基于RS與GIS的重慶主城區(qū)土地利用及土地覆蓋變化分析

Word版本，下載可自由編輯基于RS與GIS的重慶主城區(qū)土地利用及土地覆蓋變化分析土地通過動(dòng)態(tài)變化的實(shí)質(zhì)是人類為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)展需要,不斷調(diào)配各種土地通過的過程,反映了人類通過土地舉行生產(chǎn)、生活活動(dòng)的進(jìn)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的野外調(diào)查和定位觀測(cè)的辦法已跟不上日新月異的國(guó)土資源環(huán)境變化速度,迫切需要引入新的觀念和技術(shù)。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比,遙感和GIS相結(jié)合的手段,可以迅速、精確?????、準(zhǔn)時(shí)地獲得大面積的土地通過/籠罩變化(LUCC)乃至生態(tài)環(huán)境情況等方面的實(shí)時(shí)信息,準(zhǔn)時(shí)地反映土地通過的最新變化,在土地通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢(shì)。

1討論區(qū)域概況

討論區(qū)域包括重慶主城區(qū)及其周邊部分郊區(qū),其行政區(qū)域主要包括:渝中區(qū)、沙坪壩區(qū)所有,北碚區(qū)、渝北區(qū)、江北區(qū)、南岸區(qū)、巴南區(qū)、大渡口區(qū)、九龍坡的主城區(qū)部分,面積為1612.80km2。區(qū)內(nèi)以山地、丘陵為主,平地較少,山地有縉云山、歌樂山—中梁山、南山,主要干流為長(zhǎng)江、嘉陵江,市區(qū)坐落在這兩江交匯處,四周環(huán)山,江水回繞,城市傍水依山,層疊而上,區(qū)內(nèi)人口密集,工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá),經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁,是重慶市政治、文化、經(jīng)濟(jì)的中心地區(qū)。

2數(shù)據(jù)獵取和處理

2.1數(shù)據(jù)獵取

本討論分離采納1993年5月份TM5影像、2023年5月份的TM7影像及2023年7月份中巴資源衛(wèi)星CBERS影像為基本數(shù)據(jù)源。這3期遙感影像的空間辨別率分離為:28.5,15和19.5m。TM5和TM7影響具有7個(gè)波段,本討論選取7,4,3這3個(gè)波段舉行組合,而且通過TM7的全色波段pan對(duì)2023年的影像舉行了辨別率融合,使其空間辨別率達(dá)到15m。

中巴資源衛(wèi)星CBERS影像具有4個(gè)波段,選取2,4,3波段舉行組合,并分離給予紅、藍(lán)、綠3種色彩舉行組合。參考數(shù)據(jù)有重慶1∶50000地形圖和1∶200000重慶土地通過現(xiàn)狀圖。

運(yùn)用遙感圖像處理軟件ErdasImagine8.7,基于遙感影像的幾何校正,邊界裁定,輻射校正等數(shù)據(jù)預(yù)處理,綜合運(yùn)用非監(jiān)督分類和監(jiān)督分類、聚類分析、過濾分析、去除分析等辦法,終于完成重慶市主城區(qū)的遙感影像解譯與分類,最后通過ArcGIS9.0對(duì)分類后的數(shù)據(jù)舉行編輯、修改,同時(shí)對(duì)3期的數(shù)據(jù)分2個(gè)時(shí)光段舉行空間疊加分析,從而生成2個(gè)時(shí)段的土地通過/土地籠罩轉(zhuǎn)換巨陣。

2.2數(shù)據(jù)處理

2.2.1遙感數(shù)據(jù)處理

從遙感影像到可以舉行分析的數(shù)據(jù)是一個(gè)比較復(fù)雜的過程(如圖1),每一個(gè)步驟都將影響到數(shù)據(jù)的精度,從而影響到分析的結(jié)果。遙感影像有其自身的成像邏輯,不行避開地存在隨機(jī)或系統(tǒng)性的變形誤差,同時(shí),圖像還存在同物異譜和異物同譜的現(xiàn)象,以及受季相變化引起的光譜不全都的影響,解譯之前,舉行了投影與坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換,討論區(qū)切割、光譜地形復(fù)原、幾何精訂正、假彩色合成等處理。中國(guó)科學(xué)院衛(wèi)星遙感地面站所提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)品的基本格式是BSQ格式,每個(gè)波段的數(shù)據(jù)單獨(dú)存儲(chǔ)為一個(gè)二進(jìn)制的圖像灰度文件與一個(gè)頭文件。頭文件中存在著多遙感圖像舉行說明解釋的多種信息。通過頭文件中提供的4個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù),可將本來(lái)的遙感影像數(shù)據(jù)由陣列坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成具有真正空間位置意義的高斯坐標(biāo)系統(tǒng),即完成圖像數(shù)據(jù)格式變換與坐標(biāo)轉(zhuǎn)。

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)都是系統(tǒng)級(jí)訂正處理的產(chǎn)品,還存在較大的幾何誤差,所以必需舉行幾何精訂正處理。通過1∶5萬(wàn)比例尺地形圖提取溝谷線和山脊線,作為幾何精訂正的控制地圖層,保證能采集到足夠的訂正控制點(diǎn),使幾何誤差控制在一個(gè)像元之內(nèi)。

在1∶5萬(wàn)比例尺的地形圖上采集重慶主城區(qū)的討論區(qū)域界線。通過緩沖區(qū)(buffer)分析辦法,以保證幾何精糾后討論區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)不缺損,能夠徹低包括囫圇主城區(qū)范圍。

2.2.2分類

在此討論過程中,應(yīng)用非監(jiān)督分類和監(jiān)督分類相結(jié)合的方式,通過非監(jiān)督分類獵取初步的解譯標(biāo)志,再通過修改處理后的解譯標(biāo)志對(duì)處理好的遙感影像舉行監(jiān)督分類。通過監(jiān)督分類獵取9類土地通過類型,接著對(duì)分類結(jié)果舉行聚類分析、過濾分析、去除分析,然后再對(duì)得到結(jié)果舉行重新編碼(編碼結(jié)果如表1所示)。在完成編碼后,就把解譯的柵格圖轉(zhuǎn)換為可以編輯的矢量圖。在Erdas軟件里面可以經(jīng)過柵格轉(zhuǎn)矢量操作,生成矢量圖層,然后再經(jīng)過clean矢量圖層和build矢量圖層建立圖層各要素之間的拓?fù)潢P(guān)系。所得到的數(shù)據(jù)為Arcinfo格式,最后把數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Arcmap中舉行編輯,由于所得到的數(shù)據(jù)量太大,需要經(jīng)過Arcmap工具中的去除操作過程(eliminate)把矢量圖層中面積小于500m2的圖版和其它相鄰的同種類型的圖版合并掉。在經(jīng)過合并處理后,數(shù)據(jù)量可以削減30%左右,從而似的編輯操作變的便利。

2.2.3解譯數(shù)據(jù)編輯修改

以Arcmap9.0為解譯處理環(huán)境,打開自動(dòng)勾繪的矢量數(shù)據(jù)和集成的環(huán)境梯度數(shù)據(jù),建立各地類的解譯標(biāo)志;直接從ERDAS軟件里面解譯出來(lái)的數(shù)據(jù)和實(shí)際狀況有一定的差距,需要再次結(jié)合本來(lái)的遙感影像和土地通過現(xiàn)狀圖舉行對(duì)比,然后把一些有顯然錯(cuò)誤的圖版的屬性舉行修改,經(jīng)過反復(fù)幾遍的對(duì)比和修改,再按照矢量圖斑屬性庫(kù)中各遙感定量因子、地物類顏色代碼、環(huán)境梯度數(shù)據(jù),通過批挑選方式,批量解譯圖斑的地物屬性將其寫入矢量屬性庫(kù)中,并用生態(tài)分布學(xué)問驗(yàn)證此解譯結(jié)果,修改批挑選條件。按照解譯的土地通過類型,對(duì)空間上相連,具有相同地類的圖斑舉行融合,得到融合后的圖斑層,即可獲得各個(gè)年份的重慶市主城區(qū)矢量數(shù)據(jù)。

3土地通過/土地籠罩變化情況

3.1重慶主城區(qū)土地通過數(shù)量變化

經(jīng)過對(duì)重慶主城區(qū)的遙感影像解譯結(jié)果舉行分析(見附圖5),可以發(fā)覺,1993年討論區(qū)域的城市建設(shè)用地面積惟獨(dú)94.33km2,占區(qū)域面積的5.85%;耕地447.75km2,占區(qū)域面積的27.76%;林地面積936.31km2,占區(qū)域面積的58.06%。重慶市主城區(qū)的城市建設(shè)用地面積在1993—2023年期間凈增強(qiáng)了78.69km2,耕地凈增強(qiáng)515.67km2,林地削減614.96km2,未通過地增強(qiáng)20.77km2,水域削減了0.17km2;而在2023—2023年,主城區(qū)的城市建設(shè)用地面積增強(qiáng)了156.05km2,是前一個(gè)階段城市建設(shè)用地凈增強(qiáng)面積的2倍,耕地凈削減了536.90km2,比1993年的原有耕地面積還要多;林地凈增強(qiáng)了451.91km2,將近1993年林地面積的1/2。

3.2重慶主城區(qū)用地轉(zhuǎn)換分析

因?yàn)樽匀坏难莼蜕鐣?huì)進(jìn)展,土地通過/土地籠罩在各類土地通過類型之間舉行互相的轉(zhuǎn)換。所以,單從面積的增強(qiáng)和削減對(duì)土地通過/土地籠罩舉行討論還不夠,需要從土地類型轉(zhuǎn)換變化和內(nèi)部結(jié)構(gòu)做出進(jìn)一步分析。通過Arcmap的空間疊加分析的功能,做出1993—2023和2023—2023這2個(gè)時(shí)期重慶主城區(qū)土地通過轉(zhuǎn)換矩陣。

可以看出,1993—2023(前時(shí)期)和2023—2023(后時(shí)期)2個(gè)時(shí)段的土地通過變化除了城市建設(shè)用地相像外,其它用地類型的變化大不相同,而且浮現(xiàn)了相反的變化趨勢(shì)。所以,需要對(duì)不同時(shí)段的不同用地類型舉行分析。

3.2.1城市建設(shè)用地轉(zhuǎn)換分析

城市建設(shè)用地主要由林地和耕地轉(zhuǎn)換而來(lái),前期的轉(zhuǎn)換量分離為40.78km2和46.94km2,分離占轉(zhuǎn)入量的42.77%和49.23%;后期的轉(zhuǎn)換量分離為14.97km2和152.80km2分離占轉(zhuǎn)入總量的8.32%和84.89%。按照以上數(shù)據(jù)可知城市建設(shè)用地的快速增強(qiáng)主要是由于占用大量的耕地得以實(shí)現(xiàn)的,第二是林地。從而使得城市用地在1993年到2023年延續(xù)增長(zhǎng),前后兩期增強(qiáng)面積分離達(dá)172.89km2和180.01km2。

3.2.2未通過地轉(zhuǎn)換分析

在前期,未通過地主要向耕地轉(zhuǎn)換,第二是林地和城市建設(shè)用地,轉(zhuǎn)換量分離為47.49,5.29和3.60km2,占轉(zhuǎn)出量的81.99%,9.14%和6.22%;后期的未通過地轉(zhuǎn)換方向和前期相同,轉(zhuǎn)向耕地、林地和城市建設(shè)用地的面積分離為41.32,37.81和8.84km2,占轉(zhuǎn)出總量的9.13%,39.06%和42.69%。前期未通過地的形成主要由耕地和林地進(jìn)展而來(lái),面積分離為52.81km2和21.40km2,分離占轉(zhuǎn)入量的67.15%和27.2%;后期轉(zhuǎn)向未通過地的主要為耕地,第二是城市建設(shè)用地和林地,面積分離為8.37,1.92和1.38km2,分離占轉(zhuǎn)入總量的69.58%,15.99%和11.52%。

3.2.3林地轉(zhuǎn)換分析

在2個(gè)時(shí)期內(nèi),林地都表現(xiàn)出主要向耕地、城市建設(shè)用地和未通過地轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。前期,林地向耕地、城市建設(shè)用地和未通過地轉(zhuǎn)換的面積分離為582.36,40.7和21.40km2,分離占林地轉(zhuǎn)換總量的89.68%,6.28%和3.29%;在后期,這一數(shù)值分離為40.40,14.97和1.38