2014—2021年朝陽市土地利用的動態遙感監測

郭仕豪

（西南科技大學，四川 綿陽 621010）

土地利用動態遙感監測是指以土地變更調查的數據及圖件為基礎，合理運用遙感圖像處理與識別技術，從遙感圖像上提取變化信息，從而定期監測林地、草地、耕地、建設用地和水域等土地利用變化情況。近年來，我國高度重視土地利用/覆被變化研究[1-3]，積極開展土地利用情況調查。目前，遙感技術已經被廣泛應用于土地利用/覆被變化研究領域[4-7]。本文以朝陽市雙塔區和龍城區為研究區，提取2014—2021年的5期Landsat衛星遙感影像數據，采用監督分類法統計不同土地利用類型的面積變化規律，以期為預測土地利用發展趨勢提供依據。

1 研究區概況

朝陽市位于遼寧省西北部，雙塔區和龍城區是其管轄的兩個區。朝陽市地形以丘陵為主，其分布錯綜復雜，適用于發展農業的平原面積較少，但生物多樣性非常豐富，土地資源總量大。雙塔區和龍城區處于溫帶季風氣候區，四季分明，因有低山阻隔，受海洋影響較小，降水量總體較少。研究區面積合計1 204 km2，其中，雙塔區面積約為500 km2，龍城區面積約為704 km2。下面分析雙塔區和龍城區的自然資源狀況。

1.1 雙塔區

雙塔區礦產資源豐富，共發現有益礦產67種，有開采價值的有50種，已開采30余種。金、鉬、錳礦馳名遼寧省內外，優質礦泉水國內外聞名，煤、石灰石、水泥石、大理石、瑩礦石、膨潤土、硅石、白云石儲量大且品位高，開發潛力大。地下水資源量為1 779.9萬m3，地下水可采量為1 481.2萬m3，水資源總量為2 572.9萬m3

1.2 龍城區

龍城區礦產資源較為豐富，已發現礦產資源18種，其中石灰巖、膨潤土、玄武巖儲量豐富，極具開發價值。龍城區聯合鎮硅石儲量超過2億t，膨潤土儲量達到5 000萬t。龍城區地下水資源貧乏，主要為第四紀孔隙水及基巖裂隙水。

2 數據來源與處理方法

2.1 數據來源

本研究數據來自地理空間數據云平臺，選取云量小于3%的衛星遙感影像數據。受限于時間、研究對象等因素，提取朝陽市雙塔區和龍城區時間跨度1～2年的5期Landsat衛星遙感影像數據（2014年、2015年、2017年、2019年、2021年）作為基本信息源，應用ENVI軟件和ArcGIS軟件，將龍城區和雙塔區的土地利用類型分為林地、草地、耕地、建設用地、水域五類，提取每一年的土地利用類型面積分析其走勢[8-9]。

2.2 處理方法

選取朝陽市雙塔區和龍城區2014—2021年的專題制圖儀（TM）影像數據，經過輻射定標和FLAASH大氣校正的圖像預處理，通過邊界矢量對圖像進行裁剪，再利用ENVI軟件進行監督分類，提取分類后的結果進行分析，最后用ArcGIS軟件制作專題圖。

2.2.1 圖像裁剪

圖像裁剪是確定研究區的必要一步，可以表征研究區范圍。將朝陽市雙塔區和龍城區的矢量邊界導入朝陽市遙感影像圖，采用矢量邊界對圖像進行裁剪。

2.2.2 輻射定標

經輻射定標，消除遙感圖像成像過程中大氣、地形、光照等因素造成的輻射誤差，將圖像的亮度灰度值轉換為絕對的輻射亮度。

2.2.3 大氣校正

大氣校正的目的是消除大氣和光照等因素對地物反射的影響，常用的方法有直方圖匹配法、黑暗像源法和不變目標法。本文采用ENVI軟件進行快速大氣校正。

2.2.4 圖像增強

不同地物對光線的吸收和反射程度不同，人眼不能識別某些復雜地物時，通過彩色合成來區分和提取研究所需的地物信息。

3 數據統計與分析

監督分類的常見方法包括最小距離分類法、多級分類切割法和最大似然分類法。本研究采用最大似然分類法，將研究區分為林地、草地、耕地、建設用地和水域五類，通過查閱朝陽市官方數據資料，與相應的TM影像數據對比，借助ENVI軟件對5期影像數據圖進行監督分類，得出5期土地利用分類圖和土地利用面積數據。

3.1 土地利用類型面積及比例

據統計，研究區2014—2021年5期土地利用類型面積及比例如表1所示。結果表明，研究區以林地、耕地、建設用地為主要土地利用類型。2014—2021年，林地和水域面積雖有小幅變化但基本保持穩定，草地面積和耕地面積呈減少趨勢，建設用地面積呈增長趨勢。研究區林地和水域面積存在極小的波動，屬于正常變化，建設用地面積增幅較大，而耕地面積明顯下降，表明研究區城鎮化速度加快。

表1 土地利用類型面積及比例

3.2 土地利用動態度分析

土地利用動態度可以表征研究區一定時間內土地利用類型的變化，近年來，它常用于土地利用變化研究。土地利用動態度分為兩種，即綜合土地利用動態度和單一土地利用動態度。本研究采用單一土地利用動態度對研究區土地利用類型變化進行定量分析，結果如表2所示。

表2 2014—2021年研究區土地利用類型變化

單一土地利用動態度的計算公式為

式中：k為研究期內單一土地利用動態度，%；uα和uβ分別為研究期初和研究期末某一土地利用類型的面積，km2；T為研究期，年。

從單一土地利用動態度來看，研究區建設用地面積增長幅度較大。伴隨交通網絡的完善，朝陽市在產業方面受到京津冀地區的輻射，經濟發展越來越好，建成區面積進一步擴大，但大量耕地被占用，致使耕地面積快速減少。隨著最嚴格耕地保護制度的落實，耕地面積減少態勢得到一定程度的遏制。2014—2021年，研究區林地面積基本未發生變化，始終保持在較高水平。2020年8月，遼寧省政府確定朝陽市為全省林長制試點市。朝陽市委、市政府高度重視，緊緊抓住試點契機，以實施林長制為抓手，以實現“林長治”為目標，加強林草治理體系和治理能力建設。

4 結論

本文以朝陽市雙塔區和龍城區為研究區，采用監督分類法得出2014—2021年的5期土地利用類型面積變化數據。研究區土地利用類型中，林地和耕地占比較大，草地面積和耕地面積呈減少趨勢，建設用地面積長期保持上升態勢，林地和水域面積有小幅波動，但基本保持穩定。城鎮化建設占用大量耕地，耕地面積出現明顯減少，若不及時解決問題，則可能影響朝陽市的可持續發展。當前，朝陽市應堅持新發展理念，對當地土地利用進行科學規劃，優化土地利用結構，避免建設用地盲目擴張，最終實現綠色健康發展。