益陽(yáng)市城市規(guī)劃區(qū)自然山體水體地理國(guó)情監(jiān)測(cè)與分析

唐根 陳鑄 陳佳音

摘要：為服務(wù)于益陽(yáng)市城市規(guī)劃區(qū)山體水體自然資源保護(hù)與規(guī)劃實(shí)施管理，采用地理國(guó)情監(jiān)測(cè)技術(shù)，以測(cè)繪遙感技術(shù)為支撐，整合并充分利用各類測(cè)繪地理信息資源和專題數(shù)據(jù)資料，開(kāi)展益陽(yáng)市城市規(guī)劃區(qū)自然山體水體地理國(guó)情監(jiān)測(cè)與分析，形成專題性監(jiān)測(cè)成果，為城市規(guī)劃區(qū)山體水體保護(hù)的相關(guān)職能部門提供客觀、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，為山體水體保護(hù)規(guī)劃實(shí)施評(píng)估提供客觀資料和依據(jù)。

Abstract： In order to serve the protection and implementation of the management of natural resources of mountain and water bodies in the urban planning area of Yiyang City， it adopts geographic national condition monitoring technology， supported by surveying and mapping remote sensing technology， integrates and fully utilizes various types of surveying and mapping geographic information resources and special data， carries out the monitoring and analysis of the geographical conditions of natural mountain and water bodies in the urban planning area of Yiyang City， and forms thematic monitoring results to provide objective and accurate basic data for the relevant functional departments of mountain water body protection in urban planning areas， and provide objective data and basis for the implementation assessment of mountain and water bodies protection planning.

關(guān)鍵詞：自然山體水體;地理國(guó)情監(jiān)測(cè);植被覆蓋度;土地利用轉(zhuǎn)移矩陣;溫度反演

Key words： natural mountain and water bodies;geographic and national conditions monitoring;vegetation coverage;land use transfer matrix;temperature inversion

中圖分類號(hào)：P208 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）15-0227-02

0 ?引言

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是測(cè)繪地理信息領(lǐng)域一個(gè)新的、極為重要的發(fā)展方向，對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的發(fā)展，是對(duì)國(guó)情和地表過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析，提供基于數(shù)據(jù)的國(guó)情信息與分析結(jié)果[1]。近年來(lái)，隨著人口不斷增長(zhǎng)和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐進(jìn)一步加快，工業(yè)、交通和城市建設(shè)空間進(jìn)一步擴(kuò)大，不斷擠占可用的生態(tài)空間，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與山水生態(tài)保護(hù)之間的矛盾日益尖銳。以益陽(yáng)市城市規(guī)劃區(qū)自然山體水體為監(jiān)測(cè)對(duì)象，充分發(fā)揮國(guó)土資源管理和測(cè)繪地理信息服務(wù)優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)。

1 ?研究區(qū)概況

監(jiān)測(cè)范圍為《益陽(yáng)市城市總體規(guī)劃（2004-2020）》（2013年修改）所確定的城市規(guī)劃區(qū)，規(guī)劃區(qū)主要位于益陽(yáng)市的資陽(yáng)區(qū)和赫山區(qū)內(nèi)，共1058km2控制用地范圍。

監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)為低山、丘陵和平原，以中低丘陵為主，整體地形呈西南高、東北低，最高點(diǎn)位于碧云峰，海拔約為502.8m。區(qū)內(nèi)山體類型較為單一、起伏不大，山體分布不均，北部幾乎無(wú)大的山體;水體類型多樣，分布較為均衡，水體水質(zhì)總體良好，水生資源較為豐富。

2 ?監(jiān)測(cè)分析方法

利用監(jiān)測(cè)區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，完成植被覆蓋度變化分析、水體基本統(tǒng)計(jì)和變化分析、土地利用變化分析、地表溫度反演，以及山體水體保護(hù)范圍遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2.1 植被覆蓋度計(jì)算

利用2006年7月、2011年8月兩期的Landsat 5 遙感影像，2016年7月1期Landsat 8 遙感影像計(jì)算城市規(guī)劃區(qū)2006、2011和2016年植被覆蓋度，三期多光譜波段影像分辨率為30m。首先采用歸一化植被指數(shù)（NDVI）計(jì)算植被指數(shù)，計(jì)算公式為：

NDVI=（ρNIR-ρRED）/（ρNIR +ρRED）

再采用基于像元二分模型計(jì)算植被覆蓋度，基于NDVI的像元二分模型計(jì)算公式如下[2]：

Pv=[（NDVI-NDVISoil）/（NDVIVeg-NDVISoil）]

2.2 水體基本統(tǒng)計(jì)分析

利用2011年、2016年土地利用年度變更數(shù)據(jù)，對(duì)河流、湖泊、水庫(kù)、坑塘、溝渠五類水體水面面積進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，反映近五年來(lái)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)自然水體數(shù)量變化。

2.3 土地利用變化分析

利用GIS空間分析，對(duì)2011和2016年兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析，計(jì)算2011-2016年監(jiān)測(cè)區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，并根據(jù)矩陣分析2011-2016年期間各類土地利用類型的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化及在時(shí)間上的規(guī)律性[3]。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣形式為：

2.4 基于大氣校正法的Landsat8TIRS反演地表溫度

基于大氣校正法，利用2016年7月Landsat 8 遙感影像反演地表溫度?；驹恚菏紫阮A(yù)估大氣對(duì)地表熱輻射的影響，然后把從衛(wèi)星傳感器所觀測(cè)到的熱輻射總量減去這部分大氣影響，從而得到地表熱輻射強(qiáng)度，再將這一熱輻射強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的地表溫度。

2.5 山體水體保護(hù)范圍遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

山體水體保護(hù)范圍遙感輔助監(jiān)測(cè)，主要利用2014年和2016年遙感影像，對(duì)規(guī)劃區(qū)山體水體保護(hù)范圍進(jìn)行目視解譯監(jiān)測(cè)，提取疑似變化圖斑。結(jié)合年度基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)地表覆蓋信息，經(jīng)外業(yè)核查，確定保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生地表變化區(qū)域的變化內(nèi)容、變化面積、變化位置等詳細(xì)的變化信息。

3 ?監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

3.1 植被覆蓋度監(jiān)測(cè)與分析

3.1.1 植被覆蓋度的時(shí)序分布

規(guī)劃區(qū)植被覆蓋度呈現(xiàn)出明顯的空間差異性，主城區(qū)和水域形成了明顯的低植被覆蓋度區(qū)域;而有大量森林分布的西南部植被覆蓋度較高，并且這些區(qū)域也是植被覆蓋度變化較大的地方;另外在大量耕地分布的東北部等地區(qū)植被覆蓋度的變化也比較明顯。

3.1.2 夏季平均植被覆蓋度的年際變化

2006年、2011年、2016年夏季平均植被覆蓋度分別為0.83、0.87、0.80，植被覆蓋度從2006-2011年呈上升趨勢(shì)，上升了4.7%，從2011-2016年又呈下降趨勢(shì)，下降了7.9%。

3.1.3 土地利用類型對(duì)植被覆蓋度的影響

將植被覆蓋度分為五級(jí)，0-0.2為低覆蓋，0.2-0.4為中低覆蓋，0.4-0.6為中覆蓋，0.6-0.8為中高覆蓋，0.8-1.0為高覆蓋。2016年不同植被覆蓋度區(qū)間土地利用類型面積統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，其中林地是所有地類中植被覆蓋度最高的，林地面積覆蓋占高覆蓋面積的48%。耕地高覆蓋面積占總高覆蓋面積的40%。建設(shè)用地的植被覆蓋度最低，耕地和草地的植被覆蓋度較為接近。

3.2 監(jiān)測(cè)區(qū)水體分布與統(tǒng)計(jì)分析

監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)水資源豐富，分布均勻。2011年至2016年期間，各類水體均有所減少。湖泊水面減少了26.87hm2，坑塘水面減少了18.24hm2，水體總共減少了53.06hm2。

3.3 監(jiān)測(cè)區(qū)地表溫度反演

利用Landsat 8衛(wèi)星影像對(duì)規(guī)劃區(qū)進(jìn)行溫度反演，同時(shí)針對(duì)溫度反演結(jié)果采用密度分割法進(jìn)行密度分割，將規(guī)劃區(qū)建設(shè)用地、林地、耕地、水域、草地和裸地6種用地類型與溫度反演圖做疊加和統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)地表覆蓋與地表溫度的關(guān)系。

溫度分布情況和地表溫度與地表覆蓋的關(guān)系主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①2016年7月30日3時(shí)許，益陽(yáng)市城市規(guī)劃區(qū)溫度最低點(diǎn)為27.37℃，最高溫度為54℃，最高溫和最低溫相差27℃;②規(guī)劃區(qū)溫度分布差異明顯，且分布不均勻;③其中多處工業(yè)用地的地表溫度表現(xiàn)為異常高值（高于50℃）;④不同土地利用類型的地表溫度存在較大差異。城區(qū)建設(shè)用地地表溫度較高（38℃以上），植被及綠化用地的溫度較低（32-38℃），水體和林地最低（低于32℃），水體和林地對(duì)于城市的熱環(huán)境調(diào)節(jié)發(fā)揮著一定的作用。

3.4 山體水體保護(hù)范圍遙感動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)

通過(guò)2014年和2016年兩期的影像對(duì)比，選取兩處典型變化區(qū)域扶王侖山與馬良湖進(jìn)行影像對(duì)比。扶王侖山保護(hù)級(jí)別為二級(jí)山體，保護(hù)面積28.2hm2，最高海拔160.3m。2014-2016年期間，露天煤礦采掘場(chǎng)占地面積34144m2。根據(jù)外業(yè)調(diào)查，扶王侖山破壞區(qū)域?yàn)橐骊?yáng)泰天礦業(yè)有限公司，主要經(jīng)營(yíng)石煤露天開(kāi)采，年產(chǎn)10萬(wàn)噸石煤項(xiàng)目。馬良湖保護(hù)級(jí)別為一級(jí)水體，水體面積為1.7hm2。2014-2016年期間，多層獨(dú)立房屋建筑占水體面積9780m2。

4 ?結(jié)論

通過(guò)以地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和遙感圖像解譯數(shù)據(jù)為代表的空間數(shù)據(jù)與規(guī)劃區(qū)專題統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的結(jié)合分析，對(duì)城市規(guī)劃區(qū)獲得了更加微觀化精細(xì)化的認(rèn)識(shí)。

從整體上分析，監(jiān)測(cè)區(qū)夏季平均植被覆蓋度2006-2011年呈上升趨勢(shì)，2011-2016年期間植被覆蓋度呈下降的趨勢(shì)，土地利用變化是造成植被覆蓋度下降的主要原因，2011-2016年期間監(jiān)測(cè)區(qū)建設(shè)用地增加了1058.50hm2，將近1000hm2的林地和耕地轉(zhuǎn)為了建設(shè)用地。監(jiān)測(cè)區(qū)各類水體也是呈減少的趨勢(shì)，總共減少了53.06hm2。從地表溫度反演可得到該區(qū)域夏季7月某天溫度最高溫度為54℃，最高溫和最低溫相差27℃;其中多處工業(yè)用地的地表溫度表現(xiàn)為異常高值（高于50℃）。

新增的城鎮(zhèn)建設(shè)用地主要來(lái)自周邊的耕地和林地，主要由于隨著近年來(lái)規(guī)劃區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，部分農(nóng)業(yè)人口向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，城市擴(kuò)展加速，相應(yīng)地導(dǎo)致城鎮(zhèn)住房、交通等基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)展，引起城鎮(zhèn)用地和其他建設(shè)用地增加。城市規(guī)劃區(qū)林地面積雖然占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但是中心城區(qū)周圍林地退化對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的影響不容忽視，對(duì)其必須進(jìn)行科學(xué)的使用和管理。

從每處山體水體上分析，2011-2016年期間，益陽(yáng)市城市規(guī)劃區(qū)地表形態(tài)變化比較明顯，一、二級(jí)山體保護(hù)范圍變化圖斑面積較大，一、二級(jí)水體保護(hù)范圍變化不大。規(guī)劃區(qū)山體保護(hù)范圍變化面積86.03hm2，山體由原始植被生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地、堆掘地、硬化地表、水域、園地和露天煤礦采掘場(chǎng)等類型。水體保護(hù)范圍變化面積2.28 hm2，水體由原始水域生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地等類型。

繼續(xù)開(kāi)展自然山體水體常態(tài)化遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。各級(jí)行政主管部門可根據(jù)監(jiān)測(cè)成果，對(duì)山體水體保護(hù)紅線內(nèi)的破壞區(qū)域進(jìn)行有針對(duì)性的巡查，打擊違法侵占、破壞山體水體行為。建議對(duì)保護(hù)紅線內(nèi)的礦區(qū)開(kāi)展“礦山復(fù)綠”行動(dòng)，對(duì)監(jiān)測(cè)內(nèi)仍在保護(hù)區(qū)內(nèi)生產(chǎn)的礦區(qū)，依法責(zé)令退出。

參考文獻(xiàn)：

[1]史文中.地理國(guó)情監(jiān)測(cè)理論與技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2013.

[2]許娟.3S技術(shù)在地理國(guó)情普查信息采集中的應(yīng)用硏究[D].成都：成都理工大學(xué)，2015.

[3]肖昶，張莉.地理國(guó)情監(jiān)測(cè)遙感數(shù)據(jù)源比選方法研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2019（8）：116-120.

作者簡(jiǎn)介：唐根（1977-），男，湖南長(zhǎng)沙人，在職研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闇y(cè)繪地理信息。