基于遥感的吉林省中西部耕地数量和质量空间格局变化分析

耕地数量和质量变化直接关系到国家粮食安全和社会稳定,研究粮食主产区耕地数量和质量变化具有重要的现实意义。该研究利用2000年、2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感数据和2351个样点土壤实测数据,对吉林省中西部耕地分布的空间变化和由此引起的不同质量等级耕地的时空特征进行分析。结果表明:2000—2013年期间,吉林省中西部耕地总量稍有增加,面积由5.61×104 km2增加到5.64×104 km~2,其中旱田面积增加645 km2,水田面积减少350 km~2。研究区耕地分布表现出明显的西部增加、东部减少的趋势;新增耕地最主要来源于湿地(66.04%)和草地(21.12%),传统耕作区(主要为城市周边)耕地大面积减少,其中45.08%转化为人工表面,28.85%和22.61%转化为林地和湿地;水田与旱田之间的相互转化比较剧烈。2000—2013年期间,研究区耕地质量总体呈下降趋势,净减少的耕地为一、二等地,其中一等地净减少305 km~2,长春市占96%,净增加的耕地是三、四和五等地,分别为235、148和218 km~2,主要分布在白城市和松原市。城市化占用和耕地保护政策的实施是该区域耕地数量和质量变化的主要驱动因素,研究时段内吉林省中西部优质耕地流失严重,存在突出的占优补劣问题。     

基于NDVI遥感反演的半干旱沙区耕地地表温度异质性研究

土地荒漠化是半干旱沙区突出的生态环境问题,土地利用是导致该区域土地荒漠化的主要原因,在荒漠化呈整体逆转、局部扩张的背景下,基于地块尺度研究半干旱沙区耕地利用特征,对进一步防治荒漠化、实现生态恢复具有重要意义。本文利用遥感反演的地表温度,分析耕地地块的地表温度特征,并分析形成该特征的原因。结果表明,耕地地表温度总体分布范围较大;在耕地地块温差方面,地块温差较大,遥感影像的行编号条带号为030/120部分的耕地地块温差在0～10 K之间,行编号条带号为030/119部分的耕地地块温差在0～11 K之间,且地块温差大的耕地面积所占比例大;耕地地块边缘的地表平均温度高于地块平均温度。科左后旗自然降水量的空间分异使得耕地地表温度范围较大。坨甸微地形导致自然降水重新分配和耕地地块存在一定高差造成耕地地块温差较大。微地形条件、土壤质量及农业管理措施共同导致了耕地地块边缘的地表温度较高。基于以上研究结果,认为在半干旱沙区进行耕地质量评价时,评价单元的确定宜采用网格法;建议对耕地地块边缘的耕地进行退耕,以进一步防治土地荒漠化和恢复生态。     

基于遥感的上海市土地利用时空结构演变研究

从上海市1996年至2003年的遥感影像提取其土地利用职能类型数据,运用系统论中的信息熵思想,测算了上海市及其区县以及三个地域层次的土地利用信息熵和均衡度。在时序和空间上分析其土地利用结构的变化趋势和空间格局,探索上海市土地利用结构时空演变的特征和规律。     

基于遥感与GIS技术的苏州市土地利用动态变化研究

利用1984年和1994年秋季1：10万TM假彩色影像，分析了苏州市10年间土地利用的动态变化。结果表明：该期间苏州市土地利用状况变化巨大，主要表现在耕地的减少以及建设用地和水产养殖用地的增加。提高耕地质量，有计划的退耕还湖，加强土地整理，合理控制建设用地规模是切实可行的土地利用对策。     

基于GIS的耕地遥感监测人机交互式图像解译系统

基于卫星遥感的耕地监测系统包括两部分内容：应用ＧＩＳ的人机交互式遥感卫星图像解译;信息系统开发与应用。为满足农业部门经常性的对耕地数量变化的需求,该文提出应用ＧＩＳ的人机交互式解译成图系统,适用于华北地区大面积陆地卫星遥感图像解译,解译速度和精度均较高。     

基于遥感评价城市扩张对耕地质量等级结构及产能的影响

快速的城市化过程占用大量的优质耕地资源,引发耕地质量下降和产能损失已成为中国耕地保护面临的重要问题。该文利用遥感影像和耕地质量等级数据评价了近30 a来江苏城市扩展对耕地质量和产能的综合影响。研究发现江苏的城市扩张迅速,因城市建设引起的耕地损失约占耕地总量的7%。其中被占用耕地中以优质耕地为主,一、二、三等级耕地约占60%。从质量等级结构上来看,耕地质量结构有恶化的趋势,表现在一、二、三等优质耕地比例下降1.5%,而四、五、六、七等劣质耕地同比例上升。耕地数量和质量的同步降低引起生产能力下降14%。城市占用农地对耕地质量和生产能力的综合影响应该给予足够的重视。     

喀斯特山区耕地时空演变与影响因子分析

喀斯特山区因其耕地资源特殊性使得社会经济发展限制因素尤为突出，厘清其演变规律对区域社会-经济-生态的可持续发展具有重要影响。该研究以贵州省耕地为研究对象，结合GIS空间分析功能，采用核密度、Lorenz曲线和地理探测器等方法对2000、2005、2010、2015、2018年共5期耕地数据的空间分布和时空演变进行深度探究。结果表明：贵州省耕地"西北多、东南少"，空间非均衡分布，省会周围、生态脆弱敏感区及喀斯特地貌发育区域耕地总量较少；耕地分布呈现空间正相关性，高-高聚类区域自然条件比较相似，低-低聚类区域大多为典型的喀斯特地貌或其他生态敏感脆弱区；时间尺度上耕地总量和密度均在2005年出现递减拐点，2000-2018年以地类转出为主，主要流向为林地、草地和建设用地，动态变化程度随时间推移愈加强烈，到末期稍减；空间尺度上各期耕地增减都较为均衡，面积的减少量稳定，增加量则由高值骤降至低值，并在低值处趋于稳定；地理探测显示影响贵州省耕地空间分布的主要因子为人口、GDP，次要因子为路网密度、平均坡度，其中社会经济因素影响力大于自然因素。     

基于遥感与GIS的低丘红壤区耕地开发潜力评价

以遥感和GIS技术为支撑,对浙江省兰溪市的低丘红壤区的耕地开发潜力进行了评价.以地形、土壤以及开发程度为基础,构建评价指标体系,采用综合指数法计算各单元的综合得分,并将潜力值分为四个等级.评价结果表明:适宜开发、允许开发、限制开发和不适宜开发的低丘红壤资源分别为3151.53、8790.71、8840.64和35175.25 hm2.评价结果与各指标的相关分析表明,开发潜力与坡度和土地利用现状存在强相关,与其他指标的相关性很低.坡度在≤6°、6～15°和15～25°的范围内,适宜开发的资源分别占总量的50.57%、43.36%和6.07%,允许开发的分别占12.67%、42.59%和44.75%.适宜开发的资源主要由果园和疏林地组成,二者占总量的74.68%;允许开发的资源主要由园地构成,二者占总量的88.95%.允许开发和适宜开发的资源在各城镇之间的分布极其不平衡.实地考察显示,耕地后备潜力评价与当地实际情况比较吻合.     

基于遥感和GIS的农村城镇化进程分析及模式探索

为深入了解农村城镇化进程所处的阶段,掌握农户对农村城镇化的参与意愿及影响因素,以建立可持续发展的农村城镇化模式,该文选取河西走廊张掖市甘州区为例,首先基于Landsat TM/OLI 1990年、2004年、2014年3期遥感影像提取甘州区农村居民点时空分布信息,利用GIS空间分析和统计方法分析甘州区农村居民点变化规律,揭示甘州区农村城镇化进程和特点。然后利用Logistic回归分析基于农户意愿的农村城镇化影响因素,最后构建了甘州区多元化的城镇化模式。主要的研究结果:1)从1990年到2014年,甘州区农村居民点数量和面积不断增加,特别是近10 a来农村居民点数量和面积增长显著大于前15年,且空间集聚效应明显。说明近10 a研究区城镇化进程显著加快,且具有较大的空间异质性。依据城镇化阶段空间异质性将甘州区农村城镇化划为成熟期,成长期和孕育期3个阶段;2)Logistic回归发现影响农户参与城镇化意愿的主要因素依次为:新型技能培训受教育水平年龄家庭外出务工人员选择医院类型人均耕地面积是否支持土地流转7个因素,这7个因素包含了农户的生计特征、年龄及耕地资源禀赋。依据这7类主要因素将甘州区农户划分为非农技能型、农工兼营型和农业主导型3类城镇化类型;该研究最后依据不同阶段的城镇化和不同的农户城镇化类型,组合构建了多元的城镇化模式。该研究可为理清农村城镇化进程,制定科学合理的农村城镇化政策提取理论依据和实践指导。     

基于RS与GIS唐山市城镇扩展对耕地产能影响的定量评估

分析研究当前区域性耕地资源数量与质量的变化格局和态势,定量评估城镇扩展对耕地产能的影响,具有重要的理论和现实意义。以唐山市1993年和2003年两期Landsat TM/ETM遥感影像为主要数据,运用Erdas软件进行人机交互解译,并借助GIS软件分析城镇扩展对耕地面积和空间分布的影响。基于农用地分等成果为基础,通过典型调查,建立耕地利用等指数和耕地实际产量的回归模型,定量估算10 a间城镇建设用地扩展对耕地产能造成的损失。研究表明10 a来唐山市建设用地总量迅速扩展,主要增加源为耕地,城镇建设用地扩展占用耕地的面积达14.27×103 hm2,主要分布于丰润区和丰南区,即1993－2003年间唐山市城镇发展方向主要为南北双向扩展,该两区产能损失分别占全市总损失产能的41.88%与37.97%,且城镇扩展占用的多是7等以上城镇周边农业基础设施好、生产力水平较高的农田,损失产能达1.35×105 t,对区域农业生产和粮食安全产生了不容忽视的影响。     

基于遥感的矿业用地演变规律分析

矿业集聚区内的矿业用地分布直接关系到区域土地利用安全格局。该文以武安市为例,以1996年、2006年TM图为数据源,采用遥感资料自动识别软件（ENVI）和人工目视解译相结合的方法,利用ARC/INFO软件提取土地利用类型动态变化矩阵反映土地利用面积变化,表明区域内变化率最大的用地类型是工矿用地;通过景观分析软件FRAGSTATS3.3获取土地利用景观指数,表明工矿景观要素在区域中所起的作用在增加,各类用地分布的复杂程度提高,总体景观格局离散程度与变化幅度有限,矿业用地与矿产资源分布的总体集聚性非常强。     

遥感调查中耕地解译面积精准核算

扣除小地物和线状地物是提高遥感调查中耕地解译面积精度的重要手段。该文选择安徽省濉溪县为研究区,以高分1号16 m多光谱影像作为数据源,在解译耕地面积的基础上,采用遥感解译与GIS空间运算相结合的方法对线状地物进行扣除,采用布设抽样样方的方法对小地物进行扣除,对研究区耕地解译面积进行精准核算。结果表明:1)濉溪县解译耕地面积为1 320.64 km~2,广泛分布于全区,主要集中在中部和南部的四铺镇、百善镇、铁佛镇等地区,北部地区耕地分布相对较少;2)濉溪县共有45.14 km~2的线状地物被解译为耕地,占整个研究区耕地解译面积的3.42%;3)濉溪县小地物平均扣除系数为3.51%,遥感解译耕地面积中有44.77 km2的小地物被解译为耕地;4)扣除线状地物和小地物后,濉溪县耕地面积为1 230.73 km~2,全县解译耕地面积误差由6.57%降到0.68%,全部样方遥感解译平均误差的总体差异并不明显,单个样方在扣除小地物前后存在一定的差异。研究可为提高耕地解译面积精度提供思路与借鉴。     

基于混沌免疫算法和遥感影像的土地利用分类

为提高利用遥感影像进行土地利用分类的精度，采用了基于混沌免疫算法(Chaos Immune Algorithm)的多光谱遥感影像分类方法。首先应用混沌免疫算法对样本进行自学习得到全局最优的聚类中心，然后通过得到的聚类中心对整幅影像进行分类。该方法利用混沌变量的遍历性，进行粗粒搜索，优化免疫算法的初始抗体群；通过克隆选择算子、变异算子、抗体的循环补充操作，避免陷入局部最优解，得到全局最优的聚类中心。在对淮南矿区采用TM影像进行的土地利用分类中，试验结果表明该方法分类总精度为89.9％，Kappa系数为0.8     

基于遥感与GIS的土地用途转移分析——以洞庭湖区为例

采用遥感、GIS一体化技术，以1989～1990、1999～2000年获取的陆地资源卫星Landsat TM或ETM图像为主信息源，对洞庭湖区近10年土地用途的转移变化进行了检测，对驱动变化的主要因素进行了分析。结果表明，1990年以来的10年间，耕地减少0.9万hm²，占总面积的比重减少了0.32%；各类建设用地总计增加了0.75万hm²，比重增加0.26%；水域增加0.16万hm²，比重增加了0.06%。林地略有减少，草地、未利用地略有增加。流失的耕地中，绝大部分被退田还渔还湖，或被建设用地所占用。建设用地的扩张占地中，耕地被占74.08%，林地被占20.86%。土地利用、土地价格及税收等方面的政策、城市化与工业化、农业结构的调整、以及科技的进步对土地用途的转移有决定性的影响。     

基于最优尺度选择的高分辨率遥感影像丘陵农田提取

农田测绘与粮食安全密切相关,高效经济的农田测绘是中国政府部门重点关注的工作之一。农田田块是农田测绘的基本要素,从遥感影像中提取农田田块信息是当前研究的热点。然而,丘陵地区农田形状不规则、光谱特征不明显导致农田信息提取困难,该文通过研究最优的农田分割尺度来提高农田田块信息提取的精度。首先,利用各向异性扩散算子在由Sobel得到的梯度图上生成多尺度梯度影像。然后,通过信息熵差异分析得到有效尺度范围。其次,利用标记分水岭算法对农田梯度影像进行分割获得多尺度农田信息。最后,利用非监督的全局评价方法在已得的有效尺度范围内确定农田提取的最优尺度,同时确定最优的农田提取结果。对比试验结果表明,该文方法能够有效地提取丘陵地区的农田田块,精度可以达到73.06%,比Mean-shift方法提取的精度高22.48%。该研究可为中国农田测绘提供技术参考。     

基于多时相遥感数据的农田分类提取

为深化遥感解译在农田类型自动提取研究中的应用,了解研究区内农业资源的现状,该文以镇赉县为试验区,设计了基于多时相遥感数据的农田分类提取方案。该方案通过计算地表植被指数时序变化的变程(主要分类变量),结合研究区影像纹理局部方差、修正土壤调整指数和地表水体指数构建多维特征空间数据,对研究区内的水田和旱地进行分类提取。结果表明:1)该算法的总体分类精度为94%,Kappa系数为0.87:2)水田的遥感提取精度为98.3%,旱地为98%;3)水田占全区总面积的13.26%,旱地为20.12%,旱地是研究区内的主要农田类型。该文研究成果为未来农业发展的政策和规划提供一定的参考依据。     

SAR遥感技术在农业土地利用遥感调查的应用

成像雷达遥感全天候、全天时工作和穿透一些地物的特点，以及独特的成像原理，使其得以广泛的应用。该研究针对热点雷达数据ERS-2，以地处云量较多的杭州湾海涂围垦区为研究样区，根据地物目标的时域散射特性，采用分区分类策略，对预处理后的多时相雷达数据进行农业土地利用类型分类。研究结果表明全天时、全天候的雷达遥感数据能够替代多光谱遥感数据进行农业土地利用遥感调查，并显示出巨大的应用潜力。     

基于遥感和GIS的城市扩张稳态指数及其应用

城市扩张是当今世界的全球化趋势,如何衡量城市扩张状态是城市扩张研究的热点问题。该文从道路网络与城市扩张的互动机制出发,提出一种计算城市扩张稳态的指数(urban expansion steady-state index,UESI)。选取纽约、伦敦、东京等13个世界级城市,利用核密度分析计算道路网络密度,通过遥感解译与空间分析提取近30 a城市扩张信息,最后建立路网密度-城市扩张模型。通过样本UESI指数计算开展比较分析,并对北京2025年城市扩张状态进行了预判。结果表明,UESI能够有效表征城市扩张状态,当UESI达到0.30,城市扩张处于稳定状态。该指数能够有效量化城市扩张状态和潜力,丰富了当前城市扩张量化研究。对于快速发展中城市具有重要的参考价值。