基于Landsat TM數(shù)據(jù)的太原市2000-2010年 土地利用變化研究

崔鵬艷

摘要：利用波段合成、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、幾何糾正、影像拼接和裁剪等技術(shù)，結(jié)合Google地圖照片和地形圖建立的地物解譯標(biāo)志，根據(jù)Landsat TM影像數(shù)據(jù)目視解譯的方法，得到太原市2000年和2010年的Landsat TM影像數(shù)據(jù)的土地利用分布圖。通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計的方法，利用GIS分析技術(shù)，分別對太原市2000年和2010年的Landsat TM影像的土地利用分布數(shù)據(jù)進(jìn)行各主要利用類型的占地面積的統(tǒng)計匯總和動態(tài)度分析，得到各種統(tǒng)計類型的面積變化趨勢以及其對應(yīng)的動態(tài)度大小，為其它相關(guān)的土地利用研究等提供參考。

Abstract： Combining with the ground object interpretation sign established by Google map and topographic map， the distribution map of land utilization of the Landsat TM image data of Taiyuan in 2000 and 2010 was obtained according to the interpretation method of Landsat TM image data by using the technology of band synthesis， coordinate conversion， geometric correction， image mosaicing and cutting. By means of mathematical statistics and GIS analysis technology， statistical summary and dynamic attitude analysis of the land-use distribution map of Taiyuan in 2000 and 2010 were carried out to obtain the change rules of various types， providing reference for relevant researches.

關(guān)鍵詞：Landsat TM數(shù)據(jù);土地利用; 動態(tài)度;太原市;統(tǒng)計

Key words： Landsat TM data;land utilization;dynamic attitude;Taiyuan;statistics

中圖分類號：TP79? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）10-0203-03

0? 引言

我國在1999年正式啟動了“利用遙感影像進(jìn)行土地利用動態(tài)監(jiān)測”的項目。土地利用性質(zhì)的變化對環(huán)境的變化起著重要的作用[1]，同時還影響著區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、旅游業(yè)等的發(fā)展[2]。土地利用性質(zhì)發(fā)生變化的規(guī)律的研究是探索氣候和環(huán)境變化規(guī)律的關(guān)鍵因素[3]。利用遙感技術(shù)進(jìn)行土地利用變化的檢測和研究已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣[4-8]。其中，基于同區(qū)域、多時相Landsat TM影像數(shù)據(jù)對土地利用變化研究的方法取得了較好的成果[9-10]。本文利用覆蓋太原市的2000年和2010年Landsat TM影像數(shù)據(jù)，結(jié)合Google地圖照片和地形圖建立的地物解譯標(biāo)志，根據(jù)Landsat TM影像目視解譯的方法，得到了太原市2000年和2010年的土地利用分布圖，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計的方法進(jìn)行太原市的土地利用的研究和分析。

1? 研究區(qū)概況

研究區(qū)太原市是山西省的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、交通和國際交流中心，位于太原盆地的北端，東、西、北三面環(huán)山，地形北高南低，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°30′-113°09′，北緯37°27′-38°25′。東西橫距約144公里，南北縱距約107公里，以丘陵和山地為主，平川約占五分之一。

2? 數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先收集覆蓋研究區(qū)的2000年與2010年的同時期、云覆蓋率低的TM原始影像數(shù)據(jù)及地形數(shù)據(jù)，然后對采集的原始TM影像數(shù)據(jù)進(jìn)行波段合成、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，利用已進(jìn)行幾何精糾正處理的太原市TM影像對2000年與2010年的遙感影像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)與幾何校正，之后又進(jìn)行了影像拼接和裁剪，獲得太原市的2000年與2010年處理后的TM影像數(shù)據(jù)。利用Google地圖照片和地形圖建立地物解譯標(biāo)志，根據(jù)Landsat TM影像數(shù)據(jù)的解譯方法，得到2000年與2010年的太原市Landsat TM影像土地利用分布圖。

3? 數(shù)據(jù)分析

3.1 土地利用類型分析

根據(jù)研究區(qū)的Landsat TM影像土地利用分布數(shù)據(jù)，分別對太原市2000年與2010年的土地利用類型進(jìn)行匯總統(tǒng)計（見表1），其中研究區(qū)的總占地面積是6.99×103 km2。由表1可知，2000年太原市在已利用的土地分類中，林地所占比例最大，為34.05%。耕地和草地分別占統(tǒng)計總量的31.35% 和27.51%。2010年林地占統(tǒng)計的總面積比例仍是最大，為34.04%，之后依次為耕地、草地，它們分別占統(tǒng)計總量的30.48%和27.48%，城鄉(xiāng)、工礦、居民用地占太原市總面積的6.72%，未利用土地占統(tǒng)計總量的0.04%。從2000-2010這10年間，太原市土地利用類別在數(shù)量上發(fā)生了一些變化，其中面積出現(xiàn)減小現(xiàn)象的類型包括耕地、林地、草地和水域，其它統(tǒng)計類型的面積有所增加。

3.2 林地類型分析

結(jié)合太原市當(dāng)?shù)刂脖环植家?guī)律，分別從灌木林、有林地、疏林地及其它林地這四個方面對太原市的林地類型進(jìn)行研究和分析。數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2，其中2000年太原市林地的占地總面積達(dá)到了236269.35m2，在統(tǒng)計的林地分類中，灌木林占太原市林地統(tǒng)計總面積的53.67%，所占比例最大，有林地和疏林地分別占統(tǒng)計的林地總面積的17.82% 和27.48%，其它林地統(tǒng)計的占地面積達(dá)到了2436.72m2，占統(tǒng)計的林地總面積的1.03%。2010年太原市林地總占地面積達(dá)到了236228.49m2，相較于2010年的林地面積統(tǒng)計量變化不大，各個分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，灌木林的占地面積達(dá)到了125651.50m2，占統(tǒng)計總量的53.18%，所占比例仍是最大，有林地占統(tǒng)計總量的18.75%，疏林地占統(tǒng)計總量的27.48%，其它林地的統(tǒng)計面積為63970.60m2，占統(tǒng)計總量的0.99%。綜上可知，太原市在2000-2010年間，林地的各個分類統(tǒng)計中，面積出現(xiàn)減小的類型為灌木林，其它統(tǒng)計類型的面積都是增長趨勢，整體上林地的面積變化不大。

3.3 城鄉(xiāng)、工礦、居民用地類型分析

根據(jù)研究區(qū)Landsat TM影像數(shù)據(jù)的土地利用分布圖，分別從城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點和其它建設(shè)用地三個方面對2000年與2010年的太原市城鄉(xiāng)、工礦、居民用地進(jìn)行統(tǒng)計分析。由表3可知，2000年太原市統(tǒng)計量的總面積達(dá)到40021.99m2，統(tǒng)計的各個分類中，城鎮(zhèn)用地占統(tǒng)計量總面積的59.36%，所占比例最大，農(nóng)村居民點占統(tǒng)計量總面積的31.68%，其它建設(shè)用地占統(tǒng)計量總面積的8.96%。2010年太原市統(tǒng)計量的總面積達(dá)到46629.42m2，其中城鎮(zhèn)用地占統(tǒng)計量總面積的64.11%，所占比例較2010年有所增加，農(nóng)村居民點占統(tǒng)計量總面積的27.89%。太原市在2000-2010年間，城鄉(xiāng)、工礦、居民用地中的城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點、其它建設(shè)用地的面積都有所增長，總面積隨之增大。

3.4 土地變化類型分析

太原市在2000年到2010年間，土地利用類別變化總面積為10170.58m2，對其利用類別變化面積進(jìn)行研究和統(tǒng)計，得到圖1和表4。在圖1中，土地利用類形發(fā)生變化的區(qū)域主要集中在太原市區(qū)的小店區(qū)和晉源區(qū)。由表4可知，類型發(fā)生變化區(qū)域最大的是旱地轉(zhuǎn)變?yōu)槌青l(xiāng)、工礦、居民用地，占統(tǒng)計量總面積的64.24%，類型發(fā)生變化的形式多種多樣，整體比較穩(wěn)定。

4? 變化動態(tài)分析

4.1 太原市土地利用動態(tài)度

動態(tài)度指的是檢測對象在研究時段內(nèi)面積發(fā)生變化的情況，如表達(dá)式（1）。其中：Ua表示檢測對象在開始的統(tǒng)計面積，Ub表示檢測對象在結(jié)束的統(tǒng)計面積，T代表著統(tǒng)計的時間長度。

太原市土地利用變化率可根據(jù)式（1）求得，數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表5。其中，居民、工礦、城鄉(xiāng)用地的變化率均為正值，說明處于增長狀態(tài)，除此之外的類型均處于減少狀態(tài)?？傮w分析，在2000年至2010年期間，太原市農(nóng)業(yè)用地減少速度較快，主要體現(xiàn)在耕地面積及其它農(nóng)用地兩個方面;同時，隨著社會工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，對土地需求也在逐步增加，其中居民、工礦、城鄉(xiāng)用地增長速度最快。

4.2 林地土地利用動態(tài)度

利用太原市2000-2010年的Landsat TM影像的土地利用分布數(shù)據(jù)，對太原市10年間的林地變化情況進(jìn)行統(tǒng)計（見表6）。由表6可知，灌木林的面積下降最快，其主要原因是灌木林多生長在山區(qū)較為平緩的地區(qū)，而且有些地區(qū)接近城鎮(zhèn)。有林地多在山上，地勢陡峭，而且國家加大對有林的種植和保護(hù)力度，其增長速度較快。

4.3 城鎮(zhèn)、工礦、居民用地土地利用動態(tài)度

對太原市2000-2010年間城鎮(zhèn)、工礦、居民用地土地利用變化率進(jìn)行統(tǒng)計（見表7）。由表7可知，太原市在這10年期間，城鎮(zhèn)用地所占面積增速較快，受太原市城市建設(shè)發(fā)展的影響，小店區(qū)和晉源區(qū)部分土地轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)用地，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村居民點和其它建設(shè)用地也有所增加。從2000年到2010年，太原市土地利用動態(tài)變化的主導(dǎo)方向是農(nóng)業(yè)用地類型向非農(nóng)業(yè)用地類型轉(zhuǎn)變，同時耕地面積急劇減少，大量轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地。

5? 結(jié)論

①利用處理后的2000年和2010年太原市Landsat TM影像數(shù)據(jù)，結(jié)合Google地圖照片和地形圖建立的地物解譯標(biāo)志，根據(jù)Landsat TM影像數(shù)據(jù)的解譯方法，得到研究區(qū)2000年和2010年的Landsat TM影像土地利用分布數(shù)據(jù)。

②根據(jù)2000年和2010年的太原市Landsat TM影像土地利用分布數(shù)據(jù)，分別對土地利用類型中的常用類型和變化量進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到各個分類在這10年的變化規(guī)律。

③利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)，運用地理學(xué)的綜合分析、實證分析、GIS技術(shù)與數(shù)學(xué)統(tǒng)計相結(jié)合的方法分析太原市土地利用的時空變化規(guī)律及可能產(chǎn)生的原因。

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