2008-2017年郑州市土地利用景观格局变化分析

【摘要】：随着城市现代化发展，土地利用及景观变化反映了人与自然相互作用关系。本文以郑州市2008、2013和2017年3期Landsat遥感影像，采用RS和GIS技术，ArcGIS10.2、ENVI5.3软件平台，对3期遥感影像进行监督分类，并使用Fragstas3.3软件对分类结果进行景观格局分析。结果表明：1）2008-2017年郑州市建设用地迅速扩张，耕地逐年减少，林地呈逐渐增加趋势，水体和其他土地变化不明显，耕地占据主导地位，建设用地也显示出其具有的一定地位 2）建设用地和林地最大斑块指数逐年增加，破碎度较高，并呈现向四周蔓延趋势 3）各景观形状逐渐呈现复杂化趋势，建设用地和耕地聚集程度较低。

【关键词】：土地利用 景观格局 Landsat 郑州市

土地利用反映了人类生产生活中与自然环境的相互作用关系，是研究城市化发展和变化的重要指标。近十年，随着社会进步，地资源需求也随之增加【1】，令郑州市土地利用/覆被和景观格局迅速发生变化。本文利用RS和GIS技术，对郑州市3期遥感影像数据采用最大似然法监督分类，并结合目视解译得到较高精度的分类结果，最后结合景观格局指数分析，探讨了近十年来郑州市土地利用/覆被和景观格局变化情况，对城市土地利用规划、协调生态与经济并进具有重要意义【2】。

一、研究区概况

郑州市位于华北平原的南部，河南省中部偏北【2】，地理位置位于112°42'-114°14'E，34°16'-34°58'N。郑州市的东南部有平原，西部是嵩山，所占土地总面积7446.2km2。属于北温带大陆性季风气候，四季分明，春季雨量小，夏季雨量大，秋季日照长，冬季严寒。其年平均气温在14～14.3℃之间。

二、数据来源与方法

（一）数据来源。本文采用的数据有郑州市矢量边界和遥感影像数据，矢量边界数据来源于全国基础地理数据库 遥感数据主要由地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn/）landsat系列陆地卫星提供1景2008年TM数据及1景2013年和1景2017年OLI数据。

（二）数据处理方法。本文在ENVI5.3软件的支持下对3期遥感影像进行波段组合【3】，TM数据采用5（R）、4（G）、3（B）波段组合、OLI数据采用7（R）、5（G）、2（B）波段组合，并进行几何校正、大气校正以及影像裁剪等数据预处理【4】，以保证数据的准确性 再将土地类型分为5类，并进行精度评价 接着，将分类后结果在ArcGIS中进行转换和统计分析。最后，将整理好的矢量分类数据在Fragstas3.3中进行景观格局分析。

三、结果分析

（一）、解译方法与精度评价。最大似然法与其他分类方法相比具有易于识别训练样本，分类精度高，速度快等优点，因此，本文采用最大似然法进行监督分类。根据3期数据的分类结果做出混淆矩阵【4】，2008、2013和2017年的总体分类精度都在92%以上，kappa系数均大于0.89，因此，本文中进行的监督分类精度较高。

（二）、景观格局分析。在Fragstas3.3中进行景观格局分析【5】，选择以下指标进行评价。1）PLAND指数，能描述景观丰富度。近十年，建设用地在迅速增加，林地在逐年明显增加，耕地逐年减少，水体和其它土地变化趋势不明显 2）最大斑块指数（LPI），有助于确定景观的模地或优势类型等【6】。建设用地和林地均呈逐渐增加趋势，耕地、水体和其它土地均呈减少趋势。通过PLAND和LPI表明在发展进程中耕地占据主导地位，人类在耕地上活动频繁，其次随着经济发展，建设用地也显示出其具有的一定地位 3）斑块数目（NP），用于描述景观的破碎程度。其它土地类型变化不明显，其余各景观的NP指数均在逐年增加，其中建设用地和林地在2013-2017年分别增加了824斑块和734斑块。这表明建设用地和林地破碎度較高，由于城市的发展，人类活动对环境起到较大的影响 4）景观形状指标（LSI），能够综合量化各景观地类与整体的聚集或离散程度，值越大，离散度越大。2008-2017年建设用地和耕地呈现逐渐增加趋势，林地、水体和其他土地在2008-2013年呈现下降趋势，在2013-2017年呈现增加趋势。表明建设用地和耕地聚集程度较低，这与在近十年来城市经济快速发展，促进生态发展等因素有一定关系【7】。

【参考文献】：

【1】 袁先强， 王鹏， 闰吉顺， 卫亚星. 大连市近20a景观格局变化及驱动力研究[J]. 地理空间信息， 2017.

【2】 李辉， 王磊. 河南省土地利用/覆盖景观格局变化分析[J]. 水土保持研究， 2012.

【3】 王航， 秦奋， 朱筠， 张传才. 土地利用及景观格局演变对生态系统服务价值的影响[J]. 生态学报， 2017.

【4】 赵玏洋.近年来升金湖自然保护区土地利用空间格局变化特征分析[J]. 测绘通报， 2017.

【5】 叶红， 张廷斌， 易桂花， 罗琳玲， 黄祥麟， 申一林. 近15年郑州市土地利用景观格局分析[J]. 测绘与空间地理信息， 2018.

【6】 顾刘阳， 张永福， 朱小强， 赵坤城， 郭家新. 基于遥感与CA-Markov模型的土地利用景观格局模拟及其驱动力研究[J]. 黑龙江大学工程学报， 2017.

【7】 张月， 张飞， 王娟， 任岩， Abduwasit Ghulam， Hsiang-te KUNG， 陈芸. 近40年艾比湖湿地自然保护区生态干扰度时空动态及景观格局变化[J]. 生态学报， 2017.

作者简介：谢慧君（1995—），女，汉族，四川资阳人，硕士，单位：成都理工大学地球科学学院地图学与地理信息系统专业，研究方向：信息技术及其在地学中的应用。