張軍

摘 要：本文通過面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ń庾g2016-2018年珠海市香洲區(qū)遙感影像，結(jié)合景觀空間格局分析軟件，選擇斑塊類型面積、景觀類型比例面積、面積加權(quán)平均分維指數(shù)、散布與并列式指數(shù)以及聚集度指數(shù)等景觀特征指數(shù)，分析珠海市香洲區(qū)土地利用變化和景觀格局進(jìn)行總體特征及時(shí)空變化。

關(guān)鍵詞：土地利用;景觀指數(shù);珠海市香洲區(qū)

土地利用變化對(duì)景觀格局與人類生產(chǎn)生活所需環(huán)境有著深遠(yuǎn)的影響，研究土地利用變化可以合理評(píng)估和預(yù)測土地資源與人類活動(dòng)空間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)土地利用的可持續(xù)發(fā)展。隨著越來越多中高分辨率遙感衛(wèi)星發(fā)射，解譯遙感影像已成為獲取土地利用數(shù)據(jù)主要手段之一。傳統(tǒng)基于像元的遙感影像分類方法往往只考慮像元在不同光譜的反射程度，而忽略其形狀、紋理等信息，易導(dǎo)致“椒鹽”現(xiàn)象，對(duì)土地利用景觀格局分析帶來誤差。面向?qū)ο蟮倪b感影像解譯可大大改善該影響，較好避免“同譜異物”“同物異譜”等帶來的分類誤差。

20世紀(jì)80年代，人們已用簡單數(shù)字描述復(fù)雜的景觀格局，逐漸產(chǎn)生景觀格局指數(shù)。為定量研究景觀結(jié)構(gòu)組成和空間變化，學(xué)者總結(jié)景觀指數(shù)分析法，以衡量景觀格局和生態(tài)過程之間關(guān)聯(lián)。本研究采用常規(guī)的景觀指數(shù)分析方法對(duì)珠海市香洲區(qū)的土地利用變化和景觀格局指數(shù)變化進(jìn)行分析。結(jié)合本研究重點(diǎn)，在面積與邊長指數(shù)類中，選取斑塊類型面積（CA）直觀說明斑塊類型組成，并將其作為計(jì)算更復(fù)雜指數(shù)的基礎(chǔ)。選取景觀類型比例面積（PLAND）反應(yīng)衡量不同類型的斑塊在景觀中的豐度比。參考田晶和布仁倉等學(xué)者的論文，利用面積加權(quán)平均分維指數(shù)（FRAC-AM）反應(yīng)形狀復(fù)雜性。在聚集度指數(shù)類中，選取斑塊類型尺度中的聚集度指數(shù)（AI）反應(yīng)景觀分布的格局，選取景觀尺度上選取蔓延度指數(shù)（CONTAG）以及散布與并列式指數(shù)（IJI），主要表征類型和景觀級(jí)別上斑塊或者景觀的聚集程度，以有效說明一個(gè)城市的不同類型斑塊空間發(fā)展分布狀態(tài)。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

香洲區(qū)是珠海市市的主城區(qū)，位于南海之濱、珠江口西岸，處于北緯21°48'至22°27′，東經(jīng)113°3′至114°18′之間，行政區(qū)域面積555.29平方千米，屬低緯度亞熱帶季風(fēng)區(qū)，日照充足，雨量充沛，年平均氣溫22.4℃。香洲區(qū)是珠海市經(jīng)濟(jì)、政治、文化、科技中心，毗鄰港澳，東與香港隔海相望，南與澳門陸路相連，背倚經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的珠江三角洲腹地，港珠澳大橋建成后，香洲成為內(nèi)地唯一與香港、澳門路橋相連的城區(qū)，作為澳門后花園城市的主城區(qū)，香洲區(qū)的土地利用景觀格局具有一定研究價(jià)值。

本研究使用的數(shù)據(jù)為珠海市香洲區(qū)2016、2018年的Landsat-8遙感影像，數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：//www.gscloud.cn）。

2 研究方法

2.1 監(jiān)督分類法

監(jiān)督分類是一種通過被確認(rèn)類別的樣本像元去識(shí)別其他未知類別像元的遙感圖像分類方法，包括最大似然法和支持向量機(jī)。最大似然法根據(jù)訓(xùn)練樣本的均值和方差來評(píng)價(jià)其他像元和訓(xùn)練類別之間的相似性;支持向量機(jī)是一種按監(jiān)督學(xué)習(xí)方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二元分類的廣義線性分類器。

在ENVI5.3軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，通過目視解譯選取樣本區(qū)的監(jiān)督分類方法獲取珠海市香洲區(qū)2016-2018年2期土地利用變化數(shù)據(jù)。根據(jù)珠海市香洲區(qū)土地利用的特點(diǎn)，參考《土地利用現(xiàn)狀分類GB/T 2110-2017》國家標(biāo)準(zhǔn)以及《生態(tài)環(huán)境遙感調(diào)查分類規(guī)范》，將研究區(qū)土地利用景觀類型劃分為耕地、綠地、建設(shè)用地、水體和未利用地五類，監(jiān)督分類方法選用基于面向?qū)ο蟮腟VM（Support Vector Machine）分類器與傳統(tǒng)的基于像元的最大似然分類法。

2.2 景觀指數(shù)法

景觀指數(shù)指高度概括景觀格局信息，準(zhǔn)確反映景觀構(gòu)成和空間布局等特征的一系列指數(shù)的定量指標(biāo)。其選取應(yīng)與研究中景觀格局匹配，需要對(duì)指數(shù)進(jìn)行篩選和搭配。本研究共選取五種景觀指數(shù)，分別為斑塊類型面積（CA）、景觀類型比例面積（PLAND）、面積加權(quán)平均分維指數(shù)（FRAC-AM）、散布與并列式指數(shù)（IJI）以及聚集度指數(shù)（AI）。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀格局基本特征

分別用最大似然分類和面向?qū)ο蠓指畹腟VM分類方法對(duì)遙感影像進(jìn)行分類，將珠海市香洲區(qū)土地利用分為耕地、綠地、建設(shè)用地、水域、未利用地（圖1）?；诿嫦?qū)ο蟮腟VM分類方法生成的結(jié)果中“椒鹽效應(yīng)”明顯降低，景觀指數(shù)計(jì)算過程中的誤差減少。在每一期的各分類結(jié)果中隨機(jī)選取50個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)，以Google-Earth影像為基準(zhǔn)進(jìn)行精度驗(yàn)證，采用總體精度進(jìn)行分析，最終得出總體精度為82.7%，滿足監(jiān)督分類要求。

由表1可得，2016-2018年香洲區(qū)耕地面積減少17.07km2，斑塊類型比重下降3.56%。2017年珠海市受臺(tái)風(fēng)影響較大，政府開展災(zāi)后恢復(fù)工作，種植樹木并鋪設(shè)草坪，綠地面積有所上升，總面積增加20.85 km2，比重上升2.26%。建設(shè)用地面積增加13.78 km2，比重增加2.88%。水體面積減少5.14 km2，比重下降1.08%。未利用地面積減少2.4 km2，比重減少5%。總體上，2016年—2018年珠海市香洲區(qū)耕地、水體與未利用地面積有所減少，綠地和建設(shè)用地面積增加，說明香洲區(qū)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，在進(jìn)行城市建設(shè)的同時(shí)也兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)與人居環(huán)境的美化。

3.1.1 類型水平分析

香洲區(qū)耕地面積減少，面積加權(quán)平均分維指數(shù)稍有下降，表示農(nóng)田斑塊的邊緣復(fù)雜度降低。散布與并列指數(shù)由71.28%降低至66.25%，表示在香洲區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，與耕地斑塊鄰接的其他斑塊的分布均衡度下降。而聚集度指數(shù)從64.78%降低至63.17%，農(nóng)地斑塊之間的聚集程度有輕微降低，表明農(nóng)地分布更加分散，或者大片集聚的農(nóng)地轉(zhuǎn)為其他用地。香洲區(qū)正處于土地利用政策變化的過渡時(shí)期以及城市發(fā)展建設(shè)的黃金期，城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模增加，對(duì)耕地保有量進(jìn)行調(diào)控。