遥感与GIS 技术在徐州市区环境状况差异性分析中的应用

2020-11-12奚冠凡

建材与装饰 2020年31期

奚冠凡

（南京市测绘勘察研究院股份有限公司，江苏南京 210005）

0 引言

基于遥感与GIS 技术，以1995 年和2010 年两期Landsat 卫星的Thematic Mapper（TM）影像为数据源，采用最大似然法进行分类，检测土地利用类型变化。在此基础上，通过建立生物丰度指数、植被覆盖指数、人类活动指数、水网密度指数和土壤肥力指数等环境评价指标，定量评价徐州市云龙区、泉山区、鼓楼区的生态环境质量变化。研究结果表明，1995 年，生态环境质量云龙区＞鼓楼区＞泉山区；2010 年，生态环境质量云龙区＞泉山区＞鼓楼区。1995—2010 年，全市农田减少8665.29hm2，林地减少3617.91hm2，建设用地增加11920.41hm2，大量农田和耕地转变为建设用地，徐州市整体环境质量下降，由良变为一般。

1 数据处理

采用1995 年9 月18 日和2010 年9 月27 日分辨率为30m的徐州市Thematic Mapper（TM）影像，对徐州市城区范围鼓楼区、泉山区、云龙区土地利用状况进行研究经过辐射校正和配准，将配准精度控制在0.5 个像素以内。在此基础之上，利用最大似然分类法，将两幅影像分为林地、农田、水体和建设用地等四类土地利用类型。利用目视解译对分类结果进行评估，总体精度分别为83.48 和85.29%，Kappa 系数分别为0.8327 和0.8504。

2 生态质量评价及变化趋势

通过对1995 年和2010 年徐州市鼓楼区、泉山区、云龙区遥感影像的处理，提取土地利用类型，引入土地利用/覆盖类型转移矩阵，分析各种土地利用/覆盖类型的转变关系与数量，在此基础上结合各区经济发展和环境规划现状，分析3 个区土地利用类型变化情况。

根据遥感影像分类得出的土地利用/覆盖结果，建立生物丰度指数、植被覆盖度指数、水网密度指数、人类活动指数和土壤肥力指数等5 种评价指标，并对这些指标确定权重，计算生态环境状况指数。

3 结果与分析

3.1 土地利用类型变化分析

通过对1995 年和2010 年鼓楼区、泉山区、云龙区遥感影像的处理，得出各区土地利用/覆盖类型转移，具体情况如下：

（1）鼓楼区面积21853.53hm2。1995 年，农田为鼓楼区主要土地利用方式，占总面积的58.39%，建设用地仅占总土地面积的27.18%，林地2859.3hm2，水体面积最少，为305.64hm2。2010 年，大量农田和林地变为建设用地，建筑用地变为该区主要土地利用方式，占总面积的57.37%，较1995 年增长了111.48%。农田由12759.66hm2减少至8204.31hm2，林地减少幅度更大，由1995 年的2859.3hm2减少到692.1hm2，减少了75.79%，水体面积较少，总体成增大趋势。

（2）泉山区面积10003.23hm2。1995 年，农田面积最大，占总面积的40.04%，其次是建筑用地、林地、水体，占总面积比例依次是39.48%、13.99%、6.48%。1995—2010 年，1960.56hm2农田变为建设用地，34.65hm2农田变为水体，149.76hm2农田变为林地，农田总转出面积2144.97hm2，而转入面积仅有768.24hm2，共减少1376.73hm2。在此15 年间，泉山区建设用地面积大幅扩大，增长率达到42.43%。

表1 1995—2010 年徐州生态指数

（3）云龙区面积11973.51hm2，是建设中的徐州城市的核心区。1995 年农田占全区总面积69%，建设用地面占全区总面积17.17%，林地面积占11.41%，水体面积为289.08hm2。到2010 年，农田减少了33.08%，林地减少了70.66%。减少的农田和林地基本转变为建设用地，建设用地增长率达到176.79%。

1995—2010 年间，徐州土地利用方式发生了很大变化，具体分析如下：

农田：1995—2010 年，鼓楼区、泉山区、云龙区农田变化差异相当，减少率分别为35.70%、34.37%、33.08%。1995 年，各区农田总面积所占比例最大，占徐州城区的57.10%。1995—2010 年，农田转出面积为11661hm2，其主要转变为建设用地，总体面积减少为16361.64hm2，占总面积的37.33%。1995 年城市周边地区的农田在2010 年转变为建筑用地，近几年徐州市东南部新城区的开发，新城区房屋和道路的建设，占用大量农田。

林地：1995—2010 年，各区林地面积减少率差异较大，按绝对值减小排序依稀为：鼓楼区＞云龙区＞泉山区。林地转出面积较多，大部分林地转变为建筑用地和农田，总面积减少3617.91hm2，主要与城市的扩建与经济的快速发展有关。

建筑用地：徐州市各区建筑用地面积大量增加，且云龙区、鼓楼区增长率达到176.79%、111.48%，泉山区最小，为42.43%。2010 年，建筑用地占54.43%，大于农田、林地和水体三者之和。1995—2010 年间，建筑用地总体增加了11920.41hm2，主要来源于农田和林地的大量转入。建筑用地转出量较转入量而言数量极少，只有1397.79hm2转变为农田、林地和水体。总体来说，建筑用地一直在增长，这与新城区扩建、城市的发展经济的进步息息相关。

水体：1995—2010 年，水体转出方向主要是建筑用地，但同时有部分农田和林地转入补给，总体上面积增大。徐州市各区水体面积变化率排序为：鼓楼区＞泉山区＞云龙区。徐州水体面积变化不大，总体增加了362.79hm2，主要原因是在城市发展过程中，环境保护力度在加大，徐州市环境整体处于良好状态。

3.2 生态环境状况指数评价

徐州市鼓楼区、泉山区和云龙区1995 年和2010 年生态环境状况，如表1 所示。

根据生态环境状况指数，将生态环境分为5 级，即优（EI≥75）、良（55≤EI＜75）、一般（35≤EI＜55）、较差（20≤EI＜35）和差（EI＜20）。

由表1 可知，1995 年鼓楼区、泉山区、云龙区生态环境状况指数分别为68.7、61.57、73.13，云龙区生态环境状况最优，其次为鼓楼区、泉山区。随着城市的发展，建设用地增加，大量农田和林地被征用，直接造成生物多样性减少和植被覆盖度下降。2010年，全区生态环境状况全部下降，生态环境状况指数为云龙区＞泉山区＞鼓楼区，指数分别为51.64、49.23、46.25。农田和林地的大量减少和建设用地面积的增加是环境质量下降的直接原因。