珠江口兩岸土地利用變化初步分析

劉衛(wèi)芳 周迎紅 方元

摘要：以遙感和ＧＩＳ為技術支持，以１９８８—２００２年４個不同時相的ＴＭ遙感影像為主要信息源，揭示珠江口兩岸土地利用時空演變的過程。結果表明，珠江口兩岸土地利用發(fā)生了顯著的變化，傳統(tǒng)農業(yè)用地迅速向建設用地轉變是區(qū)域土地利用變化最大的特點，建設用地等用地類型面積持續(xù)增加，耕地等農業(yè)用地類型面積持續(xù)減小。

關鍵詞：遙感；ＧＩＳ；土地利用變化；珠江口兩岸

中圖分類號：Ｓ１２７；Ｆ３０１．２４文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）18－3974-03

Land Use Change Analysis in Coastal Area of the Pearl River Estuary

ＬＩＵ Ｗｅｉ－ｆａｎｇ１，ＺＨＯＵ Ｙｉｎｇ－ｈｏｎｇ２，ＦＡＮＧ Yｕａｎ３

（１．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｗｕｘｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ， Ｗｕｘｉ ２１４１５３， Ｊｉａｎｇｓｕ， Ｃｈｉｎａ；

３．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｈｕａｎｇｇａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈｕａｎｇｇａｎｇ ４３８０００，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｓｉｎｇ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ（ＲＳ） ａｎｄ ＧＩＳ ａｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｕｐｐｏｒｔ，ｔｈｅ ＴＭ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ４ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ｐｈａｓｅｓ ｉｎ １９８８～２００２ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅ ｓｐａｃｅ－ｔｉｍｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｉｎ ｃｏａｓｔａｌ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅａｒｌ Ｒｉｖｅｒ ｅｓｔｕａｒｙ ｗａｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｉｎ ｃｏａｓｔａｌ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅａｒｌ Ｒｉｖｅｒ ｅｓｔｕａｒｙ ｈａｄ ｃｈａｎｇｅｄ ｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｌａｎｄ ｈａｄ ｃｈａｎｇｅｄ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ ｔｈａｔ ｗａｓ ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ ｔｒａｉｔ ｉｎ ｔｙｐｉｃａｌ ｒｅｇｉｏｎ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ，ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｌａｎｄ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ，ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｌａｎｄ ｓｕｃｈ ａｓ ｆａｒｍｌａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： remote sensing（ＲＳ）； ＧＩＳ； lａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ； ｃｏａｓｔａｌ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅａｒｌ Ｒｉｖｅｒ ｅｓｔｕａｒｙ

珠江三角洲地區(qū)是我國改革開放的前沿陣地，在各種人文與自然因素的驅動下，該區(qū)域迅速從傳統(tǒng)的農業(yè)用地為主的地區(qū)轉變?yōu)樾屡d的高度城市化地區(qū)，土地利用發(fā)生了深刻的變化，對區(qū)域生態(tài)安全性的沖擊效應也非常明顯。珠江口兩岸是珠江三角洲地區(qū)經濟發(fā)展最為典型的區(qū)域，社會、經濟與自然多種因素在不同時空尺度的共同作用下，珠江口兩岸土地利用格局不斷趨于破碎化、復雜化，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與服務功能不斷退化［１，２］。因此，以遙感與地理信息系統(tǒng)（ＧＩＳ）為主要技術，開展區(qū)域土地利用分類遙感制圖，初步分析研究區(qū)的土地利用變化，以期促進研究區(qū)生態(tài)環(huán)境、社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。

１研究區(qū)概況

珠江口兩岸位于東經１１３°０９′—１１４°２２′、北緯 ２１°０９′—２２°２７′，毗鄰香港與澳門，研究區(qū)域包括珠江口東岸的東莞、深圳與西岸的番禺、中山４個行政區(qū)域，轄區(qū)總面積約６ ４１１ ｋｍ２（圖1）。因遙感影像資料的限制，研究區(qū)域只涉及到中山和深圳兩個行政區(qū)域的部分區(qū)域，分別占中山和深圳行政區(qū)域總面積的７１％、７９％，但包含了中山與深圳兩個行政區(qū)域主要城市發(fā)展與土地利用變化區(qū)域，能在較大程度上反映兩個行政區(qū)域的土地利用格局。珠江口東岸地貌結構相對西岸復雜多樣，以丘陵臺地、沖積平原為主，深圳和東莞東部多山，山體龐大，海拔多為２００～６００ ｍ，地形分割強烈；西岸的中山、番禺大部分為平坦開闊的沖積平原與灘涂，是珠江三角洲地區(qū)重要作物生產基地。改革開放以來，珠江口兩岸充分利用毗鄰香港、澳門的區(qū)位優(yōu)勢和深圳、珠海經濟特區(qū)的政策優(yōu)勢，承接香港、澳門地區(qū)的產業(yè)轉移和經濟輻射，迅速發(fā)展為中國東南沿海經濟發(fā)展最為活躍的地帶。

２數據來源與預處理

研究所采用的基礎數據為Ｌａｎｄｓａｔ－５ ＴＭ（１９８８、１９９５、１９９８年）與Ｌａｎｄｓａｔ－７ ＥＴＭ （２００２年）遙感影像數據，軌道號為１２２／０４４。研究根據中國《土地利用現狀調查技術規(guī)程》和土地的用途、經營特點、利用方式和覆蓋特征等因素作為土地利用的分類依據，參考國土資源部劃分標準體系，從高級到低級逐級劃分，在分析過程中結合珠江口兩岸區(qū)域土地利用特點與遙感影像的解譯精度，同時考慮到土地利用類型空間變化與驅動因素，將土地利用類型分為耕地、園地、林地、草地、居民點及建設用地、水域和未利用土地共７個類型，其具體的分類體系與含義見表１。

土地利用分類的主要工作是遙感影像的解譯，首先對不同時相的遙感影像進行詳細的解譯，最后對分類結果進行合并歸類。研究區(qū)土地利用變化的遙感解譯大致分為影像獲取與預處理、土地分類解譯標志建立、監(jiān)督分類以及精度評價等環(huán)節(jié)。這里以２００２年經幾何糾正的ＥＴＭ遙感影像為參考圖像，運用二元二次多項式分別對１９８８、１９９５、１９９８年遙感影像進行多波段合成以及幾何精糾正，其糾正誤差均控制在０．５個像元內，并采用雙向線性插值法進行重采樣，其空間分辨率為３０ ｍ。然后運用ＥＲＤＡＳ的圖像掩膜功能（Ｍａｓｋ），以廣東省行政邊界圖為掩膜圖像，分別切取出不同時相的珠江口兩岸遙感影像［３－５］。

３結果與分析

３．１遙感分類精度評價

遙感解譯結果主要參考了廣東省１９９５和２００２年土地利用類型圖，同時結合野外調查數據和目視解譯方法對各時相影像的分類結果進行精度評價。精度評價主要利用ＥＲＤＡＳ分類模塊下的Ａｃｃｕｒａｃｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ功能，通過隨機產生的２５６個樣點，采用誤差可能性矩陣原理進行各時相遙感解譯結果精度評價，得到４個時相遙感影像分類精度評估結果（表２）。從表２可以看出，１９８８、１９９５、１９９８、２００２年遙感分類結果抽樣精度分別為８２．４２％、８２．０３％、８２．４２％、８１．６４％，Ｋａｐｐａ系數分別為０．７７４、０．７６１、０．７９２、０．７７９，基本能滿足土地利用變化分析要求。

３．２土地利用變化初步分析

根據上述解譯流程，將遙感影像分類結果轉化為ＡｒｃＧＲＩＤ數據格式，然后利用ＡｒｃＧＩＳ軟件進行１９８８、１９９５、１９９８和２００２年４個不同時相土地利用分類制圖（圖2），利用研究區(qū)行政邊界圖切取出珠江口兩岸的土地利用類型圖，進行不同區(qū)域土地利用格局動態(tài)分析。

通過對不同時相的ＴＭ遙感影像解譯后，在ＡｒｃＶｉｅｗ支持下分別統(tǒng)計研究區(qū)及不同行政區(qū)域１９８８、１９９５、１９９８、２００２年４個不同時相的土地利用分類結果，獲取研究區(qū)土地利用類型相應的數量結構特征，然后分析比較珠江口兩岸不同時相土地利用的動態(tài)變化。初步分析發(fā)現，伴隨著珠江口兩岸經濟的快速發(fā)展，１９８８—２００２年珠江口兩岸土地利用格局發(fā)生了較為顯著的變化，傳統(tǒng)農業(yè)用地迅速向建設用地轉變是區(qū)域土地利用變化最大的特點，建設用地等用地類型面積持續(xù)增加，耕地等農業(yè)用地類型面積持續(xù)減小。特別是２０世紀８０年代末９０年代初，珠江口兩岸各種土地利用類型以建設用地和耕地變化最為劇烈，大量耕地流失以建設用地外延擴張和交通沿線串珠狀散狀分布為特點，而新時期的農業(yè)用地流失是以開發(fā)區(qū)連片占用農業(yè)用地為主要特征［６－８］。

４小結

珠江口兩岸是珠江三角洲經濟發(fā)展的典型區(qū)域和我國改革開放最前沿地區(qū)。以珠江三角洲經濟發(fā)展典型區(qū)域珠江口兩岸為研究對象，以１９８８～２００２年４個不同時相的ＴＭ遙感影像為主要信息源，應用遙感圖像處理與地理信息系統(tǒng)技術深入研究了珠江口兩岸在快速城市化與工業(yè)化進程中土地利用格局時空初步變化。結果表明，在各種人文與自然因素的驅動下，該區(qū)域迅速從傳統(tǒng)的農業(yè)用地為主的地區(qū)轉變?yōu)樾屡d的高度城市化地區(qū)，伴隨著研究區(qū)社會經濟的快速發(fā)展，珠江口兩岸土地利用格局發(fā)生了十分顯著的變化。研究可為科學把握土地利用變化和生態(tài)環(huán)境演變的過程和規(guī)律奠定基礎。

參考文獻：

［１］ 擺萬奇，趙士洞．土地利用變化驅動力系統(tǒng)分析［Ｊ］．資源科學，２００１，２３（３）：４１－４３．

［２］ 包玉海，烏蘭圖雅．內蒙古耕地重心移動及其驅動因子分析［Ｊ］．地理科學進展，１９９８，１７（４）：４７－５４．

［３］ 蔡運龍，李軍．土地利用可持續(xù)性的度量——一種顯示過程的綜合方法［Ｊ］．地理學報，２００３，５８（０２）：３０５－３１３．

［４］ 曹雪，柯長青．基于ＴＭ影像的南京市土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測［Ｊ］．武漢大學學報（信息科學版），２００６，１１（１１）：９５８－９６１．

［５］ 常娟，王根緒，王一博．黑河流域土地利用變化的影響因素——以張掖地區(qū)為例［Ｊ］．冰川凍土，２００５，２７（１）：１１７－１２３．

［６］ 陳百明，劉新衛(wèi)，楊紅．ＬＵＣＣ研究的最新進展評述［Ｊ］．地理科學進展，２００３，２２（１）：２２－２８．

［７］ 陳勇．土地利用變化機制研究與展望［Ｊ］．湖北農業(yè)科學，２００３（２）：１５－１７．

［８］ 陳佑啟，ＶＥＲＢＵＲＧ Ｐ Ｈ，徐斌．中國土地利用變化及其影響的空間建模分析［Ｊ］，地理科學進展，２０００，１９（２）：１１６－１２７．

（責任編輯鄭威）

收稿日期：２０１１－１０－３１

基金項目：國家自然科學基金項目（４０５３４０１９）

作者簡介：劉衛(wèi)芳（１９６１－），男，江西泰和人，博士，主要從事ＧＩＳ和環(huán)境科學相關研究，（電話）１８６６４８７２８７３（電子信箱）１２２９６０５６４５＠ｑｑ．ｃｏｍ。