2014—2021年朝陽市土地利用的動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測

郭仕豪

（西南科技大學(xué)，四川 綿陽 621010）

土地利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測是指以土地變更調(diào)查的數(shù)據(jù)及圖件為基礎(chǔ)，合理運(yùn)用遙感圖像處理與識(shí)別技術(shù)，從遙感圖像上提取變化信息，從而定期監(jiān)測林地、草地、耕地、建設(shè)用地和水域等土地利用變化情況。近年來，我國高度重視土地利用/覆被變化研究[1-3]，積極開展土地利用情況調(diào)查。目前，遙感技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于土地利用/覆被變化研究領(lǐng)域[4-7]。本文以朝陽市雙塔區(qū)和龍城區(qū)為研究區(qū)，提取2014—2021年的5期Landsat衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，采用監(jiān)督分類法統(tǒng)計(jì)不同土地利用類型的面積變化規(guī)律，以期為預(yù)測土地利用發(fā)展趨勢提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

朝陽市位于遼寧省西北部，雙塔區(qū)和龍城區(qū)是其管轄的兩個(gè)區(qū)。朝陽市地形以丘陵為主，其分布錯(cuò)綜復(fù)雜，適用于發(fā)展農(nóng)業(yè)的平原面積較少，但生物多樣性非常豐富，土地資源總量大。雙塔區(qū)和龍城區(qū)處于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，因有低山阻隔，受海洋影響較小，降水量總體較少。研究區(qū)面積合計(jì)1 204 km2，其中，雙塔區(qū)面積約為500 km2，龍城區(qū)面積約為704 km2。下面分析雙塔區(qū)和龍城區(qū)的自然資源狀況。

1.1 雙塔區(qū)

雙塔區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，共發(fā)現(xiàn)有益礦產(chǎn)67種，有開采價(jià)值的有50種，已開采30余種。金、鉬、錳礦馳名遼寧省內(nèi)外，優(yōu)質(zhì)礦泉水國內(nèi)外聞名，煤、石灰石、水泥石、大理石、瑩礦石、膨潤土、硅石、白云石儲(chǔ)量大且品位高，開發(fā)潛力大。地下水資源量為1 779.9萬m3，地下水可采量為1 481.2萬m3，水資源總量為2 572.9萬m3

1.2 龍城區(qū)

龍城區(qū)礦產(chǎn)資源較為豐富，已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源18種，其中石灰?guī)r、膨潤土、玄武巖儲(chǔ)量豐富，極具開發(fā)價(jià)值。龍城區(qū)聯(lián)合鎮(zhèn)硅石儲(chǔ)量超過2億t，膨潤土儲(chǔ)量達(dá)到5 000萬t。龍城區(qū)地下水資源貧乏，主要為第四紀(jì)孔隙水及基巖裂隙水。

2 數(shù)據(jù)來源與處理方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)，選取云量小于3%的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)。受限于時(shí)間、研究對(duì)象等因素，提取朝陽市雙塔區(qū)和龍城區(qū)時(shí)間跨度1～2年的5期Landsat衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)（2014年、2015年、2017年、2019年、2021年）作為基本信息源，應(yīng)用ENVI軟件和ArcGIS軟件，將龍城區(qū)和雙塔區(qū)的土地利用類型分為林地、草地、耕地、建設(shè)用地、水域五類，提取每一年的土地利用類型面積分析其走勢[8-9]。

2.2 處理方法

選取朝陽市雙塔區(qū)和龍城區(qū)2014—2021年的專題制圖儀（TM）影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過輻射定標(biāo)和FLAASH大氣校正的圖像預(yù)處理，通過邊界矢量對(duì)圖像進(jìn)行裁剪，再利用ENVI軟件進(jìn)行監(jiān)督分類，提取分類后的結(jié)果進(jìn)行分析，最后用ArcGIS軟件制作專題圖。

2.2.1 圖像裁剪

圖像裁剪是確定研究區(qū)的必要一步，可以表征研究區(qū)范圍。將朝陽市雙塔區(qū)和龍城區(qū)的矢量邊界導(dǎo)入朝陽市遙感影像圖，采用矢量邊界對(duì)圖像進(jìn)行裁剪。

2.2.2 輻射定標(biāo)

經(jīng)輻射定標(biāo)，消除遙感圖像成像過程中大氣、地形、光照等因素造成的輻射誤差，將圖像的亮度灰度值轉(zhuǎn)換為絕對(duì)的輻射亮度。

2.2.3 大氣校正

大氣校正的目的是消除大氣和光照等因素對(duì)地物反射的影響，常用的方法有直方圖匹配法、黑暗像源法和不變目標(biāo)法。本文采用ENVI軟件進(jìn)行快速大氣校正。

2.2.4 圖像增強(qiáng)

不同地物對(duì)光線的吸收和反射程度不同，人眼不能識(shí)別某些復(fù)雜地物時(shí)，通過彩色合成來區(qū)分和提取研究所需的地物信息。

3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

監(jiān)督分類的常見方法包括最小距離分類法、多級(jí)分類切割法和最大似然分類法。本研究采用最大似然分類法，將研究區(qū)分為林地、草地、耕地、建設(shè)用地和水域五類，通過查閱朝陽市官方數(shù)據(jù)資料，與相應(yīng)的TM影像數(shù)據(jù)對(duì)比，借助ENVI軟件對(duì)5期影像數(shù)據(jù)圖進(jìn)行監(jiān)督分類，得出5期土地利用分類圖和土地利用面積數(shù)據(jù)。

3.1 土地利用類型面積及比例

據(jù)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)2014—2021年5期土地利用類型面積及比例如表1所示。結(jié)果表明，研究區(qū)以林地、耕地、建設(shè)用地為主要土地利用類型。2014—2021年，林地和水域面積雖有小幅變化但基本保持穩(wěn)定，草地面積和耕地面積呈減少趨勢，建設(shè)用地面積呈增長趨勢。研究區(qū)林地和水域面積存在極小的波動(dòng)，屬于正常變化，建設(shè)用地面積增幅較大，而耕地面積明顯下降，表明研究區(qū)城鎮(zhèn)化速度加快。

表1 土地利用類型面積及比例

3.2 土地利用動(dòng)態(tài)度分析

土地利用動(dòng)態(tài)度可以表征研究區(qū)一定時(shí)間內(nèi)土地利用類型的變化，近年來，它常用于土地利用變化研究。土地利用動(dòng)態(tài)度分為兩種，即綜合土地利用動(dòng)態(tài)度和單一土地利用動(dòng)態(tài)度。本研究采用單一土地利用動(dòng)態(tài)度對(duì)研究區(qū)土地利用類型變化進(jìn)行定量分析，結(jié)果如表2所示。

表2 2014—2021年研究區(qū)土地利用類型變化

單一土地利用動(dòng)態(tài)度的計(jì)算公式為

式中：k為研究期內(nèi)單一土地利用動(dòng)態(tài)度，%；uα和uβ分別為研究期初和研究期末某一土地利用類型的面積，km2；T為研究期，年。

從單一土地利用動(dòng)態(tài)度來看，研究區(qū)建設(shè)用地面積增長幅度較大。伴隨交通網(wǎng)絡(luò)的完善，朝陽市在產(chǎn)業(yè)方面受到京津冀地區(qū)的輻射，經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越好，建成區(qū)面積進(jìn)一步擴(kuò)大，但大量耕地被占用，致使耕地面積快速減少。隨著最嚴(yán)格耕地保護(hù)制度的落實(shí)，耕地面積減少態(tài)勢得到一定程度的遏制。2014—2021年，研究區(qū)林地面積基本未發(fā)生變化，始終保持在較高水平。2020年8月，遼寧省政府確定朝陽市為全省林長制試點(diǎn)市。朝陽市委、市政府高度重視，緊緊抓住試點(diǎn)契機(jī)，以實(shí)施林長制為抓手，以實(shí)現(xiàn)“林長治”為目標(biāo)，加強(qiáng)林草治理體系和治理能力建設(shè)。

4 結(jié)論

本文以朝陽市雙塔區(qū)和龍城區(qū)為研究區(qū)，采用監(jiān)督分類法得出2014—2021年的5期土地利用類型面積變化數(shù)據(jù)。研究區(qū)土地利用類型中，林地和耕地占比較大，草地面積和耕地面積呈減少趨勢，建設(shè)用地面積長期保持上升態(tài)勢，林地和水域面積有小幅波動(dòng)，但基本保持穩(wěn)定。城鎮(zhèn)化建設(shè)占用大量耕地，耕地面積出現(xiàn)明顯減少，若不及時(shí)解決問題，則可能影響朝陽市的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，朝陽市應(yīng)堅(jiān)持新發(fā)展理念，對(duì)當(dāng)?shù)赝恋乩眠M(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，避免建設(shè)用地盲目擴(kuò)張，最終實(shí)現(xiàn)綠色健康發(fā)展。