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从1992年三峡工程开始建设以来，三峡库区土地景观发生了集中而剧烈的变化。三峡工程建设给库区各区县带来了发展的机遇，不少区县通过产业结构调整，加快了社会经济发展的步伐。与此同时，国家和地方政府颁布了众多生态环境保护政策，加强区域生态和环境安全。在大坝建设、百万移民、蓄水淹没、城镇迁建、区域产业结构调整及众多生态环境恢复与保护政策影响下，三峡库首土地资源和土地结构的变化特征、机制及其生态环境效应等是亟待研究的问题。
以位于三峡坝首地区的秭归县为研究区，利用TM、SPOT等中、高分辨率卫星遥感数据获取的1992年、2002年和2007年1：50000土地利用分类结果，高精度DEM产品，以及基于TM等遥感数据反演的植被覆盖度、土壤侵蚀风险等，使用空间分析、统计、挖掘和模拟等多种手段，详细研究了秭归县土地利用变化的格局特征及过程机理，为后三峡管理时期区域自然和社会资源合理配置、生态环境恢复和保护、人地关系健康发展等提供信息支持。研究的主要内容和成果有：
1．总结了目前土地利用变化研究的主要方面。目前土地利用变化格局研究较多，包括动态模型指数、景观指数等方法，然而对土地利用变化驱动机制、过程机理研究不足，案例研究尚不丰富。区域土地利用变化属于复杂系统，涉及自然、社会多因素综合交互作用。除了传统数量统计分析方法外，应将数据挖掘等为代表的新分析手段引入到土地利用变化机制研究。此外，现有土地动态模拟模型适应性不够，需根据区域土地利用变化机制设计合适的模拟及预测模型。
2．基于中、高分辨率遥感数据，三峡土地利用/覆盖使用FAOLCCS分类系统，采用面向对象的多尺度分层决策树方法，提高了分类效率和精度。使用分类后比较方法，分析归并后9种土地利用类型的时空变化特征；利用转换矩阵分析变化背后的驱动因素。将土地利用动态特征提取到400m分辨率网格上，分析了1992-2007年间土地利用变化数量、速率、土地利用影响程度等空间分异格局，提供了空间显式的变化特征，通过这些结论，提出了若干针对性建议。
3．使用高精度DEM获得坡度、坡向等地形因素数据，利用GIS叠置和高级统计分析方法，分析每个地形因素分异带中，1992-2007年间土地利用变化和主要土地转换类型的分布特点。进一步分析了这些分布特征对柑橘品质等产生的影响。
4．使用景观格局指数方法分别在原始19类和归并后9类的分类层次上分析了秭归县土地利用景观格局特征变化，分别总结1992到2007年土地利用类型层次和景观层次变化规律。基于TM数据，利用像元二分模型，提取1992和2007年植被覆盖度，并利用SPOTVGT植被指数产品辅助分析秭归县植被覆盖度变化情况；利用部颁标准作为规则集，对1992年和2007年土壤侵蚀风险进行评价。最后，分析了土地利用程度和土壤侵蚀风险的关系，植被结构变化与土壤侵蚀风险变化的关系。
5．提出一个基于地图代数的图像信息挖掘原型系统。采集了气候气象、距离、地貌地形、人口、土壤属性等多源栅格空间信息，经过空间匹配，利用修正的Z-Scores数据离散化方法消除不同来源数值型数据之间的度量差异，将多源空间数据合成为多图层的栅格数据集。初步实现了对土地利用变化栅格数据集的知识发现应用研究，建立了挖掘结果的空间映射机制。对森林变化图斑事务集进行关联和聚类挖掘，在空间上同步表现感兴趣模式(“空间足迹”)，在开源平台上实现了数据挖掘算法与地理计算算法松散耦合。
6．针对三峡库首复杂变化机制下的土地动态系统，提出了一种“经验统计+斑块定制+种子/斑块配置”的土地利用变化模拟方案。该方案综合使用回归统计、空间分析及基于专家知识的规则集等多种手段，综合考虑面积、位置和形态等多目标，建立了一种空间显式的动态交互模拟模型。以模拟1992-2007年秭归县森林变化为例，结合地图代数描述形式，描述和实现了模拟方案、策略及主要算法。与著名的土地利用变化经验统计模型CLUE-S与FORE-SCE相比，论文提出的模拟模型在模拟变化斑块的空间形态方面做了一些讨论。未来将通过该模型，结合情景预测模块，实现大尺度下土地利用变化情景预报及耦合分析。