地理分析与遥感计算耦合的

土地利用空间多粒度解构研究

研究背景与挑战

核心问题

  • 在哪里?地理要素空间位置
  • 是什么?地理要素类型属性
  • 怎么样?地理要素状态特征
  • 传统方法:不准确、不好用

现有局限

  • 空间形态绘不准
  • 语义信息知不准
  • 横向误差:同一粒度层级不精确
  • 纵向歧义:不同粒度关系模糊

土地利用空间特征

土地利用空间是人类活动与自然环境相互作用最密集的区域,集中体现了地理要素的综合性与复杂性,是生产、生态、生活功能的复合空间。

双重复杂性

自然过程复杂性

物理、化学、生物地球化学多维过程

人类活动复杂性

非线性、异质性、多尺度性特征

核心环节

空间解构

真实地表→数字化映射与转换

关联认知

数字表征→分析处理→知识模式

多粒度层级空间结构

Multi-Granularity Hierarchical Spatial Structure

遵循"全域-区域-局部-对象"由粗到细的多粒度层级空间,实现从宏观到微观的系统性解构。

1

全域

整体背景认知与全局视角

2

区域

地理分区与单元划分

3

局部

约束单元构建

4

对象

细粒度实体提取

三大关键过程

过程① 地理空间区域划分

数据基础

基于历史信息数据

核心任务

认知全域背景、拆分全域单元

过程② 细粒度对象化建模

数据基础

基于高分辨率影像

核心技术

图像处理+地物分层策略

过程③ 层级结构优化

优化方式

递进循环迭代

最终形态

动态更新的多粒度表达体系

三大核心概念

地理分区

基于地理特征的空间划分

  • • 全域背景认知
  • • 区域单元拆分
  • • 空间异质性识别

地物分层

按功能与属性的层级组织

  • • 对象分层策略
  • • 语义层级构建
  • • 功能异质性表达

地类分级

土地类型的层级分类体系

  • • 层级关联优化
  • • 分类体系构建
  • • Part-of/Kind-of关系

地理空间表达模式演进

传统模式

矢量数据模型

点、线、面几何要素,精确但复杂

栅格数据模型

规则网格像元,连续但精度损失

现代模式

面向对象模型

地理对象为单元,语义丰富

时空数据模型

时空对象演化,动态表达

尺度与粒度的区别

尺度表达

关注几何范围和分辨率

  • • 小尺度→大尺度:粗糙→精确
  • • 多比例尺表达
  • • 适合渐变特征(如林草)
  • ✗ 突变特征易失真(如城镇)

粒度表达

关注层级关联与语义差异

  • • 城市→居民区→房屋
  • • Part-of / Kind-of 关系
  • • 显式提供层级关系
  • ✓ 避免信息冗余和失真

实验应用案例

Experimental Application Case

东营市垦利区实验

需求导向

国土空间全要素监测监管

数据成果

区域多要素地理对象

应用价值

为后续研究提供基础支撑

方法优势

  • 可实现性:技术路线清晰可行
  • 优越性:多粒度精准表达
  • 系统性:全链条解构框架

应用场景

  • 国土空间监测监管
  • 三生空间精准优化
  • 区域高质量发展规划