遥感技术在农用地缩减统计中的应用

2016-12-27赵飞燕

地理空间信息 2016年5期

关键词：达州市农用地面积

赵飞燕，李飞

（1.杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100；2.长安大学，陕西西安 710054）

遥感技术在农用地缩减统计中的应用

赵飞燕1,2，李飞1

（1.杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100；2.长安大学，陕西西安 710054）

随着社会经济的发展，城市用地向外扩张，农用地受到直接影响，面积不断缩减。随着遥感技术日趋成熟，可通过遥感技术获取的影像图片来分析农用地的面积形态。以达州市农用地的缩减为例，引入缩减强度指标，分析和总结了达州市农用地的缩减规律及特征。

遥感技术；农用地；达州市

土地属于最基本的自然资源，农业土地在国民经济建设中的作用举足轻重。由于受城市的扩张，道路、桥梁等基础设施建设用地的影响，农业土地的利用面积逐步减少。随着地理信息技术、卫星遥感技术、空间定位技术、测绘和数据处理技术等的快速发展，所获得数据的分辨率、精确度和可靠性不断增强，可有效获取农业用地的信息，动态监测农业用地的变化过程。为了掌握农业土地面积的变化趋势，以遥感影像为数据源，以ArcGIS为制图及数据分析工具，通过长期的遥感监测来分析农业土地面积的形态特征，为国土资源部门提供参照数据。本文以达州市为例，以Landsat TM 遥感影像为数据源，通过对TM影像的研究和实地调查，定量地分析了达州市农业土地用地状况及其规律和发展趋势。

1 软件平台简介

1.1 ArcGIS 10.0软件

ArcGIS 10.0是由美国ESRI公司开发的，一个统一的地理信息系统平台，由桌面软件Desktop、服务器GIS、嵌入式GIS和移动GIS 等4个基础框架组成。该软件用于对各种地理数据进行分析，覆盖工商农等各个领域，最终绘制出有针对性的专题图。

1.2 ENVI 4.8软件

ENVI 4.8是2010-11-16正式由美国ITT Visual Information Solutions公司发布的，一款从影像中提取信息的遥感图像处理软件。该软件处理技术涵盖了图像数据的输入、输出、定标、图像增强、校正、正射校正、镶嵌、数据融合以及各种变换、信息提取、图像分类、与GIS的结合、DEM及三维信息提取、雷达数据处理、三维立体显示分析等，并提供了波普分析和高光谱分析工具。

2 研究区概况

达州市位于四川省东北部，幅员1.66万km2，人口690.7万，是四川省的农业人口大市，地势东北高（大巴山区）西南低（盆地丘陵区），山地占幅员面积的70.70%，丘陵占28.10%，平坝占1.20%。北部山体切割剧烈，山势陡峭，形成中、低山地貌单元；中南部较为平缓，形成平等谷地地貌单元。

3 达州市农业用地信息的获取与分析

3.1 数据准备与预处理

为了准确、实时地得到达州市农业土地利用动态变化的数据，本文获取了Landsat TM 1995年、2002年、2006年和2010年4个时期的遥感影像图。Landsat TM影像使用的是WGS84坐标系，中国1∶400万行政区划图使用的是1954北京坐标系，为了使TM影像与行政区划矢量重合，需要在ArcGIS中进行坐标系转换。

遥感图像在成像时，由于成像投影方式、传感器外方位元素变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素的影响，遥感图像存在一定的几何变形。因此需要对遥感图像进行预处理。本文采用Image to Map校正，以谷歌地图2013年达州市卫星影像为标准，对4个时相的TM遥感影像进行校正。经过预处理的4个时相遥感图像见图1。

3.2 农用地的提取

用ENVI 4.8软件对遥感影像波段进行分析，使用阈值进行图像提取，对波段进行运算，提取各波段DN 值在阈值内的像素点，根据设定的阈值进行求交运算，将农用地从已经提取的地类中精确提取出来即可。提取结果如图2所示。

图1 经过预处理的遥感图像

将提取出的农用地由栅格格式转化为矢量格式，再利用ArcGIS软件对图形进行简单设置，将4 a的达州市的农用地放在同一图层，比较达州市区农用地的减少情况，如图3。

3.3 农用地减少的统计与分析

由于城市空间的扩展是一个重要的城市化指标，对应地来讲就是农用地相应减少，因此判别农用地缩减规律和趋势，对于国土资源部门制定合理的调控政策有重要意义。农用地缩减百分比是某空间单元在j年减少的面积与i年减少的面积的差值与i年减少面积的比值，即

图3 达州市农用地减少图

式中，R为农用地缩减百分比；mi为i年的农用地减少面积；mj为j年的农用地减少面积。对提取的达州市农用地减少面积进行统计，结果如表1所示。

表1 达州市农用地减少面积统计表

由表1可知，达州市农用地面积在1995～2002年有了较大减少，减少的农用地面积翻了近一倍；而随着时间的推移以及城市建筑的饱和，与上年份减少百分比逐年下降，2002～2006年的减少百分比为59.6%，2006～2010年则下降为25.3%。

3.4 指标分析

农用地缩减指数是某空间单元在研究时期内的土地利用缩减面积占其土地总面积的百分比，是对不同时期的缩减面积进行标准化的过程，用以比较不同时期研究区域内农用地缩减的强弱或快慢。

式中，AGR为农用地缩减指数；Si为i年的农用地面积；Sn+i为n+i年的农用地面积；n为以a为单位的时间。统计结果见表2。

表2 农用地缩减指数

由表2可知，达州市的农用地在1995～2002年一直处于强缩减期，伴随着经济更加飞速的发展，城市建筑的扩张，达州市在2002～2006年农用地缩减指数达到了3个时期的最顶峰。随着城市建设的逐渐成型，在2006～2010年农用地缩减指数急剧下降，不到2002～2006年间的1/2，说明达州市的城市建设趋于缓和，农用地面积的缩减保持平稳。

4 达州市农用地缩减分析

农用地缩减的实质是人类为满足社会经济的发展需要，不断调整、重新配置农用地的利用类型。它是多种因素综合作用的结果，受经济发展状况、人口增长、交通设施的发展和政策制度因素的综合影响。

4.1 经济快速增长

经济快速增长是城市发展的决定性因素，当经济处于高速发展阶段时，有更多的资金用于城市的改造与扩展，直接导致城市周边农用地的缩减。据统计，2000年，达州市财政一般预算收入仅为4.2亿元，突破10亿元用了6 a时间，从10亿到30亿仅用了4 a时间，其中“十一五”期间，年均增长28.6%以上，成为历史上财政收入增长最快的时期。2010年，一般预算收入中税收收入的比重提高到72.44%，比2000年提高了7.17个百分点，收入结构得到逐步优化。每年生产总值都呈上升趋势，经济效益的提高在很大程度上促进了城市面积的增加，经济的发展是农用地缩减的直接动力。

4.2 城镇人口增长

人口因素是人类社会经济因素中最主要的因素，是推动城市用地面积扩展变化的内在动因。在第六次人口普查中，达州市的城镇化进程明显加快。全市常住人口中，城镇人口为178.841 8万，占32.7%；乡村人口为367.967 4万，占67.3%。与第五次人口普查相比，城镇人口增加了89.331 2万，乡村人口减少了121.836 9万，城镇人口比重上升17.2%。一定程度上人口的增长势必会增加居住、交通等方面的需求，加速城镇化，大量的农用地转变为建设用地，加快了农用地缩减的速度。

4.3 交通设施的持续发展

城市作为区域文化和经济中心，其与区域及区域外的物质联系主要靠交通来实现。因此，交通的发展促进了城市空间扩展并改变了城市外部形态，同时也是农用地缩减的原因之一。达州市交通便捷，商贸活跃，是中国179个公路运输主枢纽之一和四川省12个区域性次级枢纽城市之一。达州火车站是西南第四大火车站，国道210、318线纵横全境，达渝高速公路直达重庆。达州境内水陆空立体交通体系完备，是四川省通江达海的东通道，是中国西部地区重要的物流枢纽城市。

4.4 城市生活水平的提高以及政策制度因素

随着经济水平的提高，可支配收入及在岗职工年均货币工资也随之大幅提高。城市居民的消费支出、住房面积均有大幅度增加。达州市是一个还在持续发展中的城市，政府一直以来都对市政建设、城市建设表示了高度的关注，并不断投入城市建设，规划达州市新老市区的建设。城市生活水平的提高以及政策制度因素都是农用地缩减的原因。