基于3S技术的隆昌县土地利用/覆被动态监测

2014-02-19杨武年

地理空间信息 2014年5期

周丹，杨武年

（1. 成都理工大学地学空间信息技术国土资源部重点实验室，四川成都 610059）

土地利用/覆盖变化(LUCC)作为全球变化的一个重要内容，对全球生态环境有巨大影响。应用3S技术可以研究LUCC现状及其动态变化，为调查土地利用结构、合理规划和管理土地资源指明方向，已经成为区域可持续发展的一项重要工作。本文采用最大似然法与人机交互目视解译相结合的方法对隆昌县两期遥感影像进行土地利用分类，并对其结果进行分析，实现对隆昌县2000～2010年的土地利用/覆被变化动态监测。

1 研究区概况

隆昌县地处四川盆地东南部、川渝两省市交界处（图1），面积794 km2，其中耕地面积381.4 km2，基本农田320 km2，森林覆盖率13.01%。隆昌县属亚热带湿润季风气候，受盆地和本地自然环境影响，具有气候温和、降雨量丰沛、光热充足、无霜期长的特点。

图1 隆昌位置图

2 研究内容与技术路线

2.1 数据源

本研究采用2000年9月和2010年5月、轨道号为128-040的Landsat5遥感影像，空间分辨率为30 m，图像质量优良，并已经过预处理。基础地理信息数据包括隆昌县行政区划图和社会经济统计资料等。

2.2 数据处理

利用行政区划图对已经过辐射校正和几何精校正的遥感影像进行裁剪，获得相应区域的地理底图。首先根据TM图像各波段特征，采用4（近红外）、3（红）、2（绿）波段组合，得标准假彩色图像；然后用隆昌县行政区划图对遥感影像进行裁剪，经过预处理后的遥感图像见图1。

图2 隆昌县Landsat5 TM4，3，2波段假彩色合成图像（分辨率30 m）

2.3 LUCC土地分类

结合研究区实际，将土地利用分为水库、水田、河流、道路、旱地、疏林地、灌木林、有林地、城镇用地、未利用地等10类。在统计分析时，将水库和河流合并为水域，水田和旱地合并为耕地，疏林地、灌木林和有林地合并为林地。采用最大似然法与人机交互目视解译相结合的方法,再结合辅助资料，获得精度较高的分类图，见图3。2期影像最终解译精度均达到85%以上。

图3 隆昌县土地利用分类图

3 土地利用/覆被变化动态监测分析

3.1 土地利用变化研究方法

单一土地利用/土地覆盖类型动态度表示某研究区域一定时间范围内某土地利用/土地覆盖类型的数量变化情况。单一土地利用类型变化强度为：

区域LUCC综合变化强度为：

式中，∆Ui是研究时段内类型i的净增加量；∆Uai、∆Ubi分别是研究初期和末期类型i的面积；S是区域总面积；T为研究时段，其单位一般为a；n为土地利用类型数。

单一土地利用类型变化趋势和状态指数为：

区域土地利用/覆被变化趋势和状态指数为：

式中，∆Uout-i为研究时段内类型i转变为其他类型的面积之和；∆Uin-i为其他类型转变为第i种类型的面积之和。

3.2 LUCC分析

对隆昌县作进一步的土地利用/覆被变化特征分析和结构变化分析。该县各地类土地利用变化、转移矩阵分别见表1、表2。

表1 隆昌县土地利用变化

表2 隆昌县2000～2010年LUCC转移矩阵/km2

1）耕地：2000年，耕地面积403.20 km2，占总面积51.17%；2010年，耕地面积394.44 km2，占总面积50.06%。10 a间，耕地面积减少1.11%。由两期分类图像可以看出，大部分减少的耕地被城镇用地侵占。

2）城镇用地：2000～2010年，居民建设、工矿用地等从67.04 km2增加到81.01 km2，增长1.77%。其中，城镇用地主要在城乡接合部沿交通干线向两边扩张，边远地区的农村居民纷纷向乡、镇靠拢。

3）林地：2000～2010年，隆昌以县域西南部为重点，巩固退耕还林成果。10 a间，林地（包括有林地、疏林地、灌木林等）面积从239.22 km2增加到239.91 km2，林地保护取得明显成果。

4）交通用地：10 a中，隆昌县交通用地由23.02 km2增加到24.65 km2。

5）水域：2000年，水域面积21.17 km2，而2010 年已减少到15.54 km2。同时，干涸的水域逐渐转型为耕地或其他土地。

6）未利用地：2000～2010年，隆昌县未利用地（包括待开发地、草地等）面积从34.38 km2减少到32.43 km2，主要转型为城镇用地和林地。

3.3 土地利用变化状态及趋势分析

由表1、表2以及式（1）～（4）计算隆昌县LUCC变化强度、变化趋势和状态指数，得到表3和表4。由表3可知，耕地和城镇用地的变化强度最大，对区域的影响最大；其次为水域，林地、交通用地和未利用地的变化强度最小。隆昌县的LUCC变化强度为0.413，在LUCC变化强度分级标准中属于变化强度较弱的（0.1

由表4可知，隆昌县水域、交通用地和城镇用地的变化极不平衡，Pi分别为-0.928、0.965、0.812；耕地、林地和未利用地Pi指数均在0.35以下，变化相对较平衡。该县LUCC变化综合趋势和指数为0.359，属于准平衡（0.25

表3 隆昌县LUCC变化强度指数

表4 隆昌县LUCC变化趋势指数

4 隆昌县土地利用驱动力分析

4.1 人口因素

在土地利用/覆盖变化的诸多因素中，人口增长和消费方式的改变是土地利用变化的重要驱动力。2000～2010年，隆昌县全县总人口从74.50万人增长到77.73万人。人是生产者，同时也是消费者，人口的增多，增加了对土地的压力，而且生活质量的提高必然导致土地输出压力加大，导致城镇周边的耕地和未利用地向建筑用地和交通用地转化。

4.2 社会经济因素

2010年以来，隆昌县全力狠抓园区企业生产经营和项目投资工作，效果明显。各项主要经济指标完成较好，1～11月，实现规模以上工业总产值102.6亿元，同比增长46.7%，超进度目标7个百分点，提前实现“百亿”园区目标，成为内江市第二个百亿产业园区。

4.3 城市化因素

城市化速度的加快，使工业企业数量不断增加，城市规模不断扩大，导致企业、城市建设及交通用地需求不断增加。2000年至2010年，隆昌县耕地减少主要是因为城乡居民点用地扩大，10 a间建成区面积增加12.13 km2。经计算，该研究区2000年、2010年的土地利用城镇化指数分别为0.31、0.34，其值随时间的变化迅速增加，表明土地利用的城镇化是以耕地丧失为代价的。