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国土资源遥感  2018, Vol. 30 Issue (1): 203-209    DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.28
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基于主成分分析的生态变化遥感监测——以宝鸡市城区为例
张洪敏(), 张艳芳(), 田茂, 吴春玲
陕西师范大学地理科学与旅游学院,西安 710119
Dynamic monitoring of eco-environment quality changes based on PCA:A case study of urban area of Baoji City
Hongmin ZHANG(), Yanfang ZHANG(), Mao TIAN, Chunling WU
School of Geography and Tourism, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China
全文: PDF(895 KB)   HTML  
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摘要 

利用遥感技术研究区域生态变化特征,具有实时、快速等优点。采用主成分分析法(principal component analysis,PCA),集成了绿度、湿度、干度和热度4个遥感指标,对2002—2013年间宝鸡市城区(陈仓区、金台区和渭滨区)及其土地利用类型的生态环境质量变化进行了综合评价。结果表明,2002—2013年间研究区生态环境质量等级提升的面积占研究区总面积的39.50%,等级下降的面积占10.96%,生态环境质量综合指数(synthetical ecological index,ESI)提升了0.31,近10 a来生态建设工作已取得显著成效; 其中,陈仓区和渭滨区整体生态环境质量得到改善,ESI分别上升了0.38和0.23,而金台区有所下降,ESI降低了0.03; 各土地利用类型ESI由高到低依次为林地、未利用地、草地、水域、耕地和建设用地,其中耕地生态环境质量相对稳定,林地、草地和未利用地得到改善,而水域和建设用地变差。
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张洪敏
张艳芳
田茂
吴春玲
关键词 ： 遥感,  主成分分析,  生态环境质量,  土地利用类型,  遥感生态指数    
Abstract：

Using remote sensing method to study eco-environment quality changes is immediate and rapid. Based on remote sensing image and principle component analysis, the authors combined vegetation index, wet index, dryness index and temperature index to evaluate the eco-environment quality of Baoji City and the land-use types from 2002 to 2013. The results indicate that the ecological construction work has made remarkable achievements in the past 10 years. The area of improved eco-environment quality reached 39.50%, while the area of degraded quality possessed only 10.96%; in addition, synthetical ecological index (ESI) increased from 3.25 to 3.56. The eco-environment quality of Chencang District and Weibin District was improved while that of Jintai District was degraded. The ESI of land-use types from high to low is forest land, unexploited land, grassland, waters, cultivated land and construction land. RSEI degree of cultivated land has no significant change, that of forest land, grassland and unexploited land have been improved while water and construction land have been degraded.
Key words： remote sensing    principal component analysis    eco-environment    land-use type    RSEI
收稿日期: 2016-06-17      出版日期: 2018-02-08
:  TP79  
基金资助:国家社会科学基金项目“中国丝绸之路经济带生态文明建设评价与路径研究”(编号: 14XKS019)资助
作者简介:

第一作者: 张洪敏(1992-),女,硕士研究生,主要从事专题地图与地理建模方面的研究。Email:zhanghm1516@snnu.edu.cn。
引用本文:   
张洪敏, 张艳芳, 田茂, 吴春玲. 基于主成分分析的生态变化遥感监测——以宝鸡市城区为例[J]. 国土资源遥感, 2018, 30(1): 203-209.
Hongmin ZHANG, Yanfang ZHANG, Mao TIAN, Chunling WU. Dynamic monitoring of eco-environment quality changes based on PCA:A case study of urban area of Baoji City. Remote Sensing for Land & Resources, 2018, 30(1): 203-209.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2018.01.28      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2018/V30/I1/203
Fig.1  研究区遥感影像
指标 2002年 2013年
PC1 PC2 PC3 PC4 PC1 PC2 PC3 PC4
NDVI 0.685 80 0.711 08 -0.078 90 0.133 51 0.796 85 0.571 46 0.098 15 0.169 79
Wet 0.212 58 -0.252 81 0.678 90 0.655 73 0.039 59 -0.371 29 0.556 51 0.742 21
NDSI -0.225 39 0.008 32 -0.637 71 0.736 52 -0.216 11 0.228 51 -0.694 79 0.646 79
LST -0.658 56 0.656 04 0.355 23 0.098 63 -0.562 81 0.695 24 0.444 89 0.044 23
特征值 0.021 43 0.002 94 0.000 59 0.000 12 0.019 92 0.002 33 0.000 79 0.000 05
贡献率/% 85.45 11.72 2.34 0.49 86.29 10.10 3.41 0.20
Tab.1  4个指标PCA结果
Fig.2  2002年和2013年RSEINI空间分布
等级 RSEINI 2002年 2013年
面积/km2 百分比/% ESI 面积/km2 百分比/% ESI
差 [0,0.2) 139.40 3.84 284.44 7.83
较差 [0.2,0.4) 795.35 21.89 532.04 14.64
中等 [0.4,0.6) 902.04 24.82 3.25 699.30 19.24 3.56
良 [0.6,0.8) 1 608.31 44.26 1 095.84 30.16
优 [0.8,1.0] 188.60 5.19 1 022.10 28.13
Tab.2  2002年和2013年RSEINI分级统计结果
Fig.3  2002—2013年间RSEINI变化检测
类别 级差 级面积/km2 级比例/% 类面积/km2 类比例/%
-3 0.09 0
变差 -2 5.83 0.16 398.18 10.96
-1 392.27 10.80
不变 0 1 799.96 49.54 1 799.96 49.54
1 1 341.93 36.92
变好 2 90.84 2.50 1 435.55 39.50
3 2.76 0.08
4 0.01 0
Tab.3  2002年和2013年RSEINI等级变化
地区 2002年 2013年
面积/km2 ESI 面积/km2 ESI
差 较差 中等 良 优 差 较差 中等 良 优
陈仓区 120.97 513.94 628.50 1 123.72 84.39 3.22 210.90 333.34 438.56 738.57 738.57 3.60
金台区 14.95 164.37 106.23 32.01 0.12 2.49 63.19 100.41 102.88 47.42 3.78 2.46
渭滨区 3.38 116.78 167.12 451.82 103.99 3.63 10.10 98.24 157.68 309.44 266.12 3.86
Tab.4  各地区RSEINI分级及ESI统计结果
等级 耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地 总和
面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2
差 108.89 11.63 1.67 0.13 14.23 1.17 1.52 3.40 13.09 12.25 0.00 0.00 139.40
较差 471.16 50.33 31.07 2.34 193.25 15.86 23.33 52.19 76.54 71.65 0.00 0.00 795.35
中等 298.24 31.86 116.99 8.82 453.22 37.21 16.42 36.73 16.78 15.71 0.39 19.80 902.04
良 56.44 6.03 1 006.79 75.93 539.70 44.31 3.43 7.67 0.37 0.35 1.58 80.20 1 608.31
优 1.39 0.15 169.45 12.78 17.71 1.45 0.00 0.00 0.04 0.04 0.00 0.00 188.60
总和 936.12 100.00 1 325.97 100.00 1 218.11 100.00 44.70 100.00 106.82 100.00 1.97 100.00 3 633.70
ESI 2.32 3.98 3.29 2.48 2.04 3.80 3.25
Tab.5  2002年各土地利用类型RSEINI所占面积及比例
等级 耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地 总和
面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2
差 224.44 24.27 1.7 0.13 18.17 1.49 2.82 6.26 37.31 32.51 0 0.00 284.44
较差 313.96 33.95 16.36 1.23 106.35 8.74 26.94 59.79 68.44 59.63 0 0.00 532.04
中等 265.03 28.66 69.36 5.22 346.91 28.50 9.69 21.50 8.29 7.22 0 0.00 699.30
良 99.71 10.78 463.03 34.82 526.1 43.22 4.76 10.56 0.73 0.64 1.50 75.00 1 095.84
优 21.71 2.35 779.24 58.60 219.8 18.06 0.85 1.89 0 0.00 0.50 25.00 1 022.10
总和 924.85 100.00 1 329.69 100.00 1 217.33 100.00 45.06 100.00 114.77 100.00 2.00 100.00 3 633.72
ESI 2.32 4.51 3.68 2.42 1.75 4.25 3.56
Tab.6  2013年各土地利用类型RSEINI所占面积及比例
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