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srp结题总结报告

石河子大学第六期SRP项目

3S技术支持下的石河子市

城市森林规划现状调查与分析

项目总结报告

指导老师：

奚秀梅

小组组长：

戚孝文

小组组员：

朱凤军袁晓霞张桐艳

3S技术支持下的石市城市森林规划现状调查与分析

项目总结报告

1.课题的提出

1.1课题研究背景及意义

石河子市地处西北内陆，是一座典型的人工绿洲城市,城市以人工森林为主的、大量的广场和开放式公园，建设有多条绿化覆盖率近100％的绿色隧道街，城市森林概念引入到了城市建设之中，使石河子市的城市整体的面貌与其所处的自然地理环境有着截然不同的景观。

先后几次被评为“花园城市”“国家园林城市”的称号，2000年被联合国授予人居环境改善良好范例城市迪拜奖，被建设部授予首届中国人居环境奖。

也是唯一一个被建设部首批授予“最佳人居环境奖”的干旱区城市。

这为3S技术应用到城市森林的调查研究提供了现实依据。

在3S技术支持下，获取石河子市城市森林信息，定性和定量的分析城市森林景观的等级分布、空间结构和功能水平。

并以专题地图、属性数据的形式直观的表示出分析结果。

客观地评价石河子城市森林现状，为合理的城市规划和绿地规划提供依据，对改善城市生态环境和市民生活有重要科学和实践意义，在丰富3S技术在实际中的应用的同时，也巩固了自己所学的理论知识。

在实践的同时也对3S技术有一个更深的认识。

2、课题研究设计

2.1研究目标

1）调查石河子市城市绿地的分布并应用GPS技术准确定位。

2）RS与GPS技术结合对遥感影像解译分析，提取石河子市城市绿地空间信息。

3）分析石河子市城市规划中绿地的结构与特点。

4）应用GIS技术分析进行石河子市居民区居住适宜性评价。

2.2研究方法与关键的问题

1）遥感影像的控制点采集以及配准。

2）遥感影像的分类以及对研究对象的提取。

3）GIS对研究对象的数据统计与空间分析。

2.3课题研究方法步骤

1）获取石河子市的遥感影像（快鸟）和利用GPS获取实际地物的空间坐标信息。

2）利用ENVI4.0遥感软件进行影像的几何矫正，非监督分类提取出石河子市城市森林的空间位置信息以及对绿地的统计分析。

3）利用ARCGIS9.1地理信息软件对提取出的城市森林的栅格数据进行空间分析。

3、课题研究的实施

在项目具体实施过程中主要分为以下三个过程：

3.1控制点采集方法原则与问题以及配准

方法与原则:

1）采集控制点时分布必须均匀，任意两个控制点不宜过近，造成相互干扰，影响影像校正精度。

2）控制点尽量在空旷地带，可以接收更多颗的卫星信号，提高控制点精度。

3）基于本遥感影像特点，控制点要选取稳定且无形状变化的目标地物（如建筑、路灯、交通灯等）。

4）野外采集控制点时，不能选取横截面积过小的目标地物（如电线杆等）。

配准：

在研究区域内选取了40控制点，但适宜配准的只有36个控制点。

在ENVI4.0→MAP模块内输入控制点，用ploynomial方法，选择UTM坐标系统，精度0.6*0.6m进行重采样，以及研究区域的界定。

3.2遥感影像在ENVI4.0中的分类方法的选择以及分类后处理

3.2.1分类方法的选择

1）监督分类（maximumlikelihood）：

其基本思想是根据类别先验知识确定判别函数和相应的判别准则。

优点：

✧对本已了解的研究区域，波谱较窄时也可以进行精确的分类。

✧训练区的选取可以有针对性，比较符合自己的主观求和客观实际。

缺点：

基于本遥感影像进行分类所表现出来的不足。

✧在对城市遥感影像进行分类时，地物复杂无法准确其类别。

✧训练区域的选取不全面，导致未分类的比值过高。

✧工作量过大，要有大量的实际调查，每个类别都要有足够的认识。

✧分类结果，误分类过多。

具体表现在道路上的分类上就四种类别，老城区与开发区的道路类别归属不同，一条道路的中央与周边类别归属不同，主干道与次主干道也类别归属不同，而且绿地与部分道路无法区别。

植被的错误分类就更多。

2）非监督分类（k—means）其思想是在没有类别先验知识的情况下将所有的样本划分为若干类别的方法。

优点：

✧非监督分类分类仅仅用统计方法对数据集中进行分析，不需要定义训练去样本。

✧不需要的研究区域有深刻的了解。

✧操作简单，减少人为误差。

不足：

✧对城市遥感影像分类类别不易确定，要经过多次尝试，才能找到最佳分类。

✧后期的处理同样工作量繁重。

且人为的误差较大，需要更为仔细认真的工作。

总结:

用非监督（k-means）分类方法进行了（75类、60类、45类、35类、30类、20类、15类），包括与监督分类（maximumlikelihood）法进行综合比对发现15类的分类，错误分类较少。

除水体植被和建筑物所产生的阴影混为一体无法区分外。

其它界限比较清晰，分类较为合理，后期的分类后处理工作量适中，所以选取非监督（k-means）分类中的15类进行分类后处理。

3.2.2分类后处理

1）分类图与遥感影像图链接比对，用interactiveclasstool对分类结果进行逐象元的归属与合并。

基于石市的特点：

✧建筑物与阴影的处理：

六层以下的建筑较多，其阴影基本不遮盖绿地，绿地可以直接进行类别归属；对于高层建筑所产生的影，最大程度兼顾绿地的完整性；如果树木覆盖建筑物，依据树木的盖度进行分类处理。

✧水体的处理方法：

水体较少且规则，采用参考遥感影像图直接绘出水体的空间位置与轮廓。

✧农田的处理方法：

由于季节的原因部分的农作物没有生长出地表，依据田埂的走向、形态直接绘制进行类别归属。

2）数据格式转换：

由ENVI所支持的栅格数据自动转换为ARCGIS9.1所支持的.shape矢量数据。

（附图）

3）结论：

由影像分类图可以直接得出石河子市的城市森林的主要分布特点：

✧以道路绿地为基本框架，居住绿地分布于其中的为主要形式。

✧城市总体绿地覆盖率较高，但老城区绿地覆盖率远远大于开发区的绿地覆盖率。

✧公园绿地和防护绿地分布十分集中，主要有东、西防护林，西公园、游憩广场、世纪广场。

4）说明：

所得到的石市城市森林空间信息数据，凭借ARCGIS9.1地理信息系统软件强大的空间分析和数据管理功能，可以根据项目研究目的不同，选取相应的数据实施不同的空间分析方法。

本项目完成了对石河子市城市森林现状调查与分析，同时超出预期目标，完成了对石河子市城市居住区的评价。

3.3ARCGIS9.1数据统计与空间分析

基于石河子市城市森林的分布特点，在ARCGIS9.1地理信息系统软件中添加了城市的主要街道、主要中学、公园、西工业区和超市五个与生活密切相关的图层，查阅文献资料并综合考虑石市的实际情况，利用ARCGIS9.1对石河子市城市居住区进行整体的综合评价。

如下：

1）数据统计与空间分析分析

✧增加主要街道图层，做100m的噪声缓冲区[1]，增加字段voice赋值-1。

✧增加主要中学图层，做1500m的服务区缓冲区[1]，增加字段class赋值1。

✧选取城市各类公园[13]，做1500m或1000m服务区的缓冲区[1]，增加字段park赋值1。

✧增加西工业区图层，做1000m的污染缓冲区，增加字段factory赋值-2。

（注缓冲距离的设置为实际调查估算值）

✧增加现有超市图层，做2000m或1500m服务区的缓冲区[1]，增加字段market赋值1。

2）在ARCGIS9.1空间分析模块中对上述图层进行union分析，通过对城市森林属性数据计算和分级设色得出石河子市城市居住区评价专题地图。

（附图）

4、项目完成情况及自我评价

项目基本完成目标并超过预期的目标，精确而完整的提取了包括绿地数量、斑块大小、分布特征及森林覆盖率等石河子市城市森林空间信息特征。

获取了大量有关石河子市城市森林的第一手资料，并系统地掌握了3S技术在城市森林调查中的各项技术，为今后继续深入研究城市森林或从事类似工作积累了经验，具有指导性的意义。

在获取城市森林海量信息中，提取出城市公园信息，参考其它在城市空间分析比较成功的文献等相关资料，并依据石河子市的具体情况,超过预期目标完成了对石河子市城市居住区评价。

项目顺利完成的同时,也存在一些问题：

如相关配套仪器不够齐全；在影像判读方面可能存在出入。

通过本项目的研究，发现石河子市城市森林规划现存的一些问题。

5、项目成果的科学价值、应用前景、效益

遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、和全球定位系统（GPS）作为对地观测系统中空间信息的获取、存储管理、更新、分析和应用的三大技术，是实现资源合理规划利用、城市建设规划、自然灾害动态监测与防治等的重要手段，是“数字地球”“数字城市”的核心技术。

三者在空间信息管理上各具特色，均可完成自身具有的功能，同时相互之间又有许多关联，在解决问题的功能上各有优点和不足，三者的结合与集成，即“3S”系统已成为空间科学的发展方向和趋势。

3S技术在城市森林系统的应用已进入实质性阶段,很多城市都采用这一技术实现对城市森林系统的调查和分析,3S技术试探性的引入到石市的城市森林调查。

准确调查石市城市森林景观的等级分布、空间结构特点和功能水平，为今后的城市规划和城市森林建设提供依据，对改善城市生态环境和提高市民生活质量有重要科学价值，对构建“和谐城市”的具有现实意义。

致谢：

本项目研究是在导师奚秀梅老师的悉心指导下完成的。

导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。

不仅使我们树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。

本研究课题的选择到实验数据的收集，以及论文的最终完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。

在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

本研究的顺利完成，也离不开各项目组成员的团结协作，通过大家的团结协作、共同努力，本次项目的研究得以顺利的完成，因此，我要感谢我的队友，今天的一切正式集体努力的结果！

参考文献

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312-313

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中国统计出版社，1997；

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[11]龚健雅.地理系统基础.北京:

科学出版社,2005

[12]陈述彭,鲁学军,周成虎等.地理信息系统导论.北京:

科学出版社,1999

[13]中华人民共和国行业标准.城市绿地分类标准.CJJ/T85-2002

附：

石河子城市森林分布示意图、石河子市居住区评价图