四期衡水湖国家级自然保护区遥感影像分类结果对比分析

国文哲 李月英 陈亚南 韩冰 彭卫刚

摘 要：以衡水湖国家级自然保护区为研究区域，利用1985年、1995年、2005年、2020年4期遥感影像为数据源，借助ENVI和ArcGIS技术，对36年来衡水湖国家级自然保护区的土地利用类型组成及其变化进行分析。结果表明：近36年来土地利用效率显著提升，裸地大量转化为耕地和水域等，近15年建筑用地面积锐减。随着政府采取一系列工程建设与管理措施，保护区内自然生态系统土地类型布局合理，保护效果显著。

关键词：遥感;衡水湖湿地;影像分类

Abstract：Taking Hengshui Lake National Nature Reserve as the research area，using the remote sensing images in 1985，1995，2005 and 2020 as the data source，and using ENVI and ArcGIS technology，the land use types composition and changes of Hengshui Lake National Nature Reserve in the past 36 years were analyzed.The results show that the land use efficiency has been significantly improved in the past 36 years，and a large amount of bare land has been converted into cultivated land and water area，and the area of building land has decreased sharply in the past 6 years.With a series of engineering construction and management measures adopted by the government，the land types of the natural ecosystem in the protected area are rationally distributed and the protection effect is remarkable.

Keywords：Remote sensing;Hengshui Lake wetland;image classification

1 緒论

遥感图像分类即利用计算机软件，通过对遥感图像中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析，选取不同地物类型的特征，将图像中像元按照某种算法或规则划分成不同的类别，获取遥感图像中与实际地物的对应信息，从而实现图像的分类。遥感图像计算机分类的依据是遥感图像像素的相似度，常使用距离和相关系数来衡量相似度，常见的分类方法有监督分类和非监督分类法。土地类型是指土地按其自然属性（综合自然特征）的相似性和差异性划归的类别。土地各个构成因素（土壤、岩石、地貌、气候、植被和水分等）性状的不同量的不同组合，由此构成了不同的土地类型[1]。土地类型是研究土地利用状况的最为重要的因素之一[2]。

本文以衡水湖保护区为例，在ENVI技术支持下采用监督分类方法解译遥感影像，对1985年、1995年、2005年、2020年四期衡水湖国家级自然保护区各土地利用类型的变化进行定量分析，总体揭示保护区土地利用类型动态变化趋势。

2 研究区与数据处理

2.1 研究区概况

衡水湖国家级自然湖保护区坐落在河北省衡水市桃城区、冀州两县区境内，是国家AAAA级旅游景区，也是华北平原唯一保持沼泽、水域、滩涂、草甸和森林等完整湿地生态系统的自然保护区，占地面积163.65平方公里。本文采用RS和GIS技术，以衡水湖国家级自然湖保护区为研究对象，定量分析了保护区近36年来土地利用类型时空变化，以期为区域生态环境管理与决策提供科学依据。

2.2 数据来源与处理

利用1985年、1995年、2005年、2020年四个时相高分辨率遥感影像数据，经过大气校正、正射校正和几何校正等处理，以监督分类中的最大似然法对校正后影像做分类解译，获得1985年、1995年、2005年、2020年衡水湖保护区的土地利用类型空间分布数据集，见下图。

3 結果分析

3.1 土地利用类型组成

衡水湖保护区土地利用类型包括耕地、裸地、沼泽、建筑用地、水域。到2020年以耕地面积最大，面积为98.35km2占比60.12%;水域次之，面积为30.63km2占比18.72%;裸地面积4.59km2，占比2.80%;沼泽面积20.31km2，占比12.41%;建筑用地面积9.71km2，占比5.94%，见表1。

3.2 土地利用类型组成动态变化

研究期间衡水湖保护区内各个土地利用类型面积发生了不同程度的改变。耕地作为占比最大的区域，增加也最多，增加32.65km2;裸地面积显著下降，由56.00km2减至459km2;水域面积显著增加，由10.97km2增至30.63km2;沼泽、建筑用地面积变化不大。

由表2可知：1985—2020年耕地面积总体呈增长趋势，1985—2005年呈增加趋势、2005—2020年呈减少趋势，1985—2005年增长最为突出，共增长33.79km2;裸地面积总体呈减少趋势，其中1985—2005年减少最为突出，共减少55.07km2，水域面积呈波动变化，1985—1995、2005—2020年呈增长趋势，1995—2005呈减少趋势，近15年水域面积增长了66.8%;沼泽面积年际变化较大，2020年与1985年面积相近;建筑面积1985—2005年变化较为平稳，2005—2020年面积锐减，减少率为35%。综合来看，耕地、水域、沼泽面积增加，裸地、建筑用地面积削减。

4 结论与建议

本文主要以衡水湖国家级自然保护区为研究对象，以ENVI和ArcGIS为主要技术手段，通过对影像分类，定量分析保护区土地利用类型动态变化趋势。2020年11月19日，衡水湖国家级自然保护区顺利通过国家5A级旅游景区景观质量评审，为巩固现有成果，提出以下建议：

（1）严守保护区红线，加强管理，维护保护区生态安全。

（2）中湖大道以西土地利用潜力较大，建议适当扩充西湖水域面积。

（3）加强监测，建议采用遥感宏观监测与监测点采样监测相结合的方式，及时获取土地利用类型变化动态，制定符合生态系统发展的政策和措施，为野生动植物提供充足的生存空间。

参考文献：

[1]孙艳敏.县级土地类型划分及其在耕地分等中的应用——以太原市万柏林区为例[D].中国农业大学，2005.

[2]蒙吉军.土地评价与管理.第2版[M].北京：科学出版社，2011.Mengji Army.Land evaluation and Management.2nd Ed.[M].Beijing：Science Press，2011.

基金项目：河北省湿地生态与保护重点实验室（筹）2019年度开放基金（hklk201901）

作者简介：国文哲（1991— ），女，河北武邑人，助理工程师，主要从事遥感应用和应用气象研究。