縣域土地覆蓋變化研究

1、<p><b>　　龍巖學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目：縣域土地覆蓋變化研究——以南靖縣為例</p><p><b>　　二0一六年六月三日</b></p><p>　　縣域土地覆蓋變化研究－以南靖縣為例<

2、/p><p>　　摘要：目前區(qū)域性土地覆蓋變化研究已成為全球環(huán)境變化研究的核心內(nèi)容之一。南靖縣是世界文化遺產(chǎn)土樓的所在地，也是典型的山地丘陵地區(qū)，對其進(jìn)行土地利用/土地覆蓋變化的研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文以1996年、2002年、2009年和2014年四期的南靖縣遙感影像為基礎(chǔ)，應(yīng)用ENVI軟件通過影像預(yù)處理，采用監(jiān)督分類方法中的最大似然法獲得土地利用/土地覆蓋分類圖，計算出各地類面積和地類之間的相互轉(zhuǎn)化量，分析南

3、靖縣土地覆蓋分布現(xiàn)狀與規(guī)律、變化情況以及變化原因與人類活動的關(guān)系，為南靖縣土地可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：土地覆蓋；監(jiān)督分類；南靖縣</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 引言4</b></p><p>　　1.1 研究背景與意義4<

4、;/p><p>　　1.1.1 研究背景4</p><p>　　1.1.2 研究意義4</p><p>　　1.2 土地利用/土地覆蓋概述4</p><p>　　1.2.1 土地的概念及內(nèi)涵4</p><p>　　1.2.2 土地利用與土地覆蓋的概念及關(guān)系4</p><p>　　1.3 國

5、內(nèi)外LUCC研究4</p><p>　　1.3.1 國外LUCC研究5</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)LUCC研究5</p><p>　　1.3.3 國內(nèi)LUCC研究現(xiàn)狀5</p><p>　　1.4 本文研究內(nèi)容、研究方法與技術(shù)路線5</p><p>　　1.4.1 研究內(nèi)容5</p>

6、<p>　　1.4.2 研究方法5</p><p>　　1.4.3 技術(shù)路線6</p><p>　　2 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源6</p><p>　　2.1 研究區(qū)概況6</p><p>　　2.1.1 研究區(qū)地理位置及分區(qū)6</p><p>　　2.1.2 研究區(qū)自然環(huán)境7</p>

7、<p>　　2.1.2.1 地形地貌7</p><p>　　2.1.2.2 自然資源7</p><p>　　2.1.3 氣候特征7</p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)來源7</p><p>　　3 遙感數(shù)據(jù)解譯7</p><p>　　3.1 遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理7</p><p>

8、;　　3.1.1 輻射定標(biāo)7</p><p>　　3.1.2 大氣校正8</p><p>　　3.1.3 圖像裁剪8</p><p>　　3.2 遙感影像分類過程9</p><p>　　3.2.1 分類方法的選擇10</p><p>　　3.2.2 分類系統(tǒng)的建立10</p><p>

9、;　　3.2.3影像解譯過程11</p><p>　　3.3 分類精度評價11</p><p>　　4 南靖縣土地利用/土地覆蓋變化研究結(jié)果分析12</p><p>　　4.1 動態(tài)變化信息提取12</p><p>　　4.1.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣12</p><p>　　4.1.2 土地利用動態(tài)變化計算1

10、2</p><p>　　4.2 研究結(jié)果與分析12</p><p>　　4.2.1 土地利用/土地覆蓋結(jié)構(gòu)與變化12</p><p>　　4.2.2 土地利用/土地覆蓋類型轉(zhuǎn)換情況14</p><p><b>　　5 總結(jié)15</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16&

11、lt;/b></p><p><b>　　致謝語18</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 研究背景與意義</p><p>　　1.1.1 研究背景</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)以來，隨著人口數(shù)量的飛速增長和科學(xué)技術(shù)水平

12、的不斷提高，快速增長的社會經(jīng)濟(jì)極大地改善了人類的生活水平，同時也以驚人的速度和規(guī)模改變著人類賴以生存的地球環(huán)境，因此產(chǎn)生了一系列全球性環(huán)境問題，如淡水資源總量持續(xù)下降、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、生物種類急劇減少和土地資源污染等，對人類社會和生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了極大的威脅。隨著對全球環(huán)境變化的深入了解與研究，人們逐漸意識到人類活動引起的土地覆蓋變化和對土地的過度開發(fā)利用與全球環(huán)境變化皆有緊密的聯(lián)系。經(jīng)過對土地利用/土地覆蓋變化（LUCC

13、）的研究可得出，人類活動既是直接引起全球環(huán)境變化的主要因素，又對地-氣之間的相互作用和生物物種的減少起著重要的作用，同時也是土地可持續(xù)發(fā)展的主導(dǎo)因子 [1]。</p><p>　　南靖縣位于東南沿海地區(qū)，因其特殊的地理位置和豐富的自然資源，使其近幾十年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，南靖土樓在2008年7月7日被評為世界文化遺產(chǎn)。南靖縣因此被更多的人所熟知，更是借此契機(jī)快速發(fā)展了旅游經(jīng)濟(jì)。隨著南靖縣的快速發(fā)展，人們擴(kuò)大了活動范圍

14、，人類活動對其土地覆蓋格局的影響也隨之加強(qiáng)，導(dǎo)致近幾十年來南靖縣的土地覆蓋情況發(fā)生了明顯的變化。如何使人類賴以生存的環(huán)境向著對人類有利的方向發(fā)展，這是不斷發(fā)展的南靖縣急需解決的問題。</p><p>　　1.1.2 研究意義</p><p>　　南靖縣作為山地丘陵地區(qū)，其地形地貌特征在我國東南地區(qū)具有一定的代表性，對其進(jìn)行土地覆蓋變化研究可為其他同類型地區(qū)的研究提供一定的參考依據(jù)。南靖縣作

15、為土樓文化的遺產(chǎn)地，對其進(jìn)行土地覆蓋變化研究可為世界文化遺產(chǎn)地土地覆蓋變化情況提供有益參考，也為其保護(hù)及合理規(guī)劃提供決策了依據(jù)。研究與分析南靖縣土地覆蓋變化情況有利于對其土地資源進(jìn)行有效的開發(fā)利用及合理保護(hù)，同時為南靖縣土地資源的可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)的依據(jù)。</p><p>　　1.2 土地利用/土地覆蓋概述</p><p>　　1.2.1 土地的概念及內(nèi)涵</p><

16、p>　　土地是指地球表面及其以上、以下的特定空間范圍內(nèi)的全部自然要素，以及這些環(huán)境要素施加在人類今后對土地利用的影響[2]。此概念包涵了以下方面：①土地是由大自然孕育而成的綜合體，是人類迄今為止各類活動的產(chǎn)物；②土地具有一定的空間范圍；③土地與人類互相作用和影響。人們對土地按其特點(diǎn)進(jìn)行分類與使用，并協(xié)調(diào)與土地之間的關(guān)系，提高土地的利用價值。</p><p>　　1.2.2 土地利用與土地覆蓋的概念及關(guān)系&l

17、t;/p><p>　　土地具有自然屬性和社會經(jīng)濟(jì)屬性，土地利用則是人類根據(jù)土地的這兩種屬性，對土地進(jìn)行一系列經(jīng)營活動來滿足生產(chǎn)生活需求的過程。土地覆蓋被IGBP和IHDP這兩大組織界說為：地球陸地表層和常應(yīng)力層的自然狀態(tài)，是自然演變地過程和人類活動共同作用的結(jié)果[4]；有的學(xué)者認(rèn)為土地覆蓋是指“地表自然物體和人類活動共同影響所形成的覆蓋物”；還有“覆蓋于地球表面的植被及其性質(zhì)”是美國“全球環(huán)境變化研究計劃”對土地覆蓋

18、的定義； 此外，還有的人認(rèn)為土地覆蓋是指在地表植被（天然或人工種植）和人工建筑，比如水體、冰、裸露巖石、沙石也被認(rèn)為是土地覆蓋的具體形式。由上述的不同定義中可知土地覆蓋的基本內(nèi)涵是一致的：① 土地覆蓋包括自然狀況和人為結(jié)果；② 作為土地覆蓋的主要部分之一，植被還起著自然紐帶的作用，將自然環(huán)境中的各種主要要素連接起來；③當(dāng)下土地覆蓋狀況受到人類對土地的整治與利用的影響[5]。土地利用與土地覆蓋的側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別，土地利用的側(cè)重點(diǎn)在于土地的社

19、會經(jīng)濟(jì)屬性，而土地覆蓋的側(cè)重點(diǎn)在于土地的自然屬性。從各種不同大小的區(qū)域尺度上來說，土地覆蓋的急劇變化是基于土地利用變化所引起的，這種變化是持續(xù)不斷的，而土地利用的</p><p>　　1.3 國內(nèi)外LUCC研究</p><p>　　1.3.1 國外LUCC研究</p><p>　　隨著人類對全球環(huán)境變化的深入研究，各國科學(xué)家逐漸意識到人類活動將會對環(huán)境變化造成影響。

20、因此許多專家學(xué)者也相繼對土地利用/土地覆蓋進(jìn)行相關(guān)的研究。Lambin[6]等對土地利用/覆蓋變化的建模工作做過評述。Iverson[7]以當(dāng)前時間和過去的160年作為兩個研究時段，對美國伊里諾斯州的土地利用狀況進(jìn)行對比研究，并分析了此區(qū)域的土地利用變化類型。Boerner[8]等研究了美國中東部的俄亥俄州中部地區(qū)46年間的土地利用變化。Wageningen 大學(xué)的 Veldkamp、DeKoning 等科學(xué)家以案例研究為主，采取統(tǒng)計分

21、析的方法，對數(shù)種不同土地利用類型的變化進(jìn)行分析與歸類[9]。,Fridolin krausmann等研究發(fā)現(xiàn)1950-1995年間奧地利土地利用/覆蓋變化的主要驅(qū)動力是農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟(jì)體制的變化?？偟膩碚f，國外土地利用/土地覆蓋研究正處于蓬勃發(fā)展的時期，其研究技術(shù)正逐步的成熟起來，但國際上對其的研究主要是在較大的時空尺度上進(jìn)行的，多集中于LUCC的模型、LUCC的變化過程與LUCC的驅(qū)動機(jī)制這三個重點(diǎn)研究領(lǐng)域。</p><

22、;p>　　1.3.2 國內(nèi)LUCC研究</p><p>　　我國早期對土地利用/土地覆蓋的研究著重于對土地資源的調(diào)查、規(guī)劃和開發(fā)管理等各項基本工作，但由于近年來國際上有關(guān)土地利用/土地覆蓋研究項目的大量展開，我國的土地利用/土地覆蓋變化與全球變化的綜合性研究，也取得了一定成果[10]。王秀蘭、包玉海[11]從LUCC的涵義出發(fā)，分析了土地利用/土地覆蓋變化研究的方法與其變化模型的建立。劉紀(jì)遠(yuǎn)、張增祥[12]

23、等在土地利用/土地覆蓋變化時空信息平臺的支持下，全面分析了我國二十世紀(jì)八十年代末到九十年代末的土地利用/土地覆蓋變化過程，揭示了我國10年來土地利用/土地覆蓋在時間和空間上的變化規(guī)律，并研究其驅(qū)動機(jī)制。楊依天、鄭度等[13]利用和田綠洲的遙感影像,從空間耦合角度分析了研究區(qū)在1980-2010年土地利用/土地覆蓋變化及其環(huán)境效應(yīng)。盧遠(yuǎn)[14]以RS和GIS 為技術(shù)支持，對我國北方生態(tài)脆弱帶的重要組成部分之一－－吉林西部的土地利用與覆蓋變

24、化進(jìn)行研究。王紅、宮鵬[15]等對黃河三角洲的土地利用/土地覆蓋變化進(jìn)行研究。彭建[16]以位于貴州中部的貓?zhí)涌λ固亓饔驗(yàn)閷ο?，研究了該區(qū)域在1973-2002年這三十年間土地利用/土地覆蓋變化?？偟膩碚f，目</p><p>　　1.3.3 國內(nèi)LUCC研究現(xiàn)狀</p><p>　　盡管國內(nèi)外研究者在研討土地利用/土地覆蓋三個重要研究領(lǐng)域方面取得了突破性的進(jìn)展，但目前的研究領(lǐng)域主要著重于

25、較大的時空尺度。少數(shù)的區(qū)域性范圍的研究，學(xué)者也選擇較為落后的山區(qū)作為研究區(qū)域。近年來國內(nèi)對LUCC的研究也緊隨著國際步伐進(jìn)行了區(qū)域性范圍的研究，但其開展的一些區(qū)域性土地利用變化的研究多側(cè)重于研究“熱點(diǎn)區(qū)域”和“生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)”，如喀斯特地區(qū)、黃河三角洲和北方生態(tài)脆弱地區(qū)等，對我國東南沿海的山地丘陵地區(qū)的土地覆蓋格局變化方面的深入研究相對較少，特別是對世界文化遺產(chǎn)地的研究更是少見。</p><p>　　1.4 本文

26、研究內(nèi)容、研究方法與技術(shù)路線</p><p>　　1.4.1 研究內(nèi)容</p><p>　　本研究是基于多時相遙感圖像來進(jìn)行的土地覆蓋變化的動態(tài)監(jiān)測，以南靖縣為研究區(qū)，研究根據(jù)1996-2014年這18年間該區(qū)域土地覆蓋的動態(tài)變化，探明其空間分布規(guī)律和動態(tài)變化過程，并對該地區(qū)土地資源的科學(xué)保護(hù)和合理開發(fā)提出建議，為世界文化遺產(chǎn)地生態(tài)建設(shè)提供科學(xué)的決策依據(jù)。具體內(nèi)容包括： </p&g

27、t;<p>　?。?）南靖縣土地覆蓋分布現(xiàn)狀，空間分布規(guī)律； </p><p>　?。?）18年來南靖縣地區(qū)土地覆蓋動態(tài)變化情況； </p><p>　?。?）南靖縣土地覆蓋發(fā)生動態(tài)變化的原因及其與人類活動的關(guān)系。</p><p>　　1.4.2 研究方法</p><p>　　本文采用南靖縣1996年、2002年、2009年和2

28、014年四期的遙感影像，在ENVI5.1遙感圖像處理軟件的支持下，應(yīng)用最大似然的監(jiān)督分類方法對土地覆蓋類型進(jìn)行分類，獲取四期南靖縣土地覆蓋分類圖。然后對南靖縣的土地覆蓋變化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，獲得該區(qū)域土地覆蓋變化情況。</p><p>　　1.4.3 技術(shù)路線</p><p>　　本研究以遙感技術(shù)為主，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析為主要手段，最終得出南靖縣土地覆蓋變化情況。具體的技術(shù)流程見圖 1-1。&l

29、t;/p><p>　　圖1-1 技術(shù)流程圖</p><p>　　2 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源</p><p><b>　　2.1 研究區(qū)概況</b></p><p>　　2.1.1 研究區(qū)地理位置及分區(qū)</p><p>　　南靖縣位于漳州市西北部，九龍江上游，距離廈門90多公里，介于北緯24°2

30、6′20″～24°59′58″，東經(jīng)117°0′12″～117°36′36″之間。東南相鄰于漳州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、薌城區(qū)，東鄰華安縣，西連龍巖市的新羅區(qū)、永定縣，南界平和縣、龍海市，北與龍巖市、漳平市接壤。2015年，全縣劃分為十個鎮(zhèn)和一個國營華僑農(nóng)場，十個鎮(zhèn)分別為:山城鎮(zhèn)、靖城鎮(zhèn)、龍山鎮(zhèn)、金山鎮(zhèn)、和溪鎮(zhèn)、奎洋鎮(zhèn)、梅林鎮(zhèn)、書洋鎮(zhèn)、船場鎮(zhèn)及南坑鎮(zhèn)，國營華僑農(nóng)場為豐田華僑農(nóng)場，縣人民政府駐山城鎮(zhèn)蘭陵路。<

31、;/p><p>　　2.1.2 研究區(qū)自然環(huán)境</p><p>　　2.1.2.1 地形地貌</p><p>　　境內(nèi)因受老阿爾卑斯階段晚期新華夏系構(gòu)造的影響，形成2條以北北東向既有壓性特征又具扭性特征的斷裂褶皺帶，漳平梅林?jǐn)嗔褞Э刂浦暇缚h西部，福安上坪褶斷帶影響著東部的地形地貌，致使南靖縣境內(nèi)的地貌輪廓極其復(fù)雜，整個地勢的傾斜走向?yàn)閺臇|北向西南，博平嶺東南坡橫亙西北

32、邊境。東南部丘陵起伏，九龍江（西溪）兩岸盆谷發(fā)育，沖擊平原開闊。最高峰海拔1390.9米，最低峰海拔6.1米，兩者之間相對高差為1384.8米。由于山河相間，峰谷交錯，形成了許多對發(fā)展亞熱帶林木、經(jīng)濟(jì)作物及一些熱帶作物及其有利的馬蹄形優(yōu)良小環(huán)境。地貌依次可劃分為以丘陵為主，中低山地為次，臺地和河谷平原并列最末的4個類型區(qū)。</p><p>　　2.1.2.2 自然資源</p><p>　　

33、南靖縣具有耕地面積2.65萬公頃，林地面積14.96萬公頃，竹林面積3.16萬公頃，森林蓄積量615.61萬立方米，森林覆蓋率達(dá)71.64%。單位面積水資源總量116.46萬立方米/平方千米。南靖縣有針葉/闊葉林植被型、針混交植被行、竹林植被型、灌叢植被型和草坡植被型這六種植被類型。樂土亞熱帶雨林自然保護(hù)區(qū)有植物1100多種，包括宿軸木蘭、建柏、桫欏、閩楠等珍惜樹種。全縣礦產(chǎn)資源豐富并且有29種國家級保護(hù)野生植物；鳥類162種，兩棲爬行

34、動物47種，獸類55種。</p><p>　　2.1.3 氣候特征</p><p>　　南靖縣地處亞熱帶沿海地區(qū)，氣溫年較差較小且熱量充分；降水豐富，夏季多有臺風(fēng)天氣，具有典型亞熱帶季風(fēng)氣候?？h境內(nèi)年平均氣溫17.0～21.4度(攝氏，下同)，縣東南地區(qū)21～21.4度；縣河谷地區(qū)20～21度；其余的山區(qū)17.0～20度。雨季長，雨量充沛，年平均降水量1580～1880毫米，降雨量較多的為

35、梅雨季節(jié)和臺風(fēng)雨季。南靖季風(fēng)明顯，山城受地形影響，冬季的風(fēng)向以偏北為主導(dǎo)，春夏秋風(fēng)向普遍為偏東。</p><p><b>　　2.2 數(shù)據(jù)來源</b></p><p>　　本研究的遙感影像數(shù)據(jù)來源于“地理空間云數(shù)據(jù)”的Landsat數(shù)據(jù)，選取了1996年、2002年、2009年和2014年四個時期的遙感影像。影像盡可能的選擇云層較少的圖像，有利于提高影像處理的精度；選

36、擇植被較為茂盛的夏秋季遙感，有利于地類解譯。具體如表 2-2所示：</p><p>　　表 2-2 遙感影像數(shù)據(jù)源信息</p><p><b>　　3 遙感數(shù)據(jù)解譯</b></p><p>　　3.1 遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理</p><p>　　3.1.1 輻射定標(biāo)</p><p>　　輻射定標(biāo)是把圖像上

37、的DN值轉(zhuǎn)為大氣外層表面反射率，一般有兩種方式：①利用ENVI自帶的對TM的定標(biāo)工具進(jìn)行定標(biāo)，獲取輻射亮度或者反射率；②利用計算公式，在ENVI5.1中利用波段運(yùn)算計算輻射亮度或反射率。</p><p>　　方法1：用ENVI中的工具進(jìn)行輻射定標(biāo)此種方法直接在ENVI中利用其具有的工具，輸入一些所需參數(shù)之后便可完成定標(biāo)。</p><p>　　方法2：通過ENVI5.1的波段運(yùn)算利用計算公式

38、進(jìn)行定標(biāo)：</p><p>　　1）計算表觀輻亮度的公式：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　其中：radiance – 表觀輻亮度 </p><p>　　qcal-----DN（也就是影像數(shù)據(jù)本身）；</p><p>　　lmax 

39、;和lmin是從參數(shù)表中查詢；</p><p>　　qcalmax 是DN值的最大值；</p><p>　　Qcalmin 是DN值的最小值。</p><p>　　所以公式3-1針對TM數(shù)據(jù)可簡寫成： </p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>

40、　　即： (3-3)</p><p>　　公式3-3還可再次簡化為： </p><p><b>　　(3-4) </b></p><p>　　2） 表觀反射率的計算 </p><p><b>　　(3-5)</

41、b></p><p>　　其中:ρ為表觀反射率； </p><p>　　L為第一步得出的表觀輻亮度； </p><p><b>　　d為日地距離； </b></p><p>　　ESUN為大氣層外的太陽輻射；</p><p>　　θ 為太陽天頂角（可通

42、過影像的元數(shù)據(jù)獲取）。</p><p>　　綜合對比上述兩種輻射定標(biāo)的方法，方法1較為常用且具有操作簡便的優(yōu)點(diǎn)，因此選取方法1來進(jìn)行輻射定標(biāo)。</p><p>　　3.1.2 大氣校正</p><p>　　進(jìn)入大氣的太陽輻射會進(jìn)行諸多的物理作用，對傳感器的接收效果有直接的影響。大氣校正是為了消除由這些影響引起的誤差。迄今為止，大氣校正方法有很多。這些方法中絕對與相對

43、校正是以校正后的結(jié)果為基本劃分的[17]，直接校正和間接校正是基于校正過程劃分的[18]，但這些分類并沒有明顯的界限。大氣校正的主要方法有直方圖最小值去除法、簡化黑暗像元法大氣校正、不變目標(biāo)法相對大氣校正、QUAC快速大氣校正工具及FLAASH大氣校正等方法。綜合比較分析上述的幾種方法，因FLAASH大氣校正具有算法精度高，使用范圍廣泛和使用限制少等特點(diǎn)，本文選此作為大氣校正的方法。</p><p>　　3.1.

44、3 圖像裁剪</p><p>　　在研究過程中，有時只需研究整幅圖像的某一特定區(qū)域，為了將研究以外的區(qū)域去除，我們常對遙感影像進(jìn)行裁剪處理。在ENVI5.1中圖像裁剪的方式有規(guī)則裁剪和不規(guī)則裁剪。</p><p>　　規(guī)則分幅裁剪是指以一個任意大小的矩形作為裁剪圖像的界線，這個矩形范圍可以通過多種途徑獲取。不規(guī)則分幅裁剪是指以一個任意多邊形作為界線進(jìn)行圖像裁剪。它可以是ENVI5支持的矢量

45、文件、可以是提前準(zhǔn)備的一個閉合多邊形區(qū)域，也可以是人工繪制的感興趣。根據(jù)不同的需要采用不同的裁剪方法，有手動繪制感興趣區(qū)域和利用矢量數(shù)據(jù)生成感興趣區(qū)這兩種方法。</p><p>　　本文研究的區(qū)域是南靖縣，其邊界是一個不規(guī)則的邊界，所以選擇在ENVI Classic中采用矢量數(shù)據(jù)生成感興趣區(qū)的方法利用已有的南靖縣范圍邊界線數(shù)據(jù)對1996年、2002年、使用真彩色波段加載2009年-2014年的四期的遙感圖像并對其

46、進(jìn)行不規(guī)則圖像裁剪，結(jié)果見圖 3-1所示：</p><p>　　A 1996裁剪后圖像 B 2002年裁剪后圖像</p><p>　　C 2009年裁剪后圖像 D 2014年裁剪后圖像</p><p>　　3.2 遙感影像分類過程</p><p>　　3.2.1 分類方法

47、的選擇</p><p>　　分類是利用遙感獲得土地利用/土地覆蓋信息的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；诠庾V計算機(jī)自動分類的方法有監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類兩種形式。</p><p>　　非監(jiān)督分類是指不依據(jù)地物的任何先驗(yàn)知識，僅根據(jù)圖像上不同地類的光譜特征進(jìn)行分類，再統(tǒng)計特征的差異之處來達(dá)到分類目的，最后對獲取的各個類別進(jìn)行實(shí)際屬性確認(rèn)。非監(jiān)督分類主要采用聚類分析方法。監(jiān)督分類利用訓(xùn)練區(qū)樣本，通過選擇參數(shù)確定

48、相應(yīng)的判別標(biāo)準(zhǔn)，建立判別函數(shù)后代入未知類別的圖像的觀測值，再依據(jù)判別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類的方法。</p><p>　　監(jiān)督分類相對于非監(jiān)督分類具有以下優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)為：① 可根據(jù)應(yīng)用目的和區(qū)域控制訓(xùn)練樣本建立不同的分類類別，監(jiān)督分類具有選擇性，可避開一些沒有必要出現(xiàn)的類別；② 可采用檢查訓(xùn)練樣本的方式來避免出現(xiàn)嚴(yán)重的分類失誤。缺點(diǎn)為：① 在分類過程中人為主觀因素作用較強(qiáng)；②樣本的選取和評估需要花費(fèi)較多的時間和人力。<

49、/p><p>　　在表 3-1中所示監(jiān)督分類的六種分類方法中，最大似然比分類法是常用的監(jiān)督分類方法之一[19]。它是建立在嚴(yán)密的理論基礎(chǔ)上的，當(dāng)訓(xùn)練區(qū)地物的光譜特征總體分布符合正態(tài)分布時，建立類別判別函數(shù)較為容易 [20]。相較于其他非參數(shù)方法，最大似然法比較容易與先驗(yàn)知識融合、采用的算法較為簡單，操作簡便等 [21]。</p><p>　　表 3-1 監(jiān)督分類具體分類方法</p>

50、<p>　　對上述分類方法進(jìn)行對比及綜合分析后,本論文選擇監(jiān)督分類的最大似然法對研究區(qū)土地覆蓋進(jìn)行解譯。</p><p>　　3.2.2 分類系統(tǒng)的建立</p><p>　　建立科學(xué)合理的LUCC分類體系是進(jìn)行土地利用/土地覆蓋變化研究的前提。在對研究區(qū)土地覆蓋的類型進(jìn)行劃分時，根據(jù)不同的研究需求有不一樣的劃分方式。本文將南靖縣的土地覆蓋類型劃分為五大類，具體分類類型見表 3

51、-2。</p><p>　　表3-2土地覆蓋具體分類類型</p><p>　　3.2.3影像解譯過程</p><p>　　本文根據(jù)感興趣區(qū)來選取樣本，每個地類選取15-20個樣本，對南靖縣1996年、2002年、2009年和2014年裁剪后的遙感圖像進(jìn)行分類，結(jié)果見圖 3-2：</p><p>　　A 1996年分類后結(jié)果圖

52、 B 2002年分類后結(jié)果圖</p><p>　　C 2009年分類后結(jié)果圖 D 2014年分類后結(jié)果圖</p><p>　　圖 3-2 分類后圖像</p><p>　　3.3 分類精度評價</p><p>　　本次研究選擇基于誤差矩陣（混淆矩陣）的分類精度評價方法計算得出1996

53、年、2002年、2009年和2014年南靖縣四期遙感影像各地類的分類精度。由得出結(jié)果（表 3-3）可知，總體精度均達(dá)到78%以上，符合要求。分類效果較好，結(jié)果表明精度較高。 </p><p>　　表 3-3 分類精度結(jié)果</p><p>　　4 南靖縣土地利用/土地覆蓋變化研究結(jié)果分析</p><p>　　4.1 動態(tài)變化信息提取</p><p&

54、gt;　　從土地利用的數(shù)量統(tǒng)計和變化過程方面，選擇土地利用轉(zhuǎn)移矩陣及土地利用動態(tài)變化進(jìn)行定量分析。</p><p>　　4.1.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣</p><p>　　土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以直觀的表達(dá)出不同土地利用類型間的相互轉(zhuǎn)化量和轉(zhuǎn)移方向 [23]。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)學(xué)表達(dá)為:</p><p><b>　　(4-1)</b></p&

55、gt;<p>　　式中:：為研究期內(nèi)i向j轉(zhuǎn)化的面積； </p><p>　　I：為第一時期土地利用類型； </p><p>　　J：為第二時期土地利用類型； </p><p>　　N：為土地利用類型的數(shù)量。</p><p>　　利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析南靖縣1996-2002年、2002-2009年與2009-2014年不同土

56、地利用類型的轉(zhuǎn)移方向和數(shù)量。</p><p>　　4.1.2 土地利用動態(tài)變化計算</p><p>　　土地利用變化量是指土地利用類型面積的變化大小，變化率是指土地利用變化的幅度大小，本文根據(jù)這兩個指標(biāo)來進(jìn)行對土地利用變化量和變化率的定量分析。所涉及的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:</p><p><b>　　(4-2)</b></p><

57、;p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　上述連個公式中，表示為：a時段某種地類的面積；</p><p>　　表示為：b時段相同地類的面積；</p><p>　　為b時段相較于a時段土地利用類型的變化量；</p><p>　　k 為b時段相較于a時段土地利用類型的變化幅度。</p>&

58、lt;p>　　4.2 研究結(jié)果與分析</p><p>　　4.2.1土地覆蓋結(jié)構(gòu)與變化</p><p>　　由表 4-1和圖 4-1可以看出，南靖縣主要的用地類型為林草地、耕地和建筑用地。18年間，土地類型的變化具有以下的特點(diǎn)：</p><p>　　無論在什么時期，林草地在所有的土地覆蓋類型中都占著主導(dǎo)地位，在四個時期其所占的面積比例均高于67%；耕地面積的變

59、化最大，其面積整體呈上升趨勢，由176.34增至296.624，總增加的面積數(shù)高達(dá)120.3，尤其在2002-2009年期間增幅最大，其所占比例由9.17%增加至了12.80%，增加了3.63%。土地覆蓋結(jié)構(gòu)上，與南靖縣以農(nóng)業(yè)為主的實(shí)際情況相符。</p><p>　　未利用土地變化較大，其面積所占的比例在不斷的下降，由1996年的329.82降至2014年的209.95，2002-2009年這個時期以25.5%的

60、速度減少了82.74；其次是建筑用地，建筑用地面積逐年遞增，18年間凈增了120.3，反映了各種工、礦業(yè)用地及城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點(diǎn)的擴(kuò)大。人類擴(kuò)大了其活動范圍也加劇了對地表地貌的改造；水域所占面積較小，在1996-2014這18年間面積變化有增有減，總體水平減少。</p><p>　　表4-1 南靖縣1996年-2014年土地覆蓋類型面積及其百分比（km2、%）</p><p>　　圖 4-1

61、 南靖縣四期土地覆蓋面積柱狀圖</p><p>　　分析表 4-2可知，1996-2014年期間，建設(shè)用地與耕地的變化程度較大，兩種用地類型的面積均有較為明顯的增加，這主要是因?yàn)殡S著改革開放，南靖縣大力發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，人們不斷的開荒造田，促成了耕地面積的大幅增加；而不斷提高的生活水平，帶動了城鎮(zhèn)化的發(fā)展速度從而使建筑用地隨之增多；未利用土地的面積減少最快，說明人們因生產(chǎn)生活的需要，提高了對未利用土地的利用率，將其轉(zhuǎn)

62、變?yōu)榭捎糜谏a(chǎn)生活的土地類型，滿足人們的發(fā)展需求。</p><p>　　表4-2 南靖縣土地利用動態(tài)度（km2、%）</p><p>　　4.2.2土地覆蓋類型轉(zhuǎn)換情況</p><p>　　根據(jù) 1996年及2014年分類得到的土地覆蓋轉(zhuǎn)移概率與面積，得到表 4-3與表 4-4。初始面積更改表示1996年到2014年間，某種地類轉(zhuǎn)換為其他不同地類的面積。</p

63、><p>　　表 4-3 南靖縣1996年-2014年土地覆蓋轉(zhuǎn)移概率矩陣（%）</p><p>　　表 4-4 南靖縣1996-2014年土地覆蓋轉(zhuǎn)移面積（km2）</p><p>　　分析表 4-3與表 4-4可以得知，林草地在這十八年期間，向耕地轉(zhuǎn)出的面積最多，面積為94.40km2，占了林草地向其他土地類型轉(zhuǎn)化面積的6.72%。轉(zhuǎn)化為建筑用地和未利用土地的面積差

64、不多分別為31.96 km2和28.69 km2，水域這兩者之間基本上沒有發(fā)生面積的轉(zhuǎn)化。而有96.73 km2的未利用土地轉(zhuǎn)化為林草的，說明雖然有少量林草地地區(qū)遭受了破壞，但是由于擁有較好的保護(hù)措施，林草地在此期間面積總量基本保持不變。</p><p>　　耕地的面積部分轉(zhuǎn)出為林草地和建筑用地，這是由于人們居住點(diǎn)的擴(kuò)大，使平原地區(qū)的耕地轉(zhuǎn)化為建筑用地，或是部分坡耕地的廢棄。有90.46 km2林草地和63.94

65、 km2未利用土地轉(zhuǎn)化為耕地，轉(zhuǎn)化率為6.72%和19.39%?？梢钥闯鲈?996年-2014年期間，人們加大了對林草地和未利用土地的開發(fā)利用，這與南靖縣發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)有著密切的聯(lián)系。</p><p>　　水域面積在此18年期間減少了22.39 km2，主要表現(xiàn)為水庫面積與河流面積的共同減少。1996年-2002年河流中有37.03%轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌耐恋馗采w類型，這些地類主要有耕地16.30%、建筑用地9.02%和未利

66、用土地8.17%。同時也有5.9 km2來自其他地類。河流面積的減少與水庫面見的減少是息息相關(guān)的，還有降水量的年變化量有關(guān)。</p><p>　　建筑用地在1996-2014年間增加了37.45 km2。2014年的建筑用地中有18.12%是有由其他土地覆蓋類型轉(zhuǎn)變而來的，這些地類主要是林草地31.96 km2和未利用土地8.04 km2。這是由于人的活動范圍加大，需要開墾新的土地進(jìn)行生產(chǎn)生活。同時1996年有1

67、6.41%的建筑用地轉(zhuǎn)化為其他地類，在總體上還是以相同用地類型之間的轉(zhuǎn)化為主要方式。</p><p>　　未利用土地在1996-2014年期間有高于50%的面積轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌玫仡愋?，轉(zhuǎn)出面積為171.40 km2。轉(zhuǎn)出類型主要為林草地96.73 km2和耕地63.94 km2，所占比例分別為29.33%和19.39%。同時也有2.13%0林草地和10.21%耕地轉(zhuǎn)變?yōu)槲蠢猛恋亍?jù)此可看出在未利用土地向林草地和耕地

68、這兩種用地類型轉(zhuǎn)化的同時這兩種用地類型也有部分面積轉(zhuǎn)化為未利用土地，但是未利用土地的轉(zhuǎn)出量遠(yuǎn)高于其他用地類型向其轉(zhuǎn)化的面積，這是未利用用地類型在這18年期間面積大幅減少，這也與人們對土地利用度的提高有著直接的關(guān)系。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　本文以南靖縣作為研究區(qū)域，采用了遙感技術(shù)對1996年、2002年、2009年和2014年

69、的遙感圖像進(jìn)行分類；采用統(tǒng)計分析與定量分析的方法對南靖縣土地利用/土地變化情況研究，得出以下基本結(jié)論：</p><p>　　1空間分布上，近18年南靖縣的土地利用程度上升，土地利用處于發(fā)展期。南靖縣主要的土地利用類型為林草的、耕地和未利用土地，各地類按面積從大到小排列依次為：林草地>未利用土地>耕地>建筑用地>水域。</p><p>　　2 南靖縣土地利用/土地覆蓋

70、變化情況的主要情況為：</p><p>　　(1)從1996年至2014年這18年期間，面積增加的類型是耕地和建筑用地，耕地面積增加的幅度大于建筑用地；林草地、未利用土地和水域面積減少的順序?yàn)槲蠢猛恋?gt;林草地>水域。各土地利用/土地覆蓋類型面積變化率順序?yàn)椋焊?gt;建筑用地>未利用土地>水域>林草地，耕地的面積變化率都是最高，為67.08%，遠(yuǎn)高于其他地類。</p>

71、<p>　　(2) 耕地增長幅度最大，開發(fā)未利用土地毀林草地耕種是耕地增長的主要方式，在這十八年間分別有63.94 km2的未利用土地面積和90.4 km2的林草地面積轉(zhuǎn)為耕地；林草地凈增減量不大，但其變化量較多，表明與其有關(guān)地土地利用類型轉(zhuǎn)換較頻繁；未利用土地的變化量居各類型之首，表明其向其他土地類型的轉(zhuǎn)換最為活躍。</p><p>　　3 根據(jù)研究得出的結(jié)果與一些相關(guān)資料可大概得出造成南靖縣19

72、96-2014年間土地利用/土地覆蓋變化的主要原因與人類活動有著密切的聯(lián)系，主要體現(xiàn)為近十幾年南靖縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，人們的活動范圍也隨之?dāng)U大。耕地面積與建筑面積的快速擴(kuò)張便是因?yàn)槿藗優(yōu)榱司S持生計而擴(kuò)大了土地利用；人們因生產(chǎn)生活需求大幅提高了未利用土地的利用率。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 史培軍, 宮鵬, 李曉兵等. 土地

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85、11, 33(1): 143－152．</p><p>　　The Study of Land-cover Change</p><p>　　——Take Nanjing County As an Example</p><p>　　Resource Engineering institute Geomatics Engineering</p>&

86、lt;p>　　No. 2012092538 Name: Wu Minyuan Supervisor: Xu Zhigang</p><p>　　Abstract: At present, the regional cover change research has become one of the core content of global environmental change r

87、esearch, NanJing county as a typical mountainous hilly region where the world cultural heritage NanJing tulou sites. It will take some practical significance in the study of LUCC. In order to provide the basis for l

88、and use sustainable development of NanJing country. Using ENVI software to preprocess the image, using the supervision of the maximum likelihood classification m</p><p>　　Keywords: land cover; supe

89、rvised classification; Nanjing County;</p><p><b>　　致謝語</b></p><p>　　這次論文能夠順利完成，要對我的論文指導(dǎo)老師徐志剛老師表示衷心的感謝。因?yàn)樽约旱膶?shí)踐不夠、理論知識缺乏等各方因素，論文質(zhì)量不是很好，但是老師依舊非常負(fù)責(zé)任地給予我?guī)椭椭笇?dǎo)。在我論文寫作期間徐志剛老師對我進(jìn)行了詳細(xì)的修改和指正，并