2019—2021年朝阳市土地利用的动态遥感监测
郭仕豪
（西南科技大学，四川 绵阳 621010）
土地利用动态遥感监测是指以土地变更调查的数据及图件为基础，合理运用遥感图像处理与识别技术，从遥感图像上提取变化信息，从而定期监测林地、草地、耕地、建设用地和水域等土地利用变化情况。近年来，我国高度重视土地利用/覆被变化研究[1-3]，积极开展土地利用情况调查。目前，遥感技术已经被广泛应用于土地利用/覆被变化研究领域[4-7]。本文以朝阳市双塔区和龙城区为研究区，提取2014—2021年的5期Landsat卫星遥感影像数据，采用监督分类法统计不同土地利用类型的面积变化规律，以期为预测土地利用发展趋势提供依据。
朝阳市位于辽宁省西北部，双塔区和龙城区是其管辖的两个区。朝阳市地形以丘陵为主，其分布错综复杂，适用于发展农业的平原面积较少，但生物多样性非常丰富，土地资源总量大。双塔区和龙城区处于温带季风气候区，四季分明，因有低山阻隔，受海洋影响较小，降水量总体较少。研究区面积合计1 204 km2，其中，双塔区面积约为500 km2，龙城区面积约为704 km2。下面分析双塔区和龙城区的自然资源状况。
1.1 双塔区
双塔区矿产资源丰富，共发现有益矿产67种，有开采价值的有50种，已开采30余种。金、钼、锰矿驰名辽宁省内外，优质矿泉水国内外闻名，煤、石灰石、水泥石、大理石、莹矿石、膨润土、硅石、白云石储量大且品位高，开发潜力大。地下水资源量为1 779.9万m3，地下水可采量为1 481.2万m3，水资源总量为2 572.9万m3
1.2 龙城区
龙城区矿产资源较为丰富，已发现矿产资源18种，其中石灰岩、膨润土、玄武岩储量丰富，极具开发价值。龙城区联合镇硅石储量超过2亿t，膨润土储量达到5 000万t。龙城区地下水资源贫乏，主要为第四纪孔隙水及基岩裂隙水。
2.1 数据来源
本研究数据来自地理空间数据云平台，选取云量小于3%的卫星遥感影像数据。受限于时间、研究对象等因素，提取朝阳市双塔区和龙城区时间跨度1～2年的5期Landsat卫星遥感影像数据（2014年、2015年、2017年、2019年、2021年）作为基本信息源，应用ENVI软件和ArcGIS软件，将龙城区和双塔区的土地利用类型分为林地、草地、耕地、建设用地、水域五类，提取每一年的土地利用类型面积分析其走势[8-9]。
2.2 处理方法
选取朝阳市双塔区和龙城区2014—2021年的专题制图仪（TM）影像数据，经过辐射定标和FLAASH大气校正的图像预处理，通过边界矢量对图像进行裁剪，再利用ENVI软件进行监督分类，提取分类后的结果进行分析，最后用ArcGIS软件制作专题图。
2.2.1 图像裁剪
图像裁剪是确定研究区的必要一步，可以表征研究区范围。将朝阳市双塔区和龙城区的矢量边界导入朝阳市遥感影像图，采用矢量边界对图像进行裁剪。
2.2.2 辐射定标
经辐射定标，消除遥感图像成像过程中大气、地形、光照等因素造成的辐射误差，将图像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度。
2.2.3 大气校正
大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，常用的方法有直方图匹配法、黑暗像源法和不变目标法。本文采用ENVI软件进行快速大气校正。
2.2.4 图像增强
不同地物对光线的吸收和反射程度不同，人眼不能识别某些复杂地物时，通过彩色合成来区分和提取研究所需的地物信息。
监督分类的常见方法包括最小距离分类法、多级分类切割法和最大似然分类法。本研究采用最大似然分类法，将研究区分为林地、草地、耕地、建设用地和水域五类，通过查阅朝阳市官方数据资料，与相应的TM影像数据对比，借助ENVI软件对5期影像数据图进行监督分类，得出5期土地利用分类图和土地利用面积数据。
3.1 土地利用类型面积及比例
据统计，研究区2014—2021年5期土地利用类型面积及比例如表1所示。结果表明，研究区以林地、耕地、建设用地为主要土地利用类型。2014—2021年，林地和水域面积虽有小幅变化但基本保持稳定，草地面积和耕地面积呈减少趋势，建设用地面积呈增长趋势。研究区林地和水域面积存在极小的波动，属于正常变化，建设用地面积增幅较大，而耕地面积明显下降，表明研究区城镇化速度加快。
表1 土地利用类型面积及比例
3.2 土地利用动态度分析
土地利用动态度可以表征研究区一定时间内土地利用类型的变化，近年来，它常用于土地利用变化研究。土地利用动态度分为两种，即综合土地利用动态度和单一土地利用动态度。本研究采用单一土地利用动态度对研究区土地利用类型变化进行定量分析，结果如表2所示。
表2 2014—2021年研究区土地利用类型变化
单一土地利用动态度的计算公式为
式中：k为研究期内单一土地利用动态度，%；
uα和uβ分别为研究期初和研究期末某一土地利用类型的面积，km2；
T为研究期，年。
从单一土地利用动态度来看，研究区建设用地面积增长幅度较大。伴随交通网络的完善，朝阳市在产业方面受到京津冀地区的辐射，经济发展越来越好，建成区面积进一步扩大，但大量耕地被占用，致使耕地面积快速减少。随着最严格耕地保护制度的落实，耕地面积减少态势得到一定程度的遏制。2014—2021年，研究区林地面积基本未发生变化，始终保持在较高水平。2020年8月，辽宁省政府确定朝阳市为全省林长制试点市。朝阳市委、市政府高度重视，紧紧抓住试点契机，以实施林长制为抓手，以实现“林长治”为目标，加强林草治理体系和治理能力建设。
本文以朝阳市双塔区和龙城区为研究区，采用监督分类法得出2014—2021年的5期土地利用类型面积变化数据。研究区土地利用类型中，林地和耕地占比较大，草地面积和耕地面积呈减少趋势，建设用地面积长期保持上升态势，林地和水域面积有小幅波动，但基本保持稳定。城镇化建设占用大量耕地，耕地面积出现明显减少，若不及时解决问题，则可能影响朝阳市的可持续发展。当前，朝阳市应坚持新发展理念，对当地土地利用进行科学规划，优化土地利用结构，避免建设用地盲目扩张，最终实现绿色健康发展。
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