唐山市大南湖土地利用变化

唐山市大南湖土地利用变化

摘要:以唐山市大南湖为研究区域,运用遥感和GIS空间分析技术,对研究区各种土地利用类型进行遥感解译､数理统计､数据对比等分析｡结果表明,研究区域各土地利用类型在不同时期有很大的变化,尤其是水域､绿地､未利用地三者之间变化明显;土地利用程度发生显著变化,生态环境向良性方向发展｡

关键词:唐山市大南湖;土地类型;利用变化

Research on Land Use Change of the South Lake in Tangshan

Abstract: The different land use types in the region of South Lake, Tangshan City were analyzed through the interpretation of remote sensing, statistics and contrast based on GIS spatial analysis techniques. The results showed that the land use types in the region varied greatly in different periods, especially water area, green land, and unused land. The degree of land use changed significantly and the ecological environment was turning to the positive direction.

Key words: South Lake of Tangshan; land use type; use change

自20世纪90年代以来,随着人类社会的进步,人类活动对土地利用的影响越来越显著,土地利用/覆被变化(LUCC)是区域社会经济发展的结果,也会引起地表许多自然现象和生态过程的变化[1-3]｡国内外已有许多人士对不同区域用不同方法进行过深入研究,国际国内有大量研究成果涌现[4-12]｡

土地是最基本的自然资源,是区域经济活动的物质载体和人类赖以生存的基本条件,土地利用变化与区域经济增长是一种互动的演进关系[13]｡唐山市是一个以采煤起家的重工业城市,由于近百年的开采,在市区周边形成了采煤下沉区,南部采沉区就是其中之一｡几十年的沉降过程使采沉区内杂草丛生､坟墓遍地､污水满沟,成了人迹罕至的废弃地,严重破坏了城市的生态环境和城市容貌,影响了南部采沉区周边居民的日常生活｡1996年底唐山市委､市政府本着“变劣势为优势､化腐朽为神奇”的方针,决定实施大面积生态绿化工程,并以此为契机开始建设大南湖生态公园｡

大多数文献研究的范围以一个城市或一个市作为单位,很少涉及城市建设中一个小区域的土地利用对整个城市可持续发展的影响｡因此,选择大南湖作为研究对象,运用遥感和GIS技术,分析大南湖土地利用现状､空间结构和利用程度,找出其给唐山市带来的深层次影响因素,以期为唐山市经济与环境可持续发展提供参考｡

1 研究区域概况

唐山市大南湖又称为南湖生态城,位于唐山市区南部,紧邻市中心,东至陡河,西

至新京山铁路,南至唐津高速公路,北至南新道｡总体规划面积91 km2,与曹妃甸生态城､凤凰新城和空港城构成唐山“四大主体功能区”｡唐山南湖生态城包括生态核心区(南湖生态风景区)､西南片区､东南片区､205国道以南片区､丰南片区｡南湖生态城是唐山的“绿色心脏”,其中城市中央生态公园28 km2,由开滦采煤塌陷区改造而成,该地曾经垃圾遍地,污水横流,严重影响城市生态环境｡2007年以来,唐山市委､市政府重点对生态城内的基础设施进行了开发改造,其中,地震遗址公园建设､扩湖工程､环湖景观路建设､垃圾山封山等重点工程相继竣工｡该文所涉及的研究范围位于北纬39°33′50.57″-39°36′50.00″､东经118°0′21.18″-118°10′16.01″｡

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

数据来源于SPOT高分辨率的遥感影像,影像采集时间分别是2002年4月份和2009年11月份,真彩产品,成像质量好且无云,空间分辨率为2.5 m｡除研究的主要数据遥感图像外,还包括各种辅助资料和统计数据,例如唐山市南湖土地利用图及历年统计资料,其来源于政府部门的门户网站和统计年鉴,并且在此次研究的数据获取阶段,进行了多次实地考察用来修正各种数据｡

2.2 研究方法

在对遥感影像的土地利用类型提取中,主要采用人机交互式目视解译的方法｡目视解译的主要步骤为:首先熟悉获取影像的平台､遥感器､成像方式､成像日期､彩色合成方案等｡其次是建立解译标志,通过图像资料的对比分析､与实地的对比验证,建立各种地物在不同遥感图像上的解译标志,具体根据影像特征,即形状､大小､阴影､色调､颜色､纹理､图案､位置和布局建立起影像和实地目标物之间的对应关系｡再次是进行地面实况调查,在室内解译的图件不可避免地存在错误,这就需要野外实地调查与验证,根据野外实地调查结果,修正预解译图中的错误,细化预解译图,形成正式的解译原图｡

在获得研究所需大南湖遥感影像数据后,采取人机交互式目视判读的方法,将唐山市大南湖的土地分为耕地､绿地､水域､建设用地和未利用地几种土地利用类型,其中绿地包括草地和林地;水域包括河流和湖泊;建设用地包括道路､建筑用地､硬化地表､工矿用地;未利用地包括裸地和废弃地｡

3 结果与分析

3.1 数据处理

首先,在SuperMap软件中确定获取的SPOT遥感影像上唐山市大南湖的位置,进行图像裁切处理,并保存在一定位置,所截得的每张图像之间都有一定的重叠部分,以防在拼图时有遗漏的部分｡其次｡利用SuperMap图像拼接模块拼合所截得的图像,得到比研究区稍大的区域,这样可以缩短在遥感数据处理中的计算机运行时

间｡再次,在SuperMap软件中进行图像配准｡先对2002年和2009年的大南湖遥感图像进行边界确定;后各选取20个同名控制点进行几何精纠正;然后将配准好的图像进行空间数据编辑,根据遥感影像的颜色､色调､形状､位置､布局､阴影等遥感图像解译标志,运用人机交互式目视法勾勒出各种土地利用类型图斑;再在线状数据集下编辑､修改勾绘好的各种土地利用类型图斑｡第四,在SuperMap软件中,对编辑无误的土地利用类型线状数据集进行空间拓扑处理,经拓扑处理无误后,将土地利用类型线状数据集拓扑转化为面状数据集｡第五,为土地利用类型面状数据集添加数据字段,结合遥感图像为土地利用类型图斑赋值｡第六,结合实地调查数据对土地利用类型面状数据集进行核对校正,然后输出大南湖专题图和对属性数据进行数理分析｡

3.2 区域土地利用类型分析

利用预处理好的SPOT遥感影像数据,在SuperMap 5.0软件的支持下,结合实地考察数据与相关部门统计数据,运用人机交互式目视解译方法,获得了2002年和2009年大南湖土地利用类型数据库｡下面就大南湖土地利用类型展开分析｡

土地利用类型变化能够从宏观的角度对区域的土地利用动态变化进行综合分析,从而客观地反映土地利用变化的总态热｡公式为:

F=[(Ub-Ua)/Ua]×100% (1)

式中,F为研究期内某一种土地类型的变化幅度,Ua､Ub分别为研究初期和研究末期某一种土地利用类型的数量｡

土地利用动态度可定量描述区域土地利用变化的速度,公式为:

K=LC= ×100% (2)

式中,K为研究期内某一种土地利用类型的动态度,Ua､Ub分别为研究初期和研究末期某一种土地利用类型的数量,T为研究时段长｡

3.3 区域土地利用空间结构和利用程度

3.3.1 土地利用变化的幅度通过遥感图像非监督分类,得出研究区域2个时相的土地利用分类图(图1)｡从图1可以看出,研究区域8年来土地利用状况发生了明显变化,水域､绿地面积明显增加,耕地､建设用地和未利用地明显减少,其余改变不大｡

根据2002年和2009年两期土地利用分类结果,对研究区域两期土地利用图形数据分别进行统计分析,得出研究区域土地利用变化分类面积(表1)｡结果表明,①8年间大南湖各种土地利用类型的面积都有不同程度的变化,其中绿地､水域和未利用地呈递增趋势,而耕地和建设用地呈现递减趋势,这使得大南湖占优势的土地类型由建设用地转变为水域和绿地｡②8年间建设用地､水域､绿地等面积变