土地利用信息遥感提取研究—以鄱阳湖为例分析_遥感信息提取技术

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土地利用信息遥感提取研究

—以江西省为例分析

（重庆交通大学 河海学院 刘玲）

摘要：我国土地利用信息的分析是土地调查和检测的一个重要方面，也是反馈土地管理政策、检验土地管理效益的一个重要手段，因此，土地利用信息分析对我国土地资源的合理开发和可持续利用至关重要。现选取江西省的LANDSAT遥感影像为数据源，经过波段选择、合成、监督分类等步骤，将江西省土地利用类型分为城镇居民建设用地、耕地、林地、水域和未利用土地五类，且分类精度值达到96%以上。并在此基础上，指出江西省土地利用所存在的问题，提出合理可行的调整对策。

关键词:江西；遥感图像；土地利用；用地结构与布局

Abstract：The analysis of land use information is an important aspect of the land investigation and detection, and feedback the land management policy, inspection is an important means of land management benefit, therefore, the land use information analysis on the reasonable development and sustainable utilization of land resources in China is very important.Now select in jiangxi province LANDSAT remote sensing image as the data source, after the band selection, synthesis, supervised claification steps, such as land use types in jiangxi province can be divided into urban construction land, cultivated land, forest land and unused land and waters, And the claification accuracy value reache9d more than 6%.And on this basis, points out the existing problems of land use in jiangxi province, reasonable adjustment countermeasures are put forward.Key words：Jiangxi；Remote sensing image；Land use；Land use structure and layout..土地利用/土地覆盖LUCC是近几十年来国内外学者们研究最为热门的课题之一。土地与生活息息相关，密不可分，是地球馈赠给人类最宝贵的自然资源，更是人类赖以生存的基础条件。土地利用分类可以体现出一个城市的布局与构架，合理健康的土地利用能更好的服务于人们的生活，因此，利用好每一寸土地理所当然的成为每个人义不容辞的责任。

1、研究区概况

江西简称赣，位于长江中下游交接处的南岸，在北纬24°29'14“至30°4'41”、东经113°34'36“至118°28'58”之间。东邻浙江、福建，南连广东，西接湖南，北与湖北、安徽交界。北控长江，上接武汉三镇，下通南京、上海；南倚梅关，俯瞰岭南，沟通广州。古称“吴头楚尾、粤户闽庭，形胜之区”。全境地貌类型齐全，区域差异显著。地势周高中低，向北

倾斜，从外向内，由南向北，渐次向鄱阳湖倾斜，构成一个向北开口的巨大盆地。地形结构可分三部分：东、南、西三面环山，重峦叠嶂；中部丘陵、盆地相间；北部平原坦荡，江湖交织。全省常态地貌类型以山地、丘陵为主，山地占全省面积的36％，丘陵占42％，岗地、平原、水面占22％。

2、图像解译分类

目前常用的遥感分类方法主要有计算机分类和目视解译两大类。计算机分类是通过计算机对遥感影像各类地物信息和空间信息进行分析，选择特征，并利用一定手段将特征空间划分为互不重叠的子空间，然后将影像中的各个像元划分到各子空间去。其优点是速度较快、可重复性强、定量化水平较高。目视解译就是根据判读人员的经验和知识，即根据样本的影像特征和空间特征（形状、大小、阴影、纹理、图形、位置和布局），与多种非遥感信息资料相结合，按照应用目的运用生物地学等相关规律，采用对照分析的方法，进行由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理，从而识别图像上的目标，并定性定量的提取目标的形态、构造、功能、性质等信息的过程[1]。由于目视解译可以充分利用判读人员的经验和知识，对于提取目标的空间信息、语义信息特别有效，可以纠正单纯利用计算机分类而造成的分类结果与实际存在的误差。因此，目视判读不失为遥感图像应用中的有效方法。目前，对遥感图像分类多是两种方法的有机结合。2.1监督分类

监督分类实质就是在进行分类前让分类系统自己学习已有的训练样本，并最终了解所有类别并达到分类的目的。监督分类采用概率统计等分类方法，在准确度上要比非监督分类高，但由于系统有一个自学的过程，所以工作量较大。监督分类主要方法有最大似然法、最小距离法等，此处简单介绍一下最大似然法。

最大似然分类（maximumlikelihood claification）：在两类或多类判决中，用统计方法根据最大似然比贝叶斯判决准则法建立非线性判别函数集，假定各类分布函数为正态分布，并选择训练区，计算各待分类样区的归属概率，而进行分类的一种图像分类方法。又称为贝叶斯（Bayes）分类法，是根据Bayes准则对遥感影像进行分类的。

由于对遥感知识的掌握不够专业深入，为简便起见，此处将江西省土地利用类型分为城镇居民建设用地、耕地、林地、水域和未利用土地五类，然后在ENVI中AOI建立分类模板，并开始分类。监督分类后结果图如图1：

图1 监督分类结果图

注：由于影像图已被剪裁处理，因此此图只包括江西省以鄱阳湖为中心的部分区域。

2.2分类后处理

监督分类完成后，分类结果中会产生一些面积很小的图斑，无论从专题制图的角度，还是从实际应用的角度，都有必要对这些小图斑进行剔除[2]。图像在分类中，会遇到很多同谱异物或同物异谱的现象，这些现象用肉眼能很清楚的辨别出来。通过对监督分类的影像进行目视纠正的处理可以进一步提高分类精度。比如：将文件导入到Arcmap中的矢量化处理。

图2图像矢量化处理前后对比图

通过此图处理前后的对比，可以很明显的看出没有了较小图斑的图像显得更为真实、精确、美观。

另外，为了使分类结果以精美的地图形式输出，需要在分类结果图上进行图面配置，例如添加图名、图例等。

2.3分类精度评价

遥感信息从数据获取、数据处理、分析转化、成图到实施的整个过程中误差会越来越大，为了给用户提供可靠的数据和让客户正确使用数据，需要对分类结果给予科学合理的评价。由于此次实验仅在实验室进行，无法到野外实地考察验证，因此此处采用“混淆矩阵”法来进行精度评价。混淆矩阵是通过将每个实测像元的位置和分类与分类图象中的相应位置和分类像比较计算的。混淆矩阵的每一列代表了实际测得信息，每一列中的数值等于实际测得像元在分类图象中对应于相应类别的数量；混淆矩阵的每一行代表了遥感数据的分类信息，每一行中的数值等于遥感分类像元在实测像元相应类别中的数量。[3]

选择菜单->Claification->Post Claification->Confusion Matrix->Using Ground Truth ROIs，可以得到如下的分类精度验证的混淆矩阵，可以很清楚地看到其用户精度已达到96.9%以上。

3、土地利用现状分析 3.1土地利用的特点

图3结果统计图

对得出的土地分类图像以及土地类型面积统计饼状图分析可知：江西省该区域土地利用呈现一定的地域分布规律，其耕地、城镇居民建设用地主要分布在平原、盆地、河谷地带及周边岗地与丘陵地区，林地主要分布在山地丘陵区域；未利用土地则多集中在水域周边且所占比例较大；总体上看土地利用程度和利用效益相对较高，土地利用效益的区域差异较为明显。

3.2土地利用存在的问题

（1）人地矛盾突出，耕地保护及建设用地供给的压力加大

此次土地类型面积统计是基于江西省2013年10月的遥感影像图所得，虽其耕地总面积为289002.3公顷，但与城镇建设用地相比，比例还略微偏小，用地仍处于紧张状态。随着经济社会可持续的快速发展，全省人口总量到2020年预计将达到4832万人；城市化水平高达55%；城镇化和工业化推进将直接带动城镇用地、工业用地和基础设施用地的需求增长，社会主义新农村建设的推进也必将占用一定的土地，因此土地的供需矛盾会日益突出。[4]（2）未利用土地所占比例较大且难以开发利用，生态系统面临严重威胁

由图表3可知：江西省该区域未利用土地面积高达257096.4公顷，占土地总面积的19%，并且多分布在鄱阳湖边界区域。无可置疑，这部分未利用土地多为沙地、滩地等，其质量较差，开发效益不高。另外，由于沙地滩地的面积较大，很容易在极大的暴雨之后随雨水流入鄱阳湖区使河床湖底不断抬高,湖泊调蓄能力严重衰退,加大防汛的压力,加剧洪涝等灾害。

4、调整对策

4.1优化土地利用结构与布局

（1）合理调整优化农用地结构、城乡用地结构。根据城镇化进程，按照控制生产用地，保

障生活用地，扩大生态用地的要求，合理调控城镇建设用地增长规模和时序，科学安排城镇建设用地，统筹安排中心城市与建制镇发展用地。

（2）适度开发未利用地

按照区域资源环境承载能力和耕地后备资源现状和潜力，在未利用地适宜性评价的基础上，适度开发未利用地，尤其是宜耕、宜园、宜林未利用地。[5] 4.2协调土地利用与生态建设和环境保护

（1）构建良好的土地生态环境基础。严格保护基础性生态用地，构建生态优良的土地利用格局，全力推进生态文明建设。

（2）大力加强生态建设和环境保护。强化重要生态功能区的水源涵养、水土保持、环境净化、生物多样性保护、旅游休闲和产品提供等功能保护，加强农田生态建设环境保护。搞好铁路和干线公路等沿线绿化建设、严格实施建设项目环评审查和水土保持方案审批制度。（3）创建环境友好型土地利用模式。在平原农业地区，创建农林复合和新型生态农业模式。而山地丘陵地区，则创建红壤综合利用、生态林业与小流域综合治理等模式。对于湖泊湿地地区，就综合开发发展水面。

5、小结

借助计算机并采用遥感图像处理软件对 TM遥感图像提取土地利用信息是一种行之有效的方法，快速方便，能够满足较高精度，而且节省大量的人力财力，为大范围土地利用信息调查、更新及监测提供了方便。但在分类过程中训练区的选择对分类精度影响很大，要选择足够多的样本数量，同时还要注意采用适当方法进行训练区的纯化。本次实验由于经验不足,忽略了本问题,以致建立分类模版过程中只能凭借个人的主观判断确定地类,存在混分、错分的问题。因此,在今后的研究中,基础资料的收集要全面,必要时可到野外实地调查，明确地类类型。

参考文献

[1]刘仁钊，廖文峰.遥感图像分类应用研究综述[J].地理空间信息.2005.3（5）：11-13 [2]徐春迪，屈康庆，郭俊理.宝鸡市金渭两区土地利用信息遥感提取研究[J].2007.5(6)：3

[3]吴黎,张有智,解文欢等.基于TM的混合分解模型提取水稻种植面积研究[J]农机化研究.东北农业大学.2013.2(4)[4]江西省土地利用总体规划（2006-2020年）

[5]闵中荣，易秀娟，江西省开发区土地利用现状与对策[J].2013.8