基于遙感的河源市土地利用變化分析

摘 要：利用2000年和2010年的多源遙感衛星影像數據，采用基于監督分類輔助目視解譯修改的遙感信息提取方法，獲取廣東省河源市三個時相土地利用信息，利用土地變化幅度、變化速率等指標，綜合分析河源市1個市轄區、5個縣在2000-2010年之間的土地利用時空變化特征。結果表明：研究周期內河源市土地利用總體變化特征以建設用地增加為主，建設用地的快速擴張侵占了其他用地類型，尤其是導致了耕地的快速流失，同時林地面積有小幅增加，主要是部分不適宜進行農業種植的地區進行了退耕還林等方面政策，以及部分耕地轉作為園林用地的耕種方式；河流面積有小幅減少，主要是由于遙感成像的季節性差異所引起的。

關鍵詞：河源市；土地利用變化；遙感監測

在區域環境變化過程中，土地利用和土地覆蓋動態變化被認為是其中一個重點研究問題。土地覆蓋變化涉及到區域的地理環境中的生物多樣性、生物圈與大氣的交互作用、資源的可持續發展等方面。同時區域的土地利用、覆蓋變化對周邊地區的自然環境、經濟發展、生態安全等方面均有重要影響，了解和掌握區域土地利用變化的過程、模式和驅動機制等方面將會對區域的健康可持續發展具有重要影響意義[1，2]。本文基于遙感衛星影像數據與GIS分析技術，以廣東省東北部山區城市河源市研究對象，采用2000年2010年2期Landsat TM衛星影像數據，利用遙感分類方法獲取河源市2個時相土地利用信息，并分析河源市在研究時間段內的土地利用時空格局變化特征。

1 研究區域與研究數據

1.1 研究區域

河源市位于廣東省東北部，東接梅州市，東南與汕尾市接壤，南鄰惠州市，西連韶關市，北連江西省贛州市，處于東經114°14′～115°36′，，北緯23°10′～24°27′間，全市總面積1.58×104km2。河源市處于粵東北山區與珠江三角洲平原地區的結合部，屬于亞熱帶季風氣候，雨量充沛，水系發達，河流密布，自然資源豐富，地形以山地丘陵為主，山嶺與盆底相間，境內地勢有東北向西南傾斜。河源市森林資源豐富，是廣東省重點林業基地之一，具備良好的水資源保護條件與環境，同時作為廣東省東部地區（重點是香港、深圳、東莞等地）的飲用水來源的東江流經河源全境，華南地區最大的水庫新豐江水庫也在境內，河源市為促進粵東地區、珠三角及香港社會經濟發展提供了水源保障與防洪安全。河源市有一個市轄區源城區，5個縣分別為紫金縣、龍川縣、和平縣、連平縣和東源縣[3，4]。

1.2 研究數據與預處理

本文所采用的主要數據是2個時相的Landsa衛星影像。影像的成像時間段分別為2000年和2010年，空間分辨率為30m×30m。其它輔助數據還有河源市1∶25萬DEM、河源市1∶5萬的矢量水系分布圖、廣東省行政界線圖以及一些文獻資料等。

Landsat衛星影像數據預處理是要對影像進行輻射校正、幾何糾正。輻射校正是根據衛星影像頭文件中的輻射校正參數對圖像的亮度值（DN）進行校正、以消除一些輻射失真影響；幾何糾正則首先是用佛山市的1∶5萬的掃描地形圖作為參考，采用多項式幾何糾正法與雙線性內插法進行像元重采樣，對2000年的遙感影像進行糾正，然后以這個時相的影像為基準，對其它兩個時相的圖像進行幾何配準，糾正后的圖像之間的配準誤差（平均均方誤差）小于1個像元[5，6]。

2 研究方法

2.1 土地利用信息遙感提取方法

根據研究區域土地利用現狀和區域典型地物在遙感圖像上的光譜特征，將研究區域的土地利用類型劃分為耕地（包括園地）、林地、水系以及建設用地（城市用地、工礦、道路交通用地等）等。結合野外樣地實際調查，并參考高分辨率衛星影像數據，結合Landsat衛星影像數據的光譜特征、紋理特征、形狀特征、色調特征、空間區位等，確定每種地物類型的目視解譯圖像特征，進而選擇訓練樣地。利用選擇好的5種地物類型的訓練樣地，使用ENVI4.6遙感圖像處理軟件，采用最大似然法對3個時相的Landsat衛星影像數據進行監督分類，并對分類結果圖像進行細碎圖斑的過濾操作。最終進行分類結果的精度評定，兩個時相分類結果的總精度與Kappa系數均不小于80%和0.75。遙感數據分析和處理在ENVI4.6軟件中進行。

2.2 土地利用變化評價方法

本文選擇變化幅度和變化速率兩個指標，對區域的土地利用變化信息進行量化評價。

2.2.1 變化幅度

3 結果分析

3.1 土地利用時空變化分析

對利用遙感分類方法獲取的河源市2個時相的土地利用分類進行面積統計（表1），同時為量化對比河源市各種土地利用類型的變化特征，對2個時相的土地利用數據的變化幅度和變化速率兩個指標進行定量化對比分析（表2）。

從表1和表2中可獲取研究時間段內河源市各種土地利用類型的面積以及變化趨勢特征。河源的建設用地從2000年的70.03km2增加到2010年的180.13km2，變化速率達到了14.7%，從變化幅度和變化速率兩個指標上看河源的建設用地變化較大，但從研究區建設用地總的比例來看，從2000年的0.47%增加到2010年的1.15%，在一個區域中所占比重也不是很大，說明研究區域的土地利用類型仍然不是以建設用地為主，符合了河源市的林業資源型和生態保護型城市的特征。隨著建設用地的快速增加，主要侵占了耕地的面積，使得耕地從2000年到2010年所占區域的比例減少了1.36%，同時變化速率也達到了-1.0%。但耕地的流失，不僅僅全部由建設用地所侵占，因為耕地減少了212.01km2，而同期建設用地僅增加了107.10km2。其他的耕地減少的變化量，主要是被林地增加所占用。在研究時間段內，區域的林地面積有很小幅度的增加，年均僅僅增加0.1%，但是由于河源市林地面積基數大，所以相對于其他地物類型來說，所增加的幅度還是很大。林地的增加，主要是由于部分不適宜耕種的耕地進行了退耕還林，還有就是部分耕地從農作物種植改變為園林、苗圃種植，進而體現在遙感圖像中的光譜特征與林地類似，被分類歸并到林地中。水域面積在研究時間段內有小幅的減小，主要是由于遙感圖像成像的季節性差異，豐水期與枯水期成像，導致研究區的水面面積有差異，但變化速率也僅僅體現為0.3%。

為了進一步分析河源市土地利用在空間格局上的變化差異，本文對比了河源市5個縣的土地利用變化情況（表3）。

從表3可以看出，東源縣的建設用地總面積位列5縣之最，同時研究時間段內增幅也最大，主要是研究范圍劃定中，將河源的市轄區源城區劃范圍東源縣一同進行面積統計，和平縣的建設用地面積最小，到2010年其建設用地的總面積也位于5縣之末。新豐江水庫位于東源縣境內，因此東源縣的水體面積在5縣中也是最大的。龍川縣和紫金縣的耕地面積減少的幅度最大，而紫金縣的林地增加最多，龍川縣林地面積有小幅增加，其他3縣的林地面積有減少。

4 結束語

研究林業資源型城市以及東江水資源保護重點城市的河源市的土地利用演變特征，對區域生態安全格局、生態環境變化、區域可持續發展以及提高河源市在廣東省的重要作用具有重要影響意義。本文基于遙感數據和GIS分析方法，利用多時相遙感衛星影像和遙感信息提取方法，獲取河源市的土地利用信息，并結合變化幅度和變化速率等定量評價指標，對河源市土地利用變化信息進行了定量評價分析。得到以下主要結論：在2000-2010年間，河源市的土地利用總體變化特征以建設用地增加為主，建設用地的快速擴張侵占了其他用地類型，尤其是導致了耕地的快速流失，同時林地面積有小幅增加，主要是部分不適宜進行農業種植的地區進行了退耕還林等方面政策，以及部分耕地轉作為園林用地的耕種方式，這種變化特征更多的是體現在河源市的龍川縣和紫金縣；河流面積有小幅減少，主要是由于遙感成像的季節性差異所引起的。

參考文獻

[1]劉紀遠，劉明亮，莊大方，等.中國近期土地利用變化的空間格局分析[J].中國科學（D輯：地球科學）.2002（12）：1031-1040.

[2]徐新良，劉紀遠，莊大方.國家尺度土地利用/覆被變化遙感監測方法[J].安徽農業科學，2012，v.40；No.365（04）：2365-2369.

[3]車秀珍.河源市生態環境建設的思路與對策探討[J].熱帶地理，2004（02）：182-186.

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[6]王橋，楊一鵬，黃家柱，等.環境遙感[M].北京：科學出版社，2005.

[7]王秀蘭，包玉海.土地利用動態變化研究方法探討[J].地理科學進展，1999（01）：83-89.

作者簡介：王雪娜（1982-），女，漢，江蘇宜興人，工程師，碩士，從事土地利用與城鄉規劃研究.