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第1章 绪论1

1.1 土地利用、土地覆盖的定义1

1.2 土地利用与土地覆盖的相互关系2

1.3 土地利用/覆盖变化研究问题的提出3

1.4 土地利用/覆盖变化研究的目标4

1.5 土地利用/覆盖变化的研究内容与进展5

1.5.1 土地利用/覆盖信息提取与变化监测研究5

1.5.2 土地利用/覆盖变化的分析与解释8

1.5.3 土地利用/覆盖变化的环境效应与生态安全11

1.5.4 土地利用/覆盖变化与可持续发展13

1.6 研究背景与意义14

1.7 研究的主要内容与框架16

1.8 参考文献18

第2章 北方13省土地利用/覆盖变化遥感检测方法研究30

2.1 土地利用/覆盖变化遥感检测方法30

2.1.1 基于双时相遥感数据的变化检测方法30

2.1.1.1 基于图像代数运算的检测方法30

2.1.1.2 基于数理转换的检测方法31

2.1.1.3 基于分类的检测方法32

2.1.2 基于高时间频率遥感影像时间序列数据的变化检测方法33

2.2 基于NDVI时间序列数据的土地利用/覆盖变化检测指标的设计33

2.2.1 问题的提出33

2.2.2 土地利用/覆盖变化在NDVI时间序列上的反映34

2.2.3 现有变化检测指标对比分析35

2.2.4 变化检测指标的设计38

2.2.4.1 值指数的设计38

2.2.4.2 形指数的设计39

2.2.4.3 综合变化检测指标的设计41

2.3 变化检测方法的验证44

2.3.1 遥感图像预处理44

2.3.2 基于ETM影像的变化检测45

2.3.3 与CVA方法对比分析46

2.4 结论与讨论48

2.5 应用—北方13省土地利用/覆盖变化遥感检测49

2.5.1 NDVI数据处理50

2.5.2 变化强度信息提取50

2.5.3 变化像元检测51

2.6 本章小结52

2.7 参考文献53

第3章 北方13省土地利用/覆盖动态变化分析56

3.1 土地利用/覆盖动态变化分析的主要方法56

3.1.1 土地利用/覆盖数量动态变化分析方法56

3.1.1.1 动态度分析方法56

3.1.1.2 类型转移矩阵分析方法57

3.1.2 土地利用/覆盖空间动态变化分析方法57

3.1.2.1 重心迁移分析方法57

3.1.2.2 景观格局分析方法57

3.1.2.3 区域差异分析方法58

3.2 北方13省土地利用/覆盖动态变化分析58

3.2.1 研究数据58

3.2.2 研究方法60

3.2.2.1 土地利用/覆盖空间格局演变分析60

3.2.2.2 土地利用/覆盖重心迁移分析62

3.2.2.3 土地利用/覆盖类型转移方向分析63

3.2.2.4 土地利用/覆盖变化的区域差异分析64

3.3 结果分析67

3.3.1 北方13省土地利用/覆盖空间格局演变的总体特征67

3.3.1.1 景观类型层次67

3.3.1.2 景观层次69

3.3.2 北方13省土地利用/覆盖重心迁移特征70

3.3.3 北方13省土地利用/覆盖类型间的转变的总体特征70

3.3.4 北方13省土地利用/覆盖变化的区域差异分析72

3.3.4.1 各区域土地利用/覆盖相对变化率差异分析72

3.3.4.2 各区域土地利用/覆盖空间格局变化差异分析73

3.3.4.3 各区域土地利用/覆盖转移特征差异分析74

3.4 本章小结75

3.5 参考文献76

第4章 北方13省生态安全动态分析79

4.1 区域生态安全的基础理论79

4.1.1 区域生态安全的含义79

4.1.2 区域生态安全研究的特点80

4.1.3 区域生态安全的研究方法81

4.2 北方13省生态安全动态分析83

4.2.1 研究方法83

4.2.1.1 基于土地利用/覆盖景观格局的区域生态安全指数的构建84

4.2.1.2 区域生态安全的空间分析方法87

4.2.2 结果与分析88

4.2.2.1 北方13省生态安全的空间分异特征88

4.2.2.2 北方13省生态安全的时序变化特征分析91

4.2.2.3 北方13省生态安全的空间分布及变化特征分析93

4.3 本章小结98

4.4 参考文献99

第5章 北方13省土地利用/覆盖变化驱动力分析102

5.1 土地利用/覆盖变化驱动力研究的理论问题102

5.1.1 土地利用/覆盖变化驱动力的经济学解释102

5.1.2 土地利用/覆盖变化驱动力的宏观分析103

5.1.3 土地利用/覆盖变化具体驱动力的辨识105

5.1.4 土地利用/覆盖变化驱动力的特征106

5.1.4.1 驱动力系统的层次性特征106

5.1.4.2 驱动力系统的综合性特征107

5.1.4.3 驱动力系统的尺度转换特征107

5.1.4.4 驱动力系统的动态性特征107

5.1.5 土地利用/覆盖变化驱动力研究方法108

5.1.5.1 定性及概念模型方法108

5.1.5.2 统计分析方法108

5.1.5.3 系统动力学方法109

5.1.5.4 人工神经网络方法109

5.2 北方13省土地利用/覆盖变化的驱动力分析110

5.2.1 研究方法与数据110

5.2.2 驱动因子的选取111

5.2.3 驱动因子的主成分分析112

5.2.4 北方13省土地利用/覆盖变化的驱动力分析115

5.2.4.1 耕地变化的驱动力分析116

5.2.4.2 林地变化的驱动力分析119

5.2.4.3 草地变化的驱动力分析120

5.2.4.4 城镇及建设用地变化的驱动力分析121

5.2.4.5 水域变化的驱动力分析122

5.2.4.6 未利用地变化的驱动力分析122

5.3 北方13省土地利用/覆盖变化宏观驱动力的空间分异123

5.3.1 宏观驱动力指数的计算123

5.3.2 宏观驱动力的空间分异特征124

5.4 本章小结126

5.5 参考文献127

第6章 北方13省土地利用/覆盖变化模型模拟129

6.1 土地利用/覆盖变化预测与模拟模型129

6.1.1 经验统计模型（Empirical-statistical models）129

6.1.2 随机模型（Stochastic models）130

6.1.3 动力学模型（Dynamic simulation models）130

6.1.4 主体行为模型（Agent-based models）133

6.2 土地利用/覆盖时空变化的模拟模型设计133

6.2.1 模型的基本结构134

6.2.2 宏观非空间需求模块设计135

6.2.3 微观空间分配模块设计137

6.2.3.1 BP神经网络介绍137

6.2.3.2 基于BP神经网络与CA模型的空间分配模块设计139

6.3 北方13省土地利用/覆盖时空变化的预测与模拟142

6.3.1 土地利用/覆盖总量需求预测142

6.3.2 土地利用/覆盖时空变化模拟146

6.3.2.1 数据处理146

6.3.2.2 BP神经网络结构的建立与训练148

6.3.2.3 基于BPNN—CA的土地利用/覆盖时空变化模拟150

6.4 本章小结152

6.5 参考文献153

第7章 北方13省草地资源保护方法研究—以锡林浩特温带典型草原为例157

7.1 引言157

7.2 研究区与数据获取159

7.2.1 研究区概况159

7.2.2 数据159

7.3 研究方法161

7.3.1 草原现状监测与“种子点”提取161

7.3.2 BPNN+CA模型的建立162

7.3.3 CA方法与遥感分割方法提取结果比较165

7.4 结果分析165

7.4.1 模拟结果与2000年土地利用/覆盖现状图比较165

7.4.2 模拟结果与遥感分割方法提取结果比较166

7.5 本章小结166

7.6 参考文献167

第8章 结论与讨论170

8.1 主要研究结论170

8.1.1 设计了新的大区域土地利用/覆盖变化遥感检测方法170

8.1.2 重建了研究区土地利用/覆盖动态变化的时空格局和过程171

8.1.3 分析了研究区生态安全动态变化的时空特征172

8.1.4 揭示了研究区土地利用/覆盖变化的驱动力173

8.1.5 发展了土地利用/覆盖变化的模拟模型174

8.1.6 建立了优质草地资源保护方法174

8.2 讨论175