基于遥感和GIS的城市生态安全的时间与空间评估外文翻译资料

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基于遥感和GIS的城市生态安全的时间与空间评估

Peijun Du^a,b*, Junshi Xia^b , Qian Du^c , Yan Luo^b , and Kun Tan^b

^a地理信息科学系，南京大学，南京210093，中国；^b国家测绘局土地环境与灾害监测和映射重点实验室，中国矿业大学，徐州，江苏221116，中国；^c计算机与电子工程系，密西西比州立大学，密西西比州，密西西比州 39762，美国。

（2011年3月2日收到; 2011年9月21日接受）

城市生态学研究最近着重于生态安全领域。生态安全的评估应该从不同的区域开始，即从全球（要理解一些全球变化的过程）到各地区（了解具体领域的过程）再到单个城市（考虑城市发展的过程）。遥感（RS）和地理信息系统（GIS）已广泛应用于生态安全评估，其中遥感图像被用于确定结构和定量城市生态系统指标，GIS则是被用来操纵，分析和可视化城市生态学中的多源信息。本文重点介绍基于多时间段RS信息和GIS的城市生态安全评估。我们把徐州市在煤矿工业城市向采矿业生产减少的现代城市转型时的城市生态安全空间格局的变化的评估来作为研究案例。我们使用主流的“压力-状态-响应”概念模型判断地理特征构建评估框架数据的可用性。采用分层加权模型，对不同因素进行分析确定研究区生态安全状况。使用Landsat专题贴图/增强专题贴图加（TM / ETM ）图像——一个以RS数据源为主，导出其参数，如植被指数，城市热信息，和景观格局的应用，来描绘城市生态系统结构和性质。其他辅助资料，包括采矿压力，收集水污染压力，人口密度和生态灵活性则一并由ArcGIS管理。然后，GIS从遥感数据、统计报告和地理数据，评估和分析城市生态安全用于管理衍生的生态因子，产生定量评估和空间分析生态安全格局。从而得出1987年，1994年，2000年，2005年和2007年在时间和空间分析上的的城市生态安全形势图。通过分析时空尺度上的城市生态安全，得出结论，徐州市生态安全不断增加压力。 受城市化和矿业发展压力的影响，徐州市不安全区域扩大，速度加快。最后，提出了改善城市生态安全的建议。

一、简介

生态安全是最近的一个概念，但由于历史悠久，没有普遍的意义接受的定义，参数或适当的研究方法(Xiao et al. 2002; Degeest and Pirages 2003; Pirages and Cousins 2005; Chen and Zhou 2005; Innocent et al. 2009)。 科学家们采用广泛而狭隘的概念，包括广泛的概念自然，经济和社会生态安全，而狭隘的概念包括生态系统受特定地区人类活动自然方面的影响(Pirages and Cousins 2005)。

Khramtsov（2006）将生态安全定义为生态可持续发展，或符合当代环境和生态需要的发展而不损害子孙后代满足自身环境的能力和生态需求（Khramtsov 2006）。生态安全意味着维护管理天然的行星资源，以及我们的大气，陆地和海洋

就方法论而言，学者们提出了几个衡量指标从生计安全，生态角度考虑不同的要求风险和生态健康（Zhao et al。2006）。作为不同的生态系统和时空尺寸要求相应的指标体系，还没有普遍接受，公认的指标体系 遥感（RS）和地理信息系统（GIS）已被广泛应用于从全球到全球的生态安全评估区域到地方尺度（Zuo 2004; Lu et al，2008）。

生态安全应以不同的规模进行评估，即从全球（要了解一些全球变化的过程）到地区（了解具体的过程）地区）到城市（考虑城市发展的过程）。在过去几年里，这个词“生态安全”常常被用来遏制生态流动资源，基础设施和服务。但是，增加对“城市生态安全”的关注正在优先重视形成城市及其基础设施，以确保其生态和物质繁殖（Hodson和Marvin 2007; Zhang et al。2007; Li et al。2009）。因此，许多文献中的评估城市生态安全案例研究是很重要的。2009年Innocent等人通过将卫星数据与生态和卫星数据相结合，在Korup建立了一个有人居住的保护区进行生态安全评价研究。2010年，李和徐提出了一个基于生态网络分析的城市生态安全评价指标框架——人类社会经济指标。2007年赵和杨总结了中国城市生态安全评估模型研究的进展。在采用模型方面，压力-状态-响应（PSR）模型广泛被使用，在2010裴，杜，岳和白，唐分别在该模型的基础上建立了更高级的模型，细胞自动机（CA）和模糊综合评价模型也被引入本研究（Gong et al。2009）。

在这篇文章中，我们选择徐州，一个传统上由煤炭形成和发展的城市作为案例，现在正在转型成为具有多个行业的现代化城市研究区域，基于RS和GIS技术评估城市生态安全的时间变化和空间格局。 这项研究的独特之处在于以下特点：

（1）大多数指标是通过从RS图像通过土地覆盖分类和其他图像解释操作得出的定量计算的;

（2）两者强调城市生态安全的空间格局和动态趋势;

（3）由于采矿活动，示范性城市与其他城市区别开来相应的生态响应；

因此，我们的研究目标如下：

1. 设计具体的指标体系并在RS和GIS技术的协助下推广利用空间信息进行城市生态安全评估评估模型；
2. 突出显示采矿工业城市的生态特性为其他类似城市提供生态安全评估经验。 这项研究表明了RS和GIS在城市生态安全评估中的优点，特别是对那些面临严重的生态风险和人类活动导致的环境退化的城市。

方法

本研究采用的技术流程如图1所示得出土地利用/覆盖和景观格局信息，并获取地表温度。

统计报告和人口普查数据可以获得其他所需资料。所有数据在GIS中进行归一化和组织，通过评估模型中的指标提取，然后与相应权重重叠，得到城市生态安全评估结果。最后，使用了不同的分析方法进行调查城市生态安全的动态变化与空间格局。