【正文】 ndicated that the simulation degree is good between the actual image data and the predicted image data . With the opening of the 1995 years, 5a as the long of step, predicted in Changsha city in 2020, 2020, 2025, 2030, the four image data, and calculated the class transfer matrix around actual 20202020 and 20202030 predicted, came to the land use change’s characteristics and trends from 2020 to 2030 in Changsha city . The results show: Changsha city kept a high speed increase of construction land from 2020 to 2020, while the cultivated land and forest land area dropped year by year, and converted to construction land on the most part。 指導人： （簽名） 年 月 日 指導人評定成績： 良 i 摘 要 土地利用 /覆蓋變化是全球變化研究的一項重要內(nèi)容，是國內(nèi)外研究的熱點問題之一。 作者掌握了國內(nèi)外該研究領(lǐng)域中部分文獻資料，研究方法正確，技術(shù)路線合理，數(shù)據(jù)翔實可靠，取得了初步的結(jié)論。 科 技 大 學 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ） 題目 19902020 年長沙市土地利用變化與預測分析 科 技 大 學 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導人評語 [主要對學生畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻應(yīng)用，創(chuàng)新性，實用性，科學性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價 ] 作者以“ 19902020 年長沙市土地利用變化與預測 ”為題開展研究，在建設(shè)湖南省長株潭 “中部經(jīng)濟區(qū)崛起” 的今天，理論與實踐意義均顯重要。 （ 3） 未來 15 年，長沙市土地利用結(jié)構(gòu)總體穩(wěn)定，以耕地和林地為主，建設(shè)用地面積不斷增加，且大致在 2020 年左右，長沙市的土地利用 /覆被將達到一個穩(wěn)定的狀態(tài) 。不足之處是 對于數(shù)據(jù)的前期處理工作做的還不夠。結(jié)果表明：長沙市 2020 年至 2020 年建設(shè)用地保持持續(xù)高速增加，而耕地面積和林地面積則逐年下降，并且絕大部分轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地；從 2020 至 2020 年左右，建設(shè)用地面積將會保持大致為，增速大約為 2020 年至 2020 年的增速的兩倍 ，此期間的主要變化表現(xiàn)為林地面積的減少； 2020 年左右，長沙市各個地類的土地利用趨于一個穩(wěn)定的狀態(tài)，不再隨時間的推進發(fā)生較大的轉(zhuǎn)移變化。 CAMarkov prediction。全球研究實踐表明，土地利用 /覆被變化（ Land Use/Cover Change， LUCC）與人類社會經(jīng)濟活動緊密相連，同時也影響著全球的環(huán)境變化。 CAMarkov(Cellular AutomatonMarkov)模型綜合了 CA 模型模擬復雜系統(tǒng)空間變化的優(yōu)勢和 Markov 模型長期預測的優(yōu)勢，通過 CAMarkov 模型對土地利用研究，已被廣泛探討和應(yīng)用，且在分析和模擬土地利用變化方面都取得了良好的效果 [5]。 土地利用 /土地覆蓋的含義 土地利用 /土地覆被作為地球表層系統(tǒng)最突出的景觀標志，二者既 有 密切聯(lián)系又 有 本質(zhì)區(qū)別 [6]: 土地利用反映 的是 人類利用土地的功能和特性，來滿足自身需求的活動方式和過程 ，屬于土地 社會經(jīng)濟屬性的一種 現(xiàn)象 ；而土地覆蓋 則體現(xiàn)的是 土地的自然屬性 [7]。 20 世紀 90 年代以來， 隨著全球變化研究的深入和發(fā)展，各國科學家越來越感到人類活動對環(huán)境變化的影響，尤其是人類出于生存與發(fā)展對土地的開發(fā)利用以及引起的土地覆蓋變化被認為是全球環(huán)境變化的重要組成部分和主要原因。其中一些成果已可以與發(fā)達國家權(quán)威性研究機構(gòu)和大學的水平相媲美，如中科院地理所與北京大學等通過模型和氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)推求凈第一性生產(chǎn)率，進行糧食與生態(tài)安全的評價；“中國土地利用變化現(xiàn)代化過程時空特征的研究”，“基于 GIS 的中國土地利用變化及其影響模型”；“近 10 年來長江下游土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)”等，中國的 LUCC 研究，在劉紀遠、史培軍、李秀彬等一批優(yōu)秀的中國科學家的帶領(lǐng)下，也在世界土地利用變化學的科學研究與學科確立中占據(jù)了一席之地 [7]。 研究方法與技術(shù)路線 研究方法 CA 模型簡介： 元胞自動機 (Cellular Automata)，簡稱 CA，是“現(xiàn)代計算機之父”馮諾伊曼在設(shè)計可自我復制的自動機時，參照了生物 細胞的自繁殖原理，提出了 元胞自動機的概念和模型 [14]。 元胞自動機算法的基本思想就是將整個系統(tǒng)分解為多個元胞，然后再根據(jù)系統(tǒng)中各個相鄰單元之間存在的相互關(guān)系，每個單元的狀態(tài)都是整個系統(tǒng)在一些簡單的規(guī)則作用下不斷進化的結(jié)果。 運用馬爾科夫模型進行土地利用預測的關(guān)鍵在于確定它在 t 時刻的轉(zhuǎn)移概率 Pij， 其表達式為： ?????????????????????nnnnnnPPPPPPPPPP...........................212222111211 湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 其中，條件概率 Pij必 須滿足兩個條件： ? ?? nijPP 1ij 1；0 若一步轉(zhuǎn)移概率矩陣為 P，則 k步 轉(zhuǎn)移概率 矩陣 P(k)為： PPPPPP kk ?????? ? ?)1()( 利用此概率建立土地利用 的 馬爾科夫 模型預測模型為： ? ? ? ? )1()0(1 ?? ?? kkk PSPSS 式中： S(k+1)表示 預測地類在 t=k+1 時的狀態(tài)向量，即預測結(jié)果； S(0)為 初始狀態(tài)量，即預測初期各土地利用類型的面積； S(k)表示 預測地類在 t=k 時刻的狀態(tài)向量； Pij為 研究時段內(nèi)土地利用類型 i 轉(zhuǎn)換為土地利用類型 j 的轉(zhuǎn)移概率。由 Cohen 在 1960 年提出。當觀測一致率小于期望一致率時， Kappa 值為負數(shù)，這種情況一般來說比較少見。將元胞自動機模型與馬爾科夫模型相結(jié)合形成的 CAMarkov 模型，不僅可以提高土地類型轉(zhuǎn)化的預測精度，也能在空間位置上有直觀的表達 [18]。由于數(shù)據(jù)不全且查閱有些資料表明自己制作的適宜性圖集往往因為主觀性強使模擬精度很低，故此步驟本文采用的是進行 Markov 預測時產(chǎn)生的 .rgf 格式的 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖集 作為適宜性圖集；（ 4）進行 CAMarkov 模擬預測。 5339。 5139。在氣候上，長沙市屬于典型 的亞熱帶季風氣候，全年無霜期、降水充沛、雨熱同季、四季分明。 湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 數(shù)據(jù)來源與處理過程 數(shù)據(jù)來源 （ 1）本研究所使用的長沙市土地利用數(shù)據(jù)來自中國資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫和實驗室購買的 TM 遙感影像標準產(chǎn)品。 （ 2）長沙市 行政區(qū)劃矢量圖、土地利用現(xiàn)狀圖及 30m 分辨率的 DEM 數(shù)據(jù)等。 數(shù)據(jù)的后期處理工作包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、重分類、生成轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖集、模擬預測等工作。在已有前期數(shù)據(jù)和后期預測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要在 ArcGIS 中制圖輸出和在 IDRISI 中操作得到土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 以及各地類的面積統(tǒng)計數(shù)據(jù)等 。建設(shè)用地方面： 1990 年研究區(qū)建設(shè)用地面積為 26141ha，占該年土地利用總面積的 %； 1995 年為 30242 ha，占比 %； 2020 年為 31012 ha，占比 %； 2020 年為 48564 ha，占比 %； 2020 則增加為 61513 ha，占比 %。以各地類的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出面積為基礎(chǔ)分別制作長沙市 19902020 年各地類增加的速率圖和減少的速率圖，并將兩圖像進行對比，如圖 。再在 ArcGIS 軟件中將 1990、2020 年、 2020 年的土地利用 /覆被分布 圖制圖輸出，如圖 。 從各地類轉(zhuǎn)出去向看：耕地面積轉(zhuǎn)出的最多，轉(zhuǎn)出面積總計 32895ha，主要轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，其次為林地、水體，轉(zhuǎn)出量分別為 20458ha、 7325ha、 4740ha；林地面積轉(zhuǎn)出次之，轉(zhuǎn)出面積總計 27620ha，轉(zhuǎn)出部分主要流向建設(shè)用地，其次為耕地和水體，轉(zhuǎn)出量分別為 16202ha、 9228ha、 1993ha；草地主要轉(zhuǎn)換為林地，為 896ha；水域主要轉(zhuǎn)換成林地和建設(shè)用地，轉(zhuǎn)出量分別為 1992ha、 1443ha，另有 3630ha 轉(zhuǎn)換成耕地；建設(shè)用地轉(zhuǎn)出部分主要變成耕地和林地，分別轉(zhuǎn)出 5461ha 和 1839ha；未利用地主要轉(zhuǎn)出為草地和水體。 圖 反映了長沙市 19902020 年各區(qū)域建設(shè)用地面積在各個時期的變化，既體現(xiàn)了在時間上的變化，也體現(xiàn)了空間上的變化。反映了長沙市在城鎮(zhèn)化建設(shè)中存在區(qū)域發(fā)展不平衡的問題，城鎮(zhèn)化建設(shè)集中在長沙東部進行，而忽略了西部的發(fā)展。 然后以 1995 年 為 起 始 年 ， 利 用 IDRISI 的 GIS Analysis?Chang/Time Series?CA_MARKOV 模塊對長沙市 2020 年、 2020 年、 2020 年的土地利用 /覆被進行預測，將預測數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)進行對比，如圖 、圖 、圖 所示，使用 Kappa 系數(shù)對預測數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)進行精度評價。（ 3）由于林地面積基數(shù)比較大，因而轉(zhuǎn)移的面積較多。 湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第四章 結(jié)論與展望 結(jié) 論 土地利用 /覆被變化作為全球環(huán)境變化的重要研究方向，與我們社會的經(jīng)濟發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)。建設(shè)用地的面積和比例較小，但增長迅速。 （ 1）本研究的使用的遙感數(shù)據(jù)前期處理工作已完成，為現(xiàn)有的土地利用數(shù)據(jù)，本人所做的工作主要是基于前期數(shù)據(jù)做后期的數(shù)據(jù)處理并對數(shù)據(jù)進行分析，故本人對于前期數(shù)據(jù)的處理還未熟練掌握?；厥走@四年的時光，不免讓人思緒萬千。全老師從給我們論文課題開始，到現(xiàn)在的成文結(jié)束，他都一直在我們身邊關(guān)心著我們的論文進展，會打電話詢問在做論文中我們是否遇到了困難、會開小組討論會探討問題的解決辦法，我們也從中獲益良多。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 涉密論文按學校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它