基于支持向量机的湿地遥感分类及生态系统健康评价研究

发布时间：2018-04-13 06:37

  本文选题：支持向量机 + 遥感分类　； 参考：《沈阳农业大学》2017年硕士论文

【摘要】：湿地是陆地生态系统中最重要、最富生物多样性的生态系统类型之一,在稳定环境、涵养水源、蓄滞洪水、土壤保持、维护生态平衡等方面有着举足轻重的作用。然而,随着人类活动的不断加剧,人类的需求发展同自然资源、环境的相互矛盾日趋尖锐,湿地资源受到了严重的干扰和破坏,同时导致了一系列生态环境问题的发生。本研究将以凌河口湿地自然保护区为研究背景,以遥感影像为数据源,基于支持向量机探索湿地覆被信息提取的新方法,进而研究了研究区生态系统健康状况,主要研究内容如下:(1)基于支持向量机的凌河口湿地研究区覆被信息提取。主要以遥感影像和野外GPS实测数据为基础,利用ENVI、ArcGIS等软件对研究区遥感影像进行预处理,采用支持向量机分类方法对影像数据进行分类提取,经过实测样本验证、不同分类方法精度的对比和精度评价,最终得到1995-2014年凌河口湿地的地表覆被信息及分类图,为湿地景观破碎化分析、湿地功能区划分及生态系统健康评价提供数据支持。(2)研究区景观破碎化分析及功能区划分。以1995年、2000年、2005年、2009年和2014年的TM影像为数据源,对辽宁省凌河口湿地自然保护区景观进行遥感分类,提取出8种景观类型的信息,得到其总面积及斑块数量,计算多样性指数、优势度指数、斑块密度和香农多样性指数,定量分析凌河口湿地的景观格局变化特征。结果表明,受人类活动影响,与1995年相比,2005年研究区景观破碎化程度加重;由于对研究区湿地加强了保护,与2005年相比,2014年研究区景观破碎化程度稍减轻。根据人与生物圈计划(Man and the Biosphere Programme,MAB)提出的保护区功能区划分原则,结合研究区景观格局特征及湿地的实际状况,对凌河口保护区进行了功能区划分,划分出凌河口湿地自然保护区的核心区(305.88 km2)、缓冲区(268.28 km2)和过渡区(261.59 km2)。(3)湿地生态系统健康评价及预警。基于PSR模型构建凌河口湿地生态系统健康评价指标体系,运用AHP方法确定各指标权重,采用逻辑斯蒂增长模型(Logistic growth model)对所选取的每项指标进行单因子评价,最后用综合评价法对五个时期的生态健康情况进行综合评价。结果表明:1995年、2000年生态健康指数为0.642、0.617,研究区比较健康;2005年、2009年和2014年生态健康指数为0.524、0.436和0.405,研究区处于亚健康,应及时采取措施对该研究区进行生态系统保护。基于灰色系统构建凌河口湿地生态健康预测模型,对研究区进行生态系统健康预测研究。结果表明:未来20年的湿地生态健康值分别为:0.357、0.321、0.291、0.267,研究区处于一般病态,并有向病态发展的趋势,生态健康面临的威胁愈来愈严重,对湿地进行保护和管理刻不容缓。
[Abstract]:Wetland is one of the most important and biologically diverse ecosystems in terrestrial ecosystems. It plays an important role in stabilizing environment, conserving water sources, storing floods, maintaining soil and maintaining ecological balance.However, with the continuous aggravation of human activities, the development of human needs and natural resources, the increasingly sharp contradiction of the environment, wetland resources have been seriously disturbed and destroyed, at the same time led to a series of ecological environmental problems.In this study, based on the background of Linghekou Wetland Nature Reserve and remote sensing image as data source, a new method of extracting wetland cover information based on support vector machine (SVM) was explored, and then the ecosystem health status in the study area was studied.The main contents are as follows: 1) extraction of cover information based on support vector machine (SVM) in Linghekou wetland research area.Based on remote sensing image and field GPS data, the remote sensing image in the study area is preprocessed by ENVII-ArcGIS software, and the classification method of support vector machine is used to classify and extract the image data.Comparing and evaluating the accuracy of different classification methods, the surface cover information and classification map of Linghekou wetland from 1995 to 2014 are obtained, which is the analysis of wetland landscape fragmentation.Wetland functional area division and ecosystem health assessment provide data support. 2) Landscape fragmentation analysis and functional area division in the study area.Based on TM images of 1995, 2000, 2005, 2009 and 2014, remote sensing classification was carried out on the landscape of Linghekou Wetland Nature Reserve in Liaoning Province. The information of eight landscape types was extracted, the total area and the number of patches were obtained, and the diversity index was calculated.Dominance index, patch density and Shannon diversity index were used to analyze landscape pattern of Linghekou wetland.The results showed that compared with 1995, the degree of landscape fragmentation in the study area was more serious than that in 1995, and the degree of landscape fragmentation in the study area in 2014 was slightly reduced compared with that in 2005 because of the strengthened protection of wetland in the study area.According to the principle of functional zoning of protected areas proposed by Man and the Biosphere Program MAB, combining the landscape pattern characteristics of the study area and the actual situation of wetland, the functional areas of Linghekou protected area were divided.The core area of Linghekou Wetland Nature Reserve is 305.88 km ~ 2, buffer zone is 268.28 km ~ 2) and transitional area is 261.59 km ~ 2 路m ~ 2 ~ 2 ~ 3)) Wetland ecosystem health assessment and early warning are divided.Based on the PSR model, the health evaluation index system of Linghekou wetland ecosystem was constructed, and the weight of each index was determined by AHP method. The logistic growth model was used to evaluate each selected index.Finally, the comprehensive evaluation method is used to evaluate the ecological health in five periods.The results showed that the ecological health index in 1995 and 2000 was 0.617, and the ecological health index in 2005, 2009 and 2014 was 0.524 ~ 0.436 and 0.405 respectively.Based on grey system, ecological health prediction model of Linghekou wetland was established, and ecosystem health prediction was carried out in the study area.The results showed that the ecological health values of wetland in the next 20 years were respectively: 0: 0.357, 0.321, 0.291 and 0.267. The research area was in a general morbid state and had the tendency of developing towards morbid condition. The threats to ecological health were becoming more and more serious, so it was urgent to protect and manage the wetland.
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X826;X87

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本文编号：1743331