基于RS与GIS通海县土地利用／土地覆盖变化研究

王艳英，王金亮

（云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明650500）

基于RS与GIS通海县土地利用／土地覆盖变化研究

王艳英，王金亮

（云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明650500）

以1992年TM和2006年ETM＋影像提取通海县土地利用信息，根据最佳指数因子（OIF）的最佳组合波段，在最佳组合波段下利用遥感图像处理软件ERDAS9.2选择监督分类方法，获取通海县1992～2010年土地利用／土地覆盖变化信息。结果表明：15a来该地区土地利用程度加强：耕地、建设用地显著增加，水域面积虽有萎缩，但变化不大；驱动土地利用变化的主要因素是人口增长、城镇化水平提高与经济的快速发展。

遥感技术；土地利用／土地覆盖；变化研究；通海县

土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础，是社会发展和农业发展的最基本物质资料。随着全球环境变化研究的深入，土地利用／土地覆盖变化（LUCC）及其引起的生态环境问题受到人们的广泛关注［1～2］。20世纪90年代，国际组织——地圈与生物圈计划（IGBP）和全球环境变化人文领域计划 （HDP）联合提出 “土地利用／土地覆盖（LUCC）”研究计划，使LUCC研究成为全球变化研究的前沿和热点领域［3～5］。“3S”技术的崛起，使土地利用／土地覆盖研究从传统土地资源的调查转向借助GIS和RS等技术手段进行的动态监测及研究，并取得不少进展。

通海县是滇中经济区重要组成部分，位于中国昆明到越南河内的经济带，是云南省人口密度较大的县级蔬菜生产主要地区，经济发达，人地矛盾突出，20世纪90年代以来经济高速增长、工业化发展、城镇化水平提高加快了土地利用结构与程度的变化。因此将其作为一个完整的单元来研究通海县土地利用变化特点及空间分布具有重要的意义。

1 研究区概况

通海县为云南省级历史文化名城，地处云南省中南部，102°30′25″～102°52′53″E、23°65′11″～24°14′49″N。东与华宁县接壤，南与红河州石屏县、建水县交界，西与峨山县、红塔区毗邻，北靠江川县。全县平面形状呈南尖、东西阔、北微凸、地势北高南低，300多座山主要为西北—东南走向，全县海拔1350～2441m，垂直高差1091m，最高点是西部螺峰山，海拔2441m，最低点是南部曲江河边的马脖子1350m；全县平均气温15.6℃，温暖湿润，属亚热带半湿润高原凉东季风气候。通海县共辖2个街道4镇3乡，2006年底总人口27.2万。

2 研究区土地利用／土地覆盖信息提取方法

2.1 数据来源

研究使用的数据为通海县1992年8月16日TM影像和2006年1月3日ETM＋影像，轨道号为129／043，分辨率30m。辅以1992年和2006年通海县土地利用资料、统计年鉴和实地勘测资料。采用高斯克吕格投影对两景影像进行配准，选用二次多项式对其进行校正，使其校正精度控制在0.5个象元左右，最后对待研究区进行裁剪。

2.2 遥感图像波段选择

地物光谱特征是高光谱遥感地物识别的理论基础，各波段信息量的大小和地物的光谱可分性是土地利用信息提取波段选择的重要依据。由于不同波段反映的地物现象不同，因此要求3波段组合图像信息量大、相关性小、冗余度低，整体提高图像质量，才是土地利用信息提取的最优波段［6］。采用美国Chavez教授提出的最佳指数因子OIF（The Optimum Index Factor）［7～8］，来衡量波段组合的优劣。最佳指数因子（OIF）公式为：

式中：Si为第i个波段的标准差，Rij为i、j两波段的相关系数的绝对值。标准差反映离散程度，Si越大，包含的信息量越多，冗余度越低；相关系数Rij越小，波段间的重复越小。OIF值越大，则相应组合波段图像所包含的信息量越丰富。通过公式计算，以2006年ETM＋影像为例，得到不同波段组合的相关因子（OIF）值（表1）。从表1中，可知3、4、5组合波段的OIF最大，说明它们之间相关性较小，冗余度低，图像所包含的信息量丰富，故选择ETM＋543作为后续图像处理波段组合。TM影像也做如此处理。

表1 2006年ETM＋各波段组合相关因子（OIF）比较

2.3 土地利用／土地覆盖分类体系的确立

参照2007年正式发布实施的《土地利用现状分类》国家标准及云南省土地利用分类系统，结合野外调查和植被分布特征等信息，把研究区土地利用类型划分为6个一级类，即耕地、园地、林地、水域、建设用地、未利用地 （表2）。

表2 研究区域土地利用分类系统

表3 1992年和2006年研究区土地利用面积汇总表

2.4 遥感影像的分类

遥感图像的分类方法有多种，主要有监督分类方法［9］，近年来发展起来的模糊分类方法、神经网络分类方法、专家分类方法［10］。在本次研究中，根据研究区的土地利用／土地覆盖实际情况与遥感影像数据的特征，结合目视解译与野外调查数据等资料，对两期影像采取监督分类方法，结合野外调查数据对分类结果进行精度检验。得到1992年监督分类总精度为81.29%，2006年监督分类总精度为78.45%。再在ArcGIS软件下，对计算机分类结果进行分类后处理。研究区土地利用面积如表3。

3 结果分析

3.1 土地利用现状

2006年土地利用现状为：耕地15334.00hm2，占总面积的20%；园地23086.90hm2，占总面积的31%；林地16821.76hm2，占总面积的22%；建设用地3250.13hm2，占总面积的4%；水域3346.64hm2，占总面积的4%；未利用地14884.11hm2，占总面积的19%。

3.2 土地利用数量变化特征

从表2中可以看出，1992～2006年的15a中，通海县土地利用／土地覆盖结构发生了很大变化。在各类型中，耕地、建设用地、园地呈增加趋势，其中耕地增加幅度最大，15a中增加了6720.98hm2，平均年变化率为5.57%；建设用地，15a中增加了1320hm2，平均年变化率4.88%；园地增加了6963.51 hm2，平均年变化率3.08%。与此相反，林地、水域、未利用地面积呈减少趋势，其中林地减少了7184.01hm2，平均年变化率2.14%；水域减少208.49hm2，平均年变化率0.42%；未利用地减少了7611.99hm2，平均年变化率2.41%。

3.3 土地利用变化驱动力

土地利用变化是一个复杂的过程，受到自然、社会、经济等诸多因素影响，且作用方式与强度有所不同。而人类活动使得土地利用／土地覆盖在较短历史时间内发生深刻的变化［11］。

（1）人口增长与城镇化。依据1992年和2006年通海县经济统计年鉴，1992年通海县总人口23.71万人，其中城镇人口为2.29万人，城镇化率9.66%；2006年通海县全县总人口为27.21万人，其中城镇人口8.11万人，城镇化率29.8%。总人口比1992年增加了14.77%。城镇化水平的提高吸引着更多人口向城镇集聚，需要增加更多的农用地和建设用地来养活这部分人口，必然导致大量未利用地的开发利用，土地利用率进一步提高。

（2）经济发展。到2006年底，全县生产总值32.61亿元，增长10.3%；城镇居民人可支配收入达10837元，增长16.8%；农民人均收入为4621元，增长13.4%。经济快速发展，产业结构不断调整，使得农业结构发生变化，表现为土地利用结构的变化。在市场经济带动下，农业产业结构调整加快，耕地、园地数量增多。

（3）政府政策影响。宏观政策对推动通海县土地利用的影响是巨大的。由于通海县结合农业综合开发，加强了土地整理和水土流失治理，改善农田水域，提高了耕地的数量与质量。其次，1992～2006年间交通、通信、水域和农村电网改造等工程，加快了通海县城镇化发展，这与发展通海县经济政策有关。

4 结论

（1）以TM／ETM＋影像作为信息源，对通海县土地利用／土地覆盖变化研究是可行的。通过OIF进行波段选择，并在波段选择的基础上选用监督分类方法对影像解译，得到通海县1992～2006年土地利用／土地覆盖动态变化情况：1992～2006年通海县土地利用／土地覆盖呈现 “三增三减”。 “三增”即耕地、园地、建设用地的面积增加；与此相反，林地、水域、未利用地呈减少的变化趋势。主要是与通海县人口增长、城镇化水平提高、经济发展等因素有关。

（2）随着遥感技术的不断发展与成熟，将其推广对快速发展地区土地利用／土地覆盖的充分认识与合理管理具有重要的现实意义。对国土部门及时有效做出土地管理具有很好的指导作用。为此如何有效利用这些信息资源获得高精度土地覆盖类型及变化信息，将是我们今后研究的重要方向之一。

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［2］温仲明，焦峰.纸坊沟流域黄土丘陵区土地生产力变化与生态环境改善［J］.农业工程学报，2006，22（8）：91－95.

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［4］Lambia E F，Baulies X，Bockstael N，et al.Land－Use and Land－Cover Change（LUCC）implementation strat－egy.In：The Scientific Steering Committee and International Project Office of LUCC.IGBP Reprot No.48 and HDP ReportNo.10.IGBP of the ICSU and HDP of the ISSC［C］.Stockholm：Royal Swedish Academy of Sciences，1999：11－14.

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［7］陆灯盛，游先祥，崔赛华.TM图像的信息分析及信息提取的研究［J］.环境遥感，1991，6（4）：282－292.

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［11］刘纪远，张增祥，庄大方.20世纪90年代中国土地利用变化时空特征及其成因分析［J］.地理研究，2003，22（1）：1－12.

A Research of Land Use／Land Cover Change in Tonghai County Based on Remote Sensing and Geographic Information System

WANG Yan-ying，WANG Jin-liang
（College of Tourism and Geography Science of Yunnan Normal University，Kunming Yunnan 650500 China）

The land use data is taken for Tonghai County from the TM images of 1992 and the ETM＋images of 2006.According to the optimum index factor（OIF），within its best combination band，the supervised classification method is selected by using the remote sensing image processing software ERDAS 9.2，and the information of the land use／land cover change in Tonghai County from 1992 to 2010 is obtained.The results show that the land in the area is under intensifying use for the past15 years.The farmland and construction land is obviously increasing with lightly shrinking water area.The driving forces for this change are increasing population，urbanization and fast economic development.

remote sensing technology；land use／land cover；research of change；Tonghai County

X87

：A

：1673－9655（2013）02－0026－04

2012－09－20

王艳英 （1987－），女，云南通海人，硕士研究生，研究方向为资源环境信息系统。