四期衡水湖國家級自然保護區(qū)遙感影像分類結果對比分析

國文哲 李月英 陳亞南 韓冰 彭衛(wèi)剛

摘?要：以衡水湖國家級自然保護區(qū)為研究區(qū)域，利用1985年、1995年、2005年、2020年4期遙感影像為數據源，借助ENVI和ArcGIS技術，對36年來衡水湖國家級自然保護區(qū)的土地利用類型組成及其變化進行分析。結果表明：近36年來土地利用效率顯著提升，裸地大量轉化為耕地和水域等，近15年建筑用地面積銳減。隨著政府采取一系列工程建設與管理措施，保護區(qū)內自然生態(tài)系統(tǒng)土地類型布局合理，保護效果顯著。

關鍵詞：遙感;衡水湖濕地;影像分類

Abstract：Taking?Hengshui?Lake?National?Nature?Reserve?as?the?research?area，using?the?remote?sensing?images?in?1985，1995，2005?and?2020?as?the?data?source，and?using?ENVI?and?ArcGIS?technology，the?land?use?types?composition?and?changes?of?Hengshui?Lake?National?Nature?Reserve?in?the?past?36?years?were?analyzed.The?results?show?that?the?land?use?efficiency?has?been?significantly?improved?in?the?past?36?years，and?a?large?amount?of?bare?land?has?been?converted?into?cultivated?land?and?water?area，and?the?area?of?building?land?has?decreased?sharply?in?the?past?6?years.With?a?series?of?engineering?construction?and?management?measures?adopted?by?the?government，the?land?types?of?the?natural?ecosystem?in?the?protected?area?are?rationally?distributed?and?the?protection?effect?is?remarkable.

Keywords：Remote?sensing;Hengshui?Lake?wetland;image?classification

1?緒論

遙感圖像分類即利用計算機軟件，通過對遙感圖像中各類地物的光譜信息和空間信息進行分析，選取不同地物類型的特征，將圖像中像元按照某種算法或規(guī)則劃分成不同的類別，獲取遙感圖像中與實際地物的對應信息，從而實現圖像的分類。遙感圖像計算機分類的依據是遙感圖像像素的相似度，常使用距離和相關系數來衡量相似度，常見的分類方法有監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類法。土地類型是指土地按其自然屬性（綜合自然特征）的相似性和差異性劃歸的類別。土地各個構成因素（土壤、巖石、地貌、氣候、植被和水分等）性狀的不同量的不同組合，由此構成了不同的土地類型[1]。土地類型是研究土地利用狀況的最為重要的因素之一[2]。

本文以衡水湖保護區(qū)為例，在ENVI技術支持下采用監(jiān)督分類方法解譯遙感影像，對1985年、1995年、2005年、2020年四期衡水湖國家級自然保護區(qū)各土地利用類型的變化進行定量分析，總體揭示保護區(qū)土地利用類型動態(tài)變化趨勢。

2?研究區(qū)與數據處理

2.1?研究區(qū)概況

衡水湖國家級自然湖保護區(qū)坐落在河北省衡水市桃城區(qū)、冀州兩縣區(qū)境內，是國家AAAA級旅游景區(qū)，也是華北平原唯一保持沼澤、水域、灘涂、草甸和森林等完整濕地生態(tài)系統(tǒng)的自然保護區(qū)，占地面積163.65平方公里。本文采用RS和GIS技術，以衡水湖國家級自然湖保護區(qū)為研究對象，定量分析了保護區(qū)近36年來土地利用類型時空變化，以期為區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理與決策提供科學依據。

2.2?數據來源與處理

利用1985年、1995年、2005年、2020年四個時相高分辨率遙感影像數據，經過大氣校正、正射校正和幾何校正等處理，以監(jiān)督分類中的最大似然法對校正后影像做分類解譯，獲得1985年、1995年、2005年、2020年衡水湖保護區(qū)的土地利用類型空間分布數據集，見下圖。

3?結果分析

3.1?土地利用類型組成

衡水湖保護區(qū)土地利用類型包括耕地、裸地、沼澤、建筑用地、水域。到2020年以耕地面積最大，面積為98.35km2占比60.12%;水域次之，面積為30.63km2占比18.72%;裸地面積4.59km2，占比2.80%;沼澤面積20.31km2，占比12.41%;建筑用地面積9.71km2，占比5.94%，見表1。

3.2?土地利用類型組成動態(tài)變化

研究期間衡水湖保護區(qū)內各個土地利用類型面積發(fā)生了不同程度的改變。耕地作為占比最大的區(qū)域，增加也最多，增加32.65km2;裸地面積顯著下降，由56.00km2減至459km2;水域面積顯著增加，由10.97km2增至30.63km2;沼澤、建筑用地面積變化不大。

由表2可知：1985—2020年耕地面積總體呈增長趨勢，1985—2005年呈增加趨勢、2005—2020年呈減少趨勢，1985—2005年增長最為突出，共增長33.79km2;裸地面積總體呈減少趨勢，其中1985—2005年減少最為突出，共減少55.07km2，水域面積呈波動變化，1985—1995、2005—2020年呈增長趨勢，1995—2005呈減少趨勢，近15年水域面積增長了66.8%;沼澤面積年際變化較大，2020年與1985年面積相近;建筑面積1985—2005年變化較為平穩(wěn)，2005—2020年面積銳減，減少率為35%。綜合來看，耕地、水域、沼澤面積增加，裸地、建筑用地面積削減。

4?結論與建議

本文主要以衡水湖國家級自然保護區(qū)為研究對象，以ENVI和ArcGIS為主要技術手段，通過對影像分類，定量分析保護區(qū)土地利用類型動態(tài)變化趨勢。2020年11月19日，衡水湖國家級自然保護區(qū)順利通過國家5A級旅游景區(qū)景觀質量評審，為鞏固現有成果，提出以下建議：

（1）嚴守保護區(qū)紅線，加強管理，維護保護區(qū)生態(tài)安全。

（2）中湖大道以西土地利用潛力較大，建議適當擴充西湖水域面積。

（3）加強監(jiān)測，建議采用遙感宏觀監(jiān)測與監(jiān)測點采樣監(jiān)測相結合的方式，及時獲取土地利用類型變化動態(tài)，制定符合生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的政策和措施，為野生動植物提供充足的生存空間。

參考文獻：

[1]孫艷敏.縣級土地類型劃分及其在耕地分等中的應用——以太原市萬柏林區(qū)為例[D].中國農業(yè)大學，2005.

[2]蒙吉軍.土地評價與管理.第2版[M].北京：科學出版社，2011.Mengji?Army.Land?evaluation?and?Management.2nd?Ed.[M].Beijing：Science?Press，2011.

基金項目：河北省濕地生態(tài)與保護重點實驗室（籌）2019年度開放基金（hklk201901）

作者簡介：國文哲（1991—?），女，河北武邑人，助理工程師，主要從事遙感應用和應用氣象研究。