基于遥感图像的南京市农业用地动态分析

李超君

（纽约州立大学宾汉姆顿分校地理系，纽约宾汉姆顿13902）

基于遥感图像的南京市农业用地动态分析

李超君

（纽约州立大学宾汉姆顿分校地理系，纽约宾汉姆顿13902）

土地利用的好坏是事关国计民生的大问题，因此，及时、准确地掌握各区域内土地的变化情况，是政府和国土资源管理部门合理调控土地使用政策的基础。以2005，2008，2011，2014年拍摄的南京市区域的Landsat遥感图像资料为数据源，通过对农用土地信息的提取，定量分析了南京市农用土地的变化情况及其发展态势，并探讨了区域经济发展与农用土地变化的相关性，以期能给国土资源管理部门政策制定提供借鉴。

遥感图像；农业遥感；农业用地；影像特征

随着我国城镇化进程的不断加快，城市建设呈现出迅猛扩张态势，东部发达地区的城市扩张速度尤为突出，三大产业的发展极不平衡。受城市扩张及道路、桥梁等基础设施建设用地的影响，农业用地面积受到严重蚕食，农用地生产力状况及农业生产综合能力有恶化趋势[1]。在此情形下，充分精确地掌握区域内的土地变化情况及其发展规律就显得尤为重要。

随着地理信息技术及卫星遥感技术的快速发展以及可靠性的不断增强，动态监测土地的变化情况和全面及时掌握农用地的变化态势成为可能[2-3]。刘锦春[4]基于红外航片，通过航空遥感综合判读，对山西省昔阳县的土地利用现状进行了调查与分析；安娜[5]和胡杰华[6]分别使用SPOT5数据和Landsat TM数据监测了陕西省武功县和北京市大兴区的土地利用动态变化；赵飞燕等[7]和刘述彬等[8]则具体量化分析了不同区域的农用地整体变化情况和各分类变化情况，并对变化原因进行了探究。这些研究成果为合理地制定各项土地政策、高效地利用农用土地和开发土地资源提供了巨大帮助。

笔者以南京市土地变化情况为研究对象，分别以2005，2008，2011，2014年拍摄的南京市区域的Landsat遥感图像资料为主要数据源，通过对影像的具体分析和实地调查，定量分析研究了2005—2014年南京市农用地的变化情况及发展态势，以期为国土资源管理部门制定政策提供依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

南京市位于北纬31°14″～32°27″，东经118°22″～119°14″，是江苏省省会，现辖11个区县，辖区总面积约6 597 km2。截至2014年底，全市常住人口821.61万人。南京地处北亚热带的长江三角洲地区，四季分明，有着较为充沛的水热资源，是全国重要的农业和商品粮基地之一。作为国家区域型中心城市，南京的城市空间扩展与土地利用变化情况具

1.2 数据源与软件平台

综合考虑遥感图像的空间分辨率、使用成本、多光谱等因素，本研究选取了4期Landsat遥感影像作为主要数据源。其中，2005，2008，2011年分别使用了Landsat 4-5 TM影像，2014年则使用了Landsat 8 OLI/TIRS影像，地面分辨率均为30 m。为了达到更精确的分类效果，保持分类标准的一致性，所有图像均选自当年10月，且单张影像的云层覆盖率小于10%。此外，本研究还使用了南京市1∶5万的地形图、1∶10万的市政区划图、4个年份的南京市统计年鉴以及Google Earth上高分辨率的历史影像作为辅助资料。

1.3 数据处理

本研究具体采用了ENVI 5.1和ArcGIS10.3软件对图像进行解译和信息提取，进而进行土地利用分类。

2 结果与分析

2.1 图像解译

通过对Landsat 2个系列的图像光谱信息进行比较，首先将获取的TM和OLI/TIRS图像分别合成为541波段和652波段的假彩色图像，便于进一步的图像处理和农用地信息提取。以2005年的TM图像作为控制影像，经过反复比较筛选，选取了25个较为明显且稳定的地物点作为控制点，通过双线性插值法对图像进行几何矫正，并将采样后的误差控制在1/2像元内。

结合Google Earth上的高分辨率历史影像和实地调查，在四期合成的假彩色图像上对南京的土地利用分类进行目视判读。根据现行的《土地管理法》和《土地利用现状分类》国家标准[10]，将南京土地利用类型具体划分为农用地（耕地、园地、林地、牧草地、其他农用地）、建设用地和未利用地，并对农用地面积进行提取，具体解译结果如图1所示。

将不同年份提取的南京农用地范围显示在同一图层，可得到2005—2014年的南京市农用地缩减图（图2）。

2.2南京市农用地信息提取结果

通过遥感解译得出的南京市土地总面积为658 686.7 hm2，比实际面积略小，其余各类土地面积提取结果列于表1。

表1 南京农用地面积hm2

表2具体统计了2005—2014年间南京农用地面积的缩减情况。由表2可知，南京市农用地面积在2005—2014年间有较为明显的缩减，其中，2008—2011年缩减百分比最大。

表2 南京农用地减少面积统计

2.3 对南京市农用地变化的分析

南京市区域经济的高速发展，强烈影响着农村建设和农业生产，真实反映在土地的变化上[11]。突出表现在城市人口的高速增长，城市边缘带的农用地迅速减少[12]，大量资金服务于城市、厂房的快速扩张，配套服务于城市的道路、桥梁等交通基础设施的建设，大量蚕食着耕地、林地、牧草地。农业经济受到严重影响，生态被严重破坏。

统计数据表明（表3），到2005年底，南京市实现地区生产总值2 413亿元，第一、第二、第三产业生产总值分别为80亿、1 215亿、1 118亿元。到2008年底，南京市实现地区生产总值为3 775亿元，第一、第二、第三产业生产总值分别为93亿、1 795亿、1 887亿元，3 a分别增长56.44%，16.25%，47.74%，67.78%，而同期农用地减少4 900 hm2，耕地减少2 986.7 hm2，园地增加326.6 hm2，林地减少440 hm2，牧草地减少6.6 hm2，其他农用地减少1 793.3 hm2。到2011年底，南京市实现地区生产总值为6 146亿元，第一、第二、第三产业生产总值分别为164亿、2 761亿、3 221亿元。3 a分别增长62.81%，76.34%，53.82%，70.69%，而同期农用地减少12 200 hm2，耕地减少5 233.3 hm2，园地增加2 186.7 hm2，林地减少560 hm2，牧草地减少20 hm2，其他农用地减少8 573.4 hm2。

截至2014年底，南京市实现地区生产总值为8 821亿元，第一、第二、第三产业生产总值分别为224亿、3 671亿、4 925亿元。3 a分别增长43.52%，36.59%，32.96%，52.90%，同期农用地减少9 820 hm2，耕地减少6 460 hm2，园地减少820 hm2，林地减少1 080 hm2，牧草地减少6.7 hm2，其他农用地减少1 453.3 hm2。2005—2014年的9 a中，农业用地共计减少了26 920 hm2，仅在2008—2011年的3 a农业用地就减少了12 200 hm2，可以发现，农用地减少最快的年份也是经济增长最快的年份。由此揭示出工业化及产业结构的调整、人口增长和城市快速扩张分别构成区域农用地减少的第一、第二因子。

表3 南京市社会经济发展状况

3 结论

本研究通过利用南京市区域Landsat卫星遥感影像，获得了南京市2005，2008，2011，2014年同时期的各类农用土地数量情况，结合南京市在这一时期的经济发展数据及产业结构布局情况，可以得出，区域经济高速发展、中心城区快速扩张、大量配套基础设施及厂房的建设，伴随着该区域农用地的大量流失，特别是耕地这一农业战略资源的流失。

区域经济高速发展与农用地的减少呈现出正相关关系。现代卫星遥感技术为动态掌握监测农用地的变化情况提供了可靠手段。

［1］史舟，梁宗正，杨媛媛，等.农业遥感研究现状与展望[J].农业机械学报，2015（2）：247-260.

［2］杨桄，刘湘南.遥感影像解译的研究现状和发展趋势[J].国土资源遥感，2004，16（2）：7-10.

［3］赵春江.农业遥感研究与应用进展[J].农业机械学报，2014（12）：277-293.

［4］刘锦春.山西省昔阳县土地利用航空遥感监测研究[J].山西农业科学，2002，30（3）：80-81.

［5］安娜.3S技术在土地利用动态遥感监测中的应用：以北京市大兴区为例[D].北京：中国地质大学，2012.

［6］胡杰华.基于TM影像的武功县土地利用变化监测研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2012.

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［9］王茜，张增祥，易玲，等.南京城市扩展的遥感研究[J].长江流域资源与环境，2007，16（5）：554-559.

［10］国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB/T 21010—2007土地利用现状分类[S].北京：中国标准出版社，2007.

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［12］于伯华，吕昌河.城市边缘区耕地面积变化时空特征及其驱动机制：以北京市顺义区为例[J].地理科学，2008，28（3）：348-353.

Dynamic Analysis of Agricultural Land Use in Nanjing Based on Remote Sensing Image

LI Chaojun
（Department ofGeography，Binghamton University，State UniversityofNewYork，Binghamton 13902，United States）

Land use is a matter of great concern to people's livelihood.Timely and accurately monitoring of land use changes is the base for both government and land and resources administration department rationally regulating land use policies.This article extracted the information of agricultural land using Landsat images taken in 2005,2008,2011 and 2014 separately,and conducted a quantitative analysis ofagricultural land change and developing trend in Nanjing.In addition,the correlation between regional economic development and agricultural land change was also examined.This study intended to provide future reference for land and resources management departments toformulate relevant policies.

remote sensingimages;agricultural remote sensing;agricultural land;image feature

F301.24

A

1002-2481（2016）12-1896-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.12.39

2016-10-12

李超君（1993-），女，山西太原人，在读硕士，研究方向：城市遥感与GIS应用。有一定的典型性与代表性[9]，且经济长期快速平稳增长，2014年全年实现地区生产总值8 820.75亿元，按可比价格计算，比上年增长10.1%。其中，第一产业增加值223.96亿元，增长3.5%；第二产业增加值3 671.45亿元，增长8.8%；第三产业增加值4 925.34亿元，增长11.5%。按常住人口计算，当年全市人均地区生产总值已达到107 545元。