基于遙感影像數(shù)據(jù)的土地利用分類變化研究
——以重慶市北碚區(qū)為例

陳義菁 張尹禎 陳明珠 鄧 超

（重慶交通大學，重慶400074）

土地利用分類是一個用以區(qū)分土地利用空間地域組成單元的過程。全面準確掌握土地狀況，以便對各類土地進行合理開發(fā)、利用與管理，對區(qū)域進行土地利用分類、土地利用動態(tài)變化研究極為重要。本文研究北碚區(qū)2010 年至2017 年期間的土地利用類型變化，結(jié)合近幾年人口、城鎮(zhèn)化及工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)發(fā)展因素探索出該區(qū)域土地地物類型變化的原因，為北碚區(qū)的土地空間合理優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)布局科學調(diào)整提供參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)預處理

1.1 研究區(qū)概況

北碚區(qū)地處東經(jīng)106°18′02″～106°40′57″，北緯29°37′～30°05′08″，東鄰渝北區(qū)，西接璧山區(qū)，南連沙坪壩區(qū)，北接合川區(qū)。幅員面積達754.21km2，區(qū)內(nèi)多山地丘陵，平壩較少，屬于"六分丘陵、三分山地，一分平壩"的自然特征。該區(qū)域土壤類型多樣，主要為水稻土、潮土、紫色土、石灰土、黃壤土。其中，水稻土和紫色土占全區(qū)土壤面積最大適合耕種，有利農(nóng)作物和森林植被的生長。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所使用的數(shù)據(jù)為地理空間數(shù)據(jù)云檢索下的遙感數(shù)據(jù)圖像， 選取內(nèi)容為 2010.5.23Landsat4-5TM 圖像和2017.5.26Landsat8OLI_TIRS 圖像。著重從土地類型的5 大類（草地、旱地、林地、建筑和水域）土地利用動態(tài)變化狀況進行研究。利用軟件ArcGIS 進行相應(yīng)的繪制，最終以專題圖呈現(xiàn)。

2 研究方法

支持向量分類（SVM），是一種基于統(tǒng)計學理論的機器方法，統(tǒng)計學是其理論基礎(chǔ)，其模型是在特征空間上找到最佳的分離超平面使得訓練集上有正負樣本間隔最大，在支持向量機中，距離超平面最近的且滿足一定條件的幾個訓練樣本被稱為支持向量。

SVM在本文中用于分類，算法描述如下：

（1）已知的訓練樣本集為{（xi，yi），i=1，2，...，n}，期望輸出yi∈{+1，-1}，xi∈Rn。

（2）選擇核函數(shù)K（x，xT）和懲罰函數(shù)C，構(gòu)造并解最優(yōu)化問題，如式（3）。

S.t

得到最優(yōu)解α*=（α*1，...，α*n）。

（3）選擇α*的一個小于C 的正分量α*j，依此解算

（4）解決策函數(shù)：

3 土地利用變化原因分析

3.1 人口增長

研究時間段內(nèi)的北碚區(qū)人口數(shù)量不斷增長，土地利用程度、類型及部分地物占地面積產(chǎn)生相應(yīng)變化。解決此類問題，必然會導致建設(shè)用地和耕地面積的增加，但由于耕地面積增速不足以填補人口增長產(chǎn)生的土地需求缺口，使得人均耕地面積不斷減少。人口增長的建設(shè)需求還導致該地區(qū)耕地、林地等面積銳減，產(chǎn)生植被破壞、水土流失等負面影響，改變了土地利用變化的格局。

3.2 第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展

經(jīng)濟因素對土地利用變化的影響主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整變化。第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必然導致城市建設(shè)用地的增加；且第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展所帶來的經(jīng)濟和消費水平的不斷提升，也給城市土地利用類型帶來了明顯變化。北碚區(qū)擁有較為豐富的自然資源與土地資源，在旅游業(yè)發(fā)展較為迅速。該區(qū)域的第三產(chǎn)業(yè)中，旅游業(yè)所占比重不可忽視，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然會帶來相應(yīng)的建設(shè)用地和生活配套設(shè)施的需求量增加，使得“人多地少”的矛盾日益加深。

3.3 城鎮(zhèn)化與工業(yè)化

城鎮(zhèn)化與工業(yè)化可通過人口與產(chǎn)業(yè)的集中來占用土地，使土地利用類型轉(zhuǎn)為非農(nóng)業(yè)化，也可通過生活方式，改變原有土地利用結(jié)構(gòu)。近幾年北碚區(qū)加快城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的步伐，追求高質(zhì)量、高水平的工業(yè)技術(shù)。城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的不斷發(fā)展，導致各種建設(shè)事業(yè)對土地需求量逐漸增加，特別是對城市郊區(qū)和與交通沿線的優(yōu)質(zhì)耕地占用程度有所增加。這些原因必然會導致工礦企業(yè)以及城市建設(shè)用地和居住用地的需求量增加。

4 結(jié)果分析

2010 年-2017 年期間，北碚區(qū)土地利用方式發(fā)生明顯變化，建筑用地面積大幅增加，旱地面積減少，可能是城鎮(zhèn)化與工業(yè)化通過人口與產(chǎn)業(yè)的集中來占用土地，使土地利用類型轉(zhuǎn)為非農(nóng)業(yè)化；或許是因為階段性社會建設(shè)發(fā)展的影響造成一定程度區(qū)域人口規(guī)模增大，建筑設(shè)施用地以大量占用其他未利用旱地的方式增加。2017 年后，由于國家出臺政策影響，打造生態(tài)城市成為主流，環(huán)境保護及綠地發(fā)展尤為重要。即便建筑設(shè)施用地保持增長趨勢，林地與草地的總比例依然保持增長態(tài)勢；水域面積變化基本趨于平穩(wěn)狀態(tài)，這與北碚區(qū)多山地丘陵、依山傍水有關(guān)。

不同時期土地利用格局呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，自然條件、社會經(jīng)濟以及國家政策等因素都是影響土地利用變化的驅(qū)動力因子。

5 結(jié)論

5.1 根據(jù)北碚區(qū)土地利用分類專題圖的變化趨勢，區(qū)域土地利用情況變化趨勢較大，則說明北碚區(qū)對土地利用的規(guī)劃和規(guī)劃實施措施、方案還不夠完善，短時間內(nèi)對相應(yīng)土地的大幅改動容易造成大量的經(jīng)濟損失和資源浪費。

5.2 相對其它土地類型而言，北碚區(qū)水域面積占比較少，且北碚區(qū)還存在大量工業(yè)、居住、商業(yè)建筑等建筑設(shè)施，對區(qū)域內(nèi)水體環(huán)境造成了一定的破壞。即使現(xiàn)在加強了對水體的保護以及城市綠化的建設(shè)，但離可持續(xù)利用的標準還存在一定的差距。

5.3 城市化建設(shè)過程中大量占用空余旱地，對城市建筑用地的規(guī)模管控和發(fā)展方向的控制還不夠完善，且城市建筑分布較為散亂，存在部分用地布局不合理、建設(shè)用地被無故占用的情況。