地質(zhì)資源利用格局動態(tài)演變及其驅(qū)動力研究

楊益軍，李文鵬，李天蘭

（昆明理工金圖科技有限公司，云南 昆明 650031）

1 實驗數(shù)據(jù)

貴陽位于貴州省中部，它與黔南布依族苗族自治州翁安縣、龍里縣、回水縣、長順縣接壤，西與安順平壩縣、畢節(jié)織金縣接壤，北與畢節(jié)黔西、金沙、遵義縣接壤。

本文以貴陽市為例的研究時間跨越30年，采用3個時相的遙感數(shù)據(jù)，分別為：1995年、2005年、2015年，采用Landsat陸地衛(wèi)星TM遙感影像，分辨率為30m，波段為4、3、2。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 自定義坐標系

為了避免坐標轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)較大誤差，首先應統(tǒng)一控制點坐標系和正射影像坐標系。研究區(qū)數(shù)據(jù)來源為Landsat TM遙感影像。該區(qū)域使用的標準數(shù)據(jù)為北京54坐標系，因此自定義橢球面為Krasovsky，6378245.0，基準面為D_Beijing_1954，Krasovsky，-12，-113，-41，坐標系為北京54坐標系。

2.2 輻射矯正、大氣矯正

在遙感圖像的采集過程中，遙感器會受到大氣，輻射強度的影響，會導致遙感定量分析變得不準確，在遙感影像的獲取中，大氣的影響，太陽的輻射等多方面因素對于遙感分析的精度造成了影響，在隨著高光譜技術的發(fā)展，又加強了對高光譜影像的分辨率要求，所以為了獲取更為詳細的數(shù)據(jù)結(jié)果，避免一些誤差影響，要進行校正。

2.3 影像合成

2.3.1 影像融合

下載的Landsat4-5有七幅影像，融合所有的7幅圖像，Landsat8系列影像有11幅，融合用前七副圖像，融合之后利用RGB展示，Landsat4-5系列組合后的影像，將4，3，2波段分別選用紅，綠，藍三種顏色波段來合成標準假彩色合成，獲得的影像中展示出植被為紅色，Landsat8系列融合后的影像應用波段5，4，3，也組成出標準假彩色合成的圖像，這種組合下植被也顯示為紅色，標準假彩色組合是用來動態(tài)監(jiān)測最為廣泛的組合方法。

2.3.2 影像鑲嵌和影像裁剪

由于獲取的貴陽市影像是由兩景遙感影像組合而成，所以在下載后的影像數(shù)據(jù)要進行兩幅影像的組合，將兩幅三個階段的場景圖像通過色調(diào)調(diào)整和去重疊等處理嵌入到大背景圖像中。

影像像裁剪意圖是把觀測地面以外未達到指標的地面刪除，存下要求的地面。這里探討的即ENVI軟件內(nèi)來操作影像之規(guī)律裁剪并且通過使用矢量數(shù)據(jù)進行圖像的不規(guī)則裁剪。規(guī)則裁剪即使用指導指標把影像裁剪成目標的圖型且按指標要求進行裁剪，規(guī)則圖形之標定辦法是以下四種：行列號、指定坐標點、圖像文件、ROI的矢量文件。不規(guī)則裁剪指的是裁剪影像之界限即一個多邊形要不然是依據(jù)施測指標規(guī)定的范圍。該多邊形即一個完整的閉合范圍，有情況也用手動劃定多邊形，亦或通過ENVI軟件下的矢量文件。

3 監(jiān)督分類

3.1 類別定義

分類系統(tǒng)是根據(jù)分類的目的、圖像數(shù)據(jù)的特點以及分類區(qū)域所收集到的信息確定的。對圖像特征進行判斷，對圖像質(zhì)量進行評價，需要進行圖像增強等預處理。這個過程主要是一個視覺檢查過程。我們用標準的假顏色組合來顯示它們。六種土地特征的視覺識別：林地、草地、可耕地、城市用地、水域、未利用地[2]。

3.2 監(jiān)督分類方式

監(jiān)督分類，又被稱作為訓練分類法，是用先確定的一個土地類型的標志，來去尋找其余同類標志的土地，從而總結(jié)出這一類型的土地，在這識別過程中都是用像元作為基本單位來進行識別。本文利用了感興趣區(qū)進行樣本分類，選擇分類器作為最大似然法。假設每個頻帶的每一類統(tǒng)計量均為正態(tài)分布，計算給定像素屬于訓練樣本的概率，最終將該像素合并到概率最大的類中。

4 地質(zhì)資源利用動態(tài)度、地質(zhì)資源利用耗減度

單一地質(zhì)資源利用的動態(tài)態(tài)度反映了一段時間內(nèi)各類地質(zhì)資源利用年際變化的速度和幅度，對預測未來地質(zhì)資源利用的變化趨勢具有積極的指導作用，其公式為：

式中，LUDI代表單一地質(zhì)資源利用動態(tài)度；Ua、Ub分別表示研究期初及研究期末區(qū)域某種地質(zhì)資源利用類型的面積；T表示研究時段長度，以年為單位。

式中，RZ表示綜合地質(zhì)資源利用動態(tài)度；LUi為研究開始時I型用地面積；第一節(jié)課我Δ他的研究為其他地質(zhì)資源類型土地利用類型的面積絕對值；T是學習時間的長度。地質(zhì)資源耗竭是指某一類地質(zhì)資源在單位時間內(nèi)的實際消耗。

式中，LUC表示地質(zhì)資源利用耗減度；Cab為由a時刻到b時刻某種土地類型轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌刭|(zhì)資源利用類型的面積總和；Ua為a時刻該土地類型的面積；T為研究時段長度。

5 結(jié)論

基于1995、2006、2010、3 TM/ETM+數(shù)據(jù)，借助RS和GIS軟件，利用監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類，輔助傳遞矩陣，一個單一的地質(zhì)資源使用動態(tài)，綜合地質(zhì)資源使用動態(tài)和地質(zhì)資源利用程度的損耗的量化指標，貴陽市的地質(zhì)資源1995年～2015年20年使用時間和空間動態(tài)變化的細節(jié)，分析了貴陽市地質(zhì)資源利用變化的驅(qū)動機制及其驅(qū)動力，得出以下結(jié)論：

（1）1995年至2015年的20年間，貴陽市地質(zhì)資源利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，耕地減少，建設用地不斷增加。原因是城市化的快速發(fā)展。貴陽市地質(zhì)資源利用的時空演變具有速度加快、強度顯著、建設用地快速擴張、林地減少、占用大量耕地等特點。

（2）通過GIS的空間疊加，發(fā)現(xiàn)貴陽市近20年來地質(zhì)資源利用的空間格局發(fā)生了很大的變化。隨著時間的推移，高新區(qū)和開發(fā)區(qū)的發(fā)展帶動了貴陽周邊餐飲、娛樂、房地產(chǎn)等服務業(yè)的快速發(fā)展。

（3）20年間各種地質(zhì)資源利用類型發(fā)生了比較復雜的相互轉(zhuǎn)化，地質(zhì)資源利用類型的保持率不高，各種地質(zhì)資源利用類型的轉(zhuǎn)出量增加，其空間穩(wěn)定性有所降低，尤其是2005年～2015年間各地類動態(tài)變化整體加快，綜合年變化率很大，呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的特征。

（4）綜合分析影響貴陽市地質(zhì)資源利用類型變化的各種因素，發(fā)現(xiàn)在政策引導下，經(jīng)濟增長、城鎮(zhèn)化、人口增長等主要因素是城市地質(zhì)資源利用變化的主要驅(qū)動力。