地質資源利用格局動態演變及其驅動力研究

楊益軍，李文鵬，李天蘭

（昆明理工金圖科技有限公司，云南 昆明 650031）

1 實驗數據

貴陽位于貴州省中部，它與黔南布依族苗族自治州翁安縣、龍里縣、回水縣、長順縣接壤，西與安順平壩縣、畢節織金縣接壤，北與畢節黔西、金沙、遵義縣接壤。

本文以貴陽市為例的研究時間跨越30年，采用3個時相的遙感數據，分別為：1995年、2005年、2015年，采用Landsat陸地衛星TM遙感影像，分辨率為30m，波段為4、3、2。

2 數據處理

2.1 自定義坐標系

為了避免坐標轉換中出現較大誤差，首先應統一控制點坐標系和正射影像坐標系。研究區數據來源為Landsat TM遙感影像。該區域使用的標準數據為北京54坐標系，因此自定義橢球面為Krasovsky，6378245.0，基準面為D_Beijing_1954，Krasovsky，-12，-113，-41，坐標系為北京54坐標系。

2.2 輻射矯正、大氣矯正

在遙感圖像的采集過程中，遙感器會受到大氣，輻射強度的影響，會導致遙感定量分析變得不準確，在遙感影像的獲取中，大氣的影響，太陽的輻射等多方面因素對于遙感分析的精度造成了影響，在隨著高光譜技術的發展，又加強了對高光譜影像的分辨率要求，所以為了獲取更為詳細的數據結果，避免一些誤差影響，要進行校正。

2.3 影像合成

2.3.1 影像融合

下載的Landsat4-5有七幅影像，融合所有的7幅圖像，Landsat8系列影像有11幅，融合用前七副圖像，融合之后利用RGB展示，Landsat4-5系列組合后的影像，將4，3，2波段分別選用紅，綠，藍三種顏色波段來合成標準假彩色合成，獲得的影像中展示出植被為紅色，Landsat8系列融合后的影像應用波段5，4，3，也組成出標準假彩色合成的圖像，這種組合下植被也顯示為紅色，標準假彩色組合是用來動態監測最為廣泛的組合方法。

2.3.2 影像鑲嵌和影像裁剪

由于獲取的貴陽市影像是由兩景遙感影像組合而成，所以在下載后的影像數據要進行兩幅影像的組合，將兩幅三個階段的場景圖像通過色調調整和去重疊等處理嵌入到大背景圖像中。

影像像裁剪意圖是把觀測地面以外未達到指標的地面刪除，存下要求的地面。這里探討的即ENVI軟件內來操作影像之規律裁剪并且通過使用矢量數據進行圖像的不規則裁剪。規則裁剪即使用指導指標把影像裁剪成目標的圖型且按指標要求進行裁剪，規則圖形之標定辦法是以下四種：行列號、指定坐標點、圖像文件、ROI的矢量文件。不規則裁剪指的是裁剪影像之界限即一個多邊形要不然是依據施測指標規定的范圍。該多邊形即一個完整的閉合范圍，有情況也用手動劃定多邊形，亦或通過ENVI軟件下的矢量文件。

3 監督分類

3.1 類別定義

分類系統是根據分類的目的、圖像數據的特點以及分類區域所收集到的信息確定的。對圖像特征進行判斷，對圖像質量進行評價，需要進行圖像增強等預處理。這個過程主要是一個視覺檢查過程。我們用標準的假顏色組合來顯示它們。六種土地特征的視覺識別：林地、草地、可耕地、城市用地、水域、未利用地[2]。

3.2 監督分類方式

監督分類，又被稱作為訓練分類法，是用先確定的一個土地類型的標志，來去尋找其余同類標志的土地，從而總結出這一類型的土地，在這識別過程中都是用像元作為基本單位來進行識別。本文利用了感興趣區進行樣本分類，選擇分類器作為最大似然法。假設每個頻帶的每一類統計量均為正態分布，計算給定像素屬于訓練樣本的概率，最終將該像素合并到概率最大的類中。

4 地質資源利用動態度、地質資源利用耗減度

單一地質資源利用的動態態度反映了一段時間內各類地質資源利用年際變化的速度和幅度，對預測未來地質資源利用的變化趨勢具有積極的指導作用，其公式為：

式中，LUDI代表單一地質資源利用動態度；Ua、Ub分別表示研究期初及研究期末區域某種地質資源利用類型的面積；T表示研究時段長度，以年為單位。

式中，RZ表示綜合地質資源利用動態度；LUi為研究開始時I型用地面積；第一節課我Δ他的研究為其他地質資源類型土地利用類型的面積絕對值；T是學習時間的長度。地質資源耗竭是指某一類地質資源在單位時間內的實際消耗。

式中，LUC表示地質資源利用耗減度；Cab為由a時刻到b時刻某種土地類型轉變為其他地質資源利用類型的面積總和；Ua為a時刻該土地類型的面積；T為研究時段長度。

5 結論

基于1995、2006、2010、3 TM/ETM+數據，借助RS和GIS軟件，利用監督分類和非監督分類，輔助傳遞矩陣，一個單一的地質資源使用動態，綜合地質資源使用動態和地質資源利用程度的損耗的量化指標，貴陽市的地質資源1995年～2015年20年使用時間和空間動態變化的細節，分析了貴陽市地質資源利用變化的驅動機制及其驅動力，得出以下結論：

（1）1995年至2015年的20年間，貴陽市地質資源利用結構發生了巨大變化，耕地減少，建設用地不斷增加。原因是城市化的快速發展。貴陽市地質資源利用的時空演變具有速度加快、強度顯著、建設用地快速擴張、林地減少、占用大量耕地等特點。

（2）通過GIS的空間疊加，發現貴陽市近20年來地質資源利用的空間格局發生了很大的變化。隨著時間的推移，高新區和開發區的發展帶動了貴陽周邊餐飲、娛樂、房地產等服務業的快速發展。

（3）20年間各種地質資源利用類型發生了比較復雜的相互轉化，地質資源利用類型的保持率不高，各種地質資源利用類型的轉出量增加，其空間穩定性有所降低，尤其是2005年～2015年間各地類動態變化整體加快，綜合年變化率很大，呈現出不穩定的特征。

（4）綜合分析影響貴陽市地質資源利用類型變化的各種因素，發現在政策引導下，經濟增長、城鎮化、人口增長等主要因素是城市地質資源利用變化的主要驅動力。