基于遙感的珠海市植被覆蓋動(dòng)態(tài)變化研究

陳紅順，賀 輝，肖紅玉

（1.北京師范大學(xué)珠海分校 信息技術(shù)學(xué)院，廣東 珠海 519087）

基于遙感的珠海市植被覆蓋動(dòng)態(tài)變化研究

陳紅順1，賀 輝1，肖紅玉1

（1.北京師范大學(xué)珠海分校 信息技術(shù)學(xué)院，廣東 珠海 519087）

城市植被的空間分布是城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的重要標(biāo)志，對(duì)其進(jìn)行研究，可為城市規(guī)劃與建設(shè)提供決策支持。為研究珠海市植被覆蓋的動(dòng)態(tài)變化情況，利用兩期Landsat TM/OLI影像，從數(shù)量變化﹑空間分布和時(shí)空變化3個(gè)方面探討了研究區(qū)的城市植被覆蓋動(dòng)態(tài)變化。研究結(jié)果表明：①珠海市植被覆蓋面積在2009～2014年有所減少；②珠海市大面積的植被覆蓋主要由山體構(gòu)成；③2009～2014年植被覆蓋減少，主要轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，特別是在南灣﹑橫琴和西區(qū)尤為明顯，與近年來(lái)中心城區(qū)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度趨于飽和﹑新增建設(shè)用地主要集中于此有關(guān)。

土地利用變化；植被覆蓋；Landsat；珠海市

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化的快速推進(jìn)，各種城市環(huán)境問(wèn)題日益凸顯；與此同時(shí)，居民對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，城市生態(tài)環(huán)境越來(lái)越受到各方的高度重視[1-3]。植被覆蓋作為城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，具有重要的生態(tài)和社會(huì)功能以及巨大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，其空間分布和變化是反映城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和居民生活水平的重要標(biāo)志[4-8]。因此，研究城市植被覆蓋的空間分布及其變化，可為城市規(guī)劃與建設(shè)提供決策支持[9-12]。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

珠海市位于廣東省南部﹑珠江出海口西岸，東與香港隔海相望，南與澳門陸地相連，西鄰新會(huì)﹑臺(tái)山市，北與中山市接壤。珠海市陸地面積為1 696 km2，屬亞熱帶海洋性氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，雨量充沛，氣候宜人；地勢(shì)由西北向東南傾斜，地形多樣，以丘陵﹑平原為主，兼有低山﹑灘涂等。珠海市是全國(guó)唯一以整體城市景觀入選“全國(guó)旅游勝地四十佳”的城市，在2013 年中國(guó)城市可持續(xù)發(fā)展指數(shù)報(bào)告中珠海市綜合排名全國(guó)第 一，有“浪漫之城” 的稱號(hào)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為：2景Landsat5 TM影像（成像時(shí)間為2009-10-17，軌道號(hào)分別為122/44﹑122/45）﹑1景Landsat8 OLI影像（成像時(shí)間為2014-10-15，軌道號(hào)為122/44）；其他數(shù)據(jù)包括覆蓋珠海市主城區(qū)的WorldView2影像（2013-01-09）和珠海市行政區(qū)劃圖，詳見(jiàn)表 1。

表1 遙感數(shù)據(jù)來(lái)源統(tǒng)計(jì)

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文所采用的Landsat TM/OLI影像成像時(shí)間為北京時(shí)間上午10：00～11：00，天氣晴朗，天空無(wú)云。其中，Landsat5 TM影像獲取時(shí)已做過(guò)幾何校正和輻射校正，無(wú)需做進(jìn)一步校正即可應(yīng)用。首先將兩景Landsat5 TM影像進(jìn)行鑲嵌，得到覆蓋珠海市全境的影像；再以2009年Landsat5 TM影像為參考圖像，選取25個(gè)地面控制點(diǎn)，采用二次線性內(nèi)插法將2014年的Landsat8 OLI影像與2009年Landsat5 TM影像進(jìn)行配準(zhǔn)，精度控制在0.5個(gè)像元以內(nèi)；然后采用最近鄰域法對(duì)2014 年影像進(jìn)行重新采樣，使所有波段統(tǒng)一采樣成30 m分辨率；最后以珠海市行政區(qū)劃圖生成掩膜，分別對(duì)2009年和2014年的影像進(jìn)行裁剪，得到只包含研究區(qū)域的影像。圖 1為2009年Landsat TM 543波段合成圖像。

1.4 土地利用分類

結(jié)合珠海市土地利用特點(diǎn)與研究需要，將土地利用類型分為建設(shè)用地﹑植被﹑水體和其他4個(gè)類型。首先，利用波段543與波段432假彩色合成圖像，并結(jié)合WorldView2影像和實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，建立兩期遙感影像的解譯標(biāo)志；然后，使用最大似然法對(duì)兩期影像進(jìn)行監(jiān)督分類，并對(duì)分類結(jié)果做進(jìn)一步分類后處理；最后，根據(jù)實(shí)地調(diào)查和WorldView2的目視解譯結(jié)果，對(duì)上述分類結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，得到2009年的總體精度為90.90%﹑Kappa系數(shù)為0.875 0，2014年的總體精度為85.18%﹑Kappa系數(shù)為0.794 5。

圖1 2009年Landsat TM 543波段合成圖像

2 分類結(jié)果與分析

2.1 珠海市植被覆蓋的數(shù)量變化

根據(jù)土地利用分類結(jié)果，對(duì)2009～2014年珠海市各種土地利用類型的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果見(jiàn)表2。可以看出，2009～2014年珠海市的植被覆蓋面積有所減少，總面積從39 586.4 ha減少為37 288.4 ha，5 a間減少了2 298.0 ha；與此同時(shí)，建設(shè)用地面積大幅增長(zhǎng)，總面積從39 567.2 ha增加到64 955.5 ha。各種土地利用類型面積的變化，導(dǎo)致研究區(qū)各種土地利用類型構(gòu)成比例發(fā)生了明顯變化。

表2 2009～2014年珠海市各種土地利用類型面積統(tǒng)計(jì)

2.2 珠海市植被覆蓋的空間分布

圖2反映了珠海市植被覆蓋的空間分布情況，可以看出大面積的植被覆蓋主要由山體構(gòu)成，如東部城區(qū)的鳳凰山﹑板障山，橫琴的大橫琴山﹑小橫琴山，西區(qū)的黃楊山等；特別是建設(shè)用地比例高的主城區(qū)，鳳凰山和板障山對(duì)維持市區(qū)良好的生態(tài)環(huán)境起到了重要作用。

圖2 珠海市植被覆蓋的空間分布

2.3 珠海市植被覆蓋的時(shí)空變化分析

為了進(jìn)一步分析珠海市植被覆蓋的時(shí)空變化，將2009年與2014年的土地利用分類結(jié)果進(jìn)行疊加，并對(duì)疊加結(jié)果做進(jìn)一步處理，得到2009～2014年珠海市植被覆蓋轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型的情況（圖3）和其他土地利用類型轉(zhuǎn)化為植被覆蓋的情況（圖4）。

從圖3可以看出，2009～2014年植被覆蓋減少的總面積為10 053.5 ha，減少的植被覆蓋主要轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，其中7 974.7 ha的植被覆蓋變成了建設(shè)用地，占2009～2014年植被覆蓋減少總面積的79.3%。從空間分布來(lái)看，植被覆蓋轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地主要發(fā)生在南灣﹑橫琴和西區(qū)，主要是由于東部中心城區(qū)的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度已趨近飽和，因此毗鄰中心城區(qū)的南灣﹑國(guó)家政策支持的橫琴和廣大的西區(qū)成為了近年來(lái)珠海市新增建設(shè)用地的主要區(qū)域。

從圖4可以看出，2009～2014年植被覆蓋面積共增加了7 755.5 ha。在新增的植被覆蓋中，建設(shè)用地的貢獻(xiàn)最大，其中有5 287.4 ha建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為植被覆蓋，占2009～2014年新增植被覆蓋總面積的68.2%。從空間分布來(lái)看，建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為植被覆蓋主要發(fā)生在東部城區(qū)，主要是由于東部城區(qū)舊城改造﹑新建公園﹑相關(guān)建設(shè)項(xiàng)目的完工后綠化所致；西區(qū)也有部分建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為綠地，主要是由于西部農(nóng)業(yè)地被錯(cuò)誤分類到建設(shè)用地所致。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文利用兩期不同時(shí)相的Landsat TM/OLI影像，研究了珠海市2009～2014年植被覆蓋的動(dòng)態(tài)變化情況。研究結(jié)果表明：①珠海市植被覆蓋在2009～2014年有所減少，其總面積從2009年的39 586.4 ha減少為2014 年的37 288.4 ha，5 a間凈減少2 298.0 ha；②珠海市大面積的植被覆蓋主要由山體構(gòu)成，特別是中心城區(qū)的鳳凰山和板障山對(duì)維持市區(qū)良好的生態(tài)環(huán)境起到了重要作用；③2009～2014年植被覆蓋減少的主要原因是轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，特別是在南灣﹑橫琴和西區(qū)，這跟近年中心城區(qū)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度趨于飽和﹑新增建設(shè)用地主要集中在這些地區(qū)有關(guān)。

圖3 2009～2014年珠海市植被覆蓋轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型的情況

圖4 2009～2014年珠海市其他土地利用類型轉(zhuǎn)化為植被覆蓋的情況

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P237

B

1672-4623（2017）09-0054-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.09.017

2016-05-13。

項(xiàng)目來(lái)源：廣東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2014A030310415）；廣東省普通高校青年創(chuàng)新人才資助項(xiàng)目（自然科學(xué)）（2014KQNCX240）；珠海市哲學(xué)社科十二五規(guī)劃課題資助項(xiàng)目（2014183）。

陳紅順，博士，副教授，主要研究方向?yàn)檫b感與GIS應(yīng)用。