基于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)框架下長(zhǎng)沙市望城區(qū)地理空間分析

唐根 陳鑄

摘 要：利用望城區(qū)2013年LANDSAT8衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，反演了望城區(qū)地表溫度；并結(jié)合望城區(qū)地理國(guó)情普查成果數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，結(jié)果表明望城區(qū)地理國(guó)情普查地表覆蓋數(shù)據(jù)與利用LANDSAT8反演的地表溫度之間有很好的相關(guān)性。該研究成果對(duì)于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)城鎮(zhèn)土地利用變化，優(yōu)化土地資源配置具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：LANDSAT8；地表溫度；地理國(guó)情監(jiān)測(cè)

0 引言

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是準(zhǔn)確掌握國(guó)情國(guó)力的有效途徑，綜合利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、航空航天遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，綜合各時(shí)期測(cè)繪成果檔案，對(duì)地形、水系、濕地、冰川、沙漠、地表形態(tài)、地表覆蓋、道路、城鎮(zhèn)等要素進(jìn)行動(dòng)態(tài)和定量化、空間化的監(jiān)測(cè)，并統(tǒng)計(jì)分析其變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、變化趨勢(shì)等。 根據(jù)國(guó)普辦[2014]7號(hào)文件要求：做好地理國(guó)情普查工作的同時(shí)，把加快應(yīng)用、強(qiáng)化監(jiān)測(cè)貫穿于普查的全過(guò)程，切實(shí)做到“邊普查、邊監(jiān)測(cè)、邊應(yīng)用”，加快成果提供和轉(zhuǎn)化，有效發(fā)揮輔助與決策、監(jiān)督監(jiān)管作用，全面推動(dòng)測(cè)繪地理信息事業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

本研究采用 Landsat8 數(shù)據(jù)，采用單窗算法，反演望城區(qū)的地表溫度，并對(duì)望城區(qū)的地表溫度與地理國(guó)情普查覆蓋分類數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加統(tǒng)計(jì)分析，以期監(jiān)測(cè)望城區(qū)土地覆蓋分類變化。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)簡(jiǎn)介

望城區(qū)位于湖南省長(zhǎng)沙市境內(nèi)，是長(zhǎng)沙市市轄區(qū)。望城是雷鋒的故鄉(xiāng)，被江澤民同志譽(yù)為“希望之城”。截至2012年，望城區(qū)轄10個(gè)街道、10個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)鄉(xiāng)，共計(jì)126個(gè)村民委員會(huì)，30個(gè)社區(qū)居民委員會(huì)，總面積969平方公里，總?cè)丝?2.43萬(wàn)人。望城區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，氣候溫和，熱量豐富，年平均氣溫17℃，降水量1370毫米，日照1610小時(shí)，無(wú)霜期274天。1月為一年中氣溫最低的一個(gè)月，平均氣溫為4.4℃；7月為氣溫最高，平均30℃。

望城區(qū)在長(zhǎng)株潭“兩型社會(huì)”綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)中，近年來(lái)伴隨長(zhǎng)株潭城市一體化進(jìn)程的加快和城市空間的擴(kuò)展，促使望城區(qū)土地利用、土地覆蓋急劇變化。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源

使用的數(shù)據(jù)源為2013 年9月17日的LANSAT8（軌道號(hào)123/41）多光譜波段數(shù)據(jù)與熱紅外波段數(shù)據(jù)，多光譜空間分辨率為30m，熱紅外波段空間分辨率為15米，詳見(jiàn)表1；2014年5月調(diào)查的望城區(qū)地理國(guó)情普查地表覆蓋數(shù)據(jù)；望城區(qū)地形圖和行政區(qū)劃圖。所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換到2000國(guó)家坐標(biāo)系。

2 研究方法

首先對(duì)遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，主要包括大氣校正、輻射定標(biāo)、研究區(qū)域裁剪、影像幾何糾正等。處理與分析的具體技術(shù)路線如圖1所示：

2.1 地表溫度反演方法

2.2溫度分區(qū)

為進(jìn)一步研究分析，將反演得到的望城區(qū)地表溫度圖劃分為高溫區(qū)、常溫區(qū)和低溫區(qū)。劃分指標(biāo)依據(jù)：地表亮溫平均值±1倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)作為常溫區(qū)范圍；高于平均值1倍標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)劃為高溫區(qū)范圍；低于平均值1倍標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)劃為低溫區(qū)范圍[3]。分類后圖像如圖2：

2. 3地理國(guó)情地表覆蓋數(shù)據(jù)與高溫區(qū)疊加統(tǒng)計(jì)

根據(jù)地理國(guó)情分類指標(biāo)定義，硬化地表（0710）是使用水泥、瀝青、磚石、夯土等材料連片露天鋪設(shè)的地表，或由于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)經(jīng)常性碾壓、 踩踏形成的裸露地表；人工堆掘地（0800）是被人類活動(dòng)形成的棄置物長(zhǎng)期覆蓋或經(jīng)人工開(kāi)掘、正在進(jìn)行大規(guī)模土木工程而出露的地表?？梢?jiàn)硬化地表與人工堆掘地兩類數(shù)據(jù)與人類活動(dòng)緊密相關(guān)，可以有效反映出土地利用過(guò)程中所存在的不平衡、不協(xié)調(diào)問(wèn)題。因此選取望城區(qū)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)中的硬化地表與人工堆掘地作為研究的感興趣區(qū)域， 疊加統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示：

3 數(shù)據(jù)特征分析

3.1地表溫度空間分析

地表溫度反演結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表2所示。數(shù)據(jù)顯示，望城區(qū)的高溫區(qū)集中分布在高塘嶺街道、星城街道、黃金街道、丁字街道、銅官鎮(zhèn)；靖港古鎮(zhèn)一帶也有高溫區(qū)分布。這與地理國(guó)情普查的外調(diào)數(shù)據(jù)是一致的：望城區(qū)主城區(qū)分布于高塘嶺街道、星城街道；而黃金街道、丁字街道靠近長(zhǎng)沙城區(qū)，其范圍內(nèi)分布有大量工業(yè)園區(qū)；銅官鎮(zhèn)范圍內(nèi)分布有長(zhǎng)沙華能電廠以及石油化工企業(yè)是高溫的主要“貢獻(xiàn)者”，經(jīng)統(tǒng)計(jì)全區(qū)最高地表溫度為40.4℃，其位置位于銅官鎮(zhèn)長(zhǎng)沙華能電廠處；靖港古鎮(zhèn)由于旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促使人口、建筑密集，使其處于高溫區(qū)域。由此可見(jiàn)，高溫區(qū)域分布與人類活動(dòng)密切相關(guān)，溫度成為監(jiān)測(cè)地表土地利用變化研究一項(xiàng)重要指標(biāo)。

3.2疊加統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析

由表2數(shù)據(jù)所示，處于高溫區(qū)的硬化地表面積占到了硬化地表總面積的78.2%，可知硬化地表與高溫區(qū)有較好的相關(guān)性；人工堆掘地中，其處于高溫區(qū)的面積只占到其總面積的53.5%，可能是由于部分人工堆掘地處于農(nóng)村地區(qū)，其周圍有較好的植被覆蓋，因此其熱感效應(yīng)特征不明顯。

4 結(jié)論

通過(guò)以上分析可以看出望城區(qū)地表溫度空間分布特征規(guī)律與其城鎮(zhèn)發(fā)展空間布局相一致，對(duì)地表溫度信息的統(tǒng)計(jì)分析可以得到客觀真實(shí)的數(shù)據(jù)。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)成果將為促進(jìn)望城區(qū)產(chǎn)業(yè)在地理空間上合理布局，優(yōu)化配置各類資源，促進(jìn)區(qū)域優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、主體功能科學(xué)定位、國(guó)土空間高效利用以及人與自然和諧相處，改善與加快長(zhǎng)株潭城市群生態(tài)文明建設(shè)，提高宏觀調(diào)控的科學(xué)性和準(zhǔn)確性， 提供科學(xué)有效的保障。

硬化地表與人工堆掘地這兩種覆蓋地類是土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象。通過(guò)對(duì)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)與地表溫度數(shù)據(jù)的疊加分析，可以發(fā)現(xiàn)硬化地表與人工堆掘地覆蓋數(shù)據(jù)與地表溫度空間分布數(shù)據(jù)在總體上具有一致性，因此陸續(xù)開(kāi)展的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可以選取地表溫度作為技術(shù)參數(shù)。

由于此次研究只是對(duì)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)做的初探性分析，文章中所選取的技術(shù)參數(shù)、研究方法還有待完善。后續(xù)的研究將考慮選取多種參數(shù)、使用多樣的方法，形成更加科學(xué)合理的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果，為促進(jìn)政府科學(xué)管理決策，促進(jìn)重大事項(xiàng)決策、重要項(xiàng)目安排的科學(xué)決策、科學(xué)評(píng)價(jià)、科學(xué)管理，提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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