表 1 深圳土地利用的数据一览表 Tab. 1 Data resources used in the research of landuse in Shenzhen City
数据类型 Lands at M SS Lands at TM Lands at TM 土地利用图 土地利用图 地形图 交通图 社会经济统计数据 典型区调查土地 利用数据 时间 / 段 1980-10-13 1988-12-10 1994-11-08 70 年代后期 80 年代后期 1994 年 1980、 1989 年 1980～ 1994 年 1992～ 1998 年 79 m 30 m 30 m 1∶ 50 万 1∶ 20 万 1∶ 4. 5 万 1∶ 50 万 市区、 特区 深 圳 市 特 区、 深 圳 市 宝 安 区、 深 圳市典型区镇 分辨率 无云 无云 无云 概查图 详查图 基本地物要素 基本交通网 基本统计项目 利 用 G PS 现 场 记 录土地利用类型 特征 来源 日本九州大学工学院 中国科学院地面站 中国科学院地面站 广东省国土局 深圳市国土局 深圳市国土局 深圳市国土局 深圳市统计信息局 北京师范大学资 源科学研究所、 环境演变与自然 灾害实验室、 深 圳市环保局
区域土地利用变化的研究目前已成为 “ 全球环境变化的人文因素计划 ( IHDP ) ” 的重要 组成部分 , 土地利用/ 土地覆盖 ( LU CC) 作为 IHDP 的核心科学计划经过 90 年代以来的 努力, 目前已见到一些研究成果陆续发表 。 其中对土地利用 / 土地覆盖的测量一直作为土 地利用 / 土地覆盖研究的重要基础, 受到 IHDP 组织者的高度重视[ 3] 。 土地利用变化的驱动 力主要取决于经济、 技术、社会以及政治的变化[ 2] , 因而受到研究者的高度重视 [ 1] 。 区域土 地利用积累性的变化对全球变化的影响极为深刻, 即通过影响地表净第一性生产力的变化 , 并通过生物地球化学循环过程, 影响大气中的化学成分变化 , 进而导致全球或区域性的气 候变化 [ 4] 。 因此, 通过利用遥感对地观测技术, 揭示其空间变化规律, 分析引起变化的驱动 力 , 建立区域土地利用变化驱动力模型, 已成为当前国际上开展土地利用、土地覆盖研究 的最新动向[ 5] 。 随着我国沿海开放战略的逐步深入 , 沿海开放城市的土地利用发生了前所未有的快 速变化。其中深圳市高速度的城市化进程 , 引起了快速的土地利用变化 。 深圳市总面积 2 020. 5 km 2 。 自 1980 年成为特区以来 , 15 年间由一个人口 33 万、 国内 生产总值 1. 5 亿元的沿海渔村小镇发展成为 1994 年拥有 336 万人口、国内生产总值达到 446. 5 亿元的大城市 , 人口与国内生产总值分别比 1980 年增加 10. 18 倍和 297. 67 倍 , 城市 化水平由 1980 年的 10% 达到 1994 年的 74% , 增加 7. 4 倍 。深圳市高速的城市化过程为
[ 9]
1 土地利用变化的定量研究方法
国际上对土地利用变化的研究主要在 GIS 的支持下 , 通过对不同时期的遥感影像或土 地 利 用 图 进 行 空 间 叠 加 运 算 , 求 出 各 时 期 土 地 利 用 类 型 的 转 移 矩 阵 ( Convert ion [ 10] 利用多时相遥感信息测量土地利用变化的 M at rix ) , 进而分析引起土地利用变化的过程。 方法, 主要是通过对地物的光谱直接比较和对分类结果的比较。 由于不同时期大气状况、 太 阳高度角、土壤湿度、物候、传感器波段、分解能力等因素对影像光谱的影响, 光谱直接 比较法就必须进行光谱的标准化 , 目前尚没有很成熟的、严密的标准化技术 ; 分类结果 比较法主要是对各时期影像进行分类 , 通过对分类结果的比较, 来确定变化域和变化类型 , 但由于不同时期分类结果的误差累积 , 影响最终对土地利用变化的判别精度[ 11, 12] 。 因此 , 参 考同时期、高精度的多种地面数据、提高土地利用分类精度极为关键。 1. 1 几何纠正研究区遥感影像 依据图 1, 对研究区 3 个时期的土地利用进行了定量的测量。 以 1994 年 1 ∶4. 5 万的地 形图为基准, 采用三次多项式及最近领域插值法对各期遥感影像进行了几何纠正 , 经检验 配准误差不到一个象元。在纠正后的遥感影像上, 提取的研究区有效面积为 1 785. 4 km , 其中不包括 深圳市 龙岗区 东部的 部分区 域。以 1994 年的 T M 影像为 基准 , 应 用 SCR ( Scat t ergram Cont rolled Regression) 方法 , 以一次线性回归 Y k = a k X k + b k 的形式, 对不同 时期的遥感影像进行了简易标准化[ 14] 。1980 年的 MSS 影像由于与 T M 波段不整合 , 未作 标准化处理。 1. 2 土地利用分类与土地利用变化转移矩阵计算 参照 Anderson J R 的分类体系 [ 5] , 将研究区的土地利用类型划分为 : 高密度城市用地、
收稿日期 : 1999-05-20; 修订日期 : 1999-10-16 基金项目 : 国家自然科学基金重大项 目 ( 39899374 ) ; 教育部跨世纪青年培养基金 ( 1998) ; 日本全球 环境战略所 ( IG ES ) 项目 [ Foundati on I tem: N at ional N at ur al Science Foundation of Ch ina, N o. 39899374; Trans - cen tu ry Foundat ion for Y out h D evelopment , M inist ry of St at e Educat ion of China ( 1998) ; Project of In st it ut e for G lobal Environment al S t rat egy, U E , J apan. ] 作者简介 : 史培军 ( 1959-) , 男 , 陕西靖边人 , 教授 , 理学博士。 E-mail: spj@ bnu . edu. cn
9 j= 1
P i ( x j ) = 1, 可以根据最大 P i ( x j ) 是否大于 0. 7,
将象元 ai 判定为确定象元或不确定象元。 对于确定 象元直接用最大似然判别法进行分类 ; 对于不确定 象元, 进一步应用概率松弛法反复多次进行调整。
8
P
+ 1 P k i ( xj) =
(k) i
第 55 卷第 2 期 2000 年 3 月
地 理 学 报
ACT A G EOG RAPHICA SINICA
V o l. 55, N o . 2 M ar . , 2000
文章编号: 0375-5444 ( 2000) 02-0151-10
深圳市土地利用变化机制分析
史培军 , 陈晋 , 潘耀忠
表 2 深圳 1980 ～ 1988 年土地利用转换矩阵 Tab. 2 The landuse change matrix f rom 1980～ 1988 in SHenzhen
1988 年 高密度 中、低密度 1980 年 中、低密度城镇用地 B C 水体 B C 农田 B C 湿地 B C 林地 B C 裸地 B C 灌草地 B C 合计 占有率 / % 变化率 / % 城镇用地 城镇用地 0. 36 5. 31 17. 45 0. 13 0. 03 6. 05 1. 00 0. 20 47. 94 0. 00 0. 00 0. 00 0. 20 0. 05 9. 81 0. 13 0. 68 6. 17 0. 26 0. 07 12. 57 2. 08 0. 12 4. 79 69. 98 3. 52 5. 59 1. 23 4. 11 69. 81 13. 98 51. 29 1. 68 10. 61 1. 23 16. 84 4. 23 12. 37 5. 11 27. 00 3. 57 32. 31 8. 26 23. 74 136. 12 7. 62 1 888. 16 水体 1. 04 15. 19 0. 23 422. 5 92. 74 92. 51 15. 50 3. 10 3. 39 5. 61 35. 47 1. 23 4. 93 1. 24 1. 08 0. 23 1. 21 0. 05 6. 90 1. 76 1. 51 456. 73 25. 58 0. 25 农田 0. 00 0. 00 0. 00 4. 94 1. 08 1. 38 183. 1 36. 67 51. 09 0. 14 0. 90 0. 04 61. 69 15. 50 17. 21 7. 97 42. 14 2. 22 100. 6 25. 72 28. 06 358. 43 20. 07 - 28. 22 湿地 0. 00 0. 00 0. 00 14. 98 3. 27 21. 41 26. 77 5. 36 38. 48 7. 31 46. 23 10. 51 6. 51 1. 64 9. 35 0. 27 1. 42 0. 39 13. 81 3. 53 19. 86 69. 56 3. 90 339. 96 林地 0. 22 3. 15 0. 06 2. 27 0. 50 0. 61 46. 83 9. 38 12. 53 0. 00 0. 03 0. 00 217. 9 54. 62 58. 17 0. 38 2. 00 0. 10 106. 6 27. 26 28. 53 373. 65 20. 93 - 6. 10 裸地 0. 44 6. 37 1. 30 1. 15 0. 25 3. 43 17. 9 3. 59 53. 3 0. 43 2. 71 1. 27 4. 70 1. 18 13. 9 1. 84 9. 73 5. 46 7. 17 1. 83 21. 3 33. 67 1. 89 77. 98 果园 0. 00 0. 00 0. 00 4. 09 0. 90 1. 15 27. 71 38. 95 0. 64 4. 05 0. 18 ( 0. 89) 85. 72 397. 92 21. 54 24. 13 2. 99 15. 83 0. 84 31. 56 34. 74 355. 21 19. 89 - 9. 16 ( 21. 90) 1 785. 46 100. 00 ( 1. 06) 123. 4 391. 05 ( 22. 29) 18. 92 ( 27. 97) 15. 81 ( 25. 52) 138. 4 499. 34 ( 0. 38) 455. 58 合计 ( 占有率 / % ) 6. 85