基于遙感技術(shù)的城市景觀格局探討

趙吳超，滑永春

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

城市景觀格局的研究和分析工作中采用遙感技術(shù)，能夠通過景觀指數(shù)分析方式，將RS 與GIS 技術(shù)融入其中，配合景觀生態(tài)學(xué)的理論，全面分析城市景觀格局的演變情況，可以為城市規(guī)劃工作與生態(tài)環(huán)境建設(shè)工作的實(shí)施提供重要參考依據(jù)。下文就將西安市作為研究對(duì)象，分析遙感技術(shù)在城市景觀格局中的應(yīng)用，提出幾點(diǎn)應(yīng)用觀點(diǎn)。

1 研究區(qū)域分析

西安市位置在我國的西北地區(qū)東部區(qū)域，在黃河流域中部關(guān)中盆地，地勢(shì)具有東南部偏高、西北部偏低的特點(diǎn)，難免和秦嶺相依附，有山前洪積臺(tái)地、河谷沖積平原的地形，在此次研究中，主要分析蓮湖區(qū)、未央?yún)^(qū)和碑林區(qū)的城市景觀格局，提出遙感技術(shù)的應(yīng)用觀點(diǎn)。

2 遙感技術(shù)在城市景觀格局中的應(yīng)用研究

2.1 應(yīng)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(shù)開展分析工作，研究遙感技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)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(chǔ)部分，如果在各個(gè)領(lǐng)域中沒有統(tǒng)一的景觀理念，就無法設(shè)置統(tǒng)一性的景觀分類原則。按照我國的土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)還有西安市的實(shí)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(diǎn)元素、道路元素、廣場(chǎng)元素、建筑元素、商業(yè)區(qū)元素等等。（2）林地類型。此類景觀中含有山區(qū)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(nèi)的大型水域、郊區(qū)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(nóng)業(yè)用地景觀，未分類類型就是還沒有開發(fā)或者是遙感影像中尚未存在的景觀，根據(jù)相關(guān)調(diào)查可以得知，沒有分類的景觀多數(shù)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(jī)分類器，其主要是在研究樣本數(shù)量較小的狀況下，采用機(jī)器學(xué)習(xí)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論方法，將結(jié)構(gòu)最小化當(dāng)做是基本準(zhǔn)則，解決有限樣本的處理問題，不需要減小數(shù)據(jù)的維度，算法的應(yīng)用具有收斂性特點(diǎn)、分類精確度特點(diǎn)，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(shí)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(qū)域之內(nèi)，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(shù)主要為：在類型尺度方面，分析斑塊類型面積指數(shù)、斑塊類型在景觀面積中所占比例的指數(shù)、最大斑塊指數(shù)、斑塊密度和數(shù)量指數(shù)。在景觀尺度方面則選擇分析斑塊密度指數(shù)、數(shù)量指數(shù)、景觀分離度指數(shù)、景觀均勻度指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)。

2.2 分析結(jié)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(shù)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(jié)果為：

2.2.1 類型尺度方面的城市景觀格局分析結(jié)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(jìn)行研究：（1）采用遙感技術(shù)開展西安市城市景觀建筑用地格局的分析，發(fā)現(xiàn)近年來建筑用地的斑塊面積處于持續(xù)增加的狀態(tài)，斑塊的數(shù)量與密度有所上升，除了受到各種數(shù)據(jù)源因素影響出現(xiàn)的誤差問題之外，還有一個(gè)重要原因就是城市在不斷擴(kuò)張，導(dǎo)致建筑用地景觀格局斑塊數(shù)量增加，平均維度開始提升。（2）通過遙感技術(shù)分析西安市城市景觀中的林地格局，可以發(fā)現(xiàn)近年來林地斑塊的面積處于逐漸減少的狀態(tài)，斑塊的個(gè)數(shù)和密度降低，主要原因就是在城市擴(kuò)張過程中，郊區(qū)的森林開始有碎片化的現(xiàn)象。（3）利用遙感技術(shù)分析西安市城市景觀格局中的水體部分，可以發(fā)現(xiàn)近年來水體斑塊的面積呈現(xiàn)出減少后增加的狀態(tài)，斑塊密度、數(shù)量和指數(shù)的變化特點(diǎn)也相同，可能是由于環(huán)境活動(dòng)與人類活動(dòng)所造成。（4）使用遙感技術(shù)研究西安市景觀格局中的耕地部分，發(fā)現(xiàn)近年來耕地斑塊的面積和指數(shù)逐漸減少[1]。

2.2.2 景觀尺度方面的城市景觀格局分析結(jié)果

從景觀尺度方面進(jìn)行研究，選擇斑塊數(shù)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(shù)開展城市景觀格局的研究工作，可以發(fā)現(xiàn)近年來西安市城市景觀格局中，斑塊數(shù)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?yàn)槲靼彩谐鞘兄械恼J(rèn)為活動(dòng)增加，在認(rèn)為活動(dòng)的影響之下，景觀結(jié)構(gòu)的豐富度也有所降低，呈現(xiàn)出簡單化的趨勢(shì)。

3 基于遙感技術(shù)的城市景觀格局分析建議

上述研究了遙感技術(shù)在西安市城市景觀格局分析中的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)在采用遙感技術(shù)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(shù)，下文就提出幾點(diǎn)遙感技術(shù)的應(yīng)用建議，旨在為遙感技術(shù)在城市景觀格局分析中的合理應(yīng)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(tài)學(xué)發(fā)展的過程中，對(duì)先進(jìn)技術(shù)、定量研究的發(fā)展較為依賴，上個(gè)世紀(jì)八十年代初期，遙感技術(shù)得到了快速的發(fā)展，開始應(yīng)用在景觀生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域中，在一定程度上能夠促使景觀定量研究工作的良好發(fā)展，可以深入、系統(tǒng)化分析景觀格局，能夠?yàn)榫坝^模型的設(shè)置與發(fā)展提供資料和參考依據(jù)。遙感技術(shù)在應(yīng)用的過程中，具有實(shí)時(shí)化、多元化、多波段性分析的特征，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)城市景觀格局的變化狀態(tài)，與傳統(tǒng)的地面觀測(cè)方式相比較，數(shù)據(jù)獲取與處理的速度很快，收斂性較高，應(yīng)用的效率也很高，有助于進(jìn)行實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化的信息管理。在此過程中，就必須要積極采用遙感技術(shù)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(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在具有一定的數(shù)據(jù)獲取能力方面，能夠加快各個(gè)類型、分辨率時(shí)空信息的獲取速度，獲取的效率較高，不會(huì)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(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展的過程中，將遙感技術(shù)應(yīng)用在景觀生態(tài)學(xué)研究工作中，能夠保證數(shù)字影像數(shù)據(jù)的分辨率與準(zhǔn)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(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀。西安市的城市景觀生態(tài)研究中，采用遙感監(jiān)測(cè)方式，可以同時(shí)針對(duì)生態(tài)效益全面進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究時(shí)空演變情況與優(yōu)化配置情況，可以獲取到較高的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。當(dāng)前西安市在遙感綜合研究和專項(xiàng)應(yīng)用研究領(lǐng)域中，主要是采用航空遙感技術(shù)，可以開展航空遙感綠化調(diào)查活動(dòng)，空間分辨率較高、時(shí)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(qū)域生態(tài)研究還有保護(hù)方面，也可以使用遙感技術(shù)獲取到更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，開展景觀生態(tài)評(píng)價(jià)和格局研究工作，同時(shí)還可以將遙感技術(shù)和GIS 技術(shù)、GPS 技術(shù)相互結(jié)合，監(jiān)測(cè)城市景觀格局狀態(tài)，開展定量分析工作，促使研究工作的高效化實(shí)施[2]。

（2）遙感分類算法的應(yīng)用

一般情況下，遙感圖像分類主要采用目視解譯方式、計(jì)算機(jī)分類方式，當(dāng)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(jì)算機(jī)技術(shù)屬于輔助部分，但是此類方法在應(yīng)用期間，工作的數(shù)量較多，自動(dòng)化程度相對(duì)較低，工作效率難以提升，無法與現(xiàn)代化的工作相互適應(yīng)。因此在實(shí)際工作中應(yīng)該積極采用計(jì)算機(jī)分類技術(shù)開展工作，在遙感領(lǐng)域中提升應(yīng)用效果，在遙感技術(shù)的支持下，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的分類模式，不再局限于監(jiān)督或是非監(jiān)督的分類方式，應(yīng)該將遙感技術(shù)作為基礎(chǔ)聯(lián)合計(jì)算機(jī)分類技術(shù)開展工作。近幾年的城市景觀格局分類算法方面，已經(jīng)研究開發(fā)出很多新的理論和新方法，可以轉(zhuǎn)變計(jì)算機(jī)分類算法，通過模糊數(shù)學(xué)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(shù)類型計(jì)算機(jī)分類方法作為主要的分類措施，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、樹分類器技術(shù)開展工作，改進(jìn)傳統(tǒng)的分類方法，全面整合與利用遙感數(shù)據(jù)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(fā)展需求。目前我國在高分辨率遙感影像時(shí)代快速發(fā)展的過程中，為遙感技術(shù)在城市景觀格局中的應(yīng)用帶來很多新的機(jī)遇，例如：國內(nèi)外部分專家學(xué)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(guān)的分類方法與技術(shù)，能夠?yàn)榉诸惞ぷ鞯母咝Щ瘜?shí)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(yīng)用遙感技術(shù)，應(yīng)該積極借鑒先進(jìn)的分類方法，針對(duì)層次較高的遙感圖像全面分類，合理提取其中的目標(biāo)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(bǔ)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(tài)學(xué)的研究領(lǐng)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(tài)變化過程與現(xiàn)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(nèi)尋找潛在的規(guī)律，也可以在格局分析與景觀分析期間將過程與功能有機(jī)聯(lián)系在一起，明確控制格局中的主導(dǎo)因子和機(jī)制。當(dāng)前在景觀格局分析和研究的領(lǐng)域中，主要分析空間異質(zhì)性、格局演變時(shí)間異質(zhì)性的各種問題，其中的空間異質(zhì)性研究，就是針對(duì)景觀格局進(jìn)行靜態(tài)性分析和調(diào)查，而時(shí)間異質(zhì)性問題的研究和分析，可以全面、真實(shí)將景觀格局動(dòng)態(tài)演變情況反映出來。在使用遙感技術(shù)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(wèi)片形式開展區(qū)域性的調(diào)查活動(dòng)，明確景觀結(jié)構(gòu)變化情況、動(dòng)態(tài)變化情況，也可以將遙感技術(shù)和GIS 技術(shù)相互結(jié)合，按照景觀格局研究的側(cè)重點(diǎn)，開展景觀格局指數(shù)的分析工作、空間分析工作與動(dòng)態(tài)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(shù)建立景觀生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ)上的格局模型，獲取到可以用來描述景觀格局變化的指數(shù)，例如：斑塊類型的指數(shù)、相對(duì)豐度的指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度的指數(shù)等等。近年來我國在推廣使用GIS 技術(shù)的過程中，遙感技術(shù)的軟件不斷升級(jí)，可以融入和GIS 技術(shù)有效開展一個(gè)或是多個(gè)景觀類型圖的處理工作，獲取到多元化的格局指數(shù)數(shù)據(jù)信息。除此之外，在實(shí)際的研究和分析工作中，還可以將邊界特征作為出發(fā)點(diǎn)，開展景觀格局動(dòng)態(tài)分析活動(dòng)，積極借鑒國外先進(jìn)的專用分析技術(shù)、指數(shù)研究工具，保證技術(shù)的應(yīng)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(shù)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(shù)，雖然已經(jīng)取得了良好的成績，可以有效開展景觀格局的動(dòng)態(tài)化和靜態(tài)化研究活動(dòng)，獲取到更多的數(shù)據(jù)信息。但是，在遙感技術(shù)應(yīng)用期間還可能會(huì)出現(xiàn)一些問題，不能確保遙感技術(shù)的應(yīng)用效果。因此，在實(shí)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(guān)景觀格局信息遙感分類算法的過程中，雖然采用計(jì)算機(jī)分類技術(shù)能夠提升工作效果，但是，在理論方面、技術(shù)方面還是存在一定的限制，不能確保分類的準(zhǔn)確性，在此情況下，就應(yīng)該注意將目視解譯分類算法和計(jì)算機(jī)分類算法相互結(jié)合，彌補(bǔ)技術(shù)的不足，確保分類算法應(yīng)用的準(zhǔn)確性。其次，在對(duì)景觀格局進(jìn)行分析的過程中，雖然其中的指數(shù)很多，但是，如果隨意選擇指數(shù)，將會(huì)影響景觀格局分析的效果，所以，在實(shí)際工作中必須要合理選擇指數(shù)的內(nèi)容，保證具有一定的代表性，設(shè)置敏感性的格局因子，保證各個(gè)指數(shù)之間都能夠在相互獨(dú)立的同時(shí)有著一定的聯(lián)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(shù)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(dòng)，提升數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性與可靠性，為城市景觀規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)[5]。

5 結(jié)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(shù)可以有效獲取城市景觀格局中的各種指數(shù)和數(shù)據(jù)信息，能夠?yàn)橄嚓P(guān)的城市規(guī)劃工作、城市景觀監(jiān)測(cè)管理等提供較為準(zhǔn)確的依據(jù)，促使各方面工作的高效化開展。因此在未來的時(shí)代發(fā)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(yīng)該樹立正確觀念意識(shí)，遵循科學(xué)化的原則，合理采用遙感技術(shù)開展研究和分析工作。