基于遙感影像的右玉縣土地利用變化分析與研究

【摘 要】 土地利用以及土地覆蓋變化在地球環(huán)境變化和土地持續(xù)發(fā)展利用科研中具有極其重要地位。本文是以右玉縣 2008年至 2018 年間的3期 Landsat8、TM 影像為基礎(chǔ)，采用監(jiān)督分類的方法提取右玉縣2008年、2012年和2018年3期影像，通過面積覆蓋統(tǒng)計(jì)、土地利用動(dòng)態(tài)變化指標(biāo)對(duì)右玉縣近 10年來土地利用變化情況進(jìn)行分析。運(yùn)用監(jiān)督分類結(jié)果表明，總體精度保持在90%以上，滿足一般分類圖像精度要求。10年以來林地覆蓋面積呈上升趨勢，上升趨勢明顯。但林地面積整體覆蓋程度相對(duì)不足，反映了右玉縣林地保護(hù)以及林地恢復(fù)有著顯著的效果。2008年～2012年的轉(zhuǎn)化趨勢主要是林地與耕地間的轉(zhuǎn)化。2012年～2018年的主要是耕地與建設(shè)用地間的轉(zhuǎn)換。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)時(shí)期林地向城鎮(zhèn)、農(nóng)村及工礦用地的轉(zhuǎn)移率及貢獻(xiàn)率均明顯增高。

【關(guān)鍵詞】 監(jiān)督分類 土地利用及土地覆蓋變化 右玉縣

一、 研究背景與意義

右玉縣隨著區(qū)域人口的增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，右玉縣的土地利用類型發(fā)生了很直觀的變化，尤其是城鎮(zhèn)土地利用類型變化非常大。利用遙感影像通過一定放入圖像處理軟件繪制土地利用現(xiàn)狀圖是一種簡單實(shí)用的方法，可以將大范圍土地資源狀況實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地獲取，這為確定區(qū)域土地資源的數(shù)量與質(zhì)量并對(duì)其進(jìn)行合理利用提供科學(xué)可靠的依據(jù)。本文就是利用TM和Landsat-8遙感影像結(jié)合ENVI 5.3和 ArcGIS 10.4的共同支持下完成土地分類與制圖分析，通過對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，證明了此技術(shù)可以作為獲取土地利用信息的有效手段。在將2008年2011年和2017年右玉縣土地利用分類的基礎(chǔ)上，將結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，最后總結(jié)得出近十年右玉縣的土地利用動(dòng)態(tài)變化的結(jié)論。

二、研究區(qū)概況

右玉縣位于晉西北邊陲，隸屬于山西省朔州市。北與西北以古長城為界，與內(nèi)蒙古的涼城、和林格爾縣毗鄰，東連大同市左云縣，南與山陰縣、平魯區(qū)接壤。右玉縣四周環(huán)山，南高北低，蒼頭河縱貫?zāi)媳保瑬|西寬45.7公里，南北長67.7公里，總面積1964平方公里。右玉縣屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。

三、研究內(nèi)容與方法

（1）遙感圖像預(yù)處理。本文基于遙感影像對(duì)土地覆蓋程度及動(dòng)態(tài)變化的監(jiān)測，需要對(duì)從地理空間數(shù)據(jù)云獲取的遙感影像進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使得處理后的遙感影像更加貼近原始情形。我們主要利用ENVI 5.3軟件對(duì)所獲取的遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正、圖像增強(qiáng)、圖像拼接、圖像裁剪等相關(guān)處理。主要用于消除有飛行器偏置所帶來的相機(jī)與攝影圖像間的夾角、大氣中存在的云氣的影響、圖像對(duì)某一地物的灰度偏置等一些遙感影像存在的誤差。

（2）遙感圖像中林地的分類提取。 本次對(duì)林地覆蓋程度及變化的研究是建立在對(duì)整個(gè)區(qū)域內(nèi)地物不同類型間的分類提取。通過對(duì)分類后所獲取的不同類別間的象元差異來鑒別不同地物變化。通過對(duì)不同地物間象元的分析可以高效且精確地提取不同地物在研究區(qū)內(nèi)的覆蓋程度。有利于清晰的判別各類地物在與其他地物間的轉(zhuǎn)化情況。

（3）土地類型覆蓋變化監(jiān)測。基于三時(shí)期右玉縣林地覆蓋分類圖，利用ENVI 5.3、ArcGIS 10.4軟件中矩陣分析功能將3個(gè)時(shí)期分類圖像疊加，可以得到土地覆蓋變化中的面積轉(zhuǎn)移矩陣，進(jìn)而通過面積轉(zhuǎn)移矩陣分析林地覆蓋的數(shù)量變化及空間結(jié)構(gòu)變化情況。

四、結(jié)果分析

2008年～2018年右玉縣土地覆蓋面積變化表現(xiàn)為：（1）建設(shè)用地在過去10年間持續(xù)增長。2008年～2012年間建設(shè)用地增長較快;2013年～2018年間建設(shè)用地增長相對(duì)較慢。表明在過去10年，右玉縣經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展先期經(jīng)歷增長，后期經(jīng)濟(jì)增速放緩。（2）林地在過去的10年間一直處于快速增長。2008年～2012年5年間林地的增長相對(duì)較緩;2012年～2018年5年間林地相對(duì)高速增長。表明右玉縣在過去10年間對(duì)區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視以及各項(xiàng)政策的有效落實(shí)。（3）耕地在過去10年間總的趨勢呈現(xiàn)下降趨勢。2008年～2012年5年間耕地面積緩慢減少;2013年～2018年5年間耕地面積有一個(gè)比較大幅度的下降。表明右玉縣有較大面積的耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?。進(jìn)一步說明右玉縣對(duì)土地利用的進(jìn)一步的優(yōu)化。（4）水域在過去10年間處于緩慢增長狀態(tài)。2008年～2012年5年間水域面積上升較快;2013年～2018年5年間水域增長緩慢。表明右玉縣水域覆蓋程度相對(duì)較低，受環(huán)境變化影響較大，自我保持能力還是相對(duì)較差。（5）未利用地在過去10年總體呈現(xiàn)一個(gè)下降的趨勢。2008年～2012年5年間未利用地面積下降比例較大;2013年～2018年5年間未利用地面積下降比例較小。表明右玉縣在研究時(shí)段未利用面積在該區(qū)域相對(duì)較小，同時(shí)表現(xiàn)為在近10年間右玉縣在未利用地開發(fā)上取得了一定的效果和發(fā)展。

五、分析與討論

10年間右玉縣植被覆蓋面積呈遞增趨勢，主要變化為建設(shè)用地方面：建設(shè)過程中會(huì)有城市邊緣的一些林地被占用，導(dǎo)致林地在某些方面會(huì)有一定的下降;水域占地面積方面：水域與林地之間會(huì)有一定的相互轉(zhuǎn)化，面積方面不會(huì)有太大變化，側(cè)面也體現(xiàn)了整個(gè)右玉縣水資源的匱乏，從而對(duì)林地植被的覆蓋也有一定的影像;未利用地方面：在10年間的土地利用覆蓋變化過程中主要是未利用地轉(zhuǎn)化為林地，主要原因是政府和人民群眾對(duì)未利用地的開發(fā)建設(shè)，其次是原有生長在未利用地方面的灌木叢在近10年間的充分生長轉(zhuǎn)化成比較粗壯的林木;耕地方面：在過去10年間里耕地面積在不同的年分內(nèi)發(fā)生著不同的變化，主要在面積變化上維持著穩(wěn)定趨勢。土地利用覆蓋過程中主要是耕地轉(zhuǎn)化為林地，主要原因是黨和政府退耕還林還草政策的有效實(shí)施，其次是人民群眾對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的進(jìn)一步深入。

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作者簡介：魏澎濤（1995—），男，漢族，山西呂梁人，碩士，單位：成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院測繪工程，研究方向：土地利用研究。