基于遥感和GIS对岩溶空间模型的研究.docx

基于遥感和GIS系统对岩溶地貌空间格局的研究DanXiao,Kangning Xiong, Yulun An, Wenzhuan Zhang贵州财经学院贵州经济系统模拟重点实验室，中国贵州省贵阳市鹿冲关路276号，550004中国南方喀斯特学院,贵州师范大学,中国贵州省贵阳市宝山北路175号，550002地理生物学院，贵州师范大学, 中国贵州省贵阳市宝山北路175号，550002摘要：在中国贵州，由于喀斯特生态环境的脆弱性而诱导产生了一系列大型的生态环境问题。因此，研究贵州省的喀斯特地貌格局具有十分重要的意义。在本文中，我们选用了定量遥感反演模型和空间分析来研究贵州清镇市岩溶地貌的空间分布。结果表明，清镇市的岩溶地貌的破碎程度和脆弱程度极高，并且在不同的地貌形态中，拓扑关系非常复杂。灌木树是该地区的一个优势，而严重的石漠化地貌具有较强的干扰特性。关键词:遥感、地理信息系统(GIS)、岩溶地貌、空间格局、脆弱性、空间分析、地貌指数1．介绍岩溶是一种自然现象，他包括由水和地形构造等引起的地球化学作用而产生的碳酸盐岩溶解。岩溶在世界上的分布十分广泛，占地球总面积的10%。中国的岩溶地区规模是世界上最大的，岩溶的分布面积超过124万平方米公里；也是最集中的，有很多省都有岩溶现象，如贵州、广西、云南、四川、西藏、湖南、湖北、山西、河北、山东。在全球范围内，中国贵州的岩溶地区是面积最大和发育最强烈的高原山区，在该省有73%合计130万平方公里的地区都有碳酸盐岩的发育及岩溶的出露。岩溶、大气圈,水圈和生物圈构成了岩溶生态环境。脆弱的喀斯特生态环境和不合理的人类活动影响诱发了许多恶劣的岩溶破坏,从而给贵州带来了一系列生态环境问题。研究岩溶地貌形态可以识别岩溶生态环境之所以脆弱的原因，以便改善其生态环境，科学地管理和综合规划地貌区域的生态环境发展[1]。然后,我们可以通过全面了解和模拟岩溶地形的空间格局来揭示其显著的特征和规律。至此,我们可以经科学分析后得出结论,准确地规划可持续发展策略,构成以推动地区经济为主的可持续发展工程。因此，研究岩溶地貌的空间模型对贵州来说是十分重要的。组成地貌斑块的地区存在着一定的相互影响规律,且地貌具有较高的空间储层非均质性。因此,我们有必要研究地貌的空间格局。地貌空间格局的研究是地貌生态学的三个核心研究部分之一。更为重要的是,这种研究是调查岩溶地貌功能及其变化的基础，并且对于预测岩溶发展、岩溶地貌管理及人类活动对岩溶地貌空间格局的影响具有重要的意义[2]。近年来,学者们在地貌生态学领域提出了一些新的理论、观念、思想和方法。所有的这些观点都把注意力集中在了时空尺度、空间异质性及人类对生态系统和地貌管理的干扰。目前,学者已经采取了包括分布拟合、分布指数和兼容性分析等许多方法来研究地貌类型的多样性和地貌格局。此外,还使用了相关指标来分析空间异质性反映和地貌分布规律。因为时空异质性的岩溶地貌技术—遥感(RS)和地理信息系统(GIS)，可以被用来识别岩溶地貌格局类型并分析其生态过程的岩溶地貌模式。因此,我们可以很快地对岩溶地貌格局的空间分布状况进行收集、存储、管理、更新、分析、及数据应用。基于结合遥感与GIS两种技术，研究岩溶地貌空间格局的有关理论、实践的社会意义在于这些和喀斯特地区生态环境是紧密结合在一起的。在本文中,定量遥感反演模型和GIS空间分析技术便被用于研究清镇的岩溶地貌空间格局，这是一座位于中国贵州高原上典型岩溶地区的城市。2、方法论研究岩溶地貌格局主要有三个部分，包括岩溶地貌类型的分类、岩溶地貌空间分布数据的获取和地貌空间格局的分析[3]。目前,陆地上在划分岩溶地区的岩溶类型时都会经过综合分析而决定。到目前为止,通过遥感图像与定量遥感反演技术，能获取到关于岩溶地貌类型的数据。由于遥感技术的发展,多源遥感图像及遥感反演技术可以为岩溶地貌研究提供数据以支持访问不同尺度的地貌类型数据。在岩溶地貌格局研究领域，利用GIS平台计算出相关系数来处理通过多源和定量分析得到的岩溶地貌类型空间数据是十分重要的方法。2.1的岩溶地貌类型划分目前,地貌类型是基于研究目的,数据可用性,以及生态功能来划分的。这些因素中,最重要的是生态功能。在测量生态功能时，主要考虑两个方面的因素。1、可利用方式和地貌类型的范围；2、不同地貌类型间的生态功能差异[4]。因此,地貌格局共分为7类,包括水田、旱地、林区、草地、建设用地、水体和荒漠。表1岩溶地貌类型标准分级地貌类型分级标准水田栽种着水稻和其他水生作物的耕地，有足够的水源满足其灌溉条件。旱地栽种着旱地作物的耕地，当没有水源保障和灌溉设施时，植物的生长完全依靠自然降水。林区覆盖有乔木、灌木、竹等植物的地带草地分为人工草场和天然草场，包括高级覆盖层、中级覆盖层和低级覆盖层建设用地包括城市住宅建设