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人居环境是人类生存和发展的基础,良好的人居环境是满足人们物质和精神生活需求的保证。随着东莞的经济增长、城市建设的迅速发展和人口规模的扩大,出现了资源短缺、生态恶化等问题。另一方面,随着物质文明的提高,生活质量、居住和空间环境、人文社会环境、生态环境已成为人们的迫切需求。在这一社会背景下,加强对人居环境自然条件的动态研究,不但能科学地分析区域人居环境自然适宜性的空间格局和变化规律以及协调人口、资源和环境三者的协调和可持续发展,而且,能为区域的未来发展规划提供决策支持,同时,对合理引导人口的空间分布和正确划分区域功能区也具有十分重要的现实意义。 地形、气候、水文和植被等自然因子不但深刻影响人类居住环境的质量,而且也对人类居住环境的适宜性产生较大的影响。本文基于东莞市32个气象观测站的2002-2012年的气象数据、1∶25万东莞市DEM数据、Landsat TM5影像以及公里格网的人口栅格数据以及1∶5万的东莞行政区划矢量数据等相关资料,以1km×1km的栅格为基本评价单元,借助GIS、RS和SPSS等技术,采用窗口分析法、K-最近邻、决策树和BP神经网络等算法,结合东莞的实际自然环境状况,选取了包括地形、气候、水文和植被四个单项因子,提取了地形起伏度、水文数据、NDVI、NDWI、Slope、NDBaI、土地利用类型数据,采用GIS等技术计算东莞市地形起伏度、温湿指数、风效指数、水文指数和植被指数并生成了这些指数的栅格数据集,并进行了单因子的人居环境适宜性评价;然后,基于各种指数与人口分布的相关性,采用BP神经网络算法,确定各评价指标因子的权重,建立人居环境指数模型(HEI),并对东莞市人居环境自然适宜性进行定量的综合评价分析;最后,根据各镇街2010年人口密度数据以及土地利用现状数据中的建设用地,对人口空间分布进行处理,再结合自然适宜性评价结果,分析两者的相互关系并提出优化建议。 研究结果表明: (1)东莞市临界适宜区的面积为15.9498km2,占总面积的0.65%,主要分布在东莞市的东北部、西南部以及东南部海拔较高、地形比较陡峭的区域,在其西北部和中部区域也有零星分布,这些区域地形起伏度稍大,气候舒适期相对较短,水文指数和植被指数相对较低;生活在该区域的人口数为13386人,占全市人口总数的0.76%。 (2)东莞市一般适宜区的面积为1579.09km2,占全市面积的64.17%,主要分布在东莞市的溪谷、地势相对较高的中低山和丘陵地区,分布比较分散,区域内各地状况也不同,其中,中低山地区地形起伏度较大,但气候舒适度、水文指数和植被指数较好,河谷和丘陵地区地形起伏度不大,气候舒适度较好,但水文指数和植被指数较低;有1081063人居住在该区域,占全市人口的61.61%。 (3)东莞市比较适宜区的面积为861.84km2,占总面积的35.02%,主要分布在珠江东支流、狮子河、寒溪水等河流附近及同沙生态水库、水濂山水库等零星分布的水库,这些区域的地形起伏度较低,气候舒适期较长,植被指数较高,水文条件较好,特别是河网密度高且属于山区的人居自然环境适宜性最好。有660115人居住在该区域,人口比例高达37.62%。 总体上,东莞市较适宜人类居住,但受地形、地貌和水域的影响,其人居环境的空间分布差异比较明显,不过人口分布较为合理,大多生活在居住环境较为舒适的中高度适宜区。 本论文利用RS和GIS技术,为人居环境适宜性评价提供了多尺度、多数据源、空间分析及可视化表达方法,论文的特色和创新点在于: (1)首次对东莞市进行了人居环境自然适宜性研究,对东莞市而言也是一次全新的探索与尝试,研究成果对东莞市人居环境适宜性、宜居社区(村)工作具有一定的实际意义,对国内其他地区类似研究具有较高的理论参考价值; (2)尝试使用km(公里)格网为评价单元,具有以行政区域为研究单元的传统评价方法不具备的优势;采用单因子的评价和多因子的综合评价相结合的评价方法完成了东莞市人居环境自然适宜性进行评价,从而为东莞市人居环境自然适宜性分析提供更全面、更科学的依据。 (3)将窗口分析法应用于起伏度的提取,将K-最近邻算法应用于平均湿度缺失值的填补,将基于NDVI/NDWI/NDBaI和坡度的改进决策树法应用于土地类型分类中,将BP神经网络算法应用于指标权重的计算。上述方法的使用,使得数据精度更高、更真实,研究成果更具参考价值。 (4)将HEI模型引入到东莞市人居环境自然适宜性研究中,并利用该模型对东莞市人居环境自然适宜性进行了详细、全面的分析研究。