海岸带空间利用模式挖掘与时空分异分析

Coastal zone is a special area with ecological vulnerability and high productivity. The spatial landuse mode research is important to the coastal vulnerability, adaptability and sustainability. Mostly, the landuse spatial mode is analyzed by the method of area contrast or landscape index. Recently, a method of spatial association rule has been developed. According to the characters of sea-land interaction without accessibility, fast change on the landuse spatial mode and the direction of heterogeneity along the coastline, the above methods have some disadvantages which are based on the whole-Interpretation data, without taking the heterogeneity into account and the support and confidence of association rule depends on the subject. This proposal will provide a data mining model to extract the coastal landuse spatial modes. The first step is to interpretation the landuse from remote sensing data along the sample lines which are perpendicular to the coastline. The second is to reduce the candidate table with rough set. The third step is to decide the support and confidence of rule by the probability and select the association rules. Especially, the research will use this data mining model to extract the coastal landuse spatial modes of China coastal zone and analyze the distribution of these spatial modes along the coastline and across the 30 years from 1980 to 2010.

海岸带是生态脆弱带,也是高生产力带,其空间利用模式研究对于海岸带脆弱性、适应性和可持续发展研究有重要意义。目前空间利用模式的定量研究采用面积比较或景观学分析为多，为了考察地类间的空间关系，近年发展了关联规则提取空间利用模式的方法。面对海岸带海陆交互不易达、利用方式时间变化快、沿岸和垂向方向空间尺度分异突出的特点，该方法存在3方面不足，即模型依赖全解译专题数据，没有充分考虑海岸带方向尺度分异，同时空间关联规则方法的支持度和可信度依赖于主观的取值，客观性值得探讨。针对以上3点，本研究基于沿海岸作垂线抽样解译的方式，采用粗糙集约简算法,利用概率置信度方式确定空间模式的支持度和可信度，从而构造海岸带空间利用模式挖掘模型，并基于该挖掘模型,利用遥感数据，获取我国30年4个时期的海岸带空间利用模式，开展区域对比和时间对比分析，探寻30年我国海岸带空间利用模式的时间、空间分异和时空分异规律。

传统模型没有面向海岸带利用空间模式的各向异性和快速变化特性,本研究利用卫星遥感时间序列数据，针对海岸带空间利用方式时间变化快和空间方向尺度分异的特点，发展一种海岸带空间利用模式的挖掘方法,发掘海岸带的空间利用模式,探求海岸带空间利用模式的机理及变动规律，为我国海岸带开发利用和科学管理提供科学技术基础。研究主要分为四部分：（1）海岸带空间利用模式的定性分析，构建适宜于海岸带空间利用分类体系，为此，研究不仅建立了海岸利用类型分类体系，还涵盖了海岸线类型、海岛类型、围填海类型等海岸带空间利用的分类体系；（2）构建海岸带空间利用模式挖掘模型，为此针对海岸带海陆梯度特性及水平方向的空间分异特性，本研究构首先建了基于聚类的海岸带土地利用空间顺序挖掘模型；研究还利用各土地利用各类型与高程、坡度、坡向、土壤因素的空间叠加，根据土地利用类型与评价因素等级组合的频繁度，确定不同土地利用类型在不同组合评价因素中的适宜度来进行适应评价，构建了海岸利用强度适宜度模型、海岸利用强度向量差等模型；（3）空间利用模式频繁度的概率衡量模型，针对海岸带土地利用海陆梯度特性，本研究构建了基于关联规则的海岸带土地利用空间顺序关联模式挖掘模型，并将该模型应用于渤海湾-黄河三角洲区域海岸带，该模型不仅挖掘出区域海岸带顺序方向上土地利用类型间的频繁模式，还获取了土地利用类型间空间顺序和距离关系，对于探求海岸带土地利用海陆方向的分布格局和区域海岸带的海陆交互特性有重要参考作用；（4）中国海岸带空间利用模式挖掘，探求中国海岸带空间利用模式及其区域分异和30年演变，重点分析了中国大陆海岸线1980-2010年（30年）空间分布格局及其时空变化，具体包括海岸线类型的空间分布、长度，弯曲度和分形等形态特征，以及类型和特征的时空变化。