遥感技术应用于土地利用变化监测.

遥感技术应用于土地利用变化监测研究进展读书报告

摘要:应用遥感技术进行土地利用变化监测研究是土地调查研究的重要组成部分, 在大量阅读相关前沿研究文献的基础上, 归纳土地利用变化概念、研究内容, 遥感动态监测研究方法在国内外土地调查、土地利用 /覆盖变化监测研究工作中的应用,分析了其研究特点。关键词 :土地利用变化遥感动态监测遥感分类方法

“人类活动作为主导因素所导致的土地利用与土地覆盖变化 (LUCC 通过地球生物物理过程影响全球气候变化的研究, 没有得到应有的重视, 这不利于科学界为制定全球变化策略提供全面系统的科学支撑。” 2010月 10月 21日,在京召开的国家“ 973”计划全球变化研究重大科学研究计划“大尺度土地利用变化对全球气候的影响” 项目启动会上, 项目首席科学家、中国科学院地理资源所研究员刘纪远作上述表示。

目前土地利用变化的研究是土地科学领域的热点, 也是重要组成部分。土地利用变化研究是伴随全球环境变化研究而逐渐开展起来的, 90年代初,两大国际组织IGBP 和 IHDP 都把土地利用变化作为全球环境变化的核心内容, 制订了 LUCC 等研究计划。 2002年, IGBP (国际地圈与生物圈计划和 IHDP (全球环境变化的人文因素计划两大国际组织对以往 IGBP 和 IHDP 的研究计划进行了总结, 将从前的LUCC (土地利用土地覆盖计划和 GCTE (陆地生态系统全球变化计划进行整合, 提出了今后 10年的土地计划, 并提出了土地变化科学 (Land Change Science概念。 [1]

在 IGBP 和 HDP 报告中, LUCC 作为其核心研究计划,将低空间分辨率与高空间分辨率的卫星遥感信息相结合进行全球尺度和区域尺度的研究,在全球范围进行

1km ~2km 分辨率的土地覆盖变化制图, 对区域的精确研究采用陆地卫星数据等高空间分辨率资料进行。报告中将应用低、高空间分辨率遥感数据进行土地覆盖变化的速率、目前土地覆盖变化地点及未来发生地点、空间和环境属性对土地覆盖变化的影响因素等作为其 3个研究重点之一。

1 土地利用变化的概念及研究内容

1.1土地利用变化的概念

土地利用是指人类有目的地开发利用土地资源的一切活动, 如农业用地、工业用地、交通用地、居住用地等都是土地利用的概念。土地利用一般是指人类为获取所需要的产品或服务所进行的土地资源利用活动, 是人类对土地自然属性的利用方式和利用状况, 包含着人类利用土地的目的和意图。土地利用变化是人类与地球环境进行物质、能量交互作用的重要表现。发生于任何时空尺度, 它不仅影响陆地生态系统的地理分布格局及其生产力, 客观反映人类改变地球生物化学循环、生态系统的结构和功能及产品和服务的供应, 而且还再现了陆地表面的时空变化过程。

LUCC 由于影响到了人类生存与发展的自然基础,如气候、土壤、植被、水资源与生物多样性等, 影响到地球生物化学圈层的结构、功能以及地球系统能量与物质循环等方面, 与全球的气候变化、生物多样性的减少、生态环境演变以及人类与环境之间相互作用的可持续性等密切相关, 是所有与可持续发展相关问题的核心,可以说是“可持续发展理论”的开拓计划, 土地利用与土地覆盖变化的作用是全球变化的关键, 是自然与人文科学领域的“桥梁工程”。 [2]

1.2土地利用变化研究内容

1.2.1 土地利用数量变化研究

区域土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化。面积变化首先反映在不同类型的总量变化上, 通过分析土地利用类型的总量变化, 可了解土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化。目前土地利用的数量变化的指标有:土地利用变化的幅度、土地利用变化的速度和土地变化的区域差异。通过各地类之间的转化, 得出土地利用的转化矩阵。

1.2.2 驱动力研究

有关土地利用变化驱动力的研究是探索土地利用被变化驱动机制的核心问题, 驱动力通常分为生物物理和社会经济两大类。生物物理驱动力包括自然环境的特

征和过程, 而社会经济驱动力则包括人口变化、贫富状况、技术进步、经济增长、政治经济结构以及价值观念等。有的时候驱动力与被观察的土地利用变化在空间或时间上相差甚远, 经常涉及到宏观经济政策的转变和变化,很难预测。在区域LUCC 主要驱动力比较方面,目前较为一致的意见是:自然因素在很大程度上决定了高原、山地等自然条件复杂地区的土地利用状况, 而经济发展、人口增长及政策等是影响人类扰动强烈、开发历史悠久而较少受自然条件约束地区的主要因素。

1.2.3 土地利用/土地覆被变化 (LUCC模型研究进展

人类一环境系统是地球表层人类活动与地理环境相互作用形成的开放的复杂巨系统。 LUCC 模型就是对这一复杂系统的一种抽象或有意义的比喻。它将土地变化系统中的现实问题归结为相应的数学问题, 并在此基础上利用数学的概念、方法和理论进行深人的分析和研究。从而从定性或定量的角度来刻画实际问题。并为解决现实问题提供数据或可靠的指导。 LUCC 模型作为一种认知和学习工具, 有助于人们了解、认识和解释土地系统的动态变化规律和特征。

目前 LUCC 模型具有以下特点:① LUCC 模型的功能和作用呈现多样化趋势,是了解、认识和解释土地利用系统的动态变化特征、过程和效应的有效工具, 可以服务于土地利用管理和政策的制订。②模型的核心内容是研究 LUCC 时空变化格局。模型发展正经历从单一的非空间模型向非空间模型和空间模型融合的演进过程。但多数模型只重视空间变化机制研究, 而对时间机制考虑不足。③反馈机制是LUCC 系统的一个重要特征,现有模型在反馈机制方面的研究尚十分薄弱。研究不同时空尺度的反馈机制必将是未来 LUCC 模型的新焦点。④ LUCC 研究本质上是“人类一环境”关系研究。以往模型多为局部均衡分析模型,未来 LUCC 模型发展趋向应从系统观和整体观角度来综合考虑“人类一环境”相互作用机制,这也是 LUCC 模型的最高更次的科学难点问题。⑤多尺度、多层次的综合研究是 LUCC 模型的必然要求, 模型空间尺度已经从早期的单一空间尺度转变到现今的多空间尺度, 但尺度推移仍是模型研究中值得深入探讨的问题。⑥尽管 LUCC 模型验证方法趋于多元化,但目前还没有一个模型验证的统一标准和规范。参考数据的不足也大大限制