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基本信息
- 項目名稱：
- 北京市各區(qū)縣土地利用變化檢測
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 在全國經(jīng)濟高速發(fā)展的條件下，北京市政府越來越重視各區(qū)縣土地利用的分配。由此，我們從土地利用變化入手，通過分析、處理02年、10年TM影像數(shù)據(jù)得出北京市各區(qū)縣的土地利用變化情況，并且為其他學(xué)科提供了分析問題基本而又可靠的數(shù)據(jù)。
- 詳細介紹：
- 1 朝陽區(qū) 利用TM的4、3、2波段合成標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像，在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為6類，即水體、道路、建設(shè)用地、農(nóng)田、裸地及綠地。其中綠地指城市中的綠地，建設(shè)用地主要是城市建筑區(qū)及其附屬區(qū)域，裸地在城區(qū)是廣場或正在施工的建筑場地，在農(nóng)村則為裸土。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，朝陽區(qū)的城市綠地、道路和建設(shè)用地都有很大程度的增加，而水體、農(nóng)田和裸地則有很大程度的下降。從總體上看，從2002到2010，朝陽區(qū)呈城市化進程加劇的狀態(tài)。 2 東城區(qū) 利用TM的4、3、2波段合成標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像，在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為4類，即水體、綠地、建設(shè)用地及裸地。因為在城市中，道路很難區(qū)分，因此，將城市道路劃分到城市建設(shè)用地中，而裸地則主要是廣場或正在施工的建筑場地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，東城區(qū)的城市水體和建設(shè)用地都有很大程度的增加，而綠地和裸地則有很大程度的下降。從總體上看，從2002到2010，東城區(qū)呈城市化進程加劇的狀態(tài)。但是在城市化過程中，雖然水體的面積得以保留，但綠地面積則明顯降低。 3 西城區(qū) 利用TM的4、3、2波段合成標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像，在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為5類，即水體、綠地、裸地、道路及建設(shè)用地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，西城區(qū)的城市水體和道路用地都有很大程度的增加，而其他用地則有很大程度的下降。從總體上看，從2002到2010，西城區(qū)呈城市化進程不明顯。這主要是由于西城是北京的舊城，且受城市政策的影響，舊城得到了保護。 4 豐臺區(qū) 利用TM的4、3、2波段合成標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像，在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為5類，即水體、綠地、裸地、道路及建設(shè)用地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，豐臺區(qū)的城市水體、道路及建設(shè)用地都有很大程度的增加，而綠地和裸地則有很大程度的下降，綠地主要是城市郊區(qū)的農(nóng)田被轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地。從總體上看，從2002到2010，豐臺區(qū)的城市化進程明顯。 5 海淀區(qū) 利用TM的4、3、2波段合成標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像，在林地與農(nóng)田及城市綠地的區(qū)分上很困難，因此，選擇TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為8類，即水體、綠地、裸地、道路、建設(shè)用地、農(nóng)田、水田及林地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，海淀區(qū)的城市裸地、道路及建設(shè)用地都有很大程度的增加，而綠地、農(nóng)田及林地等則有很大程度的下降，可見，城市建設(shè)犧牲了農(nóng)田及林地和綠地。從總體上看，從2002到2010，海淀區(qū)的城市化進程明顯。 6 門頭溝區(qū) 利用5、4、3波段合成假彩色影像，從影像上可以看出，從2002到2010年該區(qū)域城市建設(shè)不明顯，這主要首先于該區(qū)域的地形以山區(qū)為主。 7 石景山區(qū) 利用TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為5類，即水體、綠地、裸地、建設(shè)用地、及林地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，石景山區(qū)的城市建設(shè)用地有很大程度的增加，而其他用地等則有很大程度的下降，可見，城市建設(shè)犧牲了林地、農(nóng)田及綠地。從總體上看，從2002到2010，石景山區(qū)的城市化進程明顯。 8 通州區(qū) 利用TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為5類，即水體、綠地、建設(shè)用地、農(nóng)田及水田。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，該區(qū)的城市建設(shè)用地及水田有很大程度的增加，而其他用地等則有很大程度的下降，可見，城市建設(shè)犧牲了農(nóng)田、水體及綠地。從總體上看，從2002到2010，該區(qū)的城市化進程明顯。02年時，通州區(qū)土地利用以農(nóng)業(yè)為主，耕地、林地比重較大，園地面積小，農(nóng)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍不盡合理。建設(shè)用地布局凌亂、需進一步整合。按照本區(qū)的具體可能條件，種植業(yè)以外的土地資源還有很大發(fā)展?jié)摿?，生態(tài)農(nóng)業(yè)、立體農(nóng)業(yè)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)仍有待于合理規(guī)劃發(fā)展。10年后，原本土地利用類型之間存在較為明顯的相互交叉現(xiàn)象得到了削弱，集約化達到了更高的程度，但遠不是經(jīng)濟效益最大化的情況。整體的城市化加速也一定程度上造成了人地間矛盾，激增的人口數(shù)量也亟待著日益減少的農(nóng)田用地使用達到高效化。 9 昌平區(qū) 利用TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為7類，即水體、綠地、裸地、建設(shè)用地、農(nóng)田及林地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，該區(qū)的城市建設(shè)用地、綠地及裸地有很大程度的增加，而其他用地等則有很大程度的下降，可見，城市建設(shè)犧牲了農(nóng)田、水體及林地。從總體上看，從2002到2010，該區(qū)的城市化進程明顯。由于特殊的地理位置，使得昌平區(qū)在各大郊區(qū)中的地位非常重要，所以我們看到02年至10年城市化提速，而且建筑用地與耕地已經(jīng)明顯分隔開，更加集約化，很大程度上促進了土地利用的合理化，但是由于眾多的中央單位、市屬單位、國防單位，由于層次差別，隸屬不同，形成昌平區(qū)內(nèi)的一塊塊相對獨立的“孤島”，這使得昌平區(qū)進一步加強集約化有很大的阻礙作用，經(jīng)過合理的土地利用規(guī)劃還是可以避免不足。 10 懷柔區(qū) 利用TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為4類，即水體、建設(shè)用地、農(nóng)田及林地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，該區(qū)的城市建設(shè)用地、水體及林地有很大程度的增加，而農(nóng)田等則有很大程度的下降，可見，城市建設(shè)以犧牲農(nóng)田為代價，受該區(qū)域政策的保護，林地和水體沒有遭到破壞。從總體上看，從2002到2010，該區(qū)的城市化進程明顯。懷柔區(qū)很好地發(fā)展了自己的旅游業(yè)，增加了水林面積比例，但是這些卻造成了耕地的進一步下降，業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要進一步改善。 11 密云區(qū) 利用TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為4類，即水體、建設(shè)用地、農(nóng)田及林地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，該區(qū)的城市建設(shè)用地及林地有很大程度的增加，而農(nóng)田、水體等則有很大程度的下降，可見，城市建設(shè)以犧牲農(nóng)田為代價，受該區(qū)域政策的保護，林地沒有遭到破壞。從總體上看，從2002到2010，該區(qū)的城市化進程明顯，且減少了部分北京市的飲用水水源。 12 平谷區(qū) 利用TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為4類，即水體、建設(shè)用地、農(nóng)田及林地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，該區(qū)的城市建設(shè)用地有很大程度的增加，而農(nóng)田、水體及林地等等則有很大程度的下降，可見，城市建設(shè)以犧牲農(nóng)田等為代價。從總體上看，從2002到2010，該區(qū)的城市化進程明顯。 13 順義區(qū) 利用TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為4類，即水體、建設(shè)用地、農(nóng)田及林地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，該區(qū)的城市建設(shè)用地和林地有很大程度的增加，而農(nóng)田及水體等等則有很大程度的下降，可見，城市建設(shè)以犧牲農(nóng)田等為代價。從總體上看，從2002到2010，該區(qū)的城市化進程明顯。 14 延慶區(qū) 利用TM的5、4、3波段合成假彩色影像，通過在其上選擇樣本訓(xùn)練進行監(jiān)督分類，共分為4類，即水體、建設(shè)用地、農(nóng)田及林地。 從分類結(jié)果中可以看出，從2002到2010年，該區(qū)的城市建設(shè)用地得到一定程度的降低，而農(nóng)田及水體及林地等則有一定程度的上升，這可能是由于該區(qū)域的政策使然。從總體上看，從2002到2010，該區(qū)的城市化進程減弱。 總結(jié) 本項目研究表明： 1，從2002到2010年，總體上北京市的城市化進程明顯，除了少部分區(qū)域如門頭溝、延慶等區(qū)域為，朝陽、通州、昌平、海淀、豐臺等地區(qū)建設(shè)用地均有很大程度的上升，這也在一定程度上反映了北京市的城市建設(shè)情況。城市化加速對于經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)必然會造成很大影響，不同的區(qū)縣會產(chǎn)生不同的問題，只有切合各區(qū)縣實際情況制定出不同方法，使得土地利用效益最大化。 2，本項目研究受限于TM影像的空間分辨率及光譜分辨率，對地物分類的詳盡程度只能在定位在大類上，同時，分類的精度需要進一步野外勘察予以驗證，此外，土地利用變化的驅(qū)動因素及土地利用的預(yù)測也需要進一步探討，這也是我們下一步的主要工作。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 利用TM影像對2002到2010年的北京市各區(qū)縣土地利用的變化進行檢測，同時對檢測的結(jié)果進行分析。分析結(jié)果可以從總體上把握近9年來北京市土地利用的變遷，并為今后北京市城市規(guī)劃和管理部門制定相關(guān)決策時提供參考。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- ①TM影像30米的分辨率保證了用地分類的精度。 ②2002-2010年9年跨度的數(shù)據(jù)分析具有很好的代表性。 ③基于ArcGIS平臺對各用地類別從分布和面積上進行分析和統(tǒng)計，分析結(jié)果具有很好的說服力。 ④將分析結(jié)果與北京市城市化進程、城市政策等聯(lián)系起來，具有很好的現(xiàn)實意義和實用價值。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 作品從宏觀上對2002-2010年間北京市各區(qū)縣的土地利用變化進行了詳細的檢測，并利用GIS工具對檢測結(jié)果進行了分析。該分析結(jié)果可以為北京市城市建設(shè)、管理和規(guī)劃部門提供參考，同時通過城市用地與城市規(guī)模、城市化進程進行對比，可以為建設(shè)生態(tài)宜居的北京提供支持。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 作者利用2002-2010年兩年初季的一景具有30米空間分辨率的TM數(shù)據(jù)，在正射糾正的基礎(chǔ)上，利用監(jiān)督分類中的最大似然方法對北京市各區(qū)縣的土地利用進行了分類。對于不同區(qū)縣不同的土地利用類型，分別采用TM數(shù)據(jù)的432波段和543波段進行假彩色合成，在此基礎(chǔ)上進行用地分類。根據(jù)TM30米分辨率的分辨能力，可識別出植被、水體、綠地、建設(shè)用地、道路、農(nóng)田、林地等土地利用類別。在訓(xùn)練樣本的選擇上，每類地物均選擇6-10處樣本進行訓(xùn)練。每一類的樣本總數(shù)在700-1000個像素之間。根據(jù)訓(xùn)練結(jié)果對全圖基于最大似然方法對其進行分類。在分類結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用GIS軟件現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移矩陣功能進行結(jié)果的對比分析。并對檢測結(jié)果與北京市的城市化進程、城市擴張進行了簡要分析。分析結(jié)果表明從2002到2010年，總體上北京市的城市化進程明顯，除了少部分區(qū)域如門頭溝、延慶等區(qū)域為，朝陽、通州、昌平、海淀、豐臺等地區(qū)建設(shè)用地均有很大程度的上升，這也在一定程度上反映了北京市的城市建設(shè)情況。
獲獎情況
- 待發(fā)表
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- 1.曹曉晨, 景海濤, 趙明富，基于TM影像的徐州市綠地信息提取及現(xiàn)狀分析，蘇州科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，vol.26(3):72-76 2.常德娥,應(yīng)用RS、GIS技術(shù)提取廣州市綠地信息的方法, 地理空間信息,2009,vol.7(4):66-68 3.于明洋, 崔健, 徐秋曉, 基于遙感技術(shù)的龍口市綠地覆蓋監(jiān)測與分析, 山東建筑大學(xué)學(xué)報, 2007, Vol.22(1):85-88 4.W.L.Stefanov, M.S.Ramsey, P.R.Christensen, Monitoring urban land cover change: An expert system approach to land cover classification of semiarid to arid urban centers, Remote Sensing of Environment, Elsevier, New York, 2001, pp. 173-185 5.C., Weber and A., Puissant, Urbanization pressure and modeling of urban growth: Example of the Tunis metropolitan area, Remote Sensing of Environment, Elsevier, New York, 2003, pp.341-352 6.M.K., Ridd, J.Liu, A comparison of four algorithms for change detection in an urban environment, Remote Sensing of Environment, Elsevier, New York, 1999, pp. 95-100
同類課題研究水平概述
- 國外土地利用與土地覆蓋（LUCC）研究只要集中在幾個關(guān)鍵性的領(lǐng)域：土地利用的動力機制、土地覆蓋變化、LUCC的區(qū)域與全球模型、LUCC的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)以及要管技術(shù)在LUCC研究中的應(yīng)用等。LUCC的變化狀況及其驅(qū)動力研究開展的較早，成果也比較豐富，隨著研究重點的轉(zhuǎn)移，LUCC的效應(yīng)研究也在近期得到的更多的關(guān)注和重視；而在模型研究方面，一直有學(xué)者在進行嘗試，彈少有突破性的成果，這除了普適模型構(gòu)建和可持續(xù)性研究本身的難度外，還受制于前三個方便的成效與進展。 我國系統(tǒng)研究土地利用與土地覆蓋變化及其對全球變化相應(yīng)的時間還不長，主要是借鑒國際研究方法，結(jié)合我國地域特點，側(cè)重于在一些代表性地區(qū)，通過遙感、野外觀測與調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)的模型計算與分析，探討LUCC過程、驅(qū)動機制與環(huán)境效應(yīng)。遇有多因素的復(fù)雜性，對于驅(qū)動機制常常采取的是“暗箱式”的研究方法，即一般只是在對驅(qū)動力的分析基礎(chǔ)上，通過解釋和描述來分析驅(qū)動機制，真正對驅(qū)動機制進行研究的還不多。解釋LUCC變化的過程與機制需要一定精度與深度的土地利用/覆蓋及其變化數(shù)據(jù)，而LUCC研究目前面臨的最大困難也正是數(shù)據(jù)問題，中國的情況同樣如此。具有多光譜與多時相特征的遙感（RS）是中國當(dāng)前獲取LUCC信息的最有效和最可靠工具。借助于GPS、GIS、計算機等現(xiàn)在先進技術(shù)，國內(nèi)學(xué)者以歷史土、 調(diào)查資料、NOAA-AVHRR、Landsat TM等多源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進行了中國區(qū)域的多尺度LUCC動態(tài)監(jiān)測研究。
