基于遙感和GIS的臺(tái)灣省土地資源研究

1、資源環(huán)境與發(fā)展年第期圖一基于的臺(tái)灣地勢(shì)基于遙感和的臺(tái)灣省土地資源研究王兵胡偉平（華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東廣州，）摘要：利用臺(tái)灣省遙感衛(wèi)星和（年）影像作為信息源來(lái)獲取土地資源專題數(shù)據(jù)。在和軟件支持下，對(duì)原始圖像進(jìn)行幾何糾正、增強(qiáng)處理，根據(jù)影像特征，并建立判讀標(biāo)志進(jìn)行人機(jī)交互式影像判讀，提取土地利用信息，得到臺(tái)灣年：萬(wàn)土地利用現(xiàn)狀圖及相關(guān)分析數(shù)據(jù)。進(jìn)而對(duì)臺(tái)灣土地利用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題進(jìn)行分析，并結(jié)合年和年土地利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出臺(tái)灣近年來(lái)土地利用類型的變遷規(guī)律。最后從管理、技術(shù)和可操作性的角度提出了適合臺(tái)灣實(shí)際情況的土地資源永續(xù)發(fā)展策略的建議。關(guān)鍵詞：臺(tái)灣遙感地理信息系統(tǒng)土地利用永續(xù)發(fā)展前言寶島臺(tái)

2、灣，以其優(yōu)越的地理位置，獨(dú)特的自然條件，而倍受國(guó)民關(guān)注。全島面積萬(wàn)多平方公里，其中的地形為山地，可利用土地資源較少。所以臺(tái)灣土地資源問(wèn)題一直為地理學(xué)與相關(guān)學(xué)科研究者所關(guān)心，但大部分的工作是專注于特定土地利用形態(tài)在特定環(huán)境沖擊的課題，分析方法大部分著重于遙感探測(cè)的探究，對(duì)所有作用力進(jìn)行系統(tǒng)性協(xié)同分析較少。遙感是宏觀監(jiān)測(cè)土地利用的有效手段，在地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理和分析能力支持下，利用遙感信息源，可以獲取準(zhǔn)確的土地資源數(shù)據(jù)資料，包括不同類型土地資源的數(shù)量、質(zhì)量、分布和利用狀況等，進(jìn)而建立土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)，分析土地利用的空間分布規(guī)律，探討土地資源的可持續(xù)利用問(wèn)題。本文在與技術(shù)支持下對(duì)臺(tái)灣土地利用

3、狀況等存在問(wèn)題進(jìn)行分析，并結(jié)合以前的地質(zhì)、地貌資料得出臺(tái)灣土地利用變遷規(guī)律，進(jìn)一步提出了臺(tái)灣土地資源永續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略問(wèn)題。研究區(qū)概況本研究區(qū)選取臺(tái)灣省的臺(tái)灣島主體部分，位于東經(jīng)°°北緯°°之間作為研究對(duì)象。臺(tái)灣島地形主要以山地為主，中間高，四周低，呈紡錘形島嶼。自北部基隆、淡水港口起至南部恒春、鵝鑾鼻，整個(gè)島嶼的中、東部，都被一個(gè)廣闊，綿亙南北延長(zhǎng)的高聳山地所縱貫，被稱為中央山地。它由中央山脈、玉山山脈和阿里山山脈組成，大部分屬于中、高海拔山脈，其中玉山海拔，為臺(tái)灣最高峰。山地多雨，尤其以臺(tái)風(fēng)為多。因此，山區(qū)水力資源豐富，又為四周平原提供灌溉豐足的水源。島嶼

4、的西側(cè)為廣大的山前平原，東岸只有縱谷和一些小片平原（如宜蘭、臺(tái)東平原等）。北面由于火山噴發(fā)，使山地和火山群間形成了臺(tái)北盆地。南面中央山地傾沒(méi)入海，形成恒春半島。（圖）研究方法數(shù)據(jù)源及軟硬件圖像處理軟件為，地理信息系統(tǒng)軟件為，遙感圖像為年和數(shù)據(jù)；其他參考資料包括相關(guān)地區(qū)以前的地貌圖、地質(zhì)圖、：萬(wàn)數(shù)字地形圖和等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)資料。在認(rèn)真總結(jié)和評(píng)價(jià)這些研究成果的基礎(chǔ)上，利用、技術(shù)對(duì)該地區(qū)的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理、加工和更新解譯。從定性、定位和定量的角度綜合地、全面地、系統(tǒng)地反映豐富本區(qū)的土地資源利用狀況。遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理原始遙感圖像常有嚴(yán)重的幾何變形，導(dǎo)致圖像上各像元的位置與地圖坐標(biāo)系中的目標(biāo)地物的坐標(biāo)

5、存在一定的差異，所以在進(jìn)行目視解釋之前必須定量地確定圖像上的像元坐標(biāo)與目標(biāo)地物的地理坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。為提高圖像的糾正質(zhì)量，本文研究在對(duì)衛(wèi)星遙感資料進(jìn)行糾正前，把研究區(qū)的：萬(wàn)地形圖掃描成數(shù)字圖像，并對(duì)此數(shù)字圖! 基金項(xiàng)目：廣東省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（）；廣省自然科學(xué)基金博士啟動(dòng)項(xiàng)目（）圖二臺(tái)灣省土地利用現(xiàn)狀圖圖三臺(tái)灣三期土地利用柱狀圖年耕地土地盆地居民點(diǎn)工礦用地水產(chǎn)養(yǎng)殖地水域未利用土地分類一級(jí)分類二級(jí)分類土地利用類型耕地水田、旱地林地有林地、灌木林地草地天然草地水產(chǎn)養(yǎng)殖地人工水產(chǎn)養(yǎng)殖地居民點(diǎn)工礦用地都市用地、工礦用地水域水庫(kù)、河渠、湖泊、灘涂未利用地荒地，其它地類色調(diào)形狀紋理有林地淺綠色到深綠色

6、片狀、塊狀、條狀均勻園地紫色、黃綠色不規(guī)則片狀均勻灌木林地淺綠色、綠色片狀、條狀均勻天然草地淺綠色到深綠色片狀、條狀均勻水產(chǎn)養(yǎng)殖地深藍(lán)色、棕色塊狀均勻公路、鐵路、城鎮(zhèn)紫色、粉色規(guī)則線狀、塊狀均勻河渠藍(lán)色到深藍(lán)色不規(guī)則條、線狀均勻湖泊藍(lán)色不規(guī)則塊狀均勻水庫(kù)深藍(lán)色不規(guī)則片狀均勻?yàn)┩孔厣灰?guī)則片狀不均勻荒地淺綠色、紫色相間不規(guī)則片狀均勻其它淺紫色，黑色不規(guī)則片狀不均勻旱地粉色不規(guī)則塊狀不均勻水田藍(lán)色、深粉紅色規(guī)則塊狀、網(wǎng)格狀均勻像進(jìn)行幾何糾正，生成高精度的數(shù)字地形圖并以此為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)遙感圖像進(jìn)行幾何精糾正。對(duì)糾正后的遙感數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)采用不同的圖像處理方式線性變換、圖像運(yùn)算和信息融合處理技術(shù)，進(jìn)行主成份

7、分析和數(shù)字圖像彩色增強(qiáng)，最終獲得、三個(gè)波段假彩色合成圖像。土地利用分類與信息提取方法土地利用分類系統(tǒng)的確定參考中國(guó)科學(xué)院“中國(guó)資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)”，土地利用遙感分類體系，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，對(duì)本區(qū)土地資源類型進(jìn)行兩級(jí)劃分（見(jiàn)表）土地利用信息提取方法遙感圖像是以地物的光譜特征、輻射特征、幾何特征等時(shí)相變化來(lái)表現(xiàn)地物信息。信息提取時(shí)必須運(yùn)用地學(xué)相關(guān)分析方法，綜合影像的色調(diào)、亮度、飽和度、形狀紋理和結(jié)構(gòu)位置，以及目標(biāo)地物與成像時(shí)間的關(guān)系等物征并結(jié)合己有資料和野外工作經(jīng)驗(yàn)知識(shí)判定地物類型來(lái)建立解釋標(biāo)志，進(jìn)而判定地物類型。本研究在對(duì)研究區(qū)所建立的解釋標(biāo)志的基礎(chǔ)上（表），對(duì)預(yù)處理后的影像進(jìn)行目視解譯、監(jiān)督分類

8、，并結(jié)合地形圖資料和大量相關(guān)資料對(duì)解譯分類結(jié)果進(jìn)行修改編輯，獲取研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖（圖）。進(jìn)而結(jié)合數(shù)據(jù)，分析海拔高程對(duì)本區(qū)土地利用的影響程度。結(jié)果與分析土地利用現(xiàn)狀及分布特征土地資源總量少，人均占有量急劇減少?gòu)耐恋乩矛F(xiàn)狀圖得出，臺(tái)灣土地資源總面積只有，約合公頃（包括澎湖列島在內(nèi)）。再結(jié)合數(shù)據(jù)，我們可以分析得出：海拔以上土地資源面積，有公頃，約占總面積；在海拔至之間的土地資源面積，有公頃，約占總面積；山地丘陵土地資源面積合計(jì)為公頃，約占總面積，由此可見(jiàn)，臺(tái)灣土地資源十分有限。隨著臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改變，人口增加，以及生活形態(tài)的改變，個(gè)人用地需求量愈來(lái)愈大，人均占有量越來(lái)越少。這意謂我們必

9、須要認(rèn)清土地利用現(xiàn)狀的嚴(yán)峻性，加強(qiáng)土地利用及開(kāi)發(fā)。土地利用類型面積相差懸殊結(jié)合與遙感解釋結(jié)果可以看出，本研究區(qū)地形主要以山地為主，此特點(diǎn)嚴(yán)重影響著本區(qū)土地利用類型分布的形態(tài)結(jié)構(gòu)。全島山地中，大于高山占全島面積，占，占，占，占，小于占，可見(jiàn)本島是一個(gè)多山的熱帶島嶼。從臺(tái)灣三期土地利用柱狀圖（圖），我表臺(tái)灣省土地利用類型分類表土地利用解釋標(biāo)志水田旱地有林地漁業(yè)林地天然草地工礦用地都市用地水域水產(chǎn)養(yǎng)殖工水利用土地資源環(huán)境與發(fā)展年第期時(shí)間類型年年年面積（）面積（）面積（）耕地林地草地居民點(diǎn)工礦用地水產(chǎn)養(yǎng)殖地水域未利用土地合計(jì)們可以分析得出，林地多，耕地少，各土地利用類型面積相差懸殊。其中年林業(yè)用地面積

10、占土地總面積的，其他大類型面積合計(jì)僅占左右。土地利用結(jié)構(gòu)地域差異明顯臺(tái)灣省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的基本分布態(tài)勢(shì)為：東部和中部山區(qū)的生態(tài)環(huán)境普遍優(yōu)于西部平原地區(qū)。這主要是由于西部平原上，分布了臺(tái)北、高雄等百萬(wàn)人口的特大城市。人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力大，城市、工礦、居民用地嚴(yán)重占用了耕地、園地、林地等類型用地。而東部和中部，多為山地，海拔相對(duì)較高，人為干涉較少，因而多以林地、草地為主，生態(tài)環(huán)境較好。山坡地和沿海附近的土地利用類型變化劇烈，且土地資源污染嚴(yán)重從土地利用現(xiàn)狀圖我們可以得出：臺(tái)灣丘陵坡地總面積約，占臺(tái)灣地區(qū)總面積的，其中一半以上已開(kāi)發(fā)為農(nóng)業(yè)用地，也有部分開(kāi)發(fā)為住宅小區(qū)、游憩用地以及工業(yè)用地。由于平原盆地

11、土地利用已趨飽和，因此人們逐漸向丘陵山地發(fā)展。隨著人口、經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，對(duì)土地需求的增大，導(dǎo)致山坡地的開(kāi)發(fā)壓力逐日增高，尤以建筑物的辟建，高爾夫球場(chǎng)等游憩區(qū)的發(fā)展，礦石資源的開(kāi)采，水資源的開(kāi)發(fā)等非農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)為最。從而產(chǎn)生了對(duì)下游地區(qū)的水源、景觀資源的破壞以及游憩地區(qū)大量減少等一系列問(wèn)題。此外，住宅小區(qū)以及工業(yè)區(qū)的上山更造成復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題，如廢污水排放、空氣污染、土壤污染以及固體廢棄物處理的種種問(wèn)題。臺(tái)灣地區(qū)海岸線總長(zhǎng)約，一般較為平直，如以總面積計(jì)，平均每平方公里僅有的海岸線。大部分地區(qū)開(kāi)發(fā)較早，因此人為的經(jīng)濟(jì)與非經(jīng)濟(jì)的活動(dòng)陸續(xù)發(fā)展，對(duì)海岸資源利用顯著。如大型能源設(shè)施火力核能電廠的設(shè)置、國(guó)際機(jī)場(chǎng)的

12、興建、商港與漁港的開(kāi)辟、工業(yè)區(qū)的設(shè)置、小區(qū)住宅的當(dāng)建、海岸運(yùn)輸?shù)缆废到y(tǒng)建設(shè)、游憩場(chǎng)所開(kāi)發(fā)、軍事設(shè)施設(shè)立、養(yǎng)殖漁業(yè)發(fā)展與防風(fēng)林保護(hù)等等都與農(nóng)田相互爭(zhēng)地。因此，臺(tái)灣海岸地區(qū)的人文活動(dòng)具有多元的復(fù)雜性。河川長(zhǎng)期遭受排放對(duì)于海岸生態(tài)系統(tǒng)有害的污染物，如都市或工廠廢水、電廠排放的熱廢水、以及開(kāi)發(fā)農(nóng)場(chǎng)造成的徑流或采礦砂石及開(kāi)挖的廢棄物等。目前臺(tái)灣西部大部分的主要河川及其河口的污染程度，就是由于土地資源利用不善所造成的嚴(yán)重問(wèn)題。土地利用變化分析區(qū)域土地利用面積變化首先反映在不同土地類型的總量變化上，通過(guò)分析土地利用類型的總量變化，可了解土地利用變化總的態(tài)勢(shì)和土地利用結(jié)構(gòu)的變化。對(duì)臺(tái)灣省三期土地利用數(shù)據(jù)分別進(jìn)

13、行面積統(tǒng)計(jì)分析（表），從各土地利用類型面積的凈變化量看，臺(tái)灣近年來(lái)各種土地利用類型有著顯著的起伏變化過(guò)程。年林地、草地土地面積急劇減少，水產(chǎn)養(yǎng)殖地、水域、居民點(diǎn)和工礦用地面積不斷增加，耕地面積變化略有增加。而在年之間，耕地面積卻急劇下降，水域略有減少，林地、草地、水產(chǎn)養(yǎng)殖地、居民點(diǎn)和工礦用地面積有所增加。從整體過(guò)程來(lái)看，隨著臺(tái)灣人口增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，而使得居民點(diǎn)、工礦用地和水產(chǎn)養(yǎng)殖的面積持續(xù)增加。而其它土地利用類型，由于經(jīng)濟(jì)、政策、人口等各方面因素的影響，呈現(xiàn)出起伏變化的趨勢(shì)，這點(diǎn)在耕地、林地、草地之間的變化尤為明顯。五六年代的臺(tái)灣十分重視農(nóng)業(yè)的發(fā)展，而對(duì)于環(huán)境污染、水土流失等問(wèn)題沒(méi)有

14、引起足夠重視。因此大批的農(nóng)民毀林、毀草，大肆破壞生態(tài)環(huán)境而盲目的墾殖，導(dǎo)致那個(gè)時(shí)期的耕地面積有所增加，而林地、草地面積卻急劇減少。近年來(lái)，隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的逐步重視，政府推行了育林、護(hù)草的政策，所以林地、草地面積有所增加；隨著臺(tái)灣外向型經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，居民地、工礦用地亦不斷增加，導(dǎo)致耕地面積持續(xù)減少。討論與建議臺(tái)灣地狹人稠、山多地少，且地力條件不同而土地資源利用效益的高低亦有差異。如何以有限的土地更好養(yǎng)活日益增長(zhǎng)的人口及土地需求，乃是本區(qū)土地利用的最大問(wèn)題。合理而永續(xù)的土地資源利用，需運(yùn)用管理和技術(shù)手段，配合自然環(huán)境創(chuàng)造資源以滿足生活、生產(chǎn)與生態(tài)各方需要，從土地資源中求取最大的利益而又能發(fā)揮

15、其永恒或表臺(tái)灣省土地利用類型變化表永續(xù)的潛力。建立土地資源綜合管理體系和構(gòu)建民主主導(dǎo)性的監(jiān)督機(jī)制從臺(tái)灣省近期的土地利用變化可以看出，政府決策和人為的影響因素對(duì)土地的利用和可持續(xù)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。我們根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，應(yīng)及時(shí)修編各級(jí)土地利用的總體規(guī)劃，為實(shí)施土地用途管理提供科學(xué)、合理的依據(jù)；建立并完善以、和為基礎(chǔ)的土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和土地管理信息系統(tǒng)，對(duì)土地資源利用狀況實(shí)行全方位的監(jiān)控和管理。政府需研訂“國(guó)土綜合開(kāi)發(fā)計(jì)劃”，建立“土地發(fā)展許可制度”，同時(shí)盡量鼓勵(lì)民間參與開(kāi)發(fā)建設(shè)。加強(qiáng)高山林地的保護(hù)，維持森林生態(tài)體系的完整性臺(tái)灣地形四分之三為山地，土地類型以林地為主。所以要達(dá)到土地資源

16、的可持續(xù)利用，對(duì)于高山林地及其生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù)尤為關(guān)鍵。中央山脈是整體土地資源的核心區(qū)，存在著眾多的自然保留區(qū)、野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)、森林自然保護(hù)區(qū)和動(dòng)植物繁殖保護(hù)區(qū)，所以對(duì)中央山脈的保育工作尤為重要。但由于早期的林業(yè)與農(nóng)業(yè)政策影響，出現(xiàn)了特殊的高山森林伐木區(qū)以及高山農(nóng)場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)，還有道路的辟建等人為鑲嵌體影響了高山自然生態(tài)系基質(zhì)。且中央山脈區(qū)屬于荒野型的環(huán)境并不多，未來(lái)應(yīng)從治理、整建、復(fù)育方向著手，以減低其破碎化的面積和速度。海岸地區(qū)的永續(xù)發(fā)展策略針對(duì)各海岸地區(qū)資源特色，整體規(guī)劃海岸土地利用，并劃定各類型“海岸均質(zhì)區(qū)”，依其特色決定最佳的使用種類與強(qiáng)度，以避免不兼容使用互相干擾或形成資源超限利用。并嚴(yán)

17、格管制海岸水質(zhì)污染，加強(qiáng)海岸漁業(yè)資源之保護(hù)，積極設(shè)立“漁業(yè)資源保護(hù)區(qū)”體系。抓好土地后備資源的合理開(kāi)發(fā)包括宜農(nóng)、宜林荒草地，以及其他可供開(kāi)發(fā)和待改造的土地等等。對(duì)這些土地要進(jìn)行科學(xué)考查，確定土地利用方向，克服盲目開(kāi)發(fā)的現(xiàn)象，宜林則林，宜牧則牧，宜藥則藥，宜茶則茶。實(shí)施土地保育工作，逐步提高土地質(zhì)量采取生物和工程措施，對(duì)臺(tái)灣各大河流進(jìn)行水土流失的綜合治理；扭轉(zhuǎn)耕地退化的趨勢(shì)；改造中低產(chǎn)田，提高土壤肥力；果園開(kāi)發(fā)要因地制宜，在山丘中下部位緩坡小片建設(shè)，立地條件較差的坡面要堅(jiān)決退果還林；防治工業(yè)對(duì)土地的污染，確保土地的可持續(xù)使用。土地資源永續(xù)利用問(wèn)題是個(gè)需要長(zhǎng)久探討的問(wèn)題。臺(tái)灣特有的地理環(huán)境以及特殊政策，更增加了問(wèn)題的復(fù)雜程度。這