Google Earth支持下的云南大學呈貢校區土地利用變化研究

張依然 劉蓉 念林飛

一、引言

Google Earth軟件是建立在衛星遙感基礎上的虛擬地球軟件，可以免費瀏覽和查詢全球各地的高清晰度衛星圖像。

遙感技術是20世紀60年代興起的一種探測技術，是根據電磁波的理論，應用各種傳感儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，并最后成像，從而對地面各種景物進行探測和識別的一種綜合技術。衛星遙感技術是一門綜合性的科學技術，集中了空間、電子、光學、計算機通信和地學等學科成就，是3S（RS、GIS、GPS）技術的主要組成成分。

隨著衛星遙感分辨率的提高，其空間分辨率已經達到了亞米級水平，其應用領域更為廣泛，土地利用變化遙感是衛星遙感應用的重要領域。部分學者嘗試采用遙感手段對大學校園各個方面進行研究，如黎良財等開展的基于QuickBird遙感影像的大學校園綠地調查與分析研究;胡楊等運用面向對象技術進行高分辨率遙感影像校園綠地快速提取研究;李晨鳴等運用遙感影像開展的武漢大學校園綠地提取與評價等。

作為中國城市化的一個縮影，大學城伴隨著高等教育的跨越式發展成為很多地區的建設熱點。2011年5月，經國務院批準，撤銷呈貢縣，設立昆明市呈貢區。呈貢區作為建設現代新昆明的先行區和主戰場，自2003年5月啟動建設以來，各項主要經濟指標均在云南省名列前茅。呈貢大學城從2005年12月28日奠基開始建設，云南大學呈貢校區是呈貢大學城的重要組成部分。

本文選取云南大學呈貢校區為研究對象，在Google Earth軟件技術支持下，重點利用GE軟件的歷史數據調用查看功能，進行目視解譯工作，對云南大學呈貢校區2006-2018年土地利用變化進行分類識別，并進行土地利用變化研究，為校園現狀分析及建設提供基礎數據。

二、Google Earth概述

Google Earth（GE）軟件是數字地球的一個典型代表。GE提供給用戶一個虛擬的數字地球平臺，并在平臺上提供各種便捷的服務。“數字校園”是“數字地球”理論的一部分。

（1）Google Earth簡介。Google Earth是一款由Google公司開發的虛擬地球儀軟件，它把衛星照片、航空照相和GIS布置在一個地球的三維模型上。GE可帶操作者飛往地球上的任何地方，可以在 Google 地球上看到衛星圖像、地圖、地形、3D 建筑、海洋，甚至探索外太空的星系。借助Google Earth可以探索豐富的地理知識、保存游覽過的地點，并與他人分享。

（2）Google Earth主要功能介紹。①結合衛星圖片與地圖，應用強大的Google搜索技術，使全球地理信息呈現在用戶面前;②可測量長度、高度;③可查看區域歷史衛星遙感數據，直觀感受區域變化;④目的地查找及放大;⑤搜索學校、公園、餐館、酒店等地址;⑥可查看3D地形和建筑物，支持傾斜及旋轉視角;⑦保存及共享搜索和收藏夾，并可添加自己的注釋。

其中，地標是谷歌地球中一種標定地球上特定地理位置的各種地理屬性的記號，是谷歌地球中專題數據存在的形式。 地標文件則是將地標保存輸出的文件，用來描述和保存地理信息（如點、線、多邊形等），可以進行面積量算等。Google Earth的重要功能還包括軟件里集成了多年的衛星遙感數據，可以用來描述區域的發展變化過程，這也是此項研究的主要依據。

三、研究區概況

昆明市是云南省唯一的特大城市和中國西部第四大城市，呈貢區是昆明市的一個市轄區，為昆明市政府所在地，面積 461平方千米，是以漢族人口為主的多民族聚居區，也是中國著名的花卉和蔬菜生產基地。

本文研究區為云南大學呈貢校區，位于昆明市呈貢區新城東南部雨花大學城片區內，毗鄰吳家營片區、烏龍片區和大漁片區，校園中心點海拔2 001米，東經102.85°，北緯24.83°。

四、數據來源及研究方法

（1）數據來源。數據主要來自GE中云南大學呈貢校區 2006年12月11日和 2018 年 1月5日的高分辨率衛星遙感影像數據（亞米級），開展目視解譯而形成的KML及KMZ格式文件，并轉化為SHP矢量數據，再進行面積量算。

（2）研究方法。論文研究以目視解譯為基礎，目視解譯是遙感圖像解譯的一種，又稱目視判讀，或目視判譯，是遙感成像的逆過程。目視解譯是指專業人員通過直接觀察或借助輔助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目標的地物信息的過程，即憑借人的眼睛（也可借助光學儀器），依靠解譯者的知識、經驗和掌握的相關資料，通過分析、推理、判斷，提取遙感圖像中的有用信息。目視解譯是信息社會中地學研究和遙感應用的一項基本技能。

土地利用、覆被分類系統的建立是參照 《土地利用現狀分類》 國家標準，結合云南大學呈貢校園區域土地利用結構的特點，最終確定該研究區的土地利用類型分為建筑用地、綠地（包含林地、草地等）、水體、裸地、農業用地等5個類型。

本研究利用目視解譯技術，結合實地調查，加之衛星數據基本是真彩色圖像，與普通數碼相機獲取的數據類似，通過肉眼識別，對地物類型進行判讀劃分，最終實現高精度土地及覆被分類，再對分類結果進行統計分析。

五、研究結果與分析

經過在Google Earth人工目視解譯，得到2006年和2018年云南大學呈貢校區的土地利用圖（圖1、圖2）。云南大學呈貢校區占地總面積4639畝，面積計算由投影變換所得，主要將地類分為五大類：建設用地、綠地（草地和林地）、農業用地、水體和裸地（荒地和建設工地）。2006年土地利用類型有建設用地、綠地、農業用地、水體和裸地，其中農業用地面積2425畝，主要是由于當時該地處于未開發狀態且地勢較平坦，存在大量農業用地。因此，農業用地占校園面積一半以上;綠地面積占28.5%，裸地、建設用地和水體較少。2018年土地利用類型有建設用地、裸地、綠地和水體，因校區建設原因，故不再有農業用地，農業用地主要轉變為建設用地、綠地、水體以及正在建設開發的裸地。對2006年和2018年各地類面積統計如表1所示，單位為畝。

上述變化與大學城的建設密切相關，其驅動因素可歸結為人為因素。昆明市政府于2003年提出將呈貢大學城建設納入昆明新城區總體規劃，大學城于2005 年開工建設，在相關政策的引導下，含云南大學等多所高校先后入駐大學城并完成新校區建設。

六、結論

利用Google Earth軟件，可以簡單、快捷分析區域土地利用變化情況，有利于城市建設變化的統計分析。

本次研究通過目視解譯獲得了云南大學呈貢校區較精確的土地覆被分類結果。通過對影像進行投影變換計算各地塊面積，得到2006年和2018年各地類面積及各地類變化面積，可基本分析出各地類面積變化原因，該數據可為云南大學呈貢校區校園現狀分析及校園建設提供一定依據。

通訊作者：念林飛