宋學(xué)森 王 蕊 熊甬杰 鄭春艷

(山東交通學(xué)院交通土建工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250300)

基于遙感影像的漢壽縣土地覆蓋動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

宋學(xué)森 王 蕊 熊甬杰 鄭春艷

(山東交通學(xué)院交通土建工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250300)

本文以湖南省常德市漢壽縣為研究區(qū)，選擇其中5類(lèi)主要土地覆蓋類(lèi)型建立分類(lèi)系統(tǒng)，之后利用最大似然監(jiān)督分類(lèi)法分別對(duì)研究區(qū)2009年、2013年和2016年3個(gè)不同年份的TM及OLI影像進(jìn)行分類(lèi)，最終對(duì)漢壽縣不同年份間的土地覆蓋類(lèi)型變化情況進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)林地面積波動(dòng)明顯，水體面積逐年減少，耕地面積大量增加，園地面積和建筑面積呈現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。結(jié)果表明：隨著時(shí)間推移漢壽縣土地覆蓋變化十分顯著。

漢壽縣；遙感影像；土地覆蓋類(lèi)型；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

土地覆蓋變化是研究土地類(lèi)型變化的活躍領(lǐng)域之一。我國(guó)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始進(jìn)行土地利用研究，并在城市地物信息提取、濕地分類(lèi)、土地調(diào)查等方面都取得了顯著的成果[1-2]。在遙感和GIS技術(shù)支持下，基于不同時(shí)期的遙感影像，并結(jié)合轉(zhuǎn)移矩陣模型等方法，研究了土地覆蓋變化對(duì)塔里木河干流區(qū)土地植被變化與景觀格局分析[3]。在河口陸地人類(lèi)活動(dòng)比較頻繁，而且自然生態(tài)信息豐富，在珍稀動(dòng)物保護(hù)、生物多樣性維持等方面起著關(guān)鍵作用[4]。土地在人類(lèi)的社會(huì)生產(chǎn)和生活中起著及其重要的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性作用[5]。漢壽縣通過(guò)退耕還林政策的影響，將容易造成水土流失的耕地有計(jì)劃地停止耕種，將適合種植樹(shù)的耕地，有計(jì)劃的種植樹(shù)木，恢復(fù)林地。本研究主要圍繞漢壽縣土地覆蓋分類(lèi)進(jìn)行，通過(guò)對(duì)原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行影像預(yù)處理以及分類(lèi)系統(tǒng)的確定，然后利用監(jiān)督分類(lèi)方法分類(lèi)，最后對(duì)不同年份分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，從而實(shí)現(xiàn)研究區(qū)土地覆蓋變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

1 研究地區(qū)和研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于我國(guó)湖南省常德市漢壽縣區(qū)域。漢壽縣地圖坐標(biāo)為東經(jīng)111°42′59″～112°18′，北緯28°36′～29°6′45″。屬雪峰山脈向洞庭湖平原過(guò)渡地帶，南部丘陵屬雪峰山余脈；境內(nèi)地貌隨洞庭湖演變歷有變遷。漢壽縣土地類(lèi)型復(fù)雜，斑塊較小，主要有耕地、園地、林地、草地、城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水域用地等。

1.2 數(shù)據(jù)采集與研究方法

本實(shí)驗(yàn)遙感數(shù)據(jù)主要使用由地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站提供的免費(fèi)TM和OLI影像數(shù)據(jù)。在ENVI5.1進(jìn)行影像的輻射校正等預(yù)處理，在影像的處理中，采用FLAASH大氣校正，消除遙感圖像中由于大氣散射和吸收引起的輻射誤差。后將影像的多光譜波段與全色波段進(jìn)行圖像融合，得到高分辨率的多光譜影像。通過(guò)Image to Image幾何校正消除系統(tǒng)性和非系統(tǒng)性誤差。然后進(jìn)行圖像增強(qiáng)，便于遙感影像解譯。再對(duì)影像校正處理結(jié)果進(jìn)行不規(guī)則矢量裁剪，最后利用裁剪后的影像進(jìn)行最大似然監(jiān)督分類(lèi)，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)漢壽縣各土地覆蓋類(lèi)型的面積以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 分類(lèi)系統(tǒng)確定

通過(guò)分析研究，最后在多個(gè)類(lèi)型中確定了基于TM和OLI影像數(shù)據(jù)特點(diǎn)的5個(gè)用于分類(lèi)的土地類(lèi)型，表1為用于分類(lèi)的5個(gè)土地類(lèi)型以及其相關(guān)描述。

表1 漢壽縣用于分類(lèi)的土地類(lèi)型

2.2 分類(lèi)結(jié)果

由于此次研究地區(qū)，地物類(lèi)型覆蓋復(fù)雜，故在分類(lèi)時(shí)嚴(yán)格控制訓(xùn)練區(qū)的選擇，盡量選取純凈的像元作為訓(xùn)練區(qū)樣本，最后采用ENVI5.1最大似然分類(lèi)算法對(duì)各研究年份TM影像和OLI影像進(jìn)行分類(lèi)。將分類(lèi)后的圖像進(jìn)行聚類(lèi)分析(clump class 3*3像元)，合并細(xì)碎的小斑塊。

表2 各年各地類(lèi)面積統(tǒng)計(jì)(單位：公頃)

通過(guò)比較漢壽縣2009年，2013年，2016年三個(gè)年份的遙感影像土地覆蓋類(lèi)型分類(lèi)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)漢壽縣各類(lèi)土地類(lèi)型變化明顯，數(shù)據(jù)顯示，漢壽縣林地面積由2009年的42914.56公頃減少到了2013年的42546.46公頃再增加到了2016年的42747.89公頃，波動(dòng)比較明顯。主要是因?yàn)闈h壽縣退耕還林政策的影像以及其大量種植經(jīng)濟(jì)林和歐美黑楊，加大了此類(lèi)用地的不穩(wěn)定性。水體面積逐年減少由2009年的63398.64公頃減少到了2016年的63031.26公頃，主要與城鄉(xiāng)建設(shè)，還湖造林有關(guān)，但其總體穩(wěn)定性相對(duì)較好。園地面積大量增加由2009年的5321.51公頃到2016年的5636.30公頃，主要與漢壽縣的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的改善，建立生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)，大力發(fā)展精細(xì)農(nóng)業(yè)有關(guān)。耕地面積波動(dòng)明顯由2009年的68274.21公頃到2016年的69767.21公頃，此類(lèi)用地穩(wěn)定性不高。漢壽縣通過(guò)土地整理，大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化，再加上退耕還林，開(kāi)荒耕種等條件的影響下，耕地面積波動(dòng)較大。建筑用地總體表現(xiàn)出逐年遞增的情況由2009年的20412.51公頃到2016年的20784.34公頃。漢壽縣還處于建設(shè)城鎮(zhèn)化的發(fā)展階段，工業(yè)園區(qū)大量建造，城鎮(zhèn)改造力度不斷加大。建筑用地的增加，很好的說(shuō)明了漢壽縣城鎮(zhèn)化發(fā)展的成果。研究結(jié)果總體與實(shí)際情況基本符合。圖2為各研究年份漢壽縣土地類(lèi)型變化詳細(xì)情況。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)漢壽縣2009年、2013年、2016年3個(gè)年份TM影像與OLI影像進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)，最后獲得5種土地覆蓋類(lèi)型，研究了各種土地利用類(lèi)型在這些時(shí)間段內(nèi)的變化情況，主要成果與結(jié)論如下：

(1) 隨著年份增長(zhǎng)，漢壽縣范圍內(nèi)，受退耕還林，還湖造林的影響，林地面積波動(dòng)明顯，反應(yīng)出退耕還林力度較大。水體面積逐年減少，耕地面積大量增加。園地用地類(lèi)型呈現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。受城鎮(zhèn)化的影像，建筑用地也呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì)。

(2) 漢壽縣西湖管理區(qū)土地覆蓋類(lèi)型復(fù)雜，尤其是實(shí)地灘涂沼澤，魚(yú)塘河道等較難區(qū)分，同時(shí)建設(shè)用地較為破碎，影響分類(lèi)精度。

(3) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知漢壽縣城鎮(zhèn)化水平逐漸提高，退耕還林政策落實(shí)明顯。但漢壽縣耕地面積逐年增加，水體面積卻逐年減少，漢壽縣應(yīng)根據(jù)國(guó)家政策和地方實(shí)際，開(kāi)展退田還湖，嚴(yán)禁私自搶占灘涂以及面積較小的河湖進(jìn)行耕種，影響生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。

[1]李加林，許繼琴，童億勤，等.杭州灣南岸濱海平原土地利用/覆被空間格局變化分析[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2005，14(6)：709-714.

[2]薛星宇，劉紅玉，基于ALOS影像的鹽城海濱濕地遙感信息分類(lèi)方法研究[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2012，27(2)：248-255.

[3]趙銳鋒，陳亞寧，李衛(wèi)紅等.塔里木河干流區(qū)土地覆被變化與景觀格局分析[J].地理學(xué)報(bào)，2009，64(1)：95-106.

[4]黃桂林，何平，侯盟，中國(guó)河口濕地研究現(xiàn)狀及展望[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17(9)：1751-1756.

[5]楊杰.基于信息熵和分形維的縣域土地利用結(jié)構(gòu)分析--以湖南省漢壽縣為例[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2011.

DynamicMonitoringofLandCoverinHanshouCountyBasedonRemoteSensingImages

SONG Xuesen WANG Rui XIONG Yongjie ZHENG Chunyan

(School of Traffic and Civil Engineering，Shandong Jiaotong University，Shandong，Ji′nan 250300)

In this paper，Hanshou County，Changde City，Hunan Province was chosen as the study area and a classification system with five major land cover types was established.Then the study area land cover was classified with the maximum likelihood supervision classification method based on the TM and OLI images of 2009，2013 and 2016 year respectively.Finally，the changes of land cover types in different years were analyzed.It was found that the area of forest fluctuated significantly and the water area decreased year by year.While，the area of cultivated land increased greatly.Additionally，the areas of garden land and building land showed a trend of increasing year by year.The results show that the land cover change of Hanshou County is significant over time.

Hanshou County；remote sensing image；land cover type；dynamic monitoring

X21

A

1673-288X(2017)05-0163-02

宋學(xué)森，在讀本科生，專(zhuān)業(yè)為交通土建工程

王蕊，博士，講師，研究方向?yàn)檫b感技術(shù)及其應(yīng)用

文獻(xiàn)格式：宋學(xué)森 等.基于遙感影像的漢壽縣土地覆蓋動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(5)：163-164.