基于3S技術(shù)的土地利用/覆蓋變化研究

■于帆 范義鵬

（山東正元數(shù)字城市建設(shè)有限公司山東煙臺(tái)264003）

基于3S技術(shù)的土地利用/覆蓋變化研究

■于帆 范義鵬

（山東正元數(shù)字城市建設(shè)有限公司山東煙臺(tái)264003）

土地利用/土地覆蓋變化(LUCC)是全球環(huán)境變化的重要組成部分和核心內(nèi)容，它對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和區(qū)域土地管理具有重要意義，因而成為現(xiàn)代地理學(xué)研究的前沿與熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。只有對(duì)土地利用時(shí)空變化規(guī)律進(jìn)行分析，更好地了解土地利用變化的過(guò)程和機(jī)制，并且通過(guò)調(diào)整人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，促使土地利用更趨合理，保證國(guó)家宏觀戰(zhàn)略決策的針對(duì)性、有效性，才能達(dá)到土地資源可持續(xù)利用的目的。

土地利用/土地覆蓋變化土地利用動(dòng)態(tài)變化驅(qū)動(dòng)因素

本文以黑龍江科技學(xué)院3校區(qū)為研究區(qū)，在遙感技術(shù)的支持下對(duì)遙感影像進(jìn)行分類(lèi)，區(qū)分出各個(gè)地類(lèi)的屬性特征，分析該地區(qū)的土地利用/土地覆蓋動(dòng)態(tài)變化并對(duì)其驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析。主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）根據(jù)遙感圖像預(yù)處理的基本原理以及ERDAS軟件，對(duì)研究區(qū)影像進(jìn)行了幾何校正以及數(shù)據(jù)融合；（2）通過(guò)對(duì)研究區(qū)域外業(yè)調(diào)查和了解，運(yùn)用ERDAS軟件對(duì)研究區(qū)土地利用類(lèi)型進(jìn)行了劃分和土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的建立；（3）將得到的圖像以及數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，以確保分類(lèi)結(jié)果的精確性；（4）對(duì)分類(lèi)后的遙感影像進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力分析。

為了使遙感圖像上的某些信息得到突出或消除，從而得到更清晰、更豐富的圖像信息，以提高圖像的解譯效果，在遙感圖像的應(yīng)用之前，常常需要對(duì)遙感圖像進(jìn)行遙感圖像的預(yù)處理，即遙感圖像幾何校正。目前的遙感圖像幾何校正，是利用控制點(diǎn)改正原始圖像的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖件表達(dá)要求的新圖像。依據(jù)映射變換函數(shù)把待校正圖像空間中的全部像元變換到標(biāo)準(zhǔn)空間中去，從而實(shí)現(xiàn)圖像的幾何校正。其過(guò)程包括三步：（1）選取控制點(diǎn)；（2）依據(jù)控制點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間變換，也就是在幾何位置上校正畸變誤差；（3）取得變換后圖像各像元的灰度值，即對(duì)圖像進(jìn)行重采樣。由于本研究所選用的圖像已經(jīng)過(guò)了輻射校正和幾何粗校正，因此，這里要做的是對(duì)遙感圖像進(jìn)行幾何精校正。由于不同傳感器拍攝的遙感影像在空間分辨率、時(shí)間分辨率、波譜分辨率是不同的。如何有效的將各種影像的優(yōu)勢(shì)信息進(jìn)行合成以彌補(bǔ)單一圖像上信息的不足或提取某些特定的信息，這就涉及到影像融合的問(wèn)題。遙感影像融合方法主要有乘積法、Brovey變換法、IHS變換法和主成分分析法[1]。本研究選用ERDAS9.2遙感影像處理軟件和Photoshop7. 0對(duì)全色影像和多光譜影像進(jìn)行了數(shù)據(jù)融合，先校正全色數(shù)據(jù)，然后將多光譜數(shù)據(jù)與校正后的全色數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，重采樣輸出與全色數(shù)據(jù)等像素分辨率的圖像 [1]，融合影像基本保留了全色影像的光譜信息，空間分辨率也提高了，圖像中的紋理細(xì)節(jié)部分有顯著改進(jìn)(如線狀地物公路、城區(qū)街道等更加清晰)，通過(guò)圖像的光譜信息及紋理特征可較好地進(jìn)行土地利用分類(lèi)。常規(guī)圖像分類(lèi)主要有兩種方法——非監(jiān)督分類(lèi)與監(jiān)督分類(lèi)，還有一種專(zhuān)家分類(lèi)。本課題應(yīng)用ISODATA算法聚類(lèi)分析對(duì)研究區(qū)影像圖進(jìn)行非監(jiān)督分類(lèi)。首先選擇可以識(shí)別或者借助其他信息可以斷定其類(lèi)型的像元建立模板，然后基于模板使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別具有相同特征的像元。對(duì)分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)后再對(duì)模板修改，多次反復(fù)后建立一個(gè)比較準(zhǔn)確的模板，并在此基礎(chǔ)上最終進(jìn)行分類(lèi)。

GIS的空間分析功能為開(kāi)展區(qū)域土地利用變化的空間分析提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。論文首先運(yùn)用ArcGIS軟件對(duì)原始土地利用數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行疊加和處理，得到了黑龍江科技學(xué)院3校區(qū)的2000，2004年土地利用變化的轉(zhuǎn)移矩陣。通過(guò)矩陣對(duì)其進(jìn)行分析，并闡明產(chǎn)生這些變化的原因，這為提出合理的土地資源利用對(duì)策奠定了基礎(chǔ)，并為以后黑龍江科技學(xué)院3校區(qū)的發(fā)展提供了參考依據(jù)。本文運(yùn)用三期遙感影像解譯的土地利用圖，在ArcGIS軟件支持下進(jìn)行空間疊加分析，得到了土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。計(jì)算結(jié)果表明，2000--2004年綜合土地利用動(dòng)態(tài)度為2.15﹪，表明在這一時(shí)期內(nèi)每100畝土地有2.15畝土地利用方式發(fā)生變化。計(jì)算結(jié)果表明人類(lèi)對(duì)土地利用的干涉程度在不斷加劇。

土地是人類(lèi)生存的基礎(chǔ)，其動(dòng)態(tài)變化是自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)演變的直接表現(xiàn)，具有很強(qiáng)的綜合性和地域性，土地利用變化很大程度上反映了人類(lèi)活動(dòng)與自然生態(tài)條件變化的綜合影響，因而影響土地變化的因素涉及自然因素和人文因素兩大類(lèi)[2]。本文采用2個(gè)時(shí)相RS影像數(shù)據(jù)提取了土地利用變化信息，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和GPS對(duì)黑龍江科技學(xué)院3校區(qū)2000-2004年土地利用的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了分析研究；利用馬爾柯夫模型建立了土地利用變化的轉(zhuǎn)移矩陣，以實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)土地利用變化的預(yù)測(cè)；分析了引起研究區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化的影響醫(yī)素，從而對(duì)以后的規(guī)劃建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。

通過(guò)使用ERDAS和RACGIS對(duì)兩個(gè)年份的遙感影像進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

（1）利用遙感影像、借助3S技術(shù)對(duì)黑龍江科技學(xué)院3校區(qū)進(jìn)行土地利用/覆被變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是一種行之有效的方法。（2）運(yùn)用“土地利用變化幅度”，“單一土地利用動(dòng)態(tài)度”，“綜合土地利用動(dòng)態(tài)度”和“土地利用程度變化指數(shù)”四個(gè)模型，能從各個(gè)角度反映出研究區(qū)域土地利用/土地覆蓋的變化，揭示研究區(qū)的土地利用情況。（3）采用人為影響指數(shù)模型，得出該區(qū)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)區(qū)域整體的影響正與日俱增，區(qū)域人為影響指數(shù)從2000年的26.93%，2004年為27.23%。進(jìn)一步分析了引起土地利用/覆被變化的主要驅(qū)動(dòng)因子。（4）用馬爾柯夫模型預(yù)測(cè)土地利用/覆被變化的未來(lái)趨勢(shì)是一個(gè)較好的方法。

[1]馮秀麗.基于SPOT5影像的1:1萬(wàn)土地利用更新調(diào)查關(guān)鍵技術(shù)研究 [D].2006:27-28.

[2]丁建麗,塔西甫拉提·特依拜.3S技術(shù)在綠洲土地覆蓋變化研究中的應(yīng)用研究——以新疆于田綠洲為例:A集 [J].新疆大學(xué),2005,24(11):1277-1282.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-323-1