揚州市土地利用與覆蓋的遙感監(jiān)測

趙小健，馬萬泉，張景明

(1.揚州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 揚州 225007;2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036)

隨著全球環(huán)境問題日益突出，生態(tài)破壞與環(huán)境災害頻發(fā)，衛(wèi)星遙感技術因其獨特的宏觀、綜合、快速、動態(tài)和準確優(yōu)勢在環(huán)境監(jiān)測與管理中得到廣泛應用。1999—2002年我國首次利用多國衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對西部地區(qū)進行了土地生態(tài)分類，水土流失監(jiān)測，以景觀生態(tài)學的方法進行了生態(tài)系統(tǒng)健康評估［1］。2007年太湖藍藻污染事件后，江蘇省環(huán)境遙感監(jiān)測快速發(fā)展，與地面常規(guī)監(jiān)測優(yōu)勢互補，在太湖流域建立起天地一體化的監(jiān)測體系［2－4］。2005年揚州市開展生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測試點。

現(xiàn)應用遙感及GIS技術，對2009、2012年衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行解譯，分析揚州市土地利用/覆蓋狀況及變化，測算本地區(qū)生態(tài)環(huán)境質量指數(shù)，評價生態(tài)環(huán)境總體質量。

1 研究方法

1.1 遙感影像數(shù)據(jù)源

2009年采用Landsat 5 TM影像作為生態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)源，2012年采用資源一號02C衛(wèi)星數(shù)據(jù);影像時相取地表植被覆蓋最為豐富的5—10月;單景影像平均云量＜10%，受人為干擾影響較大的區(qū)域沒有云覆蓋?？刂朴跋駷?000年Landsat 5 TM數(shù)據(jù)。

1.2 遙感影像處理

1.2.1 原始影像準備

衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)利用Erdas軟件合成為標準假彩色影像，經處理得到解譯特征比較明顯的遙感影像。

1.2.2 控制影像準備

利用Erdas軟件將其轉換為標準投影。投影類型采用Albers Conical Equal Area，參考橢球體為Krasovsky，中央經線為110°E，雙標準緯線為 25°N和47°N，投影起始緯度12°N，中央經線偏差和起始點偏差都為0。

1.2.3 影像幾何糾正

以控制影像為基礎，采用 Polynomial模型對TM遙感影像進行幾何精糾正。大地控制點一般選擇不易變化的地理標志物，如道路交叉口，分布均勻。

1.2.4 影像拼接與裁剪

將糾正后本地區(qū)影像按景拼接，再利用揚州行政區(qū)劃邊界矢量圖對拼接后的影像進行裁剪，得到揚州市的遙感影像。

1.2.5 影像質檢

糾正后影像景內空間坐標誤差(與控制影像對比)x坐標和y坐標均＜15 m，即＜Landsat TM半個像元，景與景之間接邊＜30 m。

1.3 影像解譯

通過不同波段合成RGB影像，結合各土地類型的解譯特征判讀土地利用/覆蓋類別。土地類型采用《全國生態(tài)遙感監(jiān)測土地利用/覆蓋分類體系》二級分類系統(tǒng):一級分為6類，主要根據(jù)土地的自然生態(tài)和利用屬性;二級分為26類，主要根據(jù)土地經營特點、利用方式和覆蓋特征，本地區(qū)實有類型數(shù)量按解譯結果確定。各圖斑要素的判讀精度一級分類＞90%，二級分類＞85%。

2 結果分析

2.1 土地利用/覆蓋

揚州市2009、2012年土地利用/覆蓋遙感監(jiān)測結果見表1。

表1 揚州市土地利用/覆蓋遙感監(jiān)測結果

續(xù)表1

由表1可見，土地利用/覆蓋類型以耕地、城鄉(xiāng)工礦居民用地及水域為主。2012年耕地3 119.14 km2，與《揚州市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020 年)》確定的 2020 年保有314 391.1 hm2耕地目標尚有差距;占總人口約40%的農村居民占用了全市72.7%的建設用地，農村居民點建設占地節(jié)約集約化水平偏低;水域以湖泊、水庫坑塘為主，占53.88%，濕地資源豐富;林地以郁閉度0.1～0.3的疏林地為主，占57.08%，森林資源有限;草地面積很少，主要是人工種植的割草地，基本無未利用土地。

2009—2012年，全市林地面積增長6.27%，特別是郁閉度＞0.3的有林地增速明顯，從一個側面印證了揚州推進“國家生態(tài)型園林城市”建設的成效［5］;耕地面積略有減少，須嚴格控制耕地流失，加強農用地整理和土地復墾;城鎮(zhèn)建成區(qū)不斷擴張，農村居民點占地逐步減少，這顯然是推進新農村建設、實施連片整治，加快人口城鎮(zhèn)化所致;年際間湖泊水庫面積與灘地面積的此消彼長，主要為不同監(jiān)測期水位變化的原因。

不同區(qū)域土地利用/覆蓋特征呈現(xiàn)一定的分異性。揚州市水域主要分布在沿江及中北部，高寶邵伯湖是江蘇第3大湖，高郵市水域占國土面積31.3%;東部河道縱橫，東北局部屬里下河地區(qū)，水網密布，水資源量充沛;林地集中在西北部丘陵地帶，間有零星旱地分布，林地占儀征市國土面積16.6%;南部沿江地區(qū)是揚州市規(guī)劃發(fā)展的“一體兩翼”經濟帶，城鎮(zhèn)用地增長最快。

2.2 生態(tài)環(huán)境質量

EI是生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網密度指數(shù)、土地退化指數(shù)和環(huán)境質量指數(shù)5個百分值的計權平均［6］。其中生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網密度指數(shù)根據(jù)遙感監(jiān)測的土地利用/覆蓋狀況確定，土地退化指數(shù)和環(huán)境質量指數(shù)則依據(jù)統(tǒng)計及地面觀測資料。為保證數(shù)據(jù)的可比性，各指數(shù)的歸一化系數(shù)參考環(huán)保部《全國生態(tài)環(huán)境質量報告(2012年)》中省域尺度取值。2009、2012年揚州市生態(tài)環(huán)境質量指數(shù)見表2。

表2 揚州市生態(tài)環(huán)境質量指數(shù)

由表2可見，揚州市EI在55～75的“良”區(qū)間內，生態(tài)環(huán)境狀況總體良好，植被覆蓋度較高，生物多樣性較為豐富，人居環(huán)境佳。2012年EI比2009年增加了3.16，生態(tài)環(huán)境質量略有改善，但與“優(yōu)”(EI≥75)的差距還較大。從各項分指數(shù)看，近年來揚州持續(xù)開展的污染減排、河網整治和綠化造林工程對改善生態(tài)環(huán)境質量的效果已經顯現(xiàn)。

《江蘇省生態(tài)紅線區(qū)域保護規(guī)劃》劃定的揚州市生態(tài)紅線區(qū)，包括風景名勝區(qū)、洪水調蓄區(qū)、清水通道維護區(qū)、森林公園、重要濕地、自然保護區(qū)、飲用水源保護區(qū)等11類64個區(qū)域，總面積為1 325.2 km2，占國土面積20%。對其中面積超過50 km2的寶應運西自然保護區(qū)、高郵湖濕地自然保護區(qū)、邵伯湖重要濕地、儀征西部丘崗水源涵養(yǎng)區(qū)、淥洋湖濕地公園5個紅線區(qū)遙感監(jiān)測表明，2009年以來，紅線區(qū)土地覆蓋類型未發(fā)生人為改變，紅線區(qū)主導生態(tài)功能穩(wěn)定。

3 結論與建議

(1)揚州市土地利用/覆蓋以耕地、城鄉(xiāng)工礦居民用地及水域為主。耕地流失現(xiàn)象尚未有效控制，林地以疏林地為主，郁閉度高的有林地逐年增加。水域主要分布在沿江及中北部，林地集中在西北部丘陵地帶，沿江地區(qū)城鎮(zhèn)建設用地增長最快;

(2)揚州市生態(tài)環(huán)境狀況總體良好，2009年以來呈略有改善的態(tài)勢。區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化是一個漸進的過程，持續(xù)開展污染治理和生態(tài)建設的環(huán)境綜合效應將逐步釋放。實行生態(tài)紅線區(qū)域保護是優(yōu)化國土空間開發(fā)格局的關鍵，遙感監(jiān)測表明揚州市主要生態(tài)紅線區(qū)土地覆蓋類型未發(fā)生人為改變，紅線區(qū)主導生態(tài)功能穩(wěn)定;

(3)隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，城鎮(zhèn)建設用地規(guī)模勢必進一步擴大。農民居住用地較為粗放，土地的綜合效益遠低于城鎮(zhèn)建設用地，應創(chuàng)立新農村集體土地流轉制度，在嚴格限制侵占耕地和水域的前提下，構建城鄉(xiāng)統(tǒng)一的建設用地市場，為城鎮(zhèn)建設開辟地源。

［1］王橋，王文杰，鄭丙輝，等.中國西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀遙感調查［J］.遙感學報，2003，7(6):490 －497.

［2］牛志春，李旭文，張詠，等.太湖流域水環(huán)境天地一體化監(jiān)測體系構建與應用［J］.環(huán)境監(jiān)控與預警，2012，4(1):1 －5.

［3］李旭文，牛志春，姜晟.Landsat 5 TM遙感影像上太湖藍藻水華反射光譜特征研究［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2010，22(6):54－57.

［4］李旭文，牛志春，姜晟，等.基于衛(wèi)星影像的太湖藍藻水華遙感強度指數(shù)和等級劃分算法設計［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2011，23(5):23 －30.

［5］高艷波，趙御龍，何小弟.揚州“國家生態(tài)型園林城市”創(chuàng)建與可持續(xù)發(fā)展［J］.中國城市林業(yè)，2009，7(5):27 －29.

［6］國家環(huán)境保護局.HJ/T192－2006 生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范(試行)［S］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2006.