论文部分内容阅读
在全球变化的背景下，北极各方面的价值不断提升，中国对北极问题也越来越重视。与国内外学者开展关于北极资源、海冰、生态、气温的变化研究相比，城镇作为北极的一个重要环境要素较少的被关注。北极环境可持续发展与城镇变化是密不可分的，所以通过研究北极的城镇变化，来增大城镇化可持续性很有必要，既可以助推当地新型城镇化建设的科学调控，对于北极的人地关系研究及可持续发展意义重大，也可以促进中国研究北极、认识北极、利用北极的进程，从实践上为中国参与北极事务提供科学的决策支持。如何准确、客观的提取城镇信息，是城镇研究的一个基础。目前，遥感数据成像方式多样化，数据的可获取性增强，由此衍生了以下科学问题:怎样利用多源遥感数据的优势提取北极相关地区的城镇信息？北极的城镇近二十年来是怎样发展变化的，未来将怎样变化？ 鉴于此，本研究选择特罗姆瑟地区作为研究区，围绕以上科学问题，通过RS与GIS技术，进行了一系列研究与分析。本文主要的研究工作与结果如下: (1)针对研究区特点，结合多源遥感数据，发展了基于AdaBoost算法的城镇遥感提取方法。结果表明:引入地形与夜间灯光特征都可以在光谱纹理特征的基础上提高提取精度，基于光谱与纹理特征得到的总体精度与kappa值分别为86.20％和68.19％;加入地形特征后精度分别提高2.7％(OA)和6.21％(kappa);加入夜间灯光特征后精度分别提高2.1％和4.95％;地形与夜间灯光特征一起加入AdaBoost算法，精度分别提高3.7％和8.55％，为最优的特征组合。通过最优特征组合进行AdaBoost提取，比最大似然法对城镇的两分类总体精度高10％左右、kappa值高20％左右，因此通过四种特征组合基于AdaBoost算法对研究区三期(1990、2004、2016年)数据进行最终提取。 (2)根据城镇空间扩张测度指标对研究区城镇进行扩张分析，包括数量与形态分析、重心分析与等扇方位分析。结果表明:研究区城镇扩张强度为5.5×104左右，属于缓慢扩张。扩张的平均动态度水平为0.018，是全球平均水平的1/2;1990～2004与2004～2016动态度差异表明研究区目前由高速发展期向平稳发展期过渡。自然环境（海岸线、海拔和水系）、经济发展、人口增长、交通建设都是研究区城镇扩张的驱动因子。 (3)在城镇遥感提取与驱动因子分析基础上，进行基于Logistic-CA-Markov模型的2030年城镇扩张模拟。结果表明:logistic-CA-Markov模型kappa值为84.56％，有较好的一致性。2030年的城镇面积达到37.99km2，城镇面积增加了约5km2，小于1990-2004和2004-2016年的增加面积。在沿海地区，渔港与商业区Skatt(θ)ra、港口所在区域Breivika和机场附近的Sandnes由近海陆地向海面的扩张明显，特罗姆瑟岛非沿海区域的城镇扩张以内部填充为主;特罗姆瑟的周边区域中扩张地区主要包括Skulsfjord、Sorvassknausen、Hundbergan、Tromsdalen、Gr(θ)tsund、Skittenelv,呈现规模小，数量多，分布零散的特点，并且高度依赖道路的分布与可达性。