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基于RS和GIS的县域土地利用变化分析1. 引言1.1 研究背景县域土地利用变化是在县域范围内土地利用类型和空间格局发生变化的现象，受自然、经济、政策等多方面因素的影响。
随着城市化进程的加快和经济社会发展的不断推进，县域土地利用变化已成为当前研究领域的热点问题。
通过对县域土地利用变化进行深入分析，可以揭示土地资源的合理利用和保护，为地方政府制定土地管理政策提供科学依据。
县域土地利用变化还对生态环境、农业生产、城乡结构等方面产生深远影响，因此对其进行研究具有重要意义。
研究背景部分需要概述县域土地利用变化的研究现状和存在的问题，提出研究的重要性和必要性。
当前，基于遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的县域土地利用变化分析方法日益成熟，已成为研究该领域的主流方法之一。
这些技术可以有效获取和处理大量的土地利用数据，提高分析的准确性和效率，为土地利用规划和管理提供强有力的支持。
通过运用RS和GIS技术对县域土地利用变化进行分析，不仅可以揭示土地利用变化的特征和趋势，还可以为制定可持续发展的土地管理政策提供科学参考。
1.2 研究意义县域土地利用变化是一个与经济社会发展息息相关的重要问题。
随着城市化进程的加快和农村土地利用方式的不断调整，县域土地利用也发生了很大的变化。
深入研究县域土地利用变化的意义重大。
县域土地资源是农业、工业和城市建设的重要基础，研究土地利用变化可以为农业发展、城市规划和工业布局提供科学依据。
随着全球气候变化和资源环境压力的加大，土地利用变化已经成为影响到可持续发展的重要因素，研究县域土地利用变化可以为生态环境保护和资源合理利用提供技术支撑。
县域土地利用变化还直接关系到农民的经济收入和生活质量，因此研究土地利用变化对于优化资源配置、促进农村经济发展具有重要意义。
对县域土地利用变化进行深入研究，不仅具有重要的理论意义，也具有重要的实践意义。
1.3 研究目的本研究旨在通过综合运用遥感和地理信息系统技术，深入分析县域土地利用变化的特点及规律，探讨其影响因素和未来发展趋势，为地方政府制定土地利用规划和可持续发展提供科学依据。
基于可视化的土地利用变化图谱分析刘俊;尤李俊;张荣群;刘秀丽【摘要】土地利用/土地覆被是地理环境内部相互作用的结果,集中体现了人地关系的特征、属性和作用机制.传统对土地利用/土地覆被的监测研究方法仅能够反映不同时期土地利用类型面积的数量变化,无法实现对变化信息的定位分析与可视化表达.采用图谱分析的方法,借助RS和GIS技术,对山西省滹沱河流域忻州段1995-2005年、2005-2015年两个时间段内土地利用类型的时空演变特征进行分析,实现了对土地利用类型转换的定量分析和空间的定位描述.结果表明:受到社会经济发展和生态环境保护的双重影响,滹沱河流域忻州段土地利用格局发生不同程度的变化.该研究为土地利用/土地覆被的时空演变分析提供了一种方法,能够为滹沱河流域忻州段合理规划土地利用提供依据.【期刊名称】《农业工程》【年(卷),期】2017(007)006【总页数】6页(P118-123)【关键词】土地利用;时空演变;图谱可视化;滹沱河流域【作者】刘俊;尤李俊;张荣群;刘秀丽【作者单位】忻州师范学院地理系,忻州034000;青海师范大学生命与地理科学学院,西宁810008;中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083;忻州师范学院地理系,忻州034000【正文语种】中文【中图分类】F301.24土地利用/土地覆被变化(land use/land cover change)是全球环境变化研究中最活跃的领域和最重要的组成部分。
土地利用/土地覆被变化对区域气候、大气成分、土壤环境通量、地球化学循环、水文循环、水文和水质量、生物多样性等方面造成影响，进而引发自然灾害、能源短缺、环境污染、粮食匮乏和经济危机等社会经济问题，严重制约土地资源的合理开发利用与可持续发展[1-9]。
因此，采用地学信息图谱模型，利用RS和GIS技术，对土地利用/土地覆被变化研究，能够为区域制定合理的土地政策和维护生态可持续发展提供参考依据[10-14]。
基于RS和GIS的县域土地利用变化分析基于遥感(Remote Sensing, RS)和地理信息系统(Geographic Information System, GIS)的县域土地利用变化分析是指通过使用遥感技术获取的卫星图像数据和GIS分析方法，来研究特定地区（如县域）土地利用的演变过程和特征的方法。
土地利用变化分析是一个重要的研究领域，可以帮助政府和研究机构更好地了解土地利用动态变化的趋势和原因，为土地规划和资源管理提供科学依据。
下面将介绍基于RS和GIS的县域土地利用变化分析的方法和意义。
基于RS和GIS的县域土地利用变化分析需要获取历年来的卫星图像数据，这些数据可以帮助研究者观察到不同时期土地利用类型的变化。
遥感技术可以提供高分辨率的空间图像数据，使得我们可以对土地利用类型进行准确的识别和分类。
通过对卫星图像数据进行预处理和分类，可以得到不同时间段的土地利用类型图。
然后，可以使用GIS技术对这些土地利用类型图进行叠加分析，计算不同类型土地的面积和比例等指标，比较不同时间段之间的差异和变化趋势。
进一步，可以将县域内的土地利用类型与人口统计数据或经济发展数据等进行关联分析，来探讨土地利用变化的驱动因素。
通过分析不同因素对土地利用变化的影响程度，可以为决策者提供科学的土地规划和资源管理建议。
1. 了解土地利用演变过程：通过分析不同时间段的土地利用数据，可以了解土地利用演变的过程和特征，帮助研究者了解土地利用变化背后的规律和原因。
2. 制定合理的土地规划政策：通过分析土地利用变化，政府和规划部门可以制定更加合理的土地利用规划政策，促进土地资源的合理利用和可持续发展。
3. 辅助资源管理和环境保护：土地利用变化分析可以帮助研究者了解土地资源的状况和变化趋势，有利于合理利用土地资源和保护环境。
4. 提供数据支持和科学依据：基于RS和GIS的土地利用变化分析可以提供准确的土地利用数据和相关指标，为决策者提供科学的依据和数据支持，以做出合理的决策。
本科生毕业设计（论文）题目：基于GIS和RS的土地利用变化分析——以山东省邹城市为例摘要本文以山东省邹城市香城镇、峄山镇、看庄镇、郭里镇、石墙镇五个乡镇为研究区域。
分别基于邹城市2007年LANDSAT7的ETM数据和2017年的高分一号遥感影像数据，利用ARCGIS和ERDAS软件，采用人工目视解译的方法，对邹城市的土地利用类型进行分类和解译。
然后对数据进行统计和对比分析。
以2007年和2017年五个乡镇各种地类的面积变化情况为基础，分析邹城市十年间土地利用情况变化原因。
研究结果表明：（1）草地、建筑用地、交通运输用地、水体和其他用地的覆盖比例减少了，耕地、林地、裸地和园地的覆盖比例增加了；（2）林地的变化幅度最大，减少了1572.00公顷，其次是草地、其他用地、裸地和交通运输用地，其中，草地增加了1411.06公顷，其他用地增加了1377.33公顷，裸地减少了1337.33公顷，交通运输用地增加了1241.16公顷；（3）邹城市土地利用变化的主要原因可归结为国家政策调控、工业发展和人口迁移三个方面。
关键词：GIS；RS；土地利用变化分析；ARCGIS；邹城市AbstractThis paper takes five towns in Zoucheng City,Shandong Province which including Xiangcheng、Yishan、Kanzhuang、Guoli and Shiqiang as its research areas. Basing on the ETM data of Landsat7 in 2007 and the GF-1 data in 2017,the land use types of Zoucheng City can be classified and interpreted by adopting the method of artificial visual interpretation with ArcGIS and Erdas.We give some comparative anaysis through the statistics of the data.On the basis of the area change of all kinds of land in five towns,the reasons for the change of land use in Zoucheng are analyzed in ten years.The results show:(1)the proportion of grassland、construction land、transportation land、water land and other land were reduced,and the proportion of plowland、forest land、bare land and garden plot were increased;(2)the biggest rangeability is forest land which reduced 1572.00 ha,inaddition,the grassland increased 1411.06 ha,the other land increased 1377.33 ha,the bare land reduced 1337.33 ha,the transportation land increased 1241.16 ha;(3)the primary reasons of zoucheng’s land use chang are the national policy,the development of industrialization and the migration of population.Keywords:GIS;RS;the Analysis of Land Use Chang;ArcGIS;Zoucheng City目录摘要 (I)Abstract (I)第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外研究动态 (1)1.2.1国外研究现状 (1)1.2.2国内研究现状 (1)1.3研究目的和意义 (2)第二章研究区、数据来源和研究方法 (3)2.1研究区概况 (3)2.2数据来源 (3)2.3研究方法 (4)2.3.1技术路线图 (4)2.3.2影像预处理 (5)2.3.3影像分类 (9)2.3.4影像解译 (10)2.3.5地图成图 (11)2.4数据汇总 (13)第三章结果与分析 (14)3.1结果 (15)3.2分析 (16)结论和建议 (17)参考文献 (19)致谢 (21)第一章绪论1.1研究背景20世纪90 年代以来，土地利用和土地覆被变化已成为全球环境变化研究的重点领域之一，同时也是资源科学、地理学、遥感信息科学等诸多学科的热点研究方向[1]。
基于RS与GIS的土地资源评价与优化配置随着城市化进程的加快，土地资源的利用与管理问题日益凸显。
如何合理评价土地资源的价值，优化配置土地资源，成为当前亟待解决的重要课题。
然而，传统的土地资源评价方法往往受限于数据获取困难和模型构建复杂等问题，效率低下。
而近年来，基于遥感技术（RS）与地理信息系统（GIS）的土地资源评价与优化配置方法逐渐崭露头角，并取得了显著的成果。
一、RS与GIS在土地资源评价中的应用1. 遥感技术在土地资源评价中的作用：遥感技术可以获取大范围的土地信息，如地貌、植被覆盖、土壤类型等。
通过遥感图像的解译和分析，可以快速获取土地资源的相关数据，并进行定量化处理。
例如，通过遥感图像可以提取植被指数、水体覆盖度等信息，进而评估土地的生态环境质量。
2. 地理信息系统在土地资源评价中的应用：地理信息系统可以对土地资源的空间数据进行整合和管理。
通过GIS软件，可以将遥感数据与其他相关数据进行关联，并进行可视化分析。
例如，可以将土地类型与降雨量、温度等数据进行叠加分析，从而评估土地适宜性和潜力。
二、基于RS与GIS的土地资源评价方法1. 数据采集与预处理：首先，需要采集土地资源相关的遥感数据和地理数据。
遥感数据可以通过卫星遥感图像或无人机影像等方式获取，而地理数据包括土壤数据、气象数据等。
获取到数据后，还需要对数据进行预处理，如图像解译、无效数据剔除等。
2. 土地资源评价标准制定：基于专家知识和经验，制定土地资源评价的标准和指标体系。
这些指标可以包括土地类型、土地产出、生态环境、水资源等方面的因素。
根据实际情况和需求，确定各指标的权重和评价方法。
3. 数据分析与评价：将采集到的遥感数据和地理数据与评价标准进行关联，进行数据分析和评价。
例如，可以通过遥感图像进行植被指数计算，评估土地的植被覆盖情况。
同时，还可以利用地理数据分析土地的土壤质量、水资源等方面的信息。
4. 优化配置方案制定：基于评价结果，制定土地资源的优化配置方案。
基于RS 和GIS 的嫩江下游土地沙漠化景观格局变化特征分析郭 红1,龚文峰2,董 隽1,王 丹1,范文义3 (1.哈尔滨学院地理系,黑龙江哈尔滨 150086;2.黑龙江大学水利电力学院,黑龙江哈尔滨 150086;3.东北林业大学林学院,黑龙江哈尔滨 150040)摘要:以2004、2008年的MOD I S 数据为主要数据源,在A rcGI S 9.0、ERDAS I M AGE 9.0等软件支持下,利用FRAGST ATS 软件分析土地沙漠化的景观格局变化。
结果表明,研究区域沙漠化土地以轻度和中度沙漠化土地为主;各景观要素的边缘密度和斑块密度呈现一致性的减少,表明斑块形状趋向简单,景观整体破碎化程度降低,边缘效应影响减小;除水域景观外,其他景观要素的形状指数和分维数都呈现一致性的下降,表明整体景观的形状都向着简单化和稳定性方向发展,各景观要素的散布与并列指数和聚集度指数都呈现一致性的增加,反映出各要素斑块趋向大型化发展,景观整体连接度增强,破碎化程度降低,景观相互作用和空间关系增强。
关键词:景观格局;土地沙漠化;MOD I S;动态变化中图分类号:P208;Q149 文献标识码:A 文章编号:1673-4831(2009)03-0099-05RS 2and 2G I S 2Ba sed Ana lysis of Var i a ti on of Landscape of Land D eserti f i ca ti on i n the L ower Reaches of Nen ji a ngR i ver .G UO Hong 1,G ON G W en 2feng 2,DON G Jun 1,WAN G D an 1,FAN W en 2yi 3(1.Depart m ent of Geography,Harbin Col 2lege,Harbin 150086,China;2.College of Hydraulic and Electrical Engineering,Heil ongjiang University,Harbin 150086,China;3.College of Forestry,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China )Abstract:Based on the MOD I S data of 2004and 2008,variati on of the landscape of land desertificati on in the l ower rea 2ches of Nenjiang R iver was exp l ored with the aid of A rcGI S 9.0,ERDAS I M AGE 9.0,and FRAGST ATS .Results show that the desertified land in the studied area was dom inated with light and moderate desertificati on .The edge density and patch density of vari ous landscape ele ments decreased coincidentally,showing that patches were getting t o be si m p ler in shape,the frag mentati on degree of the landscape as a whole l owered and edge effect declined .Of all the landscape ele 2ments,excep t f or water landscape,the shape index and the fractal di m ensi on index both dr opped,suggesting that the landscape as a whole devel oped t owards si m p licity and stability in shape .The inters persi on juxtapositi on index (I J I )and aggregati on index (A I )of all the landscape ele ments showed a unif or m rising trend,de monstrating that patches of the ele 2ments were turning t o be larger,overall connectivity of the landscape higher,frag mentati on degree l ower,and interacti on and s patial relati onshi p of the landscapes have been strengthened .Key words:landscape pattern;desertificati on land;MOD I S;dynam ic change 沙漠化是干早、半干早及半湿润地区由不合理的人类活动与脆弱的生态环境相互作用所造成,表现为土地生产力下降,土地资源丧失,地表呈现类似沙漠景观的土地退化[1]。
沙漠化问题是人类面临的重大问题之一[2]。
近年来,随着景观生态学与土地利用研究的结合,景观指数分析法成为土地利用统计的主要方法[3-4],借助景观格局时间和空间的变化来反映土地沙漠化变化的过程[5],通过对景观格局的动态研究,准确地把握景观功能及结构的变化情况[6]116-121,对研究其沙漠化的发生机制[7]、发展原因以及沙漠化生态系统的恢复重建都具有重要的意义。
本研究在RS 和GI S 技术的支持下,对松嫩平原沙漠化景观格局变化进行动态分析,揭示沙地景观格局动态的变化特征和规律,以期为嫩江下游地区沙漠化治理和区域生态环境恢复与重建提供决策依据。
1 研究区域嫩江下游土地沙漠化区处于我国北方万里风沙线东端,主要集中于黑龙江省西南部半干旱地区,分布在嫩江流域下游的冲积平原上,在全国沙漠区划上属于中国北部沙漠治理区———东北平原西部沙漠基金项目:国家自然科学基金(30371192);黑龙江省自然科学基金(C2007-17);黑龙江教育厅研究项目(11524044)收稿日期:2009-05-27生态与农村环境学报 2009,25(3):99-103Journal of Ecology and Rural Environm ent化区。
该区地理坐标为北纬45°22′～48°49′、东经122°23′～125°59′,研究区域面积44896.95k m2,沿嫩江流域西侧形成东北向西南走向的带状沙区,沙区范围内有杜蒙、泰来、龙江、齐齐哈尔郊区、富裕、甘南、肇源、大庆及讷河9个县(市),105个乡(镇、场)。
该区是我国重要的粮食生产基地和商品粮基地,是北方春玉米带的主要分布区,玉米种植面积占播种面积的80%左右,每年向国家提供的商品粮占全国商品粮的1/10以上,它也是我国重要的工业基地和能源基地,战略地位十分重要[8]。
但近几十年来,在人为和自然因素的综合作用下,黑土严重退化,盐碱化、沙化迅速发展,甚至许多地区已形成盐碱荒漠和沙漠,黑土区面积缩小,产量降低,对农业生产造成不利影响[9]。
2 研究方法2.1 土地沙漠化等级划分 目前有关土地沙漠化程度的分级主要是依据地面物质组成、植被覆盖度和地貌形态组合特征等,在参考已有沙漠化土地划分标准与方法的基础上[4-5],结合研究区域实际,将该区域的沙化情况划分为5级,即极重度沙漠化、重度沙漠化、中度沙漠化、轻度沙漠化、潜在及非沙漠化。
(1)潜在及非沙漠化:植被覆盖度大于70%,植物生物量高,基本无盐碱化,主要表现为耕地及高覆盖草地;(2)轻度沙漠化:植被覆盖度为50%～70%,植物生物量较高,盐碱化程度低,沙漠化比较轻微的耕地和中盖度草地,基本无风沙流活动的沙化土地,已有少量风蚀、风积,但无明显的风蚀、风积形态,地表大部分地区保持原生状态;(3)中度沙漠化:植被覆盖度为30%～50%,植物生物量处于中等水平,盐碱化程度较低,风沙活动不太明显,为生长草原植被的地区和盐碱化耕作的沙化土地;(4)重度沙漠化:植被覆盖度为10%～30%,植物生物量较低,盐碱化程度较重,风沙活动明显或流沙纹理明显,主要为生长少量植被的重度盐碱化区;(5)极重度沙漠化:植被覆盖度小于10%,植物生物量极低,盐碱化程度极高,主要为裸地、风蚀劣地、盐碱光板地。
2.2 数据源及数据处理本研究以2004年6月和2008年6月MOD I S 遥感数据为主要数据源,同时还收集到研究区域的1∶25万国家基础地理数据和其他文字、数据材料。
所用通道为可见光-近红外波段,空间分辨率为250m,以基础地理数据作为参考,对遥感数据进行地理坐标几何精度校正,保证地理精度达1～2个像元(像元为250m×250m)。
根据归一化植被指数(NDV I)的计算原理,选取MOD I S数据中第1、2波段(波长分别为620～670, 841～876nm)的反射率(ρ1、ρ2)进行计算,NDV I (INDV)的计算公式为:I NDV=ρ2-ρ1ρ2+ρ1(1)沙漠化分级是以植被盖度为主要指标,植被盖度可由遥感影像反演的NDV I充分反映[4]。
所以利用MOD I S影像反演的NDV I可用于计算植被覆盖度(F),在此基础上进行沙漠化土地的定量分级。
F=I NDV-I NDV,m inI NDV,max-I NDV,m in(2) 2.3 景观指数景观格局分析近年来被广泛地应用于土地沙漠化景观格局动态的研究中。
景观格局指数能够高度浓缩景观格局信息,是景观生态学界广泛使用的一种定量研究方法[10]。
根据研究区沙漠化土地景观特点,在景观水平上选取斑块数、最大斑块指数、Shannon多样性指数、边缘密度、均匀度、分维数、景观形状等指数;在要素层次上选取边缘密度、斑块数、斑块密度、分维数、聚集度、散布与并列指数等指标,各景观格局指标的计算公式与生态学意义参见文献[6]134-137,[11-13],利用景观分析软件FRAGST ATS313(栅格版)计算各景观指数。
3 结果与分析3.1 景观结构特征及其特征变化 2004、2008年2个时相研究区域土地沙漠化结构及其变化见表1。
