基于景观形状指数与图斑质心距离特征的土地覆盖数据空间信息测量方法
简介：[目的]土地覆盖产品是传递空间信息的重要数据载体之一,测量与评估其信息含量是地图信息论研究的基础理论.现有香农熵或玻尔兹曼熵在度量土地覆盖数据中的信息内容存在局限性:香农熵主要基于图像中统计特征度量非空间组成信息,难以有效表征图像中的空间信息含量;空间熵及一些景观指数虽然能够反映出图像的空间结构特征,但其度量数值与空间结构的无序程度无关,不具有热力学一致性;源于热力学的玻尔兹曼熵虽然能刻画图像的空间结构无序程度,但测量的图像结构信息属于多种空间信息的综合反映,无法精确表达地物几何形状与空间分布等信息成分的含量.[方法]基于地图学对图像信息本质的认知,本文将几何形状与空间分布作为图像空间信息测量的主要成分,提出一种基于景观形状指数与图斑质心距离特征的土地覆盖数据空间信息测量方法.首先,依据土地覆盖数据中的类别体系,构建各个要素类别的几何形状和空间分布特征指标;然后基于特征信息度量模型,测量各要素的几何形状信息与空间分布信息含量;最终基于要素面积加权融合获得图像整体的空间信息含量.[结果]基于AID影像分类数据及其模拟图像进行多组实验,将本文方法与香农熵、空间熵、玻尔兹曼熵及景观指数进行对比,结果表明:本方法能够显著区分不同土地覆盖数据的空间信息差异,测量结果符合人们的空间认知.同时,该方法不仅可以精确刻画图像的几何形状与空间分布特征,而且在表征图像空间无序度方面具有与现有玻尔兹曼熵相当的热力学一致性,相关系数达到0.93.进一步应用于武汉与长沙市两地2010-2020年真实土地覆盖数据产品,结果显示两地区整体综合信息量分别提高约19%与35%.[结论]本文方法有助于精确测量土地覆盖数据的几何形状以及空间分布特征的信息含量,为图像信息量化及其在土地覆盖变化及城市扩张等实践应用中提供一种新的理论工具.展开
关键词：土地覆盖空间信息信息量几何形状空间分布空间结构无序度
在线出版日期：2026-01-15 （网站首发日期）
