基于遥感影像的天津理工大学土地利用动态监测

汪心渝

摘要：本文基于RS和GIS等相关理论及技术，获取天津理工大学2005年、2011年和2018年三期高分辨率遥感影像，通过提取各类地物信息，引入土地利用动态度，综合土地利用度并建立土地利用转移矩阵来分析天津理工大学近14年来的土地利用动态变化。结果表明：天津理工大学的土地利用在过去的14年间发生了翻天覆地的变化，对未利用地的开发与建设日趋稳定，校园环境也发生了极大改变。

Abstract： Based on relevant theories and techniques such as RS and GIS， this paper obtains three high-resolution Remote Sensing images of Tianjin University of Technology in 2005， 2011 and 2018. By extracting various types of feature information， the authors introduce land use dynamic degree and land use degree comprehensive index， and establish a land use transfer matrix to analyze and summarize the dynamic change in land use of Tianjin University of Technology in the past 14 years. The results show that the land use of Tianjin University of Technology has undergone earth-shaking changes in the past 14 years， and the development and construction of unused land has become more stable， and the campus environment has also undergone tremendous changes.

关键词：RS;GIS;土地利用动态变化;天津理工大学

Key words： RS;GIS;dynamic change of land use;Tianjin University of Technology

0  引言

利用遥感技术以及地理信息系统技术相结合的方法对高分辨率的遥感影像进行解译、分类、决策等一系列的应用越来越成为目前各行业发展规划的需要。对高校的土地进行合理的规划与利用，对校园的发展、建设十分重要，这也是评价高校发展状况的硬性指标之一，而且合理的利用校园土地，为师生营造一种适宜的生活学术氛围，对于高校的建设发展也是愈发重要。

天津理工大学建成至今已有一段时间，然而对其校区的土地利用动态监测结果却一直没有成功。本文以天津理工大学为研究区，以谷歌地球遥感影像为底图，运用目视解译与实地勘探相结合的方式，提取了2005年、2011年、2018年三期校园土地利用类型图，并通过GIS的空间分析功能计算了各期土地利用的面积，最后建立土地利用转换矩阵，分析天津理工大学近14年来的土地利用动态变化及规律，以便为未来校区的发展规划做出合理的决策、建议，协调学校各个学院之间的职能，方便教学合理利用土地资源。

1  数据来源及研究方法

1.1 数据来源

本研究采用三期BIGEMAP软件下载的谷歌地球（有偏移）高分辨率遥感影像：2005年、2011年、2018年，分辨率均为0.93m且已经过投影变换、图像校正。三幅影像的拍摄日期比较相近且运用目视解译，可在一定程度上减少或排除土地利用/覆盖季节性变化的影响，且所有的高分辨率遥感影像云量较少，减少了大气对影像效果的影响。

1.2 研究方法

首先通过获取的高分辨率遥感影像进行图像的预处理，以使得图像符合研究人员目视解译的要求，再通过ArcGIS 10.6进行手动矢量化，完成对地物类别的提取，最后建立土地利用转移矩阵来分析、总结研究区土地利用变化规律。

2  数据分析

2.1 校园土地利用类型划分

参照城市建设用地标准[1]和相关学者对校园土地类型的划分依据[2-5]，并结合天津理工大学的实际情况，对获取的研究区高分辨率遥感影像进行地物分类处理。地物类型划分为：①绿化用地：指花草树木等各种用地;②道路：指校内人行道以及车辆交通道路等用地;③行政办公楼：指各学院及学校办公用地;④活动区：指体育馆，广场，运动场，篮球场等各种学生活动用地;⑤教学楼：指学生学习的教学楼以及图书馆等用地;⑥生活区：指学生宿舍，教师公寓，食堂等用地;⑦未利用地：指还未利用的荒地以及正在开发建设的用地;⑧水域：指人工湖、坑塘等各种水体;⑨其他用地：指各种用地的周边硬化路面等用地。

2.2 土地利用结构变化分析

根据遥感影像分类结果，借助ArcGIS空间分析工具，利用属性信息得到研究区土地利用结构的变化情况。如表1所示。

本文对天津理工大学2005年、2011年、2018年3期土地利用结构进行分析，其土地利用结构变化见表1。从各种土地利用类型的面积和比重来看，2005年的未利用地面积比例最高，水域占地面积次之，两种类型用地面积达到整个区域面积的75.3%，面积比例较小的为活动区、生活区、教学楼、行政办公楼，用地面积比例都只各占区域面积的1%左右，即使加上其他用地（建筑周边）也才14.9%，可见初建主校区之时，教学生活环境的恶劣;2011年的未利用地面积比例依旧最高，但是所占比例明显减少，其他各类用地面积比例都有所增加，尤其活动区，生活区、教学楼、行政办公楼和其他用地的总体面积上涨了近10%，可见校园环境在这7年间已经发生了一定改善，师生的校园体验感也明显增强;2018年的未利用地占地比例再次降低，相对的其他各用地面积比例也逐渐增加，活动区、生活区、教学楼、行政办公楼和其他用地总体面积已经达到了41.3%，绿化面积占地比例也达到了15%左右，显然校园的规划经过十几年的规划发展正日益完善。从发展变化来看，未利用地占地面积明显减少，其他各类用地面积均有不同程度增加，占地面积增加最多的是绿化用地，表明我校校园用地的土地开发强度增大，整体性增强，同时注重保护生态环境，注重对绿化用地的塑造和开发;再从面积比来看，增幅比例最高的为活动区，为原有面积的23.39倍，其次为绿化用地、行政办公楼、教学楼、生活区，2005年的活动区占地面积基数最小，该类型用地在十四年间，随着足球场，南北篮球场，朝阳广场，北区体育馆等設施的建设，使得该类用地面积极速上升，生活区用地面积的变化则是由于在此十四年间新建了北部生活区以及教师公寓等设施。总的来说，从建立新校区至今，伴随着南、北部生活区的建成，校园的整体环境已经发生了天翻地覆的变化，各类用地也在进一步精益求精规划、完善。

2.3 土地利用转移矩阵分析

为了反映本文研究区的土地利用变化过程，本文通过统计研究区内各类用地的面积以及变化率，建立土地利用转移矩阵，再分别计算各个时期的单一土地利用变化动态度、土地利用综合动态度，可以更加全面的综合反映项目研究区内的土地利用变化[6]。

利用ArcGIS 10.6导出属性表构建土地利用转移矩阵，并计算出天津理工大学单一土地利用動态度（表2）。

从单一土地利用动态度表中可以看出，2005-2011年单一土地利用动态度最大的是活动区，达到了200.3%。从土地利用转移矩阵中可以看出，活动区的用地主要来源于未利用地的转换，且未利用地转换为活动区的面积占了转换土地面积的91.89%，其次为绿化用地，单一土地动态度达到58.9%，仍然是未利用地转换成绿化用地的比例占大部分，可达70%，教学楼单一土地利用动态度约为0，可见几乎没有发生土地转移，期间没有新建教学楼;2011-2018年单一土地利用动态度最大的是教学楼，达到42.6%，分别来源于其他用地、水域和未利用地面积的转移，其中未利用地转移面积量最大，其次为活动区、生活区，都达到了10%左右，主要转移面积均来源于未利用地，可见未利用地在这七年间得到了充分利用。（由于数据表格太大，占篇幅太多，故2005-2011年和2011-2018年两个时期的土地利用转移矩阵不附表）。2005-2018年单一土地利用动态度最大的为活动区，高达172.2%，其次为绿化用地、行政办公楼和教学楼，主要转移来源均为未利用地的开发建设（表3），2005-2011年、2011-2018年、2005-2018年的综合土地利用动态度分别为8.1%、6.4%、6.7%。

3  结论与建议

2005-2018年间天津理工大学土地利用变化比较强烈，由于对校园用地的进一步开发与建设，大量的未利用地转换成了道路、绿化用地、生活区、行政办公楼、教学楼以及活动区，水域面积也有一定增加，校园布局集约利用适度，教学楼、行政办公楼与生活区的布局相对合理，能够满足师生学习生活的需要。随着南、北部生活区的建设完毕，校园设施也已日趋完善，师生教学以及生活环境相比校园建设初期已经发生后了极大改善。

校园西面还有大片的未利用地，应逐步进行规划、开发、建设;相较于后期建设的北部生活区，配套设施不如南部生活区，如缺少打印店及大型超市等，应对其进行规划设计，方便北部学子学习生活。

参考文献：

[1]中国城市规划设计研究院. GB 50137-2011，城市用地分类与规划建设用地标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]罗桥顺，刘新平，陈士，等.大尺度下土地利用与景观格局演变分析——以湛江海洋大学主校区为例[J].资源开发与市场，2006，22（2）：151-154.

[3]李成范，刘岚，张力.高分辨率遥感影像中的土地利用分类研究[J].测绘与空间地理信息，2008，31（4）：48-51.

[4]陈朝，张文波，王金亮.高校校园景观空间格局分析——以赣南师范学院黄金校区为例[J].经济研究导刊，2009（11）：243-245.

[5]郭亚东，周清，王浩.校园土地利用结构和空间布局变化与优化建议——以湖南农业大学为例[J].安徽农业科学，Journal of Anhui Agri.Sci. 2012，40（36） ：17801-17804.

[6]孙璐，刘艳芳.基于RS和GIS的武汉市土地利用变化研究[J].国土与自然资源研究，2017（1）：41-44.