基于RS與GIS的寧東能源重化工基地土地利用變化分析

徐志友，張永庭，卜崇德，馬 斌，閆 軍

(1.寧夏水利廳水土保持局，寧夏 銀川 750001;2.寧夏遙感測繪勘查院，寧夏 銀川 750021)

土地利用是指土地的使用狀況，土地的利用方式、程度、結(jié)構(gòu)及地域分布和效益既受到自然條件的影響，又受到各種社會、經(jīng)濟、技術(shù)條件的制約，尤其是社會生產(chǎn)方式對土地利用起著決定性的作用。土地利用動態(tài)變化的實質(zhì)是人類為滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需要不斷調(diào)配各種土地利用的過程，它反映了人類利用土地進行生產(chǎn)、生活活動的發(fā)展趨勢[1]。隨著遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，借助RS和GIS研究區(qū)域土地利用及其結(jié)構(gòu)變化的形成規(guī)律和機制，是當前國內(nèi)外在土地利用變化領(lǐng)域研究的主要趨勢[2]。

為了全面、及時地掌握寧東能源重化工基地(以下簡稱寧東基地)在開發(fā)建設和生產(chǎn)運行過程中土地利用的動態(tài)變化，利用RS與GIS技術(shù)，充分發(fā)揮R S動態(tài)、快速和宏觀的優(yōu)勢以及 GIS強大的空間分析功能，結(jié)合實地調(diào)查，對寧東基地開發(fā)建設初(2000年)和建設過程中(2007年)兩期土地利用的變化情況進行了監(jiān)測和研究，以期為寧東基地的開發(fā)建設決策提供科學依據(jù)，為實現(xiàn)寧東基地可持續(xù)發(fā)展服務。

1 研究區(qū)概況

寧東基地位于陜、甘、寧、內(nèi)蒙古毗鄰地區(qū)，地處鄂爾多斯臺地西緣，地理坐標介于 E106°21′39″—106°56′34″、 N37°04′48″—38°17′41″之間 ，規(guī)劃面積3483.70km2;屬低緩半沙漠丘陵地帶，海拔在1200—1450m之間，總體地形由東向西、由北向南傾斜，地勢開闊，為基地建設提供了廣闊的土地資源;屬中溫帶半干旱沙漠大陸性季風氣候區(qū)，干旱少雨，冬長夏短，春秋季多風沙、冷熱多變。寧東基地所在區(qū)域煤炭資源儲量豐富，現(xiàn)已探明煤炭資源儲量為270多億t，占寧夏全區(qū)煤炭資源儲量的 87%以上，是國家13個億噸級煤炭基地之一;建設總投資規(guī)模超過3170億元，預計到2020年全部建成后每年可新增工業(yè)產(chǎn)值近 765億元，將成為推動寧夏經(jīng)濟社會全面發(fā)展的重要力量。

2 數(shù)據(jù)獲取與處理

2.1 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)處理

本研究采用的遙感數(shù)據(jù)是美國陸地衛(wèi)星(LAND SAT)的ETM+和TM影像。根據(jù)研究內(nèi)容和地表景觀的季相差異，選取了 2000年 7月19日(ETM+影像)和2007年 7月 9日(TM影像)兩個時段的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)景號為129/34，研究中用到了1—5和7波段。非遙感信息源主要包括地形圖(1∶5萬)、行政區(qū)劃圖、水系圖以及各種社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料和數(shù)據(jù)。采用專業(yè)遙感圖像處理軟件PCI8.2、ERDAS9.1對數(shù)據(jù)進行處理，包括幾何精校正和波段合成、融合、鑲嵌等，制成基礎衛(wèi)星影像圖。本研究采用的遙感數(shù)據(jù)為經(jīng)過幾何粗校正的二級產(chǎn)品，故只需對數(shù)據(jù)進行幾何精校正處理。TM影像數(shù)據(jù)糾正控制點在1∶5萬地形圖上量取獲得，每景衛(wèi)星影像平均選取30個GCP點。校正后的多光譜影像配準后精度控制在1個像元以內(nèi)，滿足了研究需要。經(jīng)不同波段數(shù)據(jù)合成對比試驗，本研究圖像的合成波段為7(R)4(G)1(B)，合成后的影像色彩真實、紋理清楚，能夠清晰反映地物狀況。

2.2 土地利用信息提取

土地利用狀況調(diào)查采用全國土地利用分類系統(tǒng)，根據(jù)寧東基地的實際情況對部分地類進行了歸并與調(diào)整，為了便于對比，將未利用土地細分到三級類，其他地類分到二級類。土地利用信息提取采用室內(nèi)遙感解譯與野外實地調(diào)查相結(jié)合的方法。影像判讀采用人工目視解譯方法。解譯時，采用ETM+、TM的 7、4、1假彩色合成圖像，根據(jù)影像的色調(diào)、形狀、紋理結(jié)構(gòu)、位置等解譯要素判讀影像，并建立解譯標志。

3 土地利用變化與分析

根據(jù)提取出的結(jié)果，寧東基地的土地利用類型主要由農(nóng)業(yè)用地、建設用地和未利用地組成，2000年與 2007年土地利用面積對比見表1。

表1 2000年與 2007年寧東基地土地利用面積對比

3.1 2000年土地利用狀況

2000年農(nóng)業(yè)用地中天然草地分布面積最大，占土地總面積的 52.82%;其次為耕地，占17.22%，主要分布在基地中部的馬家灘、馮記溝和南部的甘溝一帶;再次為林地，占0.38%。建設用地中居民點及獨立工礦用地占土地總面積的1.81%，其中居民點在基地內(nèi)從南到北均有分布，獨立工礦用地則主要分布在北部的磁窯堡附近。未利用地中以裸地分布面積最大，面積為680.63km2，占土地總面積的19.54%，主要分布在基地北端和南部地區(qū);其次是沙地，面積為225.32km2，占6.47%，主要分布在磁窯堡一帶。

3.2 2007年土地利用狀況

2007年寧東基地各土地利用類型中農(nóng)業(yè)用地、建設用地和未利用地分別占土地總面積的 88.01%、4.64%和7.35%。農(nóng)業(yè)用地中仍以天然草地分布面積最大，占土地總面積的64.36%;其次為耕地，占14.51%，主要分布在基地南部的孫莊子與何莊子一帶;再次是林地，占9.06%;分布面積最小的是園地，占0.08%。建設用地中居民點及獨立工礦用地占土地總面積的3.80%，主要分布在基地北部的寧東工業(yè)園區(qū)和南部的太陽山能源新材料基地。未利用地中以沙地分布面積最大，面積為130.93km2，占土地總面積的3.75%，主要分布在磁窯堡附近;其次是裸地，面積為79.99km2，占2.30%，在寧東基地南部零星分布。

3.3 2000—2007年土地利用變化分析

與 2000年相比，2007年寧東基地裸地、沙地、耕地、鹽沼面積減少，其中裸地減少 600.64km2，減少了88.25%;沙地減少94.39km2，減 少了41.89%;耕地減少94.16km2，減少了15.70%;鹽沼減少 6.65個 m2，減少了18.29%。這要歸功于封山禁牧和退耕還林還草的有效實施使得林草覆蓋度增加，將裸地、沙地和耕地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊徊莸睾土值?。因此，天然草地、林地、居民點及獨立工礦用地等面積增加，其中天然草地增加402.01km2，較2000年增加了21.85%;林地增加302.43km2，增加了 2301.60%;居民點及獨立工礦用地增加 69.21km2，增加了109.77%。

4 結(jié) 語

據(jù) 2000—2007年寧東基地遙感調(diào)查結(jié)果，土地利用變化的主要趨勢為天然草地、林地、居民點及獨立工礦用地等面積增加，而裸地、沙地、耕地、鹽沼面積則減少了。出現(xiàn)上述變化的原因是:第一，近年來當?shù)卣畬嵤┝朔馍浇?、草原圍欄等措施，使天然草地得到了休養(yǎng)生息，植被恢復速度明顯加快;第二，退耕還林還草措施的實施和在城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)周邊及高速公路沿線大量植樹造林，以及大中型生產(chǎn)建設項目單位認真落實水土保持方案等。上述結(jié)果表明寧東基地土地利用結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境正向著良性方向發(fā)展，也說明在寧東基地這種資源豐富但生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)進行大規(guī)模開發(fā)建設活動，必須正確處理好資源開發(fā)與生態(tài)保護的關(guān)系、實施有效的生態(tài)環(huán)境保護措施，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護雙贏的目標。

[1]史培軍，宮鵬，李小兵，等.土地利用/覆蓋變化研究的方法與實踐[M].北京:科學出版社，2000.

[2]李忠峰，王一謀，馮毓蓀，等.基于RS與GIS的榆林地區(qū)土地利用變化分析[J].水土保持學報，2003，17(2):97-99.