張海丹 王東升 雷澤勇

摘要 選用遼寧省阜新市彰武縣1985與2016年的遙感影像，通過對影像的定標、大氣校正、影像融合、影像拼接和剪裁，然后進行監(jiān)督分類，從而提取出2個年份的土地利用數(shù)據(jù)，并在此同時結(jié)合對該縣的實地調(diào)查，對其土地利用情況進行了分析，得出該縣不同時期的土地利用動態(tài)變化。結(jié)果表明，1985—2016年彰武縣土地利用類型以耕地和林草地為主，土地利用變化以林草地、建筑用地面積增多，耕地、水域面積和未利用土地面積減少為特征，其中人文和政策因素占主導作用。

關(guān)鍵詞 土地利用；監(jiān)督分類；動態(tài)變化；彰武

中圖分類號 S127 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）22-0049-03

Abstract Remote sensing images of 1985 and 2016 in Zhangwu County of Fuxin， Liaoning Province were selected to calibrate the images， atmospheric correction， image fusion， image mosaic and cropping， and supervised classification was performed to extract land use data for two years. At the same time， combined with field surveys in the county， the land use situation was analyzed and the dynamic changes in land use in different periods in the county were obtained. The results showed that：from 1985 to 2016， the land use types in Zhangwu County were mainly cultivated land， forestry and grassland， and the land use change was characterized by the increase of forest grassland， cultivated land and construction land area， and the reduction of water area and unused land area.Among them， humanistic and policy factors played a leading role.

Key words Land use；Supervision classification；Dynamic change；Zhangwu

土地利用變化與生態(tài)環(huán)境變化有密切關(guān)系，深入的研究區(qū)域土地利用變化可以為生態(tài)環(huán)境的研究和治理提供重要依據(jù)，而且是當今社會與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的核心問題之一。土地利用變化一方面為人類帶來生存益處，與此同時，如若不合理利用有限的土地資源，則會導致水土流失、土地退化，甚至土地沙漠化等生態(tài)環(huán)境的惡化[1]，那么，由此可見，怎么合理規(guī)劃、開發(fā)和利用有限的土地資源，最大程度地實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，已然成為每個國家所關(guān)注的重要議題，同時也是當今學術(shù)界關(guān)注的焦點問題[2]。

彰武位于科爾沁沙地的南部，歷史曾是水草豐茂的草原，但由于人類的長期不合理利用土地資源，使得這一景觀遭到破壞，并且有流動沙丘形成，自20世紀50年代開始，彰武便開始了以防沙治沙為主的環(huán)境治理活動，使區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到了改善，但是隨之而來的工農(nóng)業(yè)發(fā)展使得土地利用強度增大，土地利用的過度開采問題也頻頻出現(xiàn)，引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問題[3-4]。目前有關(guān)彰武縣的土地利用變化的研究比較少，并且利用遙感技術(shù)方法來研究彰武縣的土地利用動態(tài)變化鮮見報道。筆者依據(jù)遙感技術(shù)[5-6]，利用ENVI軟件對彰武縣遙感影像進行監(jiān)督分類，通過對影像解譯后提取數(shù)據(jù)的動態(tài)分析，得出彰武縣的土地利用變化情況，最后分析彰武縣的土地利用變化的主導因素，從而揭示該縣土地利用變化規(guī)律，為今后保護和合理利用土地資源及改善區(qū)域生態(tài)和環(huán)境提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

彰武縣地處遼寧省的西北部，沙漠化嚴重的科爾沁沙地的邊緣，有著北高南低的地勢特點，地形包括沙丘、平原及沙荒土地。彰武縣屬于溫和半濕潤的干旱季風大陸性氣候[7]，雨季主要集中在夏季，該地區(qū)常年多風，大風季多為春季，冬季寒冷且為期較長，四季氣候特點分明。

1.2 數(shù)據(jù)來源 該研究采用的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，選取遼寧阜新市彰武縣1985和2016年的遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合矢量數(shù)據(jù)為1∶10 000的研究地行政區(qū)劃圖、土地利用情況現(xiàn)狀圖以及當?shù)氐膶嵉卣{(diào)查。

1.3 研究方法

1.3.1 遙感影像數(shù)據(jù)分析。

1.3.1.1 影像下載。

首先，在中國科學研究院遙感數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站（地理空間數(shù)據(jù)云）注冊賬號、選擇數(shù)據(jù)集，之后按照行政區(qū)域檢索彰武縣歷年數(shù)據(jù)資料，根據(jù)數(shù)據(jù)年份、云量等條件篩選出合適的影像資料。該研究選取遙感影像來自1985年的Landsat TM影像和Landsat8的2016年遙感影像（圖1）進行下載，由于遙感影像的清晰度受云量和分辨率的影響較大，因此，在此選取的是云量極低、空間分辨率盡可能高的影像，以便地表物形能夠更好地顯現(xiàn)，更有利于信息的提取，為之后的數(shù)據(jù)處理做好基礎(chǔ)。

1.3.1.2 影像處理。

影像的處理可分為定標、大氣校正、影像融合、影像拼接和剪裁等預處理，在預處理之后采用監(jiān)督分類方法進行土地類型分類等主要處理步驟[8]，根據(jù)研究的需要，將土地利用類型分為建設(shè)用地、耕地、林草地、水域及未利用地[9-10]。首先選取各類型土地的訓練區(qū)域若干，并且必須極具代表性；然后利用這些區(qū)域進行監(jiān)督分類，最后進行影像解譯，建立解譯標志。

1.3.2 土地利用動態(tài)變化分析方法。各類土地數(shù)量的變化特征采用單一土地利用類型動態(tài)度K表示[11]為：

式中，K表示研究時段某一土地利用類型動態(tài)度指數(shù)；Ua、Ub分別表示研究初期和末期某類型土地的數(shù)量；T表示研究時段，當T設(shè)為年時，K值就是該地區(qū)某種土地利用類型的年變化率[12]。

2 結(jié)果與分析

通過使用ENVI軟件，對1985和2016年的遙感影像進行預處理及處理后的監(jiān)督分類（圖2），可以得到各類型土地利用面積的具體數(shù)據(jù)（由于受影像的空間分辨率的影響，監(jiān)督分類的結(jié)果可能存在誤差，但經(jīng)過實地考察，準確精度在85%以上，監(jiān)督分類的結(jié)果在可靠范圍內(nèi)），彰武縣1985和2016年主要土地利用類型的數(shù)據(jù)如圖3所示。經(jīng)計算，得出彰武縣不同土地類型的土地利用動態(tài)度（表1）。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)，再利用直接比較法對其進行動態(tài)分析，同時結(jié)合實地考察可以發(fā)現(xiàn)，1985—2016年彰武縣建設(shè)用地的使用面積、林草地面積呈明顯的增加趨勢，建設(shè)用地的面積比例由1985年的4.77%增長至2016年的11.01%，林草地的面積占比由1985年的22.02%增長至2016年的40.91%；耕地面積則有小幅度的減少，減少了近5.29%，引起這一變化與地方政府大力宣傳并推出退耕還林還草工程的實施有密切關(guān)系；而水域面積則呈現(xiàn)出減少的趨勢，面積占比由1985年的7.34%減少至2016年的3.67%，未利用土地面積大幅度

減少，由1985年的27.15%減少至2016年的11.19。結(jié)合土地利用變化度來看，1985—2016年建設(shè)用地的面積變化幅度是最大的，緣于近32年來彰武縣工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展及交通運輸方面的發(fā)展建設(shè)；變化幅度其次是林草地，與近32年來當?shù)亻_展植樹造林、各種防沙固沙工程林的建設(shè)是分不開的；除此之外未利用土地的面積變化程度和水域面積變化最為明顯，基于此，彰武縣的土地利用類型仍以耕地和林草地為主，只是各類型土地面積之間存在著轉(zhuǎn)化。

近32年來，引起彰武縣土地利用變化有很多因素，例如人口方面因素，1985—2016年彰武縣的人口數(shù)量已增長至42萬人，人口的增加對區(qū)域內(nèi)的土地利用造成了很大的壓力，一方面需要增加耕地面積來滿足人口對糧食的需求，增加的耕地面積主要來自未利用土地、林草地；另一方面則是增加建設(shè)用地來滿足人口增長的需要，增加的建設(shè)用地主要來自林草地和耕地[13]。

人口的增加除了引起土地利用形式上的變化外，也帶來了一系列的社會和生態(tài)問題。人口數(shù)量增加，則耕地面積增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和居民飲用水量就會增加，而這些農(nóng)業(yè)用水及飲用水的來源主要是地下水，這就使得地下水位下降，為了彌補地下水的消耗，地表水也發(fā)生了下滲等改變，導致水域面積也受到一定的影響[14]。

除了人口因素，彰武縣的政策也影響著當?shù)氐耐恋乩谩?0世紀50年代開始，彰武縣開展防風固沙為主的環(huán)境治理工程，開始大面積造林，林地面積增加，后來隨著三北防護林體系建設(shè)工程啟動[15]，以及國務(wù)院下發(fā)的退耕還林、退草還林政策，保護森林資源開始受到人們的重視，同時由于退耕還林的優(yōu)惠政策，人們的積極性大增，有一定面積的耕地轉(zhuǎn)化為林地，區(qū)域內(nèi)的林草地面積大幅度增加，未利用土地面積大幅減少，也就出現(xiàn)了耕地面積減少的現(xiàn)象，土地利用類型變化明顯。

32年間對彰武縣土地利用的影響因素少不了自然因素。該縣地處遼寧西北部，位于科爾沁沙地南部，屬于遼西北沙漠化較嚴重的地區(qū)。根據(jù)該縣氣象資料顯示，1985—2016年彰武縣的蒸發(fā)量大幅增加，而干燥度也在增加[16]，導致了該縣的干旱化更加趨于惡化。那么河流水域的蒸發(fā)量大，徑流流入量較少，同時，人類的生活、工農(nóng)業(yè)等過度開采地下水的現(xiàn)象加劇，地表水又得不到及時的補充，致使地表水域斷流、干涸，面積減小，甚至消失。因此，干旱化和降雨量少是導致水域面積減少的一個重要原因。

3 結(jié)論

（1） 1985—2016年彰武縣土地利用形式以耕地和林草地為主，土地利用類型變化以林草地、建設(shè)用地的增加和未利用土地、耕地及水域面積的減少為特征，即使如此，部分地區(qū)仍有集中成片的沙地存在。因此該研究為以后彰武縣沙漠化等生態(tài)環(huán)境的治理提供理論基礎(chǔ)。

（2）彰武縣土地利用情況受人口因素、政策因素和自然因素的綜合影響，其中自然因素雖然是決定土地利用形式的重要因素，但由于1985—2016年的時間尺度長達30余年，因此人口因素和政策因素仍然是主導因素。

（3） 針對彰武縣土地利用情況有如下建議：首先，要做到因地制宜，使每一寸土地都得到合理的利用；充分考慮土地的自然因素，以土地本身特點為依據(jù)，在區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展中，使有限的土地資源發(fā)揮其最大的價值；其次，要注意加強動態(tài)監(jiān)測與管理，優(yōu)化土地資源配置，重視精準農(nóng)業(yè)等技術(shù)的應(yīng)用[17]，不斷優(yōu)化制度建設(shè)，加大公眾參與的力度，建立有利于土地資源合理利用的組織管理體系與政策監(jiān)督機制[18]，在保證土地資源經(jīng)濟效益最大化的同時注意保護好每一寸土地。

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