2008-2017年鄭州市土地利用景觀格局變化分析

【摘要】：隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展，土地利用及景觀變化反映了人與自然相互作用關(guān)系。本文以鄭州市2008、2013和2017年3期Landsat遙感影像，采用RS和GIS技術(shù)，ArcGIS10.2、ENVI5.3軟件平臺，對3期遙感影像進行監(jiān)督分類，并使用Fragstas3.3軟件對分類結(jié)果進行景觀格局分析。結(jié)果表明：1）2008-2017年鄭州市建設(shè)用地迅速擴張，耕地逐年減少，林地呈逐漸增加趨勢，水體和其他土地變化不明顯，耕地占據(jù)主導(dǎo)地位，建設(shè)用地也顯示出其具有的一定地位 2）建設(shè)用地和林地最大斑塊指數(shù)逐年增加，破碎度較高，并呈現(xiàn)向四周蔓延趨勢 3）各景觀形狀逐漸呈現(xiàn)復(fù)雜化趨勢，建設(shè)用地和耕地聚集程度較低。

【關(guān)鍵詞】：土地利用 景觀格局 Landsat 鄭州市

土地利用反映了人類生產(chǎn)生活中與自然環(huán)境的相互作用關(guān)系，是研究城市化發(fā)展和變化的重要指標。近十年，隨著社會進步，地資源需求也隨之增加【1】，令鄭州市土地利用/覆被和景觀格局迅速發(fā)生變化。本文利用RS和GIS技術(shù)，對鄭州市3期遙感影像數(shù)據(jù)采用最大似然法監(jiān)督分類，并結(jié)合目視解譯得到較高精度的分類結(jié)果，最后結(jié)合景觀格局指數(shù)分析，探討了近十年來鄭州市土地利用/覆被和景觀格局變化情況，對城市土地利用規(guī)劃、協(xié)調(diào)生態(tài)與經(jīng)濟并進具有重要意義【2】。

一、研究區(qū)概況

鄭州市位于華北平原的南部，河南省中部偏北【2】，地理位置位于112°42'-114°14'E，34°16'-34°58'N。鄭州市的東南部有平原，西部是嵩山，所占土地總面積7446.2km2。屬于北溫帶大陸性季風氣候，四季分明，春季雨量小，夏季雨量大，秋季日照長，冬季嚴寒。其年平均氣溫在14～14.3℃之間。

二、數(shù)據(jù)來源與方法

（一）數(shù)據(jù)來源。本文采用的數(shù)據(jù)有鄭州市矢量邊界和遙感影像數(shù)據(jù)，矢量邊界數(shù)據(jù)來源于全國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫 遙感數(shù)據(jù)主要由地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/）landsat系列陸地衛(wèi)星提供1景2008年TM數(shù)據(jù)及1景2013年和1景2017年OLI數(shù)據(jù)。

（二）數(shù)據(jù)處理方法。本文在ENVI5.3軟件的支持下對3期遙感影像進行波段組合【3】，TM數(shù)據(jù)采用5（R）、4（G）、3（B）波段組合、OLI數(shù)據(jù)采用7（R）、5（G）、2（B）波段組合，并進行幾何校正、大氣校正以及影像裁剪等數(shù)據(jù)預(yù)處理【4】，以保證數(shù)據(jù)的準確性 再將土地類型分為5類，并進行精度評價 接著，將分類后結(jié)果在ArcGIS中進行轉(zhuǎn)換和統(tǒng)計分析。最后，將整理好的矢量分類數(shù)據(jù)在Fragstas3.3中進行景觀格局分析。

三、結(jié)果分析

（一）、解譯方法與精度評價。最大似然法與其他分類方法相比具有易于識別訓(xùn)練樣本，分類精度高，速度快等優(yōu)點，因此，本文采用最大似然法進行監(jiān)督分類。根據(jù)3期數(shù)據(jù)的分類結(jié)果做出混淆矩陣【4】，2008、2013和2017年的總體分類精度都在92%以上，kappa系數(shù)均大于0.89，因此，本文中進行的監(jiān)督分類精度較高。

（二）、景觀格局分析。在Fragstas3.3中進行景觀格局分析【5】，選擇以下指標進行評價。1）PLAND指數(shù)，能描述景觀豐富度。近十年，建設(shè)用地在迅速增加，林地在逐年明顯增加，耕地逐年減少，水體和其它土地變化趨勢不明顯 2）最大斑塊指數(shù)（LPI），有助于確定景觀的模地或優(yōu)勢類型等【6】。建設(shè)用地和林地均呈逐漸增加趨勢，耕地、水體和其它土地均呈減少趨勢。通過PLAND和LPI表明在發(fā)展進程中耕地占據(jù)主導(dǎo)地位，人類在耕地上活動頻繁，其次隨著經(jīng)濟發(fā)展，建設(shè)用地也顯示出其具有的一定地位 3）斑塊數(shù)目（NP），用于描述景觀的破碎程度。其它土地類型變化不明顯，其余各景觀的NP指數(shù)均在逐年增加，其中建設(shè)用地和林地在2013-2017年分別增加了824斑塊和734斑塊。這表明建設(shè)用地和林地破碎度較高，由于城市的發(fā)展，人類活動對環(huán)境起到較大的影響 4）景觀形狀指標（LSI），能夠綜合量化各景觀地類與整體的聚集或離散程度，值越大，離散度越大。2008-2017年建設(shè)用地和耕地呈現(xiàn)逐漸增加趨勢，林地、水體和其他土地在2008-2013年呈現(xiàn)下降趨勢，在2013-2017年呈現(xiàn)增加趨勢。表明建設(shè)用地和耕地聚集程度較低，這與在近十年來城市經(jīng)濟快速發(fā)展，促進生態(tài)發(fā)展等因素有一定關(guān)系【7】。

【參考文獻】：

【1】 袁先強， 王鵬， 閏吉順， 衛(wèi)亞星. 大連市近20a景觀格局變化及驅(qū)動力研究[J]. 地理空間信息， 2017.

【2】 李輝， 王磊. 河南省土地利用/覆蓋景觀格局變化分析[J]. 水土保持研究， 2012.

【3】 王航， 秦奮， 朱筠， 張傳才. 土地利用及景觀格局演變對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2017.

【4】 趙玏洋.近年來升金湖自然保護區(qū)土地利用空間格局變化特征分析[J]. 測繪通報， 2017.

【5】 葉紅， 張廷斌， 易桂花， 羅琳玲， 黃祥麟， 申一林. 近15年鄭州市土地利用景觀格局分析[J]. 測繪與空間地理信息， 2018.

【6】 顧劉陽， 張永福， 朱小強， 趙坤城， 郭家新. 基于遙感與CA-Markov模型的土地利用景觀格局模擬及其驅(qū)動力研究[J]. 黑龍江大學(xué)工程學(xué)報， 2017.

【7】 張月， 張飛， 王娟， 任巖， Abduwasit Ghulam， Hsiang-te KUNG， 陳蕓. 近40年艾比湖濕地自然保護區(qū)生態(tài)干擾度時空動態(tài)及景觀格局變化[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2017.

作者簡介：謝慧君（1995—），女，漢族，四川資陽人，碩士，單位：成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)，研究方向：信息技術(shù)及其在地學(xué)中的應(yīng)用。