遙感技術在農用地縮減統計中的應用

趙飛燕，李 飛

（1.楊凌職業技術學院，陜西 楊凌 712100；2.長安大學，陜西 西安 710054）

遙感技術在農用地縮減統計中的應用

趙飛燕1,2，李 飛1

（1.楊凌職業技術學院，陜西 楊凌 712100；2.長安大學，陜西 西安 710054）

隨著社會經濟的發展，城市用地向外擴張，農用地受到直接影響，面積不斷縮減。隨著遙感技術日趨成熟，可通過遙感技術獲取的影像圖片來分析農用地的面積形態。以達州市農用地的縮減為例，引入縮減強度指標，分析和總結了達州市農用地的縮減規律及特征。

遙感技術；農用地；達州市

土地屬于最基本的自然資源，農業土地在國民經濟建設中的作用舉足輕重。由于受城市的擴張，道路、橋梁等基礎設施建設用地的影響，農業土地的利用面積逐步減少。隨著地理信息技術、衛星遙感技術、空間定位技術、測繪和數據處理技術等的快速發展，所獲得數據的分辨率、精確度和可靠性不斷增強，可有效獲取農業用地的信息，動態監測農業用地的變化過程。為了掌握農業土地面積的變化趨勢，以遙感影像為數據源，以ArcGIS為制圖及數據分析工具，通過長期的遙感監測來分析農業土地面積的形態特征，為國土資源部門提供參照數據。本文以達州市為例，以Landsat TM 遙感影像為數據源，通過對TM影像的研究和實地調查，定量地分析了達州市農業土地用地狀況及其規律和發展趨勢。

1 軟件平臺簡介

1.1 ArcGIS 10.0軟件

ArcGIS 10.0是由美國ESRI公司開發的，一個統一的地理信息系統平臺，由桌面軟件Desktop、服務器GIS、嵌入式GIS和移動GIS 等4個基礎框架組成。該軟件用于對各種地理數據進行分析，覆蓋工商農等各個領域，最終繪制出有針對性的專題圖。

1.2 ENVI 4.8軟件

ENVI 4.8是2010-11-16正 式 由 美 國ITT Visual Information Solutions公司發布的，一款從影像中提取信息的遙感圖像處理軟件。 該軟件處理技術涵蓋了圖像數據的輸入、輸出、定標、圖像增強、校正、正射校正、鑲嵌、數據融合以及各種變換、信息提取、圖像分類、與GIS的結合、DEM及三維信息提取、雷達數據處理、三維立體顯示分析等，并提供了波普分析和高光譜分析工具。

2 研究區概況

達州市位于四川省東北部，幅員1.66萬km2，人口690.7萬，是四川省的農業人口大市，地勢東北高（大巴山區）西南低（盆地丘陵區），山地占幅員面積的70.70%，丘陵占28.10%，平壩占1.20%。北部山體切割劇烈，山勢陡峭，形成中、低山地貌單元；中南部較為平緩，形成平等谷地地貌單元。

3 達州市農業用地信息的獲取與分析

3.1 數據準備與預處理

為了準確、實時地得到達州市農業土地利用動態變化的數據，本文獲取了Landsat TM 1995年、2002年、2006年和2010年4個時期的遙感影像圖。Landsat TM影像使用的是WGS84坐標系，中國1∶400萬行政區劃圖使用的是1954北京坐標系，為了使TM影像與行政區劃矢量重合，需要在ArcGIS中進行坐標系轉換。

遙感圖像在成像時，由于成像投影方式、傳感器外方位元素變化、傳感介質的不均勻、地球曲率、地形起伏、地球旋轉等因素的影響，遙感圖像存在一定的幾何變形。因此需要對遙感圖像進行預處理。本文采用Image to Map校正，以谷歌地圖2013年達州市衛星影像為標準，對4個時相的TM遙感影像進行校正。經過預處理的4個時相遙感圖像見圖1。

3.2 農用地的提取

用ENVI 4.8軟件對遙感影像波段進行分析，使用閾值進行圖像提取，對波段進行運算，提取各波段DN 值在閾值內的像素點，根據設定的閾值進行求交運算，將農用地從已經提取的地類中精確提取出來即可。提取結果如圖2所示。

圖1 經過預處理的遙感圖像

將提取出的農用地由柵格格式轉化為矢量格式，再利用ArcGIS軟件對圖形進行簡單設置，將4 a的達州市的農用地放在同一圖層，比較達州市區農用地的減少情況，如圖3。

3.3 農用地減少的統計與分析

由于城市空間的擴展是一個重要的城市化指標，對應地來講就是農用地相應減少，因此判別農用地縮減規律和趨勢，對于國土資源部門制定合理的調控政策有重要意義。農用地縮減百分比是某空間單元在j年減少的面積與i年減少的面積的差值與i年減少面積的比值，即

圖3 達州市農用地減少圖

式中，R為農用地縮減百分比；mi為i年的農用地減少面積；mj為j年的農用地減少面積。對提取的達州市農用地減少面積進行統計，結果如表1所示。

表1 達州市農用地減少面積統計表

由表1可知，達州市農用地面積在1995～2002年有了較大減少，減少的農用地面積翻了近一倍；而隨著時間的推移以及城市建筑的飽和，與上年份減少百分比逐年下降，2002～2006年的減少百分比為59.6%，2006～2010年則下降為25.3%。

3.4 指標分析

農用地縮減指數是某空間單元在研究時期內的土地利用縮減面積占其土地總面積的百分比，是對不同時期的縮減面積進行標準化的過程，用以比較不同時期研究區域內農用地縮減的強弱或快慢。

式中，AGR為農用地縮減指數；Si為i年的農用地面積；Sn+i為n+i年的農用地面積；n為以a為單位的時間。統計結果見表2。

表2 農用地縮減指數

由表2可知，達州市的農用地在1995～2002年一直處于強縮減期，伴隨著經濟更加飛速的發展，城市建筑的擴張，達州市在2002～2006年農用地縮減指數達到了3個時期的最頂峰。隨著城市建設的逐漸成型，在2006～2010年農用地縮減指數急劇下降，不到2002～2006年間的1/2，說明達州市的城市建設趨于緩和，農用地面積的縮減保持平穩。

4 達州市農用地縮減分析

農用地縮減的實質是人類為滿足社會經濟的發展需要，不斷調整、重新配置農用地的利用類型。它是多種因素綜合作用的結果，受經濟發展狀況、人口增長、交通設施的發展和政策制度因素的綜合影響。

4.1 經濟快速增長

經濟快速增長是城市發展的決定性因素，當經濟處于高速發展階段時，有更多的資金用于城市的改造與擴展，直接導致城市周邊農用地的縮減。據統計，2000年，達州市財政一般預算收入僅為4.2億元，突破10億元用了6 a時間，從10億到30億僅用了4 a時間，其中“十一五”期間，年均增長28.6%以上，成為歷史上財政收入增長最快的時期。2010年，一般預算收入中稅收收入的比重提高到72.44%，比2000年提高了7.17個百分點，收入結構得到逐步優化。每年生產總值都呈上升趨勢，經濟效益的提高在很大程度上促進了城市面積的增加，經濟的發展是農用地縮減的直接動力。

4.2 城鎮人口增長

人口因素是人類社會經濟因素中最主要的因素，是推動城市用地面積擴展變化的內在動因。在第六次人口普查中，達州市的城鎮化進程明顯加快。全市常住人口中，城鎮人口為178.841 8萬，占32.7%；鄉村人口為367.967 4萬，占67.3%。與第五次人口普查相比，城鎮人口增加了89.331 2萬，鄉村人口減少了121.836 9萬，城鎮人口比重上升17.2%。 一定程度上人口的增長勢必會增加居住、交通等方面的需求，加速城鎮化，大量的農用地轉變為建設用地，加快了農用地縮減的速度。

4.3 交通設施的持續發展

城市作為區域文化和經濟中心，其與區域及區域外的物質聯系主要靠交通來實現。因此，交通的發展促進了城市空間擴展并改變了城市外部形態，同時也是農用地縮減的原因之一。達州市交通便捷，商貿活躍，是中國179個公路運輸主樞紐之一和四川省12個區域性次級樞紐城市之一。達州火車站是西南第四大火車站，國道210、318線縱橫全境，達渝高速公路直達重慶。達州境內水陸空立體交通體系完備，是四川省通江達海的東通道，是中國西部地區重要的物流樞紐城市。

4.4 城市生活水平的提高以及政策制度因素

隨著經濟水平的提高，可支配收入及在崗職工年均貨幣工資也隨之大幅提高。城市居民的消費支出、住房面積均有大幅度增加。達州市是一個還在持續發展中的城市，政府一直以來都對市政建設、城市建設表示了高度的關注，并不斷投入城市建設，規劃達州市新老市區的建設。城市生活水平的提高以及政策制度因素都是農用地縮減的原因。

5 結 語

本文以多時相的TM影像為主要數據源并結合其他輔助資料，對達州市農用地縮減情況進行了統計分析，結論如下：

1）通過設置閾值提取了達州市4個時相跨度15 a的農用地信息，引入農用地縮減指數。結果表明，2002～2006年間農用地面積縮減最大，農用地縮減指數最大為14.9%；農用地縮減指數逐年減少，2006～2010 年間達到最小為6.34%。

2）達州市農用地縮減的速度、模式等受社會經濟條件、人口、交通等因素的影響，其中社會經濟狀況又進一步對達州市建筑用地起到了重要的推動作用，使農用地的面積繼續處于縮減狀態。

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P237

B

1672-4623（2016）05-0064-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.05.020

趙飛燕，講師，主要從事測繪工程方面的理論和實踐教學工作。

2015-06-03。

項目來源：楊凌職業技術學院科學研究基金資助項目（A2013050）。