基于遙感的淮安市耕地變化分析

摘要：利用遙感技術獲取地理信息，范圍廣、速度快、信息量大、數據更新周期短。遙感技術和遙感數字圖像處理正逐步成為土地利用現狀調查的一個高新科技手段。以淮安市為例，在ERDAS 9.2軟件的支持下，以2000和2005年兩個時期ETM影像為信息源，利用監督分類方法結合ArcGIS空間分析，提取出兩個時期的淮安市各區縣的耕地狀況。結合各區縣的人口數量情況，分析人均耕地變化狀況。

關鍵詞：遙感；監督分類；耕地變化；淮安市

中圖分類號：S127；F301.24 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）21-5189-04

Remote Sensing Based Analysis of Huaian Farmland Changes

WANG Yue-xiang，CHEN Mei-mei，LENG Yan-yan

（College of Urban and Environment， Huaiyin Normal University， Huaian 223300， Jiangsu， China）

Abstract： Remote sensing technology is a rapid way to get vast geographical image data from a wide range， with the information updating in short cycle. Remote sensing technology and remote sensing digital image processing is gradually becoming a high-tech way to survey the status of land using. With the assistance of ERDAS 9.2 software， using ETM data of 2000 and 2005， supervised classification and ArcGIS spatial analyst， the status of land using of each county of Huai’an was obtained. The area of land using per capita was analyzed combining with population.

Key words： remote sensing； supervised classification； cultivated land change； Huaian city

遙感是指非接觸的、遠距離的探測技術，具有大面積同步觀測、時效性強、數據的綜合性和可比性強、較高的經濟與社會效益[1，2]等優勢。遙感的應用日漸普及，在我國國土資源部的守護“耕地紅線”工作中起到了重要作用。國家土地督察成都局在云南楚雄州例行土地督察時通過衛星遙感定位圖上的“158號”圖斑發現這塊土地用途明顯發生變化，經查發現，這塊土地包含97.41 hm2耕地，被云南德勝鋼鐵有限公司在沒有合法手續情況下非法占用[3]。國土資源部運用遙感等先進科技手段進行執法確實行之有效。

“民以食為天”，保證耕地面積是保證糧食產量的基礎條件，動態、及時了解耕地變化狀況對于土地利用規劃、耕地保護和糧食安全具有重要意義。以江蘇重要糧食基地之一的淮安市為研究對象，對該市2000和2005年兩個時期的遙感影像進行處理，分析5年間淮安市各區、縣的耕地變化及人均耕地狀況。

1 研究區概況

淮安市位于江蘇的中北部，黃淮平原東部，淮河流域下游，處于全國南北分界線上。地理坐標為東經118°12′00″—119°36′30″，北緯32°43′00″—34°06′00″。市境西、北接宿遷市，東北接連云港市，東南接鹽城市，南接揚州市，西南連安徽省滁州市和江蘇省會南京市。淮安市是全國南下北上的交通要道，更是長三角北部區域的交通樞紐。

淮安市陸地總面積892萬hm2，土地資源類型比較豐富，耕地和水域是主要地類，面積較大。全市耕地分為水田、旱地、水澆地和菜地等，其中水田比例最大，占2/3。水域遍布全市各地，除清河區外，各區、縣水域面積占轄區面積比例均超過19%，洪澤縣高達58%。全市水域分為河流水面、湖泊水面、水庫水面、坑塘水面、葦地、灘涂和溝渠。林地主要分布在盱眙縣丘陵地區，牧草地也幾乎全部在盱眙縣境內。

研究數據來源于Global Land Cover Facility網站淮安市2000和2005年兩個時期的ETM遙感影像，輔助數據包括淮安市地形圖、淮安市統計局的淮安市市區和其他四縣的面積、人口數據等資料。應用軟件選用遙感圖像處理軟件ERDAS 9.2和地理信息系統軟件ArcGIS 9.2。

2 遙感影像處理技術流程

遙感影像處理技術流程圖見圖1。

2.1 遙感影像的預處理

應用ERDAS 9.2軟件進行多波段遙感圖像合成，合成好的圖像見圖2、圖3，然后在軟件ArcGIS 9.2中與淮安市行政區劃圖進行配準，匹配好后提取出淮安市范圍，最后在ERDAS 9.2軟件中進行研究區裁剪，得到的研究區遙感影像圖見圖4和圖5[4，5]。

2.2 遙感影像解譯分類

圖像分類是基于圖像像元的數據文件值，將像元歸并成有限幾種類型、等級或數據集的過程。常規圖像分類主要有兩種方法：非監督分類和監督分類。

非監督分類是指人們事先對分類過程不施加任何的先驗知識，僅憑遙感影像地物光譜特征的分布規律，隨其自然地進行盲目分類， 其分類結果只是對不同類別進行了區分，并不確定類別的屬性，其屬性是通過事后對各類別的光譜響應曲線進行分析以及與實地調查相比較后確定的[6]。

監督分類是常規圖像分類方法之一，主要由用戶來控制，常用于分類前對研究區遙感圖像中影像地物的類別屬性比較了解的情況。在監督分類過程中，首先選擇可以識別或者借助其他信息可以判定其類型的像元建立模板，然后基于該模板使計算機系統自動識別具有相同特性的像元。

監督分類一般有以下幾個步驟：定義分類模板、評價分類模板、進行監督分類、評價分類結果。在監督分類過程中，訓練區的選擇必須具有代表性和典型性，對所有使用的圖件要求時間和空間上的一致性。用于分類決策的規則是多層次的，如對非參數模板有特征空間、平行六面體等方法，對參數模板有最大似然法、最小距離法等方法[7]。本研究采用最大似然法進行監督分類。

2.3 遙感圖像解譯標志的建立

遙感圖像解譯標志見表1[8]。

3 結果與分析

3.1 土地利用類型分類處理

在ERDAS 9.2平臺下，利用Supervised Classification進行最大似然監督分類，獲取遙感影像預分類圖。并通過目視解譯，改正錯誤類型，獲取淮安市的土地利用分類圖像。將分類后的淮安市遙感圖像添加到ArcGIS 9.2中，分別進行出圖處理，所得結果如圖6、圖7。

利用淮安市耕地狀況圖提取出2000、2005年兩個年份的各區、縣的耕地狀況圖分別見圖8、圖9，獲得各區、縣耕地數據見表2。

3.2 人均耕地變化狀況與分析

將表2中的2000、2005年淮安市各區、縣耕地面積數據，結合對應年份全市各區、縣人口數據進行分析，結果見表3。由表3可知，2000—2005年，伴隨著經濟的快速發展，淮安市呈現出的總體狀況是耕地面積明顯減少，而人口的增加幅度很大，導致人均耕地面積減少，其中盱眙縣人均耕地有所增加，其他各區縣都不同程度減少，金湖縣人均耕地面積減少最明顯，其次是洪澤縣。

改革開放以來，各地紛紛招商引資發展工商企業來加快經濟發展，所需要的城鎮商業用地面積、工業生產用地面積及道路面積等都大量增加。城市化進程加快，推動城市建設規模不斷擴大，大量農業用地轉變成建設用地。另一方面，城市人口不斷增長，勞動技術人員增多，住房面積增加，農業人口相對減少，各因素都導致耕地面積大量減少。

各個區、縣的耕地呈現出不同的變化情況，主要與淮安市政府對各個區、縣的總體規劃方向不同有關。市區：國家歷史文化名城和生態旅游城市，長江三角洲北部地區重要的中心城市，交通樞紐和先進制造業基地；漣水縣城：新興工業基地，教育發達、生態優良的縣域中心城市，并承擔中心城區的部分教育、空港服務等職能；洪澤縣城：湖濱生態旅游城市，適當發展符合環保要求的加工產業；金湖縣城：水鄉、園林特色的現代化城市，適當發展符合環保要求的加工工業；盱眙縣城：淮河中下游山水、文化、旅游城市，重點發展旅游產業，適當發展加工工業，嚴格保護生態環境和生物多樣性。

4 結論與討論

基于淮安市ETM遙感影像數據，利用監督分類方法提取出淮安市2000、2005年的耕地狀況，對淮安市各區、縣人均耕地情況變化進行了分析，其中漣水縣有很小一部分缺失的區域在另一張遙感圖像上，但不影響對淮安耕地變化的總體分析。

通過分析可以看出，5年間淮安市耕地總體變化狀況是耕地總面積大量減少、人口大量增加、人均耕地面積明顯減少。全市人均耕地面積減少0.004 8 hm2，其中盱眙縣人均耕地增加了0.004 6 hm2，金湖縣、洪澤縣人均耕地減少較為明顯，分別為0.015 8、0.012 0 hm2。各個區、縣的耕地呈現出不同的變化情況，主要與淮安市政府對各個區、縣的規劃方向不同有關，注重發展工業的區、縣人均耕地明顯減少，而注重旅游及生態保護的區、縣人均耕地減少幅度較小。雖然分析的數據與實際數據還有一定的差異，但可以從一定程度上反映出耕地的變化情況。

采用ETM影像進行淮安市耕地變化動態監測，在數據精度方面可能要低于傳統的土地詳查方法，但能滿足整個區域較大范圍的土地利用變化和趨勢分析，基本上可以滿足主要土地利用類型的分類要求，且成圖周期短、費用低，在土地資源的調查和監測上具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

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[2] 韋玉春，湯國安，楊 昕.遙感數字圖像處理[M].北京：科學出版社，2007.

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