基于大样本的斑块面积尺度演变模型

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1、国内图书分类号：P208密级：公开国际图书分类号：526.8西南交通大学硕士研究生学位论文基于大样本的斑块面积尺度演变模型年级2015级姓名侯剑申请学位级别工学硕士专业测绘科学与技术指导教师徐柱教授二〇一八年五月ClassifiedIndex：P208U.D.C：526.8SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisAPATCHAREASCALINGMODELBASEDONLARGESAMPLEGrade:2015Candidate:HouJianAcademicDegreeAppliedfor:Master

2、Speciality:SurveyingScienceandTechnologySupervisor:Prof.XuZhuMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要尺度是地理学家观察和认识真实地理世界的一面极为重要的“透镜”，是地学研究中的基本问题之一。而尺度效应是尺度问题的一个重要方面，普遍存在于地理信息科学、遥感科学、生态学、水文学和气象学的研究中，并受到了广泛的关注。栅格类别数据的尺度效应往往表现为景观模式指标随粒度的改变而不同，斑块作为景观的基本组成单元，其面积随尺度变化而改变，即使在尺度跨度不大时，这种变化都很显著。因此，研究斑块

3、面积与尺度的关系能够让我们更为准确地理解和把握尺度效应。已有文献表明，斑块几何形态对于斑块在尺度上推中的演变具有决定性的影响，并提出了一种解释、估计栅格类别数据聚合中斑块以及类别面积随尺度变化演变的估计模型。但是该模型是基于较少的斑块样本构建，存在样本数量不足的问题，缺少对模型精度的评价与分析。本文在此基础上，以GlobeLand30数据众数聚合为例，基于大样本在斑块级别上构建面积尺度演变模型，引入面积比标准差构建模型的精度模型，从而实现对原有模型的进一步验证和优化。首先，本文基于少量样本构建了斑块面积尺度演变模型及其精度模型，在斑块级别对模型及其精度模

4、型进行验证，在类别级别上对模型进行尺度效应估计检验。验证结果表明，该模型能够较好地解释、估计斑块面积随尺度的演变规律，而其精度模型则能够较好地预测模型的估计精度、解释模型表面的不确定性。分析知少量样本条件下虽然模型的验证精度较高，但是仍然存在空值格网比例较大、格网内样本数量不足等问题。然后，分析了影响模型精度的主要因素，分别探究了样本容量和格网步长对模型的影响。实验结果表明，通过加大样本容量，能够一定程度上改善格网内样本的统计分布。确定了取对数相对支撑半径步长为0.02、填充度步长为0.05，作为适宜建模的格网步长范围限值。在此范围内，模型的精度随着格网

5、步长的减小而基本保持稳定。最后，通过显著增大样本容量，构建了基于大样本构建了斑块面积尺度演变模型及其精度模型。从模型整体和单因子变化两个方面分析斑块面积尺度演变规律。进行了斑块级别上精度模型的检验以及单类别尺度效应估计检验。通过与少量样本所构建的斑块面积尺度演变模型对比发现，大样本模型具有更好的样本统计分布，其在斑块、类别两个级别上的验证精度均有明显提高。关键词：尺度效应；大样本；尺度演变模型；精度模型；样本容量；格网步长西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractAsanimportant“lens”forgeographerstoobser

6、veandunderstandtherealworld,scaleisoneofthebasicissuesingeoscienceresearch.Scaleeffectisanimportantaspectofthescaleissues,whichiswidespreadintheresearchofgeographicinformationscience,remotesensingscience,ecology,hydrologyandmeteorology,andhasreceivedmoreattention.Landscapepattern

7、indicatorschangewiththechangeofgrainisthemajorformofthescaleeffectofrasterdata.Asabasicunitofthelandscape,patchareachangeswiththescale.Eventhescalespanissmall,thechangeissignificant.Therefore,investigatingtherelationshipbetweenpatchareaandscaleiscrucialtoadequatelycharacterizeand

8、analyzethescaleeffect.Astudyhasshownthat