基于小波變換的生態(tài)環(huán)境空間特征尺度研究.ppt

報告人：李小梅,基于小波變換的生態(tài)環(huán)境 空間特征尺度研究,報告主要內(nèi)容,生態(tài)環(huán)境空間尺度研究提出的緣由 尺度研究的內(nèi)涵 研究技術(shù)路線 特征尺度的確定方法 特征尺度研究結(jié)果的應(yīng)用及其地學(xué)成因分析 結(jié)論,1 問題提出由來,學(xué)科前沿：尺度問題一直是景觀生態(tài)學(xué)高度關(guān)注的問題,也是景觀生態(tài)學(xué)中“格局過程尺度”三者之間研究的薄弱環(huán)節(jié) 困惑：生態(tài)環(huán)境尺度研究的困惑在于尋找類似“光學(xué)變焦”的研究工具 可能性：生態(tài)環(huán)境是一個復(fù)雜非線形系統(tǒng),目前數(shù)學(xué)上發(fā)展出非線性系統(tǒng)的研究工具，運用此工具處理表達生態(tài)環(huán)境特征的遙感定量數(shù)據(jù)，使生態(tài)環(huán)境多尺度研究成為可能 理論意義：地學(xué)和生態(tài)學(xué)規(guī)律的不確定性生態(tài)環(huán)境尺度研究試圖解釋的問題 實踐需要：規(guī)劃/區(qū)劃/評價過程中存在的區(qū)域邊界模糊和專家知識經(jīng)驗沖突問題，使決策者難以得到信服的結(jié)論。,研究進展,尺度研究的廣度,尺度研究進展的深度,研究進展,2. 尺度研究內(nèi)涵討論,尺度是地表生態(tài)環(huán)境規(guī)律的時間空間屬性度量,2. 尺度研究內(nèi)涵討論,尺度關(guān)注的重點： 不是定位于某個尺度上的生態(tài)環(huán)境格局分布規(guī)律 而是定位于生態(tài)環(huán)境規(guī)律在不同尺度下的聯(lián)系或轉(zhuǎn)化 尺度研究目前存在的問題 ： 特征尺度的確定原則和標準 生態(tài)環(huán)境界線的閾值研究 生態(tài)因子之間的關(guān)系與尺度的控制 生態(tài)環(huán)境尺度分解方法好壞的對比和度量標準 生態(tài)環(huán)境尺度推演方法 生態(tài)環(huán)境尺度約束機制,3.研究技術(shù)路線,3.1多尺度分析方法,3.2 論文研究數(shù)據(jù),TM影像資料：1989.04.09、 2000.05.04、2002.03.07，影像分辨率為30m30m。 背景資料為：1：100 000縣界 圖、1：100000地形圖。 生態(tài)環(huán)境實地調(diào)查數(shù)據(jù),研究樣區(qū)和研究樣帶選擇,生態(tài)環(huán)境多尺度分析數(shù)據(jù),生態(tài)樣帶1 NDVI小波尺度轉(zhuǎn)換后的近似信息,生態(tài)樣帶1 NDVI小波尺度轉(zhuǎn)換后的細節(jié)信息,4. 特征尺度確定方法的研究,特征尺度含義： 指在一定區(qū)域內(nèi)能表征景觀異質(zhì)性的最佳斑塊大小 描述景觀異質(zhì)性的最適宜空間尺度 特征尺度確定的初步原則 小波方差極大值的對應(yīng)尺度 空間自相關(guān)系數(shù)波動最頻繁區(qū)域?qū)?yīng)的空間滯后距離或尺度范圍 小波信息熵極大值的對應(yīng)尺度,4.1 生態(tài)環(huán)境因子的小波方差,小波方差極大值確定的特征尺度,生態(tài)樣帶1各生態(tài)環(huán)境要素的小波重構(gòu)信息方差-尺度擬合曲線特征,4.2 空間自相關(guān)性分析,I系數(shù)越大，表示相鄰單元之間的相似性較大。C系數(shù)的值越大，表示相鄰單元之間的差異性越大。 Moran I系數(shù)的值域范圍為1之間，I0表示正相關(guān)，I=0表示不相關(guān)，I0表示負相關(guān)。 Geary C系數(shù)的值域范圍為02之間，大于1表示負相關(guān)，等于1表示不相關(guān)，小于1表示正相關(guān)。,4.2 空間自相關(guān)性分析,特征尺度,4.3 小波信息熵,特征尺度,小波信息熵-尺度擬合曲線,4.4 特征尺度確定原則,特征尺度的界定: 特征尺度是一個確定的尺度范圍，非一個固定的尺度或分辨率數(shù)值。 生態(tài)環(huán)境類型之間的界限具有模糊性;生態(tài)環(huán)境類型的變化不是一個突變過程，而是一個漸變過程。 特征尺度的確定標準: 主要判定依據(jù) 輔助依據(jù): 小波近似信息方差變化率出現(xiàn)極大值對應(yīng)尺度值+小波空間自相關(guān)系數(shù)波動頻繁所對應(yīng)的尺度范圍,小波細節(jié)信息方差極大值的對應(yīng)尺度,小波細節(jié)信息熵極大值的對應(yīng)尺度,=,特征尺度范圍,5.特征尺度研究結(jié)果的應(yīng)用: 區(qū)域生態(tài)環(huán)境的空間尺度響應(yīng)特征及其成因分析,5.1 生態(tài)環(huán)境因子空間格局尺度響應(yīng)特征 5.2 生態(tài)環(huán)境因子空間格局尺度響 應(yīng)特征的地學(xué)成因分析,5.1生態(tài)環(huán)境因子空間格局尺度響應(yīng)特征,5.1 生態(tài)環(huán)境因子空間格局尺度響應(yīng)特征結(jié)論,生態(tài)因子的空間格局-尺度響應(yīng)特征: NDVI的特征尺度自西向東變大；南北方向受生態(tài)景觀類型的多少而影響。 BRIGHT的特征尺度自西向東，特征尺度變小;自北向南，特征尺度增大； WET在緯度帶上特征尺度較小，自西向東，特征尺度變小。 PC在各生態(tài)樣帶上特征尺度的變化幅度較大，一般跨越2-3個尺度。 DEM和SLOPE特殊，小波信息方差可以監(jiān)測出SLOPE的特征尺度，而小波信息熵均不能監(jiān)測出DEM和SLOPE的特征尺度。,生態(tài)樣帶的主導(dǎo)特征尺度,研究區(qū)域特征尺度為第47尺度 緯度帶的主導(dǎo)特征尺度集中于第45尺度 經(jīng)度帶的特征尺度集中于第67尺度,5.2 生態(tài)環(huán)境特征尺度的地學(xué)成因分析,成因之一：生態(tài)環(huán)境空間格局的物理模板地質(zhì)構(gòu)造和地勢走向是整體生態(tài)環(huán)境尺度效應(yīng)的基底。福建省北東-南西走向的構(gòu)造體系影響著各生態(tài)樣帶的起伏度。其引起的特征尺度變異范圍為1-3個尺度。,生態(tài)樣帶起伏度統(tǒng)計參數(shù),5.2 生態(tài)環(huán)境特征尺度的地學(xué)成因分析,成因之二：人類活動和植被因素的影響作用，改變生態(tài)環(huán)境參數(shù)的局部特征尺度。改變的幅度大小在局部1-2個尺度。,6. 總結(jié)論,特征尺度的確定主要原則: 小波細節(jié)信息方差極大值的對應(yīng)尺度 小波細節(jié)信息熵極大值的對應(yīng)尺度 區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征尺度的地學(xué)成因: