40000字硕士毕业论文黄河典型地区农业景观布局热环境模型研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：40000字

论点：景观,研究,格局

论文概述：

地表温度的精确反演一直是定量遥感的一个重要研究方向。希望以后建立更多地面监测站，收集影响因素数据，进而更准确分析地表温度变化规律，为相关决策提供科学有效的理论依据。

论文正文：

单线理论

1.1研究背景和意义
景观生态学是将景观格局及其随时间的变化与景观的功能和过程联系起来，并研究这种空关系如何影响生态和环境系统的功能以及它如何受到人类活动的影响。景观生态学作为一门新兴的交叉学科，近年来发展迅速，是当前资源、环境和生态学研究的热点。景观生态学在农业发展中的应用越来越受到重视。景观生态学与农村农业发展相结合已成为景观生态学研究的一大趋势。景观格局是指在景观空上排列不同大小和形状的景观镶嵌物。它的变化会影响自然环境、社会制度、经济制度甚至人类生存的文化思想。
景观格局在调节区域气候方面发挥着重要作用。在一定尺度的气候背景下，景观格局与水热条件的相互作用非常明显。在微观层面上，人类活动在景观格局的演变中起着更为主导的作用。因此，通过调整景观空之间格局演变的方向、范围和程度，可以实现景观的方向性演变和区域的可持续发展。因此，研究景观格局动态及其生态效应具有重要意义。近年来，国内外学者对景观格局动态的成因、过程和效应的研究越来越重视，但对农业景观格局热环境效应的案例研究却鲜有报道。农业生态系统是一个严重依赖自然条件的生态系统。热景观的格局和过程极大地影响着当地的自然景观、耕作制度、粮食产量和生物多样性。地表温度(LST)是地球资源和环境动态分析的重要指标。它是地球表面物理过程中的一个重要参数。它包含丰富的地质信息，在许多领域都有重要的应用，特别是在农业气象学、气候和环境研究中，LST是不可或缺的研究因素。
温度是农业生产的一个重要条件，也是土地盐碱化、荒漠化、侵蚀和气候变化的一个指标。借助地表温度研究农业景观格局的热环境效应，对农业土地的规划与管理、农业景观格局的优化、区域景观异质性的调节以及可持续发展能力的提高具有重要的理论和现实意义。黄河中下游主要位于河南，现代意义上的中原。它有着悠久的人类发展史和典型的盆地特征，是正统中华文明的发祥地。该地区南北向由亚热带向暖温带过渡，东西向由山地经丘陵向平原延伸。农业景观是该地区的主要景观类型，是在黄河摆动、堤防决口和人类活动等干扰因素的综合作用下形成的。在人类活动的强烈干扰下，黄河中下游农业景观格局发生了很大变化。近年来，黄河中下游典型地区农业景观的格局和过程越来越受到重视和研究，但景观格局环境效应的定量研究仍然相对薄弱。

1.2国内外研究进展

1.2.1农业景观生态系统研究进展
国外对农业生态系统的研究始于20世纪20年代，但早期的研究更多侧重于作物、气候和土壤之间的关系，而较少关注农业生态系统的结构和功能特征。20世纪60年代末的全球生态危机促使生态工作者从整体上研究农业资源、农业环境和社会，进一步开拓了农业生态系统的新研究领域。我国对生态系统水平的研究始于20世纪80年代，但在农业生态系统的结构与功能、能量流动与能效、农业生态系统发展中生态与生产关系的合理调整等方面积累了丰富的研究数据和成果。当前，农业面临两大需求，一是增产，二是生态改善，即在农业生态系统资源有限的情况下，生产满足基本需求的农产品，避免农业资源和环境进一步恶化，保证农业系统的稳定，保持支撑系统的良好状态等。这就对农业生态系统的研究提出了更深入的要求。必须深化对农业生态系统的认识，加强农业系统的规划和管理，处理好农业发展与资源环境的关系，寻求实现生态系统功能的最佳途径。

2研究领域概况及数据预处理

2.1研究区概况
中牟县位于河南省中北部，在河南省省会郑州和河南省古都开封之间，东经113° 46 \' ~ 114° 12 \'和北纬34° 26 \' ~ 34° 56 \'之间。该地区位于豫西山区到豫东平原的过渡地带。它是黄河下游冲积扇南翼的头部。该县中部和北部受黄河和贾鲁河冲积影响，南部受伏牛山残脉影响。地势西部高，东部低，北部高，中部低。中牧是一个暖温带大陆性季风气候，春季干燥多风，夏季炎热多雨。秋天凉爽，冬天干燥寒冷。据中牟县气象记录统计，该地区年平均气温14.2℃，降水量616毫米，无霜期212天，全年日照2366小时。其基本特征是光、热、水资源丰富，有利于各种植物在相同的雨、热时期生长。由于历代黄河的洪水和断流，以及常年西北风和东北风影响下境内沙丘频繁堆积，土壤类型主要为潮土、风沙土和褐土。
这个地区有许多河流和湖泊，北面是黄河，北面是黄河灌溉渠，中间是贾鲁河。中牟滩涂资源丰富，是黄河典型的天然湿地。其生物多样性突出，生态功能和环境气候优越。巩义市位于东经112° 49 \' ~ 113° 17 \'和北纬34° 3L \' ~ 34° 52 \'之间。它位于河南省中西部地区。它位于河南省省会郑州和十三代都城洛阳之间。它位于南方的嵩山和北方的黄河。巩义南部和东部为山地，中部和北部为丘陵，罗易河和黄河沿岸为冲积平原，总体地势南高北低。这个城市典型的暖温带大陆性气候有四个不同的季节。多年平均气温为14.3℃，7月份最热为27.3℃；平均来说。一月是最冷的，平均为0.2摄氏度；多年平均降雨量为640.9毫米，无霜期为220天，全年日照时间约为2400小时。流经巩义的主要河流有黄河、伊洛河和密斯河。这个地区自然资源丰富。主要矿产资源包括黑色金属、燃料、有色金属和非金属。此外，森林资源和能源资源也相当丰富。

3研究区景观格局动态..............................25-33
3.1景观分类系统的建立..............................25-26
3.2遥感图像分类..............................26-27
3.3景观类型分类流程..............................27-30
3.3.1分类流程..............................27-28
3.3.2分类结果..............................28-30
3.4水景观格局指数的计算..............................30-33
4检索..............................33-45
4.1地表温度反演的理论基础..............................33-36
4.1.1地表温度..............................33
4.1.2陆地卫星简介..............................33-34
4.1.3温度反演算法的选择..............................34-36
4.2..............................36-43
4.3陆地表面温度反演结果得到验证..............................43-45
5景观格局的热环境效应分析..............................45-57
5.1动态景观格局..............................45-47
5.2表面温度响应分析..............................47-50
5.2.1..............................47-48
5.2.2不同景观下的地表温度分析..............................48-50
5.3地表温度与植被覆盖度的关系分析..............................50-53

结论

本研究的创新之处在于:
(1)以往对地表温度的研究大多集中在城市地区。然而，本文以黄河中下游典型地区的农业景观生态系统为研究对象，从景观类型、植被覆盖度和景观格局指数等方面分析了农业地区景观格局与地表温度的关系。与以往相关研究相比，本研究新颖，满足精度要求，研究领域和角度较为简单。
(2)目前，国内外对农业景观生态系统的研究大多集中在区域农业景观格局及其组成的变化分析上，对农业景观格局动态与地表温度的关系研究较少。分析了研究区景观类型与地表温度的关系，重点研究了水景观格局的热环境效应。研究发现，水体景观的联系程度与其降温效果明显相关。这一发现在以往的工作中未见，特别是新发现后，对开封杜松水系等类似的水体修复工程可能具有现实意义。但是，由于我的水平和时间有限，研究中还存在一些不足，需要在今后的研究中进一步完善:
(1)由于数据的限制，本研究仅选取了陆地卫星TM/ETM三年的遥感数据。由于我在遥感分类方面缺乏实践经验，解释的准确性可能会影响最终的分析结果。今后，有必要进一步探索提高图像分类精度的有效方法，收集更多的图像数据或分辨率更高的遥感数据。
(2)黄河流域河南段包括山、山、平原三个阶地。然而，由于能量和数据的限制，本研究仅选择丘陵和平原作为两个代表性区域。在下垫面较为复杂的山区，地表温度与景观格局之间的关系尚未得到探讨。这部分内容应在今后的研究工作中进一步补充。
(3)研究区域实际上包括城镇、自然、水体等。下面的表面很复杂。在研究过程中，分别估算了水体和自然表面的发射率，而没有进一步考虑表面成分。这是由于考虑了研究区域的实际情况和工作量，牺牲了一点反演精度。