四期衡水湖國家級自然保護區遙感影像分類結果對比分析

國文哲 李月英 陳亞南 韓冰 彭衛剛

摘?要：以衡水湖國家級自然保護區為研究區域，利用1985年、1995年、2005年、2020年4期遙感影像為數據源，借助ENVI和ArcGIS技術，對36年來衡水湖國家級自然保護區的土地利用類型組成及其變化進行分析。結果表明：近36年來土地利用效率顯著提升，裸地大量轉化為耕地和水域等，近15年建筑用地面積銳減。隨著政府采取一系列工程建設與管理措施，保護區內自然生態系統土地類型布局合理，保護效果顯著。

關鍵詞：遙感;衡水湖濕地;影像分類

Abstract：Taking?Hengshui?Lake?National?Nature?Reserve?as?the?research?area，using?the?remote?sensing?images?in?1985，1995，2005?and?2020?as?the?data?source，and?using?ENVI?and?ArcGIS?technology，the?land?use?types?composition?and?changes?of?Hengshui?Lake?National?Nature?Reserve?in?the?past?36?years?were?analyzed.The?results?show?that?the?land?use?efficiency?has?been?significantly?improved?in?the?past?36?years，and?a?large?amount?of?bare?land?has?been?converted?into?cultivated?land?and?water?area，and?the?area?of?building?land?has?decreased?sharply?in?the?past?6?years.With?a?series?of?engineering?construction?and?management?measures?adopted?by?the?government，the?land?types?of?the?natural?ecosystem?in?the?protected?area?are?rationally?distributed?and?the?protection?effect?is?remarkable.

Keywords：Remote?sensing;Hengshui?Lake?wetland;image?classification

1?緒論

遙感圖像分類即利用計算機軟件，通過對遙感圖像中各類地物的光譜信息和空間信息進行分析，選取不同地物類型的特征，將圖像中像元按照某種算法或規則劃分成不同的類別，獲取遙感圖像中與實際地物的對應信息，從而實現圖像的分類。遙感圖像計算機分類的依據是遙感圖像像素的相似度，常使用距離和相關系數來衡量相似度，常見的分類方法有監督分類和非監督分類法。土地類型是指土地按其自然屬性（綜合自然特征）的相似性和差異性劃歸的類別。土地各個構成因素（土壤、巖石、地貌、氣候、植被和水分等）性狀的不同量的不同組合，由此構成了不同的土地類型[1]。土地類型是研究土地利用狀況的最為重要的因素之一[2]。

本文以衡水湖保護區為例，在ENVI技術支持下采用監督分類方法解譯遙感影像，對1985年、1995年、2005年、2020年四期衡水湖國家級自然保護區各土地利用類型的變化進行定量分析，總體揭示保護區土地利用類型動態變化趨勢。

2?研究區與數據處理

2.1?研究區概況

衡水湖國家級自然湖保護區坐落在河北省衡水市桃城區、冀州兩縣區境內，是國家AAAA級旅游景區，也是華北平原唯一保持沼澤、水域、灘涂、草甸和森林等完整濕地生態系統的自然保護區，占地面積163.65平方公里。本文采用RS和GIS技術，以衡水湖國家級自然湖保護區為研究對象，定量分析了保護區近36年來土地利用類型時空變化，以期為區域生態環境管理與決策提供科學依據。

2.2?數據來源與處理

利用1985年、1995年、2005年、2020年四個時相高分辨率遙感影像數據，經過大氣校正、正射校正和幾何校正等處理，以監督分類中的最大似然法對校正后影像做分類解譯，獲得1985年、1995年、2005年、2020年衡水湖保護區的土地利用類型空間分布數據集，見下圖。

3?結果分析

3.1?土地利用類型組成

衡水湖保護區土地利用類型包括耕地、裸地、沼澤、建筑用地、水域。到2020年以耕地面積最大，面積為98.35km2占比60.12%;水域次之，面積為30.63km2占比18.72%;裸地面積4.59km2，占比2.80%;沼澤面積20.31km2，占比12.41%;建筑用地面積9.71km2，占比5.94%，見表1。

3.2?土地利用類型組成動態變化

研究期間衡水湖保護區內各個土地利用類型面積發生了不同程度的改變。耕地作為占比最大的區域，增加也最多，增加32.65km2;裸地面積顯著下降，由56.00km2減至459km2;水域面積顯著增加，由10.97km2增至30.63km2;沼澤、建筑用地面積變化不大。

由表2可知：1985—2020年耕地面積總體呈增長趨勢，1985—2005年呈增加趨勢、2005—2020年呈減少趨勢，1985—2005年增長最為突出，共增長33.79km2;裸地面積總體呈減少趨勢，其中1985—2005年減少最為突出，共減少55.07km2，水域面積呈波動變化，1985—1995、2005—2020年呈增長趨勢，1995—2005呈減少趨勢，近15年水域面積增長了66.8%;沼澤面積年際變化較大，2020年與1985年面積相近;建筑面積1985—2005年變化較為平穩，2005—2020年面積銳減，減少率為35%。綜合來看，耕地、水域、沼澤面積增加，裸地、建筑用地面積削減。

4?結論與建議

本文主要以衡水湖國家級自然保護區為研究對象，以ENVI和ArcGIS為主要技術手段，通過對影像分類，定量分析保護區土地利用類型動態變化趨勢。2020年11月19日，衡水湖國家級自然保護區順利通過國家5A級旅游景區景觀質量評審，為鞏固現有成果，提出以下建議：

（1）嚴守保護區紅線，加強管理，維護保護區生態安全。

（2）中湖大道以西土地利用潛力較大，建議適當擴充西湖水域面積。

（3）加強監測，建議采用遙感宏觀監測與監測點采樣監測相結合的方式，及時獲取土地利用類型變化動態，制定符合生態系統發展的政策和措施，為野生動植物提供充足的生存空間。

參考文獻：

[1]孫艷敏.縣級土地類型劃分及其在耕地分等中的應用——以太原市萬柏林區為例[D].中國農業大學，2005.

[2]蒙吉軍.土地評價與管理.第2版[M].北京：科學出版社，2011.Mengji?Army.Land?evaluation?and?Management.2nd?Ed.[M].Beijing：Science?Press，2011.

基金項目：河北省濕地生態與保護重點實驗室（籌）2019年度開放基金（hklk201901）

作者簡介：國文哲（1991—?），女，河北武邑人，助理工程師，主要從事遙感應用和應用氣象研究。