土地是人们进行生产生活的物质基础,土地的合理利用是关乎国家、地区发展的大计。土地利用格局反映了人类通过自然生产、生活对土地利用的结果, 因此土地利用格局的变化反映了土地自然及社会经济条件的变化以及人为影响的变化[1]。对土地利用格局的研究,可以使土地得到更加合理、有效的使用。20世纪90年代,国际地圈与生物圈计划 (IGBP)和全球环境变化人文计划( HDP)于1995年联合提出了“土地利用/土地覆被变化 ”(land use and land cover change,LUCC)[1-4],从此研究土地利用/土地覆被变化成为众多研究人员的首要选择。
1研究区域概况
1.1 地理位置
延吉市位于吉林省的东南部,幅员面积约1750平方公里。其中城区面积约为41平方公里,下辖6个街道,4个乡镇,总人口约为54.13万。延吉市地理坐标范围为42°50′-43°23′N、129°01′-129°48′E。东邻朝鲜、俄罗斯,与韩国、日本两国隔海相望,是图们江流域“金三角”的支点城市之一。延吉市交通网络发达,海、陆、空、四通八达,有着得天独厚的地理优势。其地理位置如图2-1所示:图2-1 延吉市地理位置图
2数据来源与处理
(1)遥感数据
本文所使用的基础遥感数据为Landsat TM/ETM影像,分辨率为30米,云量低于10%,所有影像获取时间为9、10月份,数据获取网站为地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/),影像信息如表2-1所示:
表 2-1数据来源表2.3 遥感数据预处理
(1)波段合成
Landsat TM 影像是美国陆地卫星影像,由7个不同单波段灰色影像[5]。为了后期影像解译中地类预判,将下载的遥感影像在ENVI5.1软件中使用layer stacking工具对波段进行假彩色合成。
(2)影像拼接
根据下载的三期延吉市遥感影像,对需要进行影像拼接的数据使用moasic to new raster工具进行拼接。
(3)统一坐标系
在ArcGIS中首先定义延吉市行政区划矢量数据的投影,结合研究区域的实际情况,将延吉市的矢量数据投影坐标定义为CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_43,
(4)影像裁剪
由于下载的数据范围一般都要超出研究区域,所以需要裁剪出研究区域。用定义好的矢量数据在ArcGIS中使用extract by mask工具裁剪出延吉市的遥感影像数据。
2.4 遥感解译分类体系建立
数据预处理后对三期遥感影像进行目视解译。解译前对土地利用现状进行分类。进行土地利用现状分类时,指标的选取原则要包括:统一性、科学性、系统性、适用性和地域性[6]。参照国家标准《土地利用现状分类(GB/T 2010-2017)》,结合研究区域的土地利用现状和研究目的,现将延吉市的土地利用分类体系定为五个一级类:耕地、建设用地、林地、水体、草地。
3 土地利用变化分析
综合运用ArcGIS10.2的统计汇总和分析功能,汇总统计1995至2015年间的土地利用数据,得到延吉市的土地利用变化汇总表[7-8]。
(1)在ArcGIS中使用dissolve工具分别对三期土地利用矢量数据根据类型字段进行融合,使得属性表中每个土地利用类型仅有一条记录;
(2)在ArcGIS中使用intersect工具对融合数据两两进行相交操作,相交后的矢量数据属性表中同时拥有两期数据的属性信息;
(3)将矢量数据使用table to excel 工具将属性表导出为excel格式;
(4)在excel中根据年份和面积字段制作数据透视表;
表3-3 1995-2015土地利用变化分类面积由表3-3可知:1995-2015年延吉市的土地利用结构发生了很大变化。总体变化趋势为建设用地、林地面积增加,耕地、草地、水体面积减少。这20年来,随着延吉市城市化水平的提高,经济的快速发展,建设用地扩张迅速,净变化量为30.72 km2,大面积的耕地被建设用地所取代。耕地的面积由1995年的174.06 km2减少到2015年的147.73 km2,净减少量达到26.32 km2。草地的面积大幅度减少,减幅为43.68%,大部分转化为了耕地和林地。
参考文献
[1] 赵庚星,李强,李玉环,夏乐斋. GIS支持下的马尔柯夫链模型模拟垦利县土地利用空间格局变化[J].山东农业大学学报,1999,30(4):345-349.
[2] 李秀彬.全球环境变化研究的核心领域——土地利用/土地覆被变化的国际研究动向[J]. 地理学报,1996,51(6):553-558.
[3] 黄方.重庆市土地利用空间格局分析及其预测模拟 [D]. 重庆:重庆大学, 2013.
[4] 王海涛,许振文,李衡,费龙. 基于GIS 的县域土地利用景观格局演化研究-以大安市为例[J].安徽农业科学, 2011,39( 29):18194-18196.
[5] 晏希宁. 怀来县土地利用碳排放变化及低碳优化研究[D].河北:河北农业大学,2018.
[6] 刘盛和等.评析西方城市土地利用的理论研究IIJ.地理研究,2001,20(l):111-115.
[7] 吴晶晶.基于GIS和CA-Markov模型的乌江下游地区土地利用变化情景模拟与生态环境效益评价[D].重庆:西南大学,2017.
[8] 杨令宾.计量地理学[M],长春: 吉林人民出版社,2005.96-100,129-133 .