趙飛燕，李 飛

（1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710054）

遙感技術(shù)在農(nóng)用地縮減統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用

趙飛燕1,2，李 飛1

（1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710054）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市用地向外擴(kuò)張，農(nóng)用地受到直接影響，面積不斷縮減。隨著遙感技術(shù)日趨成熟，可通過遙感技術(shù)獲取的影像圖片來分析農(nóng)用地的面積形態(tài)。以達(dá)州市農(nóng)用地的縮減為例，引入縮減強(qiáng)度指標(biāo)，分析和總結(jié)了達(dá)州市農(nóng)用地的縮減規(guī)律及特征。

遙感技術(shù)；農(nóng)用地；達(dá)州市

土地屬于最基本的自然資源，農(nóng)業(yè)土地在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用舉足輕重。由于受城市的擴(kuò)張，道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地的影響，農(nóng)業(yè)土地的利用面積逐步減少。隨著地理信息技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、空間定位技術(shù)、測(cè)繪和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等的快速發(fā)展，所獲得數(shù)據(jù)的分辨率、精確度和可靠性不斷增強(qiáng)，可有效獲取農(nóng)業(yè)用地的信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)用地的變化過程。為了掌握農(nóng)業(yè)土地面積的變化趨勢(shì)，以遙感影像為數(shù)據(jù)源，以ArcGIS為制圖及數(shù)據(jù)分析工具，通過長(zhǎng)期的遙感監(jiān)測(cè)來分析農(nóng)業(yè)土地面積的形態(tài)特征，為國(guó)土資源部門提供參照數(shù)據(jù)。本文以達(dá)州市為例，以Landsat TM 遙感影像為數(shù)據(jù)源，通過對(duì)TM影像的研究和實(shí)地調(diào)查，定量地分析了達(dá)州市農(nóng)業(yè)土地用地狀況及其規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)。

1 軟件平臺(tái)簡(jiǎn)介

1.1 ArcGIS 10.0軟件

ArcGIS 10.0是由美國(guó)ESRI公司開發(fā)的，一個(gè)統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，由桌面軟件Desktop、服務(wù)器GIS、嵌入式GIS和移動(dòng)GIS 等4個(gè)基礎(chǔ)框架組成。該軟件用于對(duì)各種地理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，覆蓋工商農(nóng)等各個(gè)領(lǐng)域，最終繪制出有針對(duì)性的專題圖。

1.2 ENVI 4.8軟件

ENVI 4.8是2010-11-16正 式 由 美 國(guó)ITT Visual Information Solutions公司發(fā)布的，一款從影像中提取信息的遙感圖像處理軟件。 該軟件處理技術(shù)涵蓋了圖像數(shù)據(jù)的輸入、輸出、定標(biāo)、圖像增強(qiáng)、校正、正射校正、鑲嵌、數(shù)據(jù)融合以及各種變換、信息提取、圖像分類、與GIS的結(jié)合、DEM及三維信息提取、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理、三維立體顯示分析等，并提供了波普分析和高光譜分析工具。

2 研究區(qū)概況

達(dá)州市位于四川省東北部，幅員1.66萬km2，人口690.7萬，是四川省的農(nóng)業(yè)人口大市，地勢(shì)東北高（大巴山區(qū)）西南低（盆地丘陵區(qū)），山地占幅員面積的70.70%，丘陵占28.10%，平壩占1.20%。北部山體切割劇烈，山勢(shì)陡峭，形成中、低山地貌單元；中南部較為平緩，形成平等谷地地貌單元。

3 達(dá)州市農(nóng)業(yè)用地信息的獲取與分析

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與預(yù)處理

為了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地得到達(dá)州市農(nóng)業(yè)土地利用動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)，本文獲取了Landsat TM 1995年、2002年、2006年和2010年4個(gè)時(shí)期的遙感影像圖。Landsat TM影像使用的是WGS84坐標(biāo)系，中國(guó)1∶400萬行政區(qū)劃圖使用的是1954北京坐標(biāo)系，為了使TM影像與行政區(qū)劃矢量重合，需要在ArcGIS中進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

遙感圖像在成像時(shí)，由于成像投影方式、傳感器外方位元素變化、傳感介質(zhì)的不均勻、地球曲率、地形起伏、地球旋轉(zhuǎn)等因素的影響，遙感圖像存在一定的幾何變形。因此需要對(duì)遙感圖像進(jìn)行預(yù)處理。本文采用Image to Map校正，以谷歌地圖2013年達(dá)州市衛(wèi)星影像為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)4個(gè)時(shí)相的TM遙感影像進(jìn)行校正。經(jīng)過預(yù)處理的4個(gè)時(shí)相遙感圖像見圖1。

3.2 農(nóng)用地的提取

用ENVI 4.8軟件對(duì)遙感影像波段進(jìn)行分析，使用閾值進(jìn)行圖像提取，對(duì)波段進(jìn)行運(yùn)算，提取各波段DN 值在閾值內(nèi)的像素點(diǎn)，根據(jù)設(shè)定的閾值進(jìn)行求交運(yùn)算，將農(nóng)用地從已經(jīng)提取的地類中精確提取出來即可。提取結(jié)果如圖2所示。

圖1 經(jīng)過預(yù)處理的遙感圖像

將提取出的農(nóng)用地由柵格格式轉(zhuǎn)化為矢量格式，再利用ArcGIS軟件對(duì)圖形進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置，將4 a的達(dá)州市的農(nóng)用地放在同一圖層，比較達(dá)州市區(qū)農(nóng)用地的減少情況，如圖3。

3.3 農(nóng)用地減少的統(tǒng)計(jì)與分析

由于城市空間的擴(kuò)展是一個(gè)重要的城市化指標(biāo)，對(duì)應(yīng)地來講就是農(nóng)用地相應(yīng)減少，因此判別農(nóng)用地縮減規(guī)律和趨勢(shì)，對(duì)于國(guó)土資源部門制定合理的調(diào)控政策有重要意義。農(nóng)用地縮減百分比是某空間單元在j年減少的面積與i年減少的面積的差值與i年減少面積的比值，即

圖3 達(dá)州市農(nóng)用地減少圖

式中，R為農(nóng)用地縮減百分比；mi為i年的農(nóng)用地減少面積；mj為j年的農(nóng)用地減少面積。對(duì)提取的達(dá)州市農(nóng)用地減少面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示。

表1 達(dá)州市農(nóng)用地減少面積統(tǒng)計(jì)表

由表1可知，達(dá)州市農(nóng)用地面積在1995～2002年有了較大減少，減少的農(nóng)用地面積翻了近一倍；而隨著時(shí)間的推移以及城市建筑的飽和，與上年份減少百分比逐年下降，2002～2006年的減少百分比為59.6%，2006～2010年則下降為25.3%。

3.4 指標(biāo)分析

農(nóng)用地縮減指數(shù)是某空間單元在研究時(shí)期內(nèi)的土地利用縮減面積占其土地總面積的百分比，是對(duì)不同時(shí)期的縮減面積進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的過程，用以比較不同時(shí)期研究區(qū)域內(nèi)農(nóng)用地縮減的強(qiáng)弱或快慢。

式中，AGR為農(nóng)用地縮減指數(shù)；Si為i年的農(nóng)用地面積；Sn+i為n+i年的農(nóng)用地面積；n為以a為單位的時(shí)間。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 農(nóng)用地縮減指數(shù)

由表2可知，達(dá)州市的農(nóng)用地在1995～2002年一直處于強(qiáng)縮減期，伴隨著經(jīng)濟(jì)更加飛速的發(fā)展，城市建筑的擴(kuò)張，達(dá)州市在2002～2006年農(nóng)用地縮減指數(shù)達(dá)到了3個(gè)時(shí)期的最頂峰。隨著城市建設(shè)的逐漸成型，在2006～2010年農(nóng)用地縮減指數(shù)急劇下降，不到2002～2006年間的1/2，說明達(dá)州市的城市建設(shè)趨于緩和，農(nóng)用地面積的縮減保持平穩(wěn)。

4 達(dá)州市農(nóng)用地縮減分析

農(nóng)用地縮減的實(shí)質(zhì)是人類為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，不斷調(diào)整、重新配置農(nóng)用地的利用類型。它是多種因素綜合作用的結(jié)果，受經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、人口增長(zhǎng)、交通設(shè)施的發(fā)展和政策制度因素的綜合影響。

4.1 經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)

經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)是城市發(fā)展的決定性因素，當(dāng)經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展階段時(shí)，有更多的資金用于城市的改造與擴(kuò)展，直接導(dǎo)致城市周邊農(nóng)用地的縮減。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年，達(dá)州市財(cái)政一般預(yù)算收入僅為4.2億元，突破10億元用了6 a時(shí)間，從10億到30億僅用了4 a時(shí)間，其中“十一五”期間，年均增長(zhǎng)28.6%以上，成為歷史上財(cái)政收入增長(zhǎng)最快的時(shí)期。2010年，一般預(yù)算收入中稅收收入的比重提高到72.44%，比2000年提高了7.17個(gè)百分點(diǎn)，收入結(jié)構(gòu)得到逐步優(yōu)化。每年生產(chǎn)總值都呈上升趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)效益的提高在很大程度上促進(jìn)了城市面積的增加，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是農(nóng)用地縮減的直接動(dòng)力。

4.2 城鎮(zhèn)人口增長(zhǎng)

人口因素是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素中最主要的因素，是推動(dòng)城市用地面積擴(kuò)展變化的內(nèi)在動(dòng)因。在第六次人口普查中，達(dá)州市的城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快。全市常住人口中，城鎮(zhèn)人口為178.841 8萬，占32.7%；鄉(xiāng)村人口為367.967 4萬，占67.3%。與第五次人口普查相比，城鎮(zhèn)人口增加了89.331 2萬，鄉(xiāng)村人口減少了121.836 9萬，城鎮(zhèn)人口比重上升17.2%。 一定程度上人口的增長(zhǎng)勢(shì)必會(huì)增加居住、交通等方面的需求，加速城鎮(zhèn)化，大量的農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，加快了農(nóng)用地縮減的速度。

4.3 交通設(shè)施的持續(xù)發(fā)展

城市作為區(qū)域文化和經(jīng)濟(jì)中心，其與區(qū)域及區(qū)域外的物質(zhì)聯(lián)系主要靠交通來實(shí)現(xiàn)。因此，交通的發(fā)展促進(jìn)了城市空間擴(kuò)展并改變了城市外部形態(tài)，同時(shí)也是農(nóng)用地縮減的原因之一。達(dá)州市交通便捷，商貿(mào)活躍，是中國(guó)179個(gè)公路運(yùn)輸主樞紐之一和四川省12個(gè)區(qū)域性次級(jí)樞紐城市之一。達(dá)州火車站是西南第四大火車站，國(guó)道210、318線縱橫全境，達(dá)渝高速公路直達(dá)重慶。達(dá)州境內(nèi)水陸空立體交通體系完備，是四川省通江達(dá)海的東通道，是中國(guó)西部地區(qū)重要的物流樞紐城市。

4.4 城市生活水平的提高以及政策制度因素

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，可支配收入及在崗職工年均貨幣工資也隨之大幅提高。城市居民的消費(fèi)支出、住房面積均有大幅度增加。達(dá)州市是一個(gè)還在持續(xù)發(fā)展中的城市，政府一直以來都對(duì)市政建設(shè)、城市建設(shè)表示了高度的關(guān)注，并不斷投入城市建設(shè)，規(guī)劃達(dá)州市新老市區(qū)的建設(shè)。城市生活水平的提高以及政策制度因素都是農(nóng)用地縮減的原因。

5 結(jié) 語

本文以多時(shí)相的TM影像為主要數(shù)據(jù)源并結(jié)合其他輔助資料，對(duì)達(dá)州市農(nóng)用地縮減情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)論如下：

1）通過設(shè)置閾值提取了達(dá)州市4個(gè)時(shí)相跨度15 a的農(nóng)用地信息，引入農(nóng)用地縮減指數(shù)。結(jié)果表明，2002～2006年間農(nóng)用地面積縮減最大，農(nóng)用地縮減指數(shù)最大為14.9%；農(nóng)用地縮減指數(shù)逐年減少，2006～2010 年間達(dá)到最小為6.34%。

2）達(dá)州市農(nóng)用地縮減的速度、模式等受社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、人口、交通等因素的影響，其中社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況又進(jìn)一步對(duì)達(dá)州市建筑用地起到了重要的推動(dòng)作用，使農(nóng)用地的面積繼續(xù)處于縮減狀態(tài)。

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P237

B

1672-4623（2016）05-0064-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.05.020

趙飛燕，講師，主要從事測(cè)繪工程方面的理論和實(shí)踐教學(xué)工作。

2015-06-03。

項(xiàng)目來源：楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目（A2013050）。