高速公路沿线地区土地利用遥感信息的提取分析

江　艳（广西交通科学研究院，广西　南宁　530001）



高速公路沿线地区土地利用遥感信息的提取分析

江艳（广西交通科学研究院，广西南宁530001）

高速公路沿线地区的土地应被合理地规划利用，运用遥感技术进行高速公路沿线地区土地情况信息数据的提取，以此作为研究的理论依据。本文选取了某省的某段高速公路进行分析，从此段高速公路中选取14km，重点分析这14km路段的沿线地区土地利用遥感信息提取的方法。通过研究发现，高速公路的建设会影响沿线的土地利用，越靠近公路受影响越大，越远离公路受影响越小。

高速公路沿线；土地利用；遥感信息；提取

随着我国经济的快速发展，全国范围内的各项基础设施也随之逐渐完善，尤其是高速公路网络。据相关统计表名，早在2005年，我国的高速公路仅建设了4.1万km的里程，而到了2014年，我国的高速公路总里程已达11.19万km，比2013年增长了7.18%，比2005年增长了172.93%。我国的高速公路网络正在越来越密集地建设中，但建设高速公路却会给沿线土地的利用情况造成不利影响，然而具体会造成哪些影响，则只有通过遥感技术才能准确得到结果。本文以某省的某段高速公路为例，对沿线土地利用的遥感信息提取方法进行研究分析。

1　研究项目概况

本次研究的高速公路长度为14km，是某省某段高速公路的一部分。此路段沿途经过了湖泊、稻田、丘陵、湿地等众多地貌，沿途地形复杂多变。此公路于2013年开工建设，主线全长140多公里，计划于2016年上半年完工，目前还未全部通车，但本文所研究的14km长路段早已建成。此高速公路的设计时速为100km，路基的宽度为26m，中间设绿化带。此公路沿途风景迷人，环境优美，公路沿线地势总体较平坦，并且地基较为松软。此高速公路沿线地区属于亚热带大陆性气候，全年降水量较多，几乎无雪，空气较潮湿。

2　数据来源

TM（专题绘图仪）图像会智能筛选它们认为最佳的波段组合，对沿线的植物、水、居民区以及无人区进行识别，因此TM完全可以满足对公路沿线地区的土地利用遥感信息提取的需求。本次研究借用的是此区域2011年的卫星图像，选取了多个波段，分别进行假彩色合成，做出不同缓冲距离的道路影像区域，然后筛选研究所需的5km范围的遥感影像。

3　土地利用遥感信息的提取分析

3.1预处理遥感影像

3.1.1几何校正

本次研究利用了EVN（环境变量），采用Image to Image几何校正方法，从两幅影像图中选择同名的地方，对另一幅栅格文件进行配准，使校正过后相同的地物出现在图像中的相同点上，从而消除影像的几何变化。

3.1.2图像增强

采用了PCA分析法（主成分分析法）对图像进行增强处理，将波段之间的多余信息筛除，然后压缩多波段的影响信息，使得压缩后的信息比原波段更少、更高效。因为不同波段之间没有相关性，因此主成分的波段所生成的颜色和饱和度就会更好，有利于合成彩色的图像，也有利于后续的分类管理。在对主成分进行分析后，研究地区影响波段第一主成分包含所有波段80%的方差信息，前三个主成分总共包含所有波段95%以上的信息数据。

3.2土地利用遥感分类

3.2.1选择训练样本

本次研究采用监督分类的方法，对土地利用遥感进行分类。首先要进行训练样本的选择：使用ROI（感兴趣区域）的面状编辑工具，在原始的影像图片中将具有代表性的训练样本圈出，然后结合通过外业调查收集到的观测点以及已知的地物信息，以土地利用制图分类的标准为依据，对样本的类别进行界定，将各类别的颜色、名称准确定义，再置入模板保存，最后为土地利用遥感的分类标准建立解译标志，把此研究区域分成以下土地利用的类型：农地、林地、草地、水域、住地、沙地和裸地，详见表1。

表1　土地利用遥感的分类标准

3.2.2监督分类

采用的是贝叶斯分类法（又称最大似然分类法）进行监督分类，此分类法有效利用了遥感数据的统计特点，将所有波段的所有统计类别都假设为正态分布的趋势，然后通过正态分布的规律，用贝叶斯分类法进行分类，计算定像元素的训练样本的似然度，像元最后会被归入似然度最高的类别中，以此就能够得到正确率很高的分类结果。此计算公式为：

D=In（ac）-［0.5In（|Covc|）］-［0.5（X-Mc）T（Covc-1）（X-Mc）］。

式中：D——为可能性（加权距离）；c——为某个特点的类型；

X——为像素测量的矢量；

T——为转值函数；

ac——为任一像素属于类型c的概率百分比；

Mc——为类型c的样本的平均矢量；

Covc——为类型c的样本像素协方差的矩阵；

|Covc|——为Covc的行列式；

Covc-1为Covc的逆向矩阵。

3.2.3检验分类结果的精度

当得到了确切的分类结果后，要对分类结果的准确度进行验证，验证方法如表2。

4　高速公路沿线地区土地利用分析

通过以上的遥感信息提取的结果，再对本次研究的高速公路沿线2～5km范围的土地利用类型的面积进行统计和计算，结果得到表3。

由表3可知，土地利用面积随着和高速公路的距离变化而变化，当距离高速公路更远时，农地、水域、住地和裸地的利用率在增加，而林地、草地和沙地的利用率在减小。因此，从距离公路2～5km的区域，土地的开发程度是呈逐渐增强的趋势的，最显著的证据在于农地和住地利用率的大幅度增加。

表2　土地利用分类结果验证

表3　沿线地区土地利用类型所占比例和变化率（单位：%）

根据以上分析得出以下结论：

（1）高速公路的建设会在一定程度上影响其沿线的土地利用情况，越靠近高速公路的区域，受到的影响越大，越远离高速公路的区域，受影响越小。并且，高速公路的建设会对不同土地利用类型的影响产生不同的强度，对居民住地的影响强度最大，对水域的影响强度最小。

（2）利用遥感技术研究土地利用的变化是目前具有很高可行性的方法，利用遥感的方法研究提取高速公路沿线的信息能够保证所得数据的客观性和准确性，对分类的结果也非常可靠，因此，建议将来此类的研究都可以运用遥感技术。

5　结语

高速公路的建设除了带给我们更多的便利以外，也在一定程度上对沿线区域产生了一些影响，这种影响既有有利的，也有不利的。高速公路对沿线地区最主要的影响表现在土地利用的情况上，而对土地利用情况的调查工作如果不借助遥感技术，不仅精度差，而且效率低。遥感信息提取是目前勘查土地利用情况最好的方法，不仅具有很高的准确性，而且提高了工作效率，所以，遥感信息提取是非常适用于研究高速公路沿线地区土地利用情况的。

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TP79

A

2095-2066（2016）18-0184-02

2016-5-23

江 艳（1984-），女，中级工程师，硕士研究生，主要从事土地规划与管理，土地复垦等工作。