基于遥感的珠海市植被覆盖动态变化研究

2017-09-22陈红顺肖红玉

地理空间信息 2017年9期

关键词：横琴珠海市土地利用

陈红顺，贺辉，肖红玉

（1.北京师范大学珠海分校信息技术学院，广东珠海 519087）

基于遥感的珠海市植被覆盖动态变化研究

陈红顺1，贺辉1，肖红玉1

（1.北京师范大学珠海分校信息技术学院，广东珠海 519087）

城市植被的空间分布是城市生态环境质量变化的重要标志，对其进行研究，可为城市规划与建设提供决策支持。为研究珠海市植被覆盖的动态变化情况，利用两期Landsat TM/OLI影像，从数量变化﹑空间分布和时空变化3个方面探讨了研究区的城市植被覆盖动态变化。研究结果表明：①珠海市植被覆盖面积在2009～2014年有所减少；②珠海市大面积的植被覆盖主要由山体构成；③2009～2014年植被覆盖减少，主要转化为建设用地，特别是在南湾﹑横琴和西区尤为明显，与近年来中心城区开发强度趋于饱和﹑新增建设用地主要集中于此有关。

土地利用变化；植被覆盖；Landsat；珠海市

近年来，随着我国城市化的快速推进，各种城市环境问题日益凸显；与此同时，居民对生活环境质量的要求也越来越高，城市生态环境越来越受到各方的高度重视[1-3]。植被覆盖作为城市生态环境的重要组成部分，具有重要的生态和社会功能以及巨大的经济效应，其空间分布和变化是反映城市生态环境质量和居民生活水平的重要标志[4-8]。因此，研究城市植被覆盖的空间分布及其变化，可为城市规划与建设提供决策支持[9-12]。

1 研究区与数据来源

1.1 研究区概况

珠海市位于广东省南部﹑珠江出海口西岸，东与香港隔海相望，南与澳门陆地相连，西邻新会﹑台山市，北与中山市接壤。珠海市陆地面积为1 696 km2，属亚热带海洋性气候，冬无严寒，雨量充沛，气候宜人；地势由西北向东南倾斜，地形多样，以丘陵﹑平原为主，兼有低山﹑滩涂等。珠海市是全国唯一以整体城市景观入选“全国旅游胜地四十佳”的城市，在2013 年中国城市可持续发展指数报告中珠海市综合排名全国第一，有“浪漫之城” 的称号。

1.2 数据来源

本文采用的基础数据为：2景Landsat5 TM影像（成像时间为2009-10-17，轨道号分别为122/44﹑122/45）﹑1景Landsat8 OLI影像（成像时间为2014-10-15，轨道号为122/44）；其他数据包括覆盖珠海市主城区的WorldView2影像（2013-01-09）和珠海市行政区划图，详见表 1。

表1 遥感数据来源统计

1.3 数据预处理

本文所采用的Landsat TM/OLI影像成像时间为北京时间上午10：00～11：00，天气晴朗，天空无云。其中，Landsat5 TM影像获取时已做过几何校正和辐射校正，无需做进一步校正即可应用。首先将两景Landsat5 TM影像进行镶嵌，得到覆盖珠海市全境的影像；再以2009年Landsat5 TM影像为参考图像，选取25个地面控制点，采用二次线性内插法将2014年的Landsat8 OLI影像与2009年Landsat5 TM影像进行配准，精度控制在0.5个像元以内；然后采用最近邻域法对2014 年影像进行重新采样，使所有波段统一采样成30 m分辨率；最后以珠海市行政区划图生成掩膜，分别对2009年和2014年的影像进行裁剪，得到只包含研究区域的影像。图 1为2009年Landsat TM 543波段合成图像。

1.4 土地利用分类

结合珠海市土地利用特点与研究需要，将土地利用类型分为建设用地﹑植被﹑水体和其他4个类型。首先，利用波段543与波段432假彩色合成图像，并结合WorldView2影像和实地调查数据，建立两期遥感影像的解译标志；然后，使用最大似然法对两期影像进行监督分类，并对分类结果做进一步分类后处理；最后，根据实地调查和WorldView2的目视解译结果，对上述分类结果进行精度评价，得到2009年的总体精度为90.90%﹑Kappa系数为0.875 0，2014年的总体精度为85.18%﹑Kappa系数为0.794 5。

图1 2009年Landsat TM 543波段合成图像

2 分类结果与分析

2.1 珠海市植被覆盖的数量变化

根据土地利用分类结果，对2009～2014年珠海市各种土地利用类型的面积进行统计，其结果见表2。可以看出，2009～2014年珠海市的植被覆盖面积有所减少，总面积从39 586.4 ha减少为37 288.4 ha，5 a间减少了2 298.0 ha；与此同时，建设用地面积大幅增长，总面积从39 567.2 ha增加到64 955.5 ha。各种土地利用类型面积的变化，导致研究区各种土地利用类型构成比例发生了明显变化。

表2 2009～2014年珠海市各种土地利用类型面积统计

2.2 珠海市植被覆盖的空间分布

图2反映了珠海市植被覆盖的空间分布情况，可以看出大面积的植被覆盖主要由山体构成，如东部城区的凤凰山﹑板障山，横琴的大横琴山﹑小横琴山，西区的黄杨山等；特别是建设用地比例高的主城区，凤凰山和板障山对维持市区良好的生态环境起到了重要作用。

图2 珠海市植被覆盖的空间分布

2.3 珠海市植被覆盖的时空变化分析

为了进一步分析珠海市植被覆盖的时空变化，将2009年与2014年的土地利用分类结果进行叠加，并对叠加结果做进一步处理，得到2009～2014年珠海市植被覆盖转化为其他土地利用类型的情况（图3）和其他土地利用类型转化为植被覆盖的情况（图4）。

从图3可以看出，2009～2014年植被覆盖减少的总面积为10 053.5 ha，减少的植被覆盖主要转化为建设用地，其中7 974.7 ha的植被覆盖变成了建设用地，占2009～2014年植被覆盖减少总面积的79.3%。从空间分布来看，植被覆盖转化为建设用地主要发生在南湾﹑横琴和西区，主要是由于东部中心城区的开发强度已趋近饱和，因此毗邻中心城区的南湾﹑国家政策支持的横琴和广大的西区成为了近年来珠海市新增建设用地的主要区域。

从图4可以看出，2009～2014年植被覆盖面积共增加了7 755.5 ha。在新增的植被覆盖中，建设用地的贡献最大，其中有5 287.4 ha建设用地转化为植被覆盖，占2009～2014年新增植被覆盖总面积的68.2%。从空间分布来看，建设用地转化为植被覆盖主要发生在东部城区，主要是由于东部城区旧城改造﹑新建公园﹑相关建设项目的完工后绿化所致；西区也有部分建设用地转化为绿地，主要是由于西部农业地被错误分类到建设用地所致。

3 结语

本文利用两期不同时相的Landsat TM/OLI影像，研究了珠海市2009～2014年植被覆盖的动态变化情况。研究结果表明：①珠海市植被覆盖在2009～2014年有所减少，其总面积从2009年的39 586.4 ha减少为2014 年的37 288.4 ha，5 a间净减少2 298.0 ha；②珠海市大面积的植被覆盖主要由山体构成，特别是中心城区的凤凰山和板障山对维持市区良好的生态环境起到了重要作用；③2009～2014年植被覆盖减少的主要原因是转化为建设用地，特别是在南湾﹑横琴和西区，这跟近年中心城区开发强度趋于饱和﹑新增建设用地主要集中在这些地区有关。