基于高光譜遙感的福州市土地利用時(shí)空變化分析.pdf

1、隨著全球變化研究的深入發(fā)展，全球變化研究領(lǐng)域認(rèn)為，人類對地球系統(tǒng)造成的影響已經(jīng)明顯超過自然的作用，人類作用成為全球變化的主導(dǎo)因子。土地利用引起的土地覆蓋變化是全球環(huán)境變化的重要組成部分和主要原因，洞察土地利用和土地覆蓋變化對從整體上綜合模擬和評價(jià)環(huán)境，為政府決策、為各級土地管理部門制定管理政策和落實(shí)各項(xiàng)管理措施具有重要意義。要揭示土地利用變化的過程與機(jī)制，就必須具有能動(dòng)態(tài)地反映其變化過程的信息及處理方法。土地利用變化所反映出來的信息不僅

2、包括其隨時(shí)間在數(shù)量、質(zhì)量上的變化，也包括土地利用在時(shí)空序列上的圖形特征變化、土地利用類型的組合方式及空間格局的變化。將基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的RS，GPS和GIS等高新技術(shù)運(yùn)用到土地利用／土地覆被變化的研究中，可完成土地利用變化信息的實(shí)時(shí)獲取、數(shù)據(jù)的空間分析與處理、數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)管理與可視化和土地資源數(shù)據(jù)庫的建立等工作，從而為土地利用／土地覆被變化的研究提供了新思想與方法，成為其研究技術(shù)體系中的主要組成?！　^(qū)域土地利用變化研究是全球研究的重點(diǎn)

3、，區(qū)域和地方尺度上的典型研究為土地利用變化的綜合研究提供了豐富的區(qū)域信息，也是參與全球環(huán)境變化研究的具體途徑。福州市作為福建省的省會城市和沿海城市具有典型的代表性，對其土地利用／覆被變化研究，對我國城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要的借鑒意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“臺灣海峽兩岸土地利用變化的對比研究”(編號：40371054)和福建省科技廳重大項(xiàng)目“海峽兩岸土地利用／覆被變化對比研究”(編號：20031002)為依托，利用TM遙感

4、數(shù)據(jù)和ASTER高光譜遙感數(shù)據(jù)，運(yùn)用3S技術(shù)，結(jié)合空間統(tǒng)計(jì)分析方法，分析了福州市80年代以來土地變化的空間格局變化，明確福州市土地利用結(jié)構(gòu)時(shí)空演變，對城市用地變化的研究具有借鑒意義，對我國城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。　　研究結(jié)果如下：　　1．分析了ASTER遙感數(shù)據(jù)的光譜特性，建立了利用TM數(shù)據(jù)與ASTER數(shù)據(jù)結(jié)合起來提取福州市LLJCC研究的數(shù)據(jù)庫。在圖像融合方面，對ASTER和TM融合進(jìn)行嘗試，結(jié)果表明不僅提高圖像的分辨

5、率，而且最大限度地保留了原始影像的光譜輻射信息?！　?．通過土地利用動(dòng)態(tài)變化分析得知：福州市土地利用類型以林地、耕地和城市建設(shè)用地為主。從變化的趨勢來看，自1988年以來福州市耕地、林地和水域呈減少趨勢，其中以耕地減少幅度最大，而建設(shè)用地和未利用地呈增加趨勢；就變化率而言，建設(shè)用地>未利用地>耕地>水域>林地；就面積變化幅度來看，建設(shè)用地>耕地>林地>水域>未利用地。建設(shè)用地、耕地和未利用地的變化率大的主要原因是由于福州經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展

6、，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使得農(nóng)村大量的剩余勞動(dòng)力涌向城市，促使城市化進(jìn)程加快。另外在市場經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)下，大量的耕地被撂荒，使未利用地的面積大幅度上升?！　?．運(yùn)用Lorenz曲線、集中化指數(shù)和多樣化指數(shù)等數(shù)學(xué)模型對土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)分析可知，福州市土地利用類型以北部山區(qū)和中心城區(qū)最為集中，集中化指數(shù)甚至達(dá)到了85％以上，而靠近城區(qū)的近郊區(qū)因人類干擾活動(dòng)比較強(qiáng)烈，土地利用多樣性大，土地利用類型分布較為分散。從土地利用程度上分析，16年來福州市土地

7、利用有了一定的發(fā)展，土地利用程度指數(shù)由1988年236.3263上升到2004年的243.9765，土地利用程度變化量為7.6502，說明區(qū)域土地利用處于發(fā)展期，并且在不同區(qū)域上也存在著差異，土地利用程度由市區(qū)向近郊、遠(yuǎn)郊呈下降趨勢。　　4．通過研究福州市土地利用結(jié)構(gòu)的信息熵值在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律，得出該市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵值隨時(shí)間呈單調(diào)遞增，表明福州市土地利用結(jié)構(gòu)向均衡態(tài)發(fā)展，均質(zhì)性逐漸增強(qiáng)。但通過土地利用均衡度與全國土地利用平均

8、均衡度相比較，表明其土地結(jié)構(gòu)有序性高于全國平均水平，這在一定程度上反映了福州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高。通過對福州市土地利用/覆被變化結(jié)構(gòu)分形分析可知：從時(shí)間維上分析，耕地、林地形態(tài)復(fù)雜程度上升，而建設(shè)用地形態(tài)趨向簡單化。從穩(wěn)定性上來看，福州市土地利用結(jié)構(gòu)總體穩(wěn)定性較差。水域16年間變化不大，耕地和林地穩(wěn)定性都有不同程度的下降，而建設(shè)用地穩(wěn)定性從1988年的最不穩(wěn)定變化到2004年的最穩(wěn)定。未利用地在研究的兩個(gè)時(shí)段，形態(tài)一直處在最復(fù)雜的位置，但

9、其穩(wěn)定性從起初的最穩(wěn)定變?yōu)樽畈环€(wěn)定。　　5．利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法分析福州市景觀格局的空間分異特征，發(fā)現(xiàn)由于受人口壓力和城市化的影響，人類對土地的改造活動(dòng)不斷加強(qiáng)，土地景觀的多樣性趨于均勻化，土地利用結(jié)構(gòu)在空間上呈現(xiàn)均質(zhì)化；發(fā)現(xiàn)人為的改造活動(dòng)是景觀格局動(dòng)態(tài)變化的主要驅(qū)動(dòng)力來源，地形、地貌等區(qū)域性因素是福州市景觀格局動(dòng)態(tài)變化的約束因子，中心城區(qū)對景觀格局動(dòng)態(tài)變化的影響主要體現(xiàn)在城區(qū)對其的輻射影響上；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分布區(qū)域與非農(nóng)建設(shè)用地分布集中