青川县LUCC遥感动态监测及驱动力分析

第*,卷!第!期国土资源遥感3MF$*,![M$!*%)+年%1月!#$%&’&(’)*$!+,’-.!&$/!0&?IU$!*%)+EMD)%$,%+,7=LeKK=$*%)+$%!$*,引用格式刘萌!杨武年!邵怀勇!等$青川县‘g44遥感动态监测及驱动力分析(8)$国土资源遥感!*%)+!*,%!&),%-),#$%‘DN_!B;=@[!?:;MaB!IL;F$I(MLIJIJD=EK;(DG(MDLMHD=;EEHDRD=OMHGI;;FKJDJMOF;ENJI7GMRIHG:;=IJDbD=PG:N;4MNLK(8)$I(MLI?IJD=OMH‘;E;EIJMNHGIJ!*%)+!*,%!&),%-),#$&青川县‘g44遥感动态监测及驱动力分析刘萌!杨武年!邵怀勇!孙小飞!成都理工大学地学空间信息技术国土资源部重点实验室成都,)%%#1$摘要#四川广元市青川县是国家生态试点县和退耕还林实施县!查明该区土地利用7覆被现状及其时空动态变化信息!为政府有关部门规划决策提供科学依据具有重要意义$应用?和T]?技术!基于*%%%年’*%%#年和*%)%年!个时相的陆地卫星C_图像!通过图像处理和信息提取!获得了该区!期土地利用7覆被数据$在此基础上!分析了青川县近)%;土地利用7覆被动态变化过程!查明了引起动态变化的主要驱动力因素!最后!对该区*%)#年和*%*%年土地利用7覆被的面积比例进行了预测$研究结果表明青川县*%%%#*%%#年间!耕地’水域和未利用地面积减少!林地’草地和建设用地面积增加**%%##*%)%年间!耕地和草地面积减少!林地’水域’建设用地和未利用地面积增加*两段时期耕地面积持续减少!但减幅减小!林地面积持续增加!增幅减小!建设用地持续增加且增幅增大!水域和未利用地先减后增!草地先增后减$究其原因!认为政策’经济发展和人口增长及自然灾害等因素是研究区土地利用变化的主要影响因子$经过预测!在相关政策不变且没有自然灾害发生的情况下!*%)#年林地面积占全县总面积的比例将由*%)%年的#.$#’/增长为#1$%)/!到*%*%年将继续增长为#1$++/!耕地面积比例到*%*%年将减少至*1$)!/!建设用地面积比例继续增加至%$**/$关键词#遥感*T]?*土地利用7覆被变化%‘g44&*转移矩阵*马尔科夫预测中图法分类号#CQ’1文献标志码#S文章编号#)%%)-%’%A%*%)+&%!-%),%-%,收稿日期#*%)!-%’-*,*修订日期#*%)!-))-%#基金项目#国家自然科学基金资助项目%编号+)%’)*,#!+)!%**.*!+)!’*!+%&’高等学校博士学科点专项科研基金课题%编号*%)%#)**))%%%,&和四川省教育厅重点项目%编号)!9S%%#1&共同资助$%引言伴随着人类社会不断的技术进步!人们改造和利用自然环境的能力虽在不断提高!污染环境和破坏生态平衡的问题屡见不鲜!而这些问题往往首先表现在土地利用上$随着信息技术的快速发展!利用?和T]?技术进行土地利用动态监测!及时准确地了解和掌握土地利用的时空动态变化信息!对于研究如何实现土地的可持续利用’建立和谐的社会具有重要意义$刘纪远等对*%%%#*%%#年中国土地利用变化的空间格局与驱动力进行了分析())*李晓文等对长江下游地区)1..#)11.年)%;来土地利用类型变化进行了研究(*)*朱会义等对环渤海地区)1.##)11#年间土地利用的数量变化和空间变化特征进行了研究(!)*伍星等对长江上游)1’%#*%%%年土地利用7覆被变化特征及其驱动力进行了分析(+)$*%%.年四川省发生了,#+)*-汶川地震!与之相距不远的青川县受灾严重!土地利用类型发生了很大的变化!但是目前尚未见对青川县近些年土地利用7覆被变化情况的分析研究成果发表$本文主要研究青川县*%%%#*%)%年土地利用7覆被变化情况!深入了解和掌握青川县土地利用7覆被变化过程!并对*%)#年和*%*%年其土地利用面积比例进行了马尔科夫预测!以期为青川县生态恢复和重建提供决策依据$)研究区概况及数据处理青川县地处四川盆地北部边缘!白龙江下游!川’甘’陕!省结合部!总面积!*,#)1$*%0(*$位于W)%+j!,r&)%#j!.r![!*j)*r&!*j#,r之间!北接甘肃省文县’武都县和陕西省宁强县!南邻江油市’剑阁县!西靠平武县!东连利州区’朝天区$青川县以中山地形为主!境内地势西北高而东南低!最高海拔!.!’(!最低海拔+1)($研究区属亚热带温润季风气候!年平均气温)!$’u!气温从东至西逐渐降第!期刘萌!等青川县‘g44遥感动态监测及驱动力分析低$年均降水量为)%*)$’((!降水南多北少$本研究选取了青川县*%%%年#月’*%%#年#月’*%)%年#月!期C_图像!青川县)s)%万XW_数据等资料$根据青川县土地利用的特点!参照*%%’年中国土地资源分类系统的二级分类体系(#)!将研究区土地利用类型划分为耕地’林地’草地’水域及水利设施用地’城乡建设用地和未利用地,类$建立研究区C_图像的土地利用类型解译标志!运用WXS?和SHGT]?软件对C_图像进行拼接’裁剪等预处理!采取监督分类和人工目视解译相结合的方法及野外验证!得到青川县*%%%年#月’*%%#年#月和*%)%年#月土地利用7覆被现状图!并建立了相应数据库$在对各期C_数据的解译过程中!本着边解译边检验的原则!采用*$#(分辨率的?QZC#图像辅助解译!以保证判读结果的精度要求!并对*%)%年解译的,种土地利用类型共选取约,%个点进行野外验证$经统计各土地利用类型的解译精度均在1%/以上!取得了较高的工作精度$*研究区土地利用变化总体分析通常用土地利用变化幅度这一土地利用类型的变化率指数来定量研究土地利用类型的总体变化(,-’)$由于各种用地类型或不同区域相同用地类型的面积基数不同!变化率指数高的类型只是变化快的类型!而并不一定是区域变化的主要类型!对主要类型的判断通常还要考虑变化面积的大小$变化幅度模型计算公式为+(5=.-=)=)i)%%R!%)&式中+(为某一研究时段某一种土地利用类型变化类型的变化幅度*=)和=.分别为研究初期和末期某一种土地利用类型的面积$研究区*%%%年#月’*%%#年#月及*%)%年#月各土地利用类型面积’占总面积的比例及其变化幅度如表)所示$表D研究区IYYY年P月)IYYP年P月及IYDY年P月土地利用类型面积)比例及变化幅度统计表V*1&D@7(*!0(74(-+*%(*-64/*-%(,5)*-6?.(+:0(.$-L*:IYYY!IYYP*-6IYDY,5.+?6:*7(*用地类型*%%%年#月面积7:(*比例7/*%%#年#月面积7:(*比例7/*%)%年#月面积7:(*比例7/*%%%年#月#*%%#年#月变化幅度7/*%%#年#月#*%)%年#月变化幅度7/*%%%年#月#*%)%年#月变化幅度7/耕地)%).!’$,)!)$)1)%%%+)$11!%$,+1.#*!$.+!%$)’-)$’,-)$#*-!$*#林地).1)).$%)#’$1*)1%,)’$%##.$!.)1)*+#$#)#.$#’%$’1%$!!)$)!草地*.+%.$*%.$’%*.,+)$+1.$’’*.,!’$)#.$’’%$.*-%$%%%$.)水域,!.+$*%)$1,,!’!$),)$1#,’’,$+!*$%.-%$)’,$!!,$)+建设用地!%*$!+%$%1!.#$’*%$)*#+,$*#%$)’*’$#.+)$,*.%$,’未利用地+,.$.+%$)++#1$’1%$)+’1%$%*%$*+-)$1!’)$.*,.$#)分析表)可知)&研究区土地利用类型面积从大到小依次为林地’耕地’草地’水域’未利用地’建设用地$*&研究区*%%%年#月#*%%#年#月建设用地变化幅度最大!且总面积增加!增加幅度达*’$#./*耕地’水域和未利用地面积均减少!减少幅度依次为)$’,/!%$)’/和)$1!/*林地和草地变化幅度相差不大!增长幅度分别为%$’1/和%$.*/$!&研究区*%%#年#月#*%)%年#月未利用地变化幅度最大!总面积增加且幅度达’)$.*/*建设用地变化幅度次之且继续保持增长态势!增加幅度为+)$,*/*水域面积不再减少反而增加!增加幅度为,$!*/*耕地面积继续减少!减少幅度为)$#*/*林地面积继续增长!幅度为%$!!/*草地面积减少!减少幅度微乎其微$+&研究区)%;间建设用地和未利用地面积均增长了一半以上!耕地面积持续减少!水域面积先减后增!林地面积持续较缓增长!草地面积先增后减!但减少幅度很小$#&研究区耕地和林地变化面积最大!但由于总面积大!所以变化幅度并不大$虽然建设用地和未利用地面积变化较小!但是由于总面积基数较小!故其变化幅度较大$!研究区土地利用变化过程分析本文利用转移矩阵来对研究区土地利用变化过程进行分析!用地类型间的转移分析可全面而又具体地刻画区域土地利用变化的结构特征与各用地类型变化的方向(,!.-1!))-)*)!即*4F5’))/’)522’5)/’55!%*&式中’为面积*5为土地利用的类型数*4!F分别代表研究初期与研究末期的土地利用类型$经计算+),)+国土资源遥感*%)+年得到研究区*%%%年#月#*%%#年#月及*%%#年#月#*%)%年#月的土地利用转移矩阵!具体见表*和表!$表I研究区IYYY年P月(IYYP年P月土地利用转移矩阵V*1&IM*-6?.(+7*-.$+$,-=*+7$R$-L*:IYYY#L*:IYYP,5.+?6:*7(*%/=I&土地利用类型*%%#年#月耕地林地草地水域建设用地未利用地减少*%%%年#月耕地11’,+$%.),.,$+1!%!$,,%$%%.!$!.%%$%%*%’!$#!林地***$.1)..#’%$#%!%#$+!%$%%%$%%)1$)1#+’$#)草地+!$11!,%$%,*.%%+$)#%$%%%$%%%$%%+%+$%#水域))$%!%$%%%$%%,!’!$)’%$%%%$%%))$%!建设用地%$%%%$%%%$%%%$%%!%*$!+%$%%%$%%未利用地%$%%%$%%*.$*+%$%%%$%%++%$,%*.$*+新增*’’$1)*%+,$##.,.$*%#$+#.!$!.)1$)1从表*可以直观地看出!研究区*%%%年#月#*%%#年#月面积变化从大到小依次是林地’耕地’草地’建设用地’未利用地’水域$林地发生变化的总面积最大且总面积增加!大部分是由耕地转化而来!其次是由草地转化而来*耕地变化的面积次之且总面积减少!大多减少的耕地转化为林地!少部分转化为草地!极少部分转化为建设用地*草地面积总体增加*水域面积总体减少*建设用地面积增加!均由耕地转变而来*未利用地面积减少!减少的部分均转化为草地$表J研究区IYYP年!月(IYDY年P月土地利用转移矩阵V*1&JM*-6?.(+7*-.$+$,-=*+7$R$-F?-(IYYP#L*:IYDY,5.+?6:*7(*%/=I&土地利用类型*%)%年#月耕地林地草地水域建设用地未利用地减少*%%#年#月耕地1.!1*$#1)%##$%!%$%%!1’$’*)!#$),,)$+1),+1$+%林地.*$#’).1..+$#)!.!$#)*$!*’$,%*#,$#+’!*$#+草地+.$,1!%#$1.*.*#!$,+!$*))’$’.)*$)1!’%$%’水域%$%%%$%%%$%%,!’!$),%$%%%$%%%$%%建设用地%$%%%$%%%$%%%$%%!.#$’*%$%%%$%%未利用地%$%%%$%%%$%%%$%%%$%%+#1$’1%$%%新增)!)$*,)!,)$%)!.!$#)+%!$*#),%$#+!!%$**从表!可以直观地看出!研究区*%%#年#月#*%)%年#月面积变化从大到小依次是林地’耕地’草地’水域’未利用地’建设