基于Google Earth影像的平潭島土地利用類型及地形分布遙感分析

高偉，樂通潮，聶森，林捷，葉功富(福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建省木麻黃工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350012)

通信作者：葉功富(1966-)，男，福建政和人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事沿海防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)管理研究，E-mail：yegognfu@126.com

平潭島由于特殊的地理位置，是福建省受風(fēng)沙危害較為嚴(yán)重的地區(qū)之一。全島存在長(zhǎng)江澳、流西、流東、燕下埔和遠(yuǎn)中洋5大風(fēng)口，氣候條件惡劣，沿海基巖海岸山體景觀效果差，與開發(fā)中的平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)發(fā)展極不協(xié)調(diào)[1-3]。因此，開展平潭島基巖海岸裸露山體的植被恢復(fù)研究，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。但開展植被恢復(fù)的前提是對(duì)全島進(jìn)行土地利用類型分析，確定裸露山體在平潭島的分布情況，把握整治重點(diǎn)。由于平潭全島面積較大，進(jìn)行實(shí)地踏查費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且難以保證精度，因此，借助衛(wèi)星影像進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)是行之有效的方法。Google Earth數(shù)據(jù)庫服務(wù)器擁有海量高分辨率遙感影像，并且更新頻繁，其影像數(shù)據(jù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于影像制圖、資產(chǎn)評(píng)估、規(guī)劃設(shè)計(jì)和地表監(jiān)測(cè)等方面，是開展大面積監(jiān)測(cè)的有力工具[4-6]。基于此，本文采用Google Earth的歷史影像庫數(shù)據(jù)來研究平潭島基巖海岸裸露山體的分布，并對(duì)全島的土地利用類型和坡度、坡向等地形因子進(jìn)行了一并提取。研究結(jié)果對(duì)指導(dǎo)平潭島基巖海岸的生態(tài)修復(fù)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域?yàn)楦＝ㄊ∑教毒C合實(shí)驗(yàn)區(qū)，位于福建省東部沿海海域，東瀕臺(tái)灣海峽，西臨海壇海峽，與長(zhǎng)樂、福清二市相望。南至石塘巖與莆田的南日島只隔興化水道，北至笠?guī)Z海壇石與白犬島相對(duì)峙，素有“千礁島縣”之稱，由126個(gè)島嶼和近千個(gè)巖礁組成。海壇島是平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)的主島，亦稱平潭島，位于119°32′—120°10′ E，25°15′—25°45′ N，全區(qū)陸域面積392.92 km2，海域面積6 064 km2。其主島海壇島面積324.13 km2，為全國(guó)第五大島，福建第一大島。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)資料

遙感數(shù)據(jù)來自Google Earth歷史影像庫的高分辨率遙感影像和高程數(shù)據(jù)，其中影像的空間分辨率為1 mpiexl-1，成像時(shí)間為2014年3月27日，高程的空間分辨率為9 mpixel-1，影像和高程數(shù)據(jù)均用ArcGIS軟件投影轉(zhuǎn)換成北京54系40度帶投影坐標(biāo)系。因?yàn)槠教秿u的基巖海岸裸露山體主要分布在全島中部及東部沿海，因此利用91衛(wèi)圖助手軟件查找并下載了平潭島的Google Earth衛(wèi)星影像和高程數(shù)據(jù)，并截取了中東部119°44′34.415″—119°54′35.093″ E的范圍作為研究區(qū)域。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

圖像解譯：采用目視解譯勾繪影像中的土地利用類型，劃分為耕地、建設(shè)用地、林地、裸露山地、養(yǎng)殖塘、水域、沙灘等類型。

坡度分類：按照7級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，0°～5°為平坡，6°～15°為緩坡，16°～25°為斜坡，26°～35°為陡坡，36°～40°為急陡坡，41°～45°為急坡，46°以上為險(xiǎn)坡。

坡向分類：根據(jù)坡面朝向劃分為平面坡、北向坡、東北向坡、東向坡、東南向坡、南向坡、西南向坡、西向坡、西北向坡、北向坡。

采用ArcGis 軟件制圖和分析，應(yīng)用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用Origin 8.5作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 遙感影像解譯與數(shù)據(jù)信息提取

對(duì)平潭島中東部地區(qū)遙感影像進(jìn)行了解譯，提取了重要土地利用類型圖、坡度分布圖和坡向分布圖。表1顯示，平潭島中東部地區(qū)主要土地利用類型有耕地、建設(shè)用地、林地、沙灘、裸露山地、水產(chǎn)養(yǎng)殖地和水域等7種類型，總面積約18 541 hm2，其中面積最大的為林地，為6 449.1 hm2，占中東部總面積的34.85%，其次為耕地和建設(shè)用地，分別為5 526.8 hm2和4 731.4 hm2，占29.87%和25.57%，裸露山地面積為815.9 hm2，占4.41%，沙灘面積為212.5 hm2，占1.14%，水產(chǎn)養(yǎng)殖面積為232.5 hm2，占1.26%，水域面積為537.7 hm2，占2.91%。

表1 平潭島中東部土地利用類型統(tǒng)計(jì)結(jié)果 hm2

對(duì)平潭島中東部主要土地利用類型在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布面積及所占比例進(jìn)行了分別統(tǒng)計(jì)，見圖1，平潭島中東部的耕地主要分布在流水鎮(zhèn)、中樓鄉(xiāng)、嵐城鄉(xiāng)和澳前鎮(zhèn)，面積分別為1 181.4 hm2、939 hm2和876.1 hm2；建設(shè)用地主要分布在澳前鎮(zhèn)、嵐城鄉(xiāng)、流水鎮(zhèn)和潭城鎮(zhèn)，面積分別為1 039.6 hm2、872.2 hm2、754.3 hm2和731.4 hm2；林地主要分布在流水鎮(zhèn)、北厝鎮(zhèn)、中樓鄉(xiāng)、嵐城鄉(xiāng)和蘆洋鄉(xiāng)，面積分別為1 941.2 hm2、685.8 hm2、645.1 hm2、631.1 hm2和643.1 hm2；沙灘主要分布在白青鄉(xiāng)、敖東鎮(zhèn)、潭城鎮(zhèn)、流水鎮(zhèn)、北厝鎮(zhèn)和澳前鎮(zhèn)；水產(chǎn)養(yǎng)殖主要分布在嵐城鄉(xiāng)、中樓鄉(xiāng)、流水鎮(zhèn)和澳前鎮(zhèn)；水域主要分布在嵐城鄉(xiāng)、北厝鎮(zhèn)和流水鎮(zhèn)。

平潭島基巖海岸裸露山地主要分布在澳前鎮(zhèn)、東庠島、流水鎮(zhèn)和敖東鎮(zhèn)等地區(qū)，面積分別為324.8 hm2、158.4 hm2、118.5 hm2和109.4 hm2，分別占各地區(qū)面積的13.04%、33.18%、2.83%和12.04%；此外，白青鄉(xiāng)、嵐城鄉(xiāng)、盧洋鄉(xiāng)和北厝鎮(zhèn)也有分布，面積分別為77.8 hm2、15.1 hm2、7.3 hm2和3.8 hm2。

圖1平潭島中東部主要土地利用類型在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布面積及所占比例

3.2 平潭島中東部不同坡度陸地的空間分布

表2 平潭島中東部不同坡度陸地的空間分布

由表2可知，平潭島中東部地區(qū)地形坡度以平坡和緩坡為主，其中0°～15°的坡面面積為17 111 hm2，占總坡面面積的92.28%；其次為16°～25°的斜坡，面積為1 286 hm2，占總坡面面積的6.94%，36°以上坡面不多，共有2.9 hm2，其中36°～40°的坡面有2.4 hm2，41°～45°的坡面有0.48 hm2，45°以上的坡面有412m2。

3.3 平潭島中東部坡向的空間分布

由表3可知，平潭島中東部地區(qū)地形坡向以平面坡為主，占總坡面面積的26.39%，其次為東南向、西北向、東向和西向，分別占總坡面面積的12.71%、11.19%、9.86%和9.25%；南向和北向的坡面較少，分別為7.06%和7.38%。

表3 平潭島中東部坡向的空間分布

4 結(jié)論

采用Google Earth的歷史影像庫數(shù)據(jù)研究了平潭島基巖海岸裸露山體的分布，并對(duì)全島的土地利用類型和坡度、坡向等地形因子進(jìn)行提取。

平潭島中東部地區(qū)主要土地利用類型有耕地、建設(shè)用地、林地、沙灘、裸露山地、水產(chǎn)養(yǎng)殖地和水域等7種類型，總面積約18 541 hm2，其中面積最大的為林地，其次為耕地和建設(shè)用地。

平潭島中東部的耕地主要分布在流水鎮(zhèn)、中樓鄉(xiāng)、嵐城鄉(xiāng)和澳前鎮(zhèn)；建設(shè)用地主要分布在澳前鎮(zhèn)、嵐城鄉(xiāng)、流水鎮(zhèn)和潭城鎮(zhèn)；林地主要分布在流水鎮(zhèn)、北厝鎮(zhèn)、中樓鄉(xiāng)、嵐城鄉(xiāng)和蘆洋鄉(xiāng)；沙灘主要分布在白青鄉(xiāng)、敖東鎮(zhèn)、潭城鎮(zhèn)、流水鎮(zhèn)、北厝鎮(zhèn)和澳前鎮(zhèn)；水產(chǎn)養(yǎng)殖主要分布在嵐城鄉(xiāng)、中樓鄉(xiāng)、流水鎮(zhèn)和澳前鎮(zhèn)；水域主要分布在嵐城鄉(xiāng)、北厝鎮(zhèn)和流水鎮(zhèn)。

平潭島基巖海岸裸露山地主要分布在澳前鎮(zhèn)、東庠島、流水鎮(zhèn)和敖東鎮(zhèn)等地區(qū)，面積分別為324.8 hm2、158.4 hm2、118.5 hm2和109.4 hm2，此外，白青鄉(xiāng)、嵐城鄉(xiāng)、盧洋鄉(xiāng)和北厝鎮(zhèn)也有分布，面積分別為77.8 hm2、15.1 hm2、7.3 hm2和3.8 hm2。

平潭島中東部地區(qū)地形坡度以平坡和緩坡為主，其中0°～15°的坡面面積為17 111 hm2，占總坡面面積為92.28%；坡向以平面坡為主，占總坡面面積的26.39%，其次為東南向、西北向、東向和西向，分別占總坡面面積的12.71%、11.19%、9.86%和9.25%；南向和北向的坡面面積較少，分別只占7.06%和7.38%。