基于遥感影像的汉寿县土地覆盖动态监测

宋学森 王 蕊 熊甬杰 郑春艳

(山东交通学院交通土建工程学院，山东 济南 250300)

基于遥感影像的汉寿县土地覆盖动态监测

宋学森 王 蕊 熊甬杰 郑春艳

(山东交通学院交通土建工程学院，山东 济南 250300)

本文以湖南省常德市汉寿县为研究区，选择其中5类主要土地覆盖类型建立分类系统，之后利用最大似然监督分类法分别对研究区2009年、2013年和2016年3个不同年份的TM及OLI影像进行分类，最终对汉寿县不同年份间的土地覆盖类型变化情况进行分析。研究发现林地面积波动明显，水体面积逐年减少，耕地面积大量增加，园地面积和建筑面积呈现出逐年增长的趋势。结果表明：随着时间推移汉寿县土地覆盖变化十分显著。

汉寿县；遥感影像；土地覆盖类型；动态监测

土地覆盖变化是研究土地类型变化的活跃领域之一。我国从20世纪90年代开始进行土地利用研究，并在城市地物信息提取、湿地分类、土地调查等方面都取得了显著的成果[1-2]。在遥感和GIS技术支持下，基于不同时期的遥感影像，并结合转移矩阵模型等方法，研究了土地覆盖变化对塔里木河干流区土地植被变化与景观格局分析[3]。在河口陆地人类活动比较频繁，而且自然生态信息丰富，在珍稀动物保护、生物多样性维持等方面起着关键作用[4]。土地在人类的社会生产和生活中起着及其重要的基础性战略性作用[5]。汉寿县通过退耕还林政策的影响，将容易造成水土流失的耕地有计划地停止耕种，将适合种植树的耕地，有计划的种植树木，恢复林地。本研究主要围绕汉寿县土地覆盖分类进行，通过对原始影像数据进行影像预处理以及分类系统的确定，然后利用监督分类方法分类，最后对不同年份分类结果进行对比研究，从而实现研究区土地覆盖变化的动态监测。

1 研究地区和研究方法

1.1研究区概况

研究区位于我国湖南省常德市汉寿县区域。汉寿县地图坐标为东经111°42′59″～112°18′，北纬28°36′～29°6′45″。属雪峰山脉向洞庭湖平原过渡地带，南部丘陵属雪峰山余脉；境内地貌随洞庭湖演变历有变迁。汉寿县土地类型复杂，斑块较小，主要有耕地、园地、林地、草地、城镇村及工矿用地、交通运输用地、水域用地等。

1.2 数据采集与研究方法

本实验遥感数据主要使用由地理空间数据云网站提供的免费TM和OLI影像数据。在ENVI5.1进行影像的辐射校正等预处理，在影像的处理中，采用FLAASH大气校正，消除遥感图像中由于大气散射和吸收引起的辐射误差。后将影像的多光谱波段与全色波段进行图像融合，得到高分辨率的多光谱影像。通过Image to Image几何校正消除系统性和非系统性误差。然后进行图像增强，便于遥感影像解译。再对影像校正处理结果进行不规则矢量裁剪，最后利用裁剪后的影像进行最大似然监督分类，进而统计汉寿县各土地覆盖类型的面积以及动态监测结果。

2 结果与分析

2.1 分类系统确定

通过分析研究，最后在多个类型中确定了基于TM和OLI影像数据特点的5个用于分类的土地类型，表1为用于分类的5个土地类型以及其相关描述。

表1 汉寿县用于分类的土地类型

2.2 分类结果

由于此次研究地区，地物类型覆盖复杂，故在分类时严格控制训练区的选择，尽量选取纯净的像元作为训练区样本，最后采用ENVI5.1最大似然分类算法对各研究年份TM影像和OLI影像进行分类。将分类后的图像进行聚类分析(clump class 3*3像元)，合并细碎的小斑块。

表2 各年各地类面积统计(单位：公顷)

通过比较汉寿县2009年，2013年，2016年三个年份的遥感影像土地覆盖类型分类结果，发现汉寿县各类土地类型变化明显，数据显示，汉寿县林地面积由2009年的42914.56公顷减少到了2013年的42546.46公顷再增加到了2016年的42747.89公顷，波动比较明显。主要是因为汉寿县退耕还林政策的影像以及其大量种植经济林和欧美黑杨，加大了此类用地的不稳定性。水体面积逐年减少由2009年的63398.64公顷减少到了2016年的63031.26公顷，主要与城乡建设，还湖造林有关，但其总体稳定性相对较好。园地面积大量增加由2009年的5321.51公顷到2016年的5636.30公顷，主要与汉寿县的农业经济结构的改善，建立生态农业区，大力发展精细农业有关。耕地面积波动明显由2009年的68274.21公顷到2016年的69767.21公顷，此类用地稳定性不高。汉寿县通过土地整理，大力发展现代农业机械化，再加上退耕还林，开荒耕种等条件的影响下，耕地面积波动较大。建筑用地总体表现出逐年递增的情况由2009年的20412.51公顷到2016年的20784.34公顷。汉寿县还处于建设城镇化的发展阶段，工业园区大量建造，城镇改造力度不断加大。建筑用地的增加，很好的说明了汉寿县城镇化发展的成果。研究结果总体与实际情况基本符合。图2为各研究年份汉寿县土地类型变化详细情况。

3 结 语

通过对汉寿县2009年、2013年、2016年3个年份TM影像与OLI影像进行监督分类，最后获得5种土地覆盖类型，研究了各种土地利用类型在这些时间段内的变化情况，主要成果与结论如下：

(1) 随着年份增长，汉寿县范围内，受退耕还林，还湖造林的影响，林地面积波动明显，反应出退耕还林力度较大。水体面积逐年减少，耕地面积大量增加。园地用地类型呈现出逐年增长的趋势。受城镇化的影像，建筑用地也呈现出增长趋势。

(2) 汉寿县西湖管理区土地覆盖类型复杂，尤其是实地滩涂沼泽，鱼塘河道等较难区分，同时建设用地较为破碎，影响分类精度。

(3) 根据以上数据可知汉寿县城镇化水平逐渐提高，退耕还林政策落实明显。但汉寿县耕地面积逐年增加，水体面积却逐年减少，汉寿县应根据国家政策和地方实际，开展退田还湖，严禁私自抢占滩涂以及面积较小的河湖进行耕种，影响生态环境的稳定性。

[1]李加林，许继琴，童亿勤，等.杭州湾南岸滨海平原土地利用/覆被空间格局变化分析[J].长江流域资源与环境，2005，14(6)：709-714.

[2]薛星宇，刘红玉，基于ALOS影像的盐城海滨湿地遥感信息分类方法研究[J].遥感技术与应用，2012，27(2)：248-255.

[3]赵锐锋，陈亚宁，李卫红等.塔里木河干流区土地覆被变化与景观格局分析[J].地理学报，2009，64(1)：95-106.

[4]黄桂林，何平，侯盟，中国河口湿地研究现状及展望[J].应用生态学报，2006，17(9)：1751-1756.

[5]杨杰.基于信息熵和分形维的县域土地利用结构分析--以湖南省汉寿县为例[D].长沙：中南大学，2011.

DynamicMonitoringofLandCoverinHanshouCountyBasedonRemoteSensingImages

SONG Xuesen WANG Rui XIONG Yongjie ZHENG Chunyan

(School of Traffic and Civil Engineering，Shandong Jiaotong University，Shandong，Ji′nan 250300)

In this paper，Hanshou County，Changde City，Hunan Province was chosen as the study area and a classification system with five major land cover types was established.Then the study area land cover was classified with the maximum likelihood supervision classification method based on the TM and OLI images of 2009，2013 and 2016 year respectively.Finally，the changes of land cover types in different years were analyzed.It was found that the area of forest fluctuated significantly and the water area decreased year by year.While，the area of cultivated land increased greatly.Additionally，the areas of garden land and building land showed a trend of increasing year by year.The results show that the land cover change of Hanshou County is significant over time.

Hanshou County；remote sensing image；land cover type；dynamic monitoring

X21

A

1673-288X(2017)05-0163-02

宋学森，在读本科生，专业为交通土建工程

王蕊，博士，讲师，研究方向为遥感技术及其应用

文献格式：宋学森 等.基于遥感影像的汉寿县土地覆盖动态监测[J].环境与可持续发展，2017，42(5)：163-164.