1995-2011年長(zhǎng)春市土地利用變化分析

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610000)

隨著人口、資源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出,土地利用和土地覆蓋變化的研究已成為全球環(huán)境變化研究的前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口數(shù)量的增加,迫使人類的活動(dòng)范圍增大,建筑面積不斷擴(kuò)張,人地關(guān)系更為緊張。土地利用/覆蓋的變化已對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了顯著的影響。隨著區(qū)域地表覆蓋物的變化,區(qū)域地表反射率、粗糙度、植被覆蓋度等因素也相繼發(fā)生改變,最終影響區(qū)域氣候狀況和生態(tài)環(huán)境。因此,分析和研究土地利用變化與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)。它不僅能夠表征區(qū)域城市化、工業(yè)化的發(fā)展速度,還能為其生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

一、研究區(qū)域概況

長(zhǎng)春市地處松遼平原,位于北緯43°05′～45°15′,東經(jīng)124°18′～127°05′?？偯娣e20565平方千米,周長(zhǎng)3298.97千米,市區(qū)面積7557平方千米,位于松遼平原腹地的伊通河臺(tái)地之上。長(zhǎng)春市屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),具有四季分明,雨熱同季,干濕適中的氣候特征。不同的地貌類型對(duì)城市建設(shè)起著不同的制約作用。長(zhǎng)春地貌主要由臺(tái)地和平原組成,地勢(shì)東高西低。西北是松原市,西南是四平市,東南是吉林市,東北與黑龍江省接壤。

二、研究方法與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

(一)數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

研究區(qū)所采用的數(shù)據(jù)主要為1995年和2011年Landsat TM影像，空間分辨率為30m。為了更好的對(duì)研究區(qū)土地利用類型進(jìn)行分類，選取植被生長(zhǎng)狀態(tài)良好的6月-9月的影像，影像數(shù)據(jù)采集時(shí)間接近，很大程度上減少了光譜信息差異帶來(lái)的分類結(jié)果差異。數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云。首先對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)、大氣校正、假彩色合成等預(yù)處理，再通過(guò)ENVI軟件圖像利用行政矢量邊界進(jìn)行裁剪，得到研究取的遙感影像圖。

(二)分類方法

利用ENVI 5.1對(duì)研究區(qū)遙感影像監(jiān)督分類中的最大似然法和人機(jī)交互目視解譯法來(lái)獲得1995和2011年城市建成區(qū)的柵格邊界圖，將地物劃分為水體、耕地、建設(shè)用地、林地、草地和其他這六類地物。監(jiān)督分類又稱訓(xùn)練場(chǎng)地法，是以建立統(tǒng)計(jì)識(shí)別函數(shù)為理論基礎(chǔ)，依據(jù)典型樣本訓(xùn)練方法進(jìn)行分類的技術(shù)。其基本分類過(guò)程為：定義訓(xùn)練樣本、執(zhí)行監(jiān)督分類、評(píng)價(jià)分類結(jié)果和分類后處理。對(duì)遙感圖像進(jìn)行監(jiān)督分類常用的算法有：最大似然法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機(jī)法等。

三、結(jié)果分析與精度評(píng)價(jià)

(一)分類結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)分類后的結(jié)果進(jìn)行后處理，包括更改分類顏色、剔除小圖斑、分類統(tǒng)計(jì)、柵格轉(zhuǎn)矢量等。將長(zhǎng)春市1995年和2011年分類后的影像結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后通過(guò)比較分析結(jié)果，獲得地物類型、面積百分比的變化，最后分析近17年長(zhǎng)春市土地利用/覆被變化情況。結(jié)果表明：1995年耕地占比48.956%、林地占比2.805%、建設(shè)用地占比8.908%、水域占比4.390%、草地面積占比16.703%、其他面積占比18.803%；2011年耕地占比42.034%、林地占比1.413%、建設(shè)用地占比27.401%、水域占比4.267%、草地面積占比6.702%、其他面積占比18.227%。從1995年到2011年，長(zhǎng)春市耕地面積減少了122.477km2，建設(shè)用地面積增加了327.137km2，草地面積減少也較為明顯為179.936km2。

比較顯示，1995-2011年長(zhǎng)春市的土地利用情況發(fā)生明顯變化，建設(shè)用地面積得到大幅度的增加，建成區(qū)面積在逐漸擴(kuò)大。耕地面積大幅度的減少，大部分都轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地和其他用地，植被遭到嚴(yán)重破壞，政府部門應(yīng)該積極重視，在注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也要加大生態(tài)環(huán)境建設(shè)力度。

(二)分類精度評(píng)價(jià)

分類精度的評(píng)價(jià)通常采用分類圖與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以正確分類的百分比來(lái)表示精度。目前普遍采用混淆矩陣來(lái)進(jìn)行分類精度的評(píng)定，即以Kappa系數(shù)評(píng)價(jià)整個(gè)分類圖的精度?；煜仃嚪ㄐ枰乇碚鎸?shí)感興趣區(qū)，為此在高分辨率圖像上，通過(guò)目視解譯選取與執(zhí)行監(jiān)督分類相同數(shù)量的訓(xùn)練樣本，以此樣本代表地表真實(shí)感興趣區(qū)執(zhí)行混淆矩陣分類精度評(píng)價(jià)。計(jì)算得到1995年總體分類精度為97.7431%，Kappa系數(shù)為0.9635，2011年總體分類精度為97.4441%，Kappa系數(shù)為0.9616。通過(guò)分析Kappa系數(shù)與分類精度的關(guān)系可知，本次分類實(shí)驗(yàn)的結(jié)果較為理想。

四、結(jié)論

利用Landsat TM影像,借助監(jiān)督分類法,將長(zhǎng)春市近17年的土地利用類型分為六類,建設(shè)用地、耕地、草地、林地和水域。通過(guò)統(tǒng)計(jì)各部分地類的面積,分析1995年～2011年間長(zhǎng)春市各部分土地利用類型的變化情況,結(jié)果表明:(1)1995年～2011年間,研究區(qū)建設(shè)用地面積明顯增加,表明長(zhǎng)春市在新世紀(jì)后建設(shè)力度較大;(2)草地和耕地面積明顯減少,其次是林地,減少最少的是水域。表明城市建設(shè)過(guò)程中,主要侵占草地和耕地面積。土地利用面積變化的分析結(jié)果可以為改善生態(tài)環(huán)境提供決策依據(jù),在制定城市中長(zhǎng)期規(guī)劃時(shí)具有參考意義。