全面、綜合性的分析城市景觀格局，具有非常重要的意義。為了可以在城市景觀格局分析中合理采用遙感技術，下文就提出幾點遙感技術的應用建議，旨在為遙感技術在城市景觀格局分析中的合理應用提供幫助。具體的建議為：
3.1合理采用遙感獲取與分類算法
通常情況下，城市景觀生態學發展的過程中，對先進技術、定量研究的發展較為依賴，上個世紀八十年代初期，遙感技術得到了快速的發展，開始應用在景觀生態學研究領域中，在一定程度上能夠促使景觀定量研究工作的良好發展，可以深入、系統化分析景觀格局，能夠為景觀模型的設置與發展提供資料和參考依據。遙感技術在應用的過程中，具有實時化、多元化、多波段性分析的特征，能夠及時、準確監測城市景觀格局的變化狀態，與傳統的地面觀測方式相比較，數據獲取與處理的速度很快，收斂性較高，應用的效率也很高，有助于進行實時化、自動化的信息管理。在此過程中，就必須要積極采用遙感技術開展城市景觀格局的分析工作，合理使用遙感獲取與分類算法。（1）城市景觀格局分析中信息的遙感獲取遙感技術的應用優勢，主要體現在具有一定的數據獲取能力方面，能夠加快各個類型、分辨率時空信息的獲取速度，獲取的效率較高，不會受到氣候因素、地理因素的影響，信息的獲取效果很好。近年來在遙感技術、基礎設施快速發展的過程中，將遙感技術應用在景觀生態學研究工作中，能夠保證數字影像數據的分辨率與準確性，可以形成良好的信息獲取模式，促使城市景觀格局的良好分析和研究，改善當前的發展現狀。西安市的城市景觀生態研究中，采用遙感監測方式，可以同時針對生態效益全面進行評價，研究時空演變情況與優化配置情況，可以獲取到較高的社會效益、經濟效益和生態效益。當前西安市在遙感綜合研究和專項應用研究領域中，主要是采用航空遙感技術，可以開展航空遙感綠化調查活動，空間分辨率較高、時間和光譜的分辨率也明顯提升，可以促使城市景觀格局的高效化和有效性研究。除此之外，在西安市的區域生態研究還有保護方面，也可以使用遙感技術獲取到更多有價值的數據信息，開展景觀生態評價和格局研究工作，同時還可以將遙感技術和GIS技術、GPS技術相互結合，監測城市景觀格局狀態，開展定量分析工作，促使研究工作的高效化實施[2]。（2）遙感分類算法的應用一般情況下，遙感圖像分類主要采用目視解譯方式、計算機分類方式，當前在城市景觀格局的遙感分類過程中，主要使用目視解譯的方式，計算機技術屬于輔助部分，但是此類方法在應用期間，工作的數量較多，自動化程度相對較低，工作效率難以提升，無法與現代化的工作相互適應。因此在實際工作中應該積極采用計算機分類技術開展工作，在遙感領域中提升應用效果，在遙感技術的支持下，轉變傳統的分類模式，不再局限于監督或是非監督的分類方式，應該將遙感技術作為基礎聯合計算機分類技術開展工作。近幾年的城市景觀格局分類算法方面，已經研究開發出很多新的理論和新方法，可以轉變計算機分類算法，通過模糊數學分析、人工智能分析等形式開展工作，提升整體的分析和研究工作效果。在此期間，也可以將光譜特征空間分布的非參數類型計算機分類方法作為主要的分類措施，采用人工神經網絡技術、樹分類器技術開展工作，改進傳統的分類方法，全面整合與利用遙感數據中的空間信息與紋理信息，提升圖像分類過程中的精確度，滿足具體的遙感分類處理工作發展需求。目前我國在高分辨率遙感影像時代快速發展的過程中，為遙感技術在城市景觀格局中的應用帶來很多新的機遇，例如：國內外部分專家學者在研究中，就探索性分析了圖像分割單元、斑塊的遙感分類方法，并且取得了一定的成績，豐富相關的分類方法與技術，能夠為分類工作的高效化實施提供幫助。因此在城市景觀格局分析的過程中，為了更好地應用遙感技術，應該積極借鑒先進的分類方法，針對層次較高的遙感圖像全面分類，合理提取其中的目標地物，靈活性開展空間特征分類與光譜特征分類等工作，解決目前像元層次分類的問題，彌補不足之處[3]。
3.2合理開展景觀格局的分析工作
在景觀生態學的研究領域中，景觀空間格局的分析和研究屬于非常重要的部分，主要目的就是詮釋、研究景觀格局中的生態變化過程與現象，可以利用景觀格局的分析方式，在看著沒有順序的景觀斑塊之內尋找潛在的規律，也可以在格局分析與景觀分析期間將過程與功能有機聯系在一起，明確控制格局中的主導因子和機制。當前在景觀格局分析和研究的領域中，主要分析空間異質性、格局演變時間異質性的各種問題，其中的空間異質性研究，就是針對景觀格局進行靜態性分析和調查，而時間異質性問題的研究和分析，可以全面、真實將景觀格局動態演變情況反映出來。在使用遙感技術開展城市景觀格局分析工作的過程中，分析方式較多，可以使用航片形式、衛片形式開展區域性的調查活動，明確景觀結構變化情況、動態變化情況，也可以將遙感技術和GIS技術相互結合，按照景觀格局研究的側重點，開展景觀格局指數的分析工作、空間分析工作與動態模擬分析工作等等。在具體的景觀空間分析過程中，可以利用遙感技術建立景觀生態學理論基礎上的格局模型，獲取到可以用來描述景觀格局變化的指數，例如：斑塊類型的指數、相對豐度的指數、優勢度的指數等等。近年來我國在推廣使用GIS技術的過程中，遙感技術的軟件不斷升級，可以融入和GIS技術有效開展一個或是多個景觀類型圖的處理工作，獲取到多元化的格局指數數據信息。除此之外，在實際的研究和分析工作中，還可以將邊界特征作為出發點，開展景觀格局動態分析活動，積極借鑒國外先進的專用分析技術、指數研究工具，保證技術的應用效果，從根本上提升城市景觀格局的研究效果[4]。
4基于遙感技術的城市景觀格局研究注意問題
我國在西安市的城市景觀格局研究和分析工作中采用遙感技術，雖然已經取得了良好的成績，可以有效開展景觀格局的動態化和靜態化研究活動，獲取到更多的數據信息。但是，在遙感技術應用期間還可能會出現一些問題，不能確保遙感技術的應用效果。因此，在實際工作中必須要明確需要注意的問題，保證各方面的工作效果，具體的注意問題為：首先，在研究相關景觀格局信息遙感分類算法的過程中，雖然采用計算機分類技術能夠提升工作效果，但是，在理論方面、技術方面還是存在一定的限制，不能確保分類的準確性，在此情況下，就應該注意將目視解譯分類算法和計算機分類算法相互結合，彌補技術的不足，確保分類算法應用的準確性。其次，在對景觀格局進行分析的過程中，雖然其中的指數很多，但是，如果隨意選擇指數，將會影響景觀格局分析的效果，所以，在實際工作中必須要合理選擇指數的內容，保證具有一定的代表性，設置敏感性的格局因子，保證各個指數之間都能夠在相互獨立的同時有著一定的聯系，可以全面將城市景觀格局的情況反映出來，在具有代表性研究指數的支持下，有效開展各方面的城市景觀格局分析和研究活動，提升數據信息的準確性與可靠性，為城市景觀規劃和設計提供準確依據[5]。
5結束語
綜上所述，西安市的城市景觀格局研究中，采用遙感技術可以有效獲取城市景觀格局中的各種指數和數據信息，能夠為相關的城市規劃工作、城市景觀監測管理等提供較為準確的依據，促使各方面工作的高效化開展。因此在未來的時展過程中，為了可以提升城市景觀格局的分析和研究效果，應該樹立正確觀念意識，遵循科學化的原則，合理采用遙感技術開展研究和分析工作。
參考文獻：
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[2]田鵬.基于遙感圖像分析的城市森林景觀退化趨勢測量技術[J].現代電子技術，2018，41（1）：67-70.
[3]張曄，裴男才，何碧紅，等.無人機技術在廣州南沙區河涌景觀特征生態調查中的應用研究進展[J].生態科學，2020，39（3）：231-240.
[4]閆小滿，吳文友，周逢旭，等.基于遙感技術的環巢湖區域濕地景觀格局及可持續設計[J].長春師范大學學報（自然科學版），2019，38（5）：116-120.
[5]呂天陽，郭岱.基于遙感和PSR模型的城市景觀生態安全評價[J].綠色科技，2019，34（6）：144-148.
作者：趙吳超 滑永春 單位：內蒙古農業大學
