毕业论文（设计）基于GIS 和RS 的晋江市土地利用变化与可持续利用研究.doc

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1、基于GIS和RS的晋江市土地利用变化与可持续利用研究全 斌1，2，朱鹤健2，陈松林21. 集美大学信息工程学院，福建 厦门 361021；2. 福建师范大学自然资源研究中心，福建 福州 350007摘要：采用GIS和遥感技术，在拟订土地分类系统的基础上，对1996和2001年晋江市土地资源进行遥感解译，得到这两期110万土地利用现状图及数据库，分析了晋江市土地利用类型的构成与比例，以及土地利用面积动态变化状况。结果表明，晋江市自1996年以来，城镇居民点与工矿用地扩展较大，面积增幅达5312.55 hm2，交通面积增加1507.02 hm2，林地面积增加了293.05 hm2，园地面积也增加了

2、4.17 hm2；但耕地面积锐减，减少面积为6419.43 hm2，减幅为14.6%，其去向主要是建设用地、生态退耕、园地和池塘用地。在此基础上，认为土地利用变化存在的主要问题是：耕地面积锐减；土地利用结构不平衡；生态环境恶化等。应采取针对性的土地可持续发展措施，重视土地管理制度创新和土地利用的优化配置。关键词：土地利用；动态变化；地理信息系统；遥感；可持续发展；晋江市中图分类号：P228.4；F301.2 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2003）04-0423-04土地利用与覆盖（LUCC）信息是国家、区域和各级地方政府进行宏观管理和制订规划决策的重要基础依据。近年来，随着遥

3、感技术（RS）的发展，人们逐渐运用遥感影像的解译来获取土地利用与覆盖的信息，并运用地理信息系统技术（GIS）来进行收集、存贮和空间分析，给土地利用与覆盖的研究带来便捷和高效率，也使结果较为客观。目前，LUCC的研究被越来越多的人认为是全球环境变化研究中一个关键而迫切的研究课题13。基于这样的背景，本研究拟选定晋江市作为遥感土地资源调查的试验区来进行，首先在以往大尺度调查的基础上，采用ETM影像，开展晋江市土地利用现状调查，它将有利于快速查清晋江市各种土地利用类型的数量和分布；在此基础上，进一步展开LUCC的研究，反映不同时期在经济、人口、政策等因素的驱动下，土地利用与覆盖的演化状况；结合实际，

4、探讨闽东南快速发展地区普遍存在的土地持续性利用问题，为进一步研究中国东南部沿海地区经济快速发展情况下的土地利用演化提供典型案例。1 技术方法与途径表1 土地利用现状调查分类系统一级类型二级类型分类系统规程地类号包含的地类1.耕地水田1111, 12, 15灌溉水田,望天田,菜地旱地1313, 14水浇地, 旱地2.园地果园2121果园茶园2322, 23, 24, 25茶园和其他园地3.林地有林地3131有林地灌木林3232, 33灌木林, 疏林地其它林地3434, 35, 36未成林造林地,迹地,苗圃4.牧草地牧草地4141, 42, 435.居民用地城镇与独立工矿用地5151, 53, 5

5、5城市,建制镇,独立工矿用地,特殊用地农村居民地5252农村居民地盐田5454盐田6.交通用地铁路6161铁路公路6262公路农村道路6363农村道路机场6464机场港口码头6565港口码头7.水域河流7171河流水库7373水库滩涂7676滩涂其它水域7472, 74, 75, 77, 78湖泊,坑塘水面,沟渠,水工建筑物8.未利用土地荒草地8181荒草地其它未利用地8282, 83, 84, 85, 86, 87, 88其它未利用地晋江市位于福建东南沿海，北纬243023 245426，东经11824161184116，依山临海。据福建省国土厅最新土地统计数据，全市土地面积729.4 km

6、2，其中沿海滩涂66.1 km2，2001年人口约102万人。晋江市土地利用现状遥感调查是按照土地利用动态遥感监测规程，通过遥感影像室内解译和实地验证及对其它非遥感信息数据的辅助分析，按预先拟定的土地利用分类系统（表1），直接在影像上对各种地表特征和覆盖类型进行识别和分类，在GIS软件中绘出土地利用现状图。2 遥感数据源处理2.1 数据源与图像校正获得了晋江市2001年3月14日1景美国Landsat-7 ETM遥感数据后，利用加拿大PCI软件的GCP Works模块对其进行几何精校正。以中国科学院遥感卫星地面站提供的已预校正的全色波段数据进行几何校正；利用15万地形图，选择特征点对遥感图像进

7、行几何精校正；选择100个以上地物特征点进行校正。经几何校正的图像采用高斯-克吕格投影，投影参数为：中央经线117，椭球体Krassovsky，东移500 km。面积量算时，将投影方式转换为双标准纬线等面积割圆锥投影，标准纬线为24302730，中央经线为东经11800。2.2 遥感图像增强处理我们着重进行RGB假彩色合成和线性拉伸。常规影像图制作，要选择信息量大、波段间相关性小的3个波段进行假彩色合成。根据理论和以往的经验，我们采用卫星遥感影像图利用TM5（红）、TM4（绿）、TM3（蓝）波段进行假彩色合成，图像信息含量丰富，植被反映为绿色，水为蓝色，也符合人的视觉习惯。3 遥感图像综合分析

8、与解译3.1 建立判图标志经过计算机图像增强处理后，需建立不同图像要素的解译标志，然后对建立起的解译标志进行实地验证，对修正的解译标志列表之后，按最终建立的统一标准进行解译。在晋江市范围内进行预先设计典型地块野外考察路线，GPS定位考察，将数据输入到ArcView的影像图中显示，初步建立了晋江市判图标志（略），给下一步解译作好基础。3.2 遥感解译表2 晋江市土地利用类型(一级类型)面积变化情况(19962001)地 类A/hm2增减率/%1996年2001年增减耕地43896.8637477.43-6419.43-14.6园地2319.942324.114.170.2林地3665.93958

9、.95293.057.9牧草地000居民点与工矿用地13434.3318746.885312.5539.5交通用地234.391741.411507.02642.9水域5598.585217.92-380.66-6.8未利用地1242.21802.14-440.07-35.4注：该表中1996年土地面积是根据福建省土地利用现状图中的晋江市土地利用现状图数字化后统计的结果，2001年面积为遥感影像解译数字。利用福建省土地利用现状图集（1999年）的成果，该图集中的晋江市土地利用现状图反映的是该市1996年的土地利用现状情况，在GIS软件中将其数字化，然后在遥感软件PCI 8.0、及GIS软件Ar

10、c/Info、ArcView支持下，采用以人工目视解译方法为主，以机助解译为辅进行解译。人工目视解译主要是在建立判图标志的基础上，按照已提出的土地利用现状分类系统，根据屏幕栅格影像中各地类的色调、形状、纹理、位置、大小等特征，对土地利用现状目标进行识别和特征信息的提取，它比自动分类有着较高的准确性。将数字化1996年的矢量图与2001年的遥感影像（5，4，3波段组合）放在ArcView软件中作为不同的层显现，以便参考和对照。采用“矢量底图影像对比判图”方法，通过建立的判图标志来人机交互解译。4 结果与分析4.1 土地利用现状与结构分析本次遥感调查的晋江市总面积为70268.83 hm2，其各地

11、类构成如下：（1）耕地面积37477.43 hm2，占土地总面积的53.33%。它包含水田、旱地2个二级利用类型，其中水田面积为5564.98 hm2，占耕地总面积的15%；旱地面积为31912.45 hm2，占耕地总面积的85%。（2）园地包含果园、茶园2个二级利用类型，总面积为2324.11 hm2，占土地总面积的3.31%。其中果园面积为2255.74 hm2，占园地总面积的97%；茶园面积为68.37 hm2，占园地总面积的3%。（3）林地面积3958.95 hm2，占土地总面积的5.63%。它包含2个二级利用类型，即有林地面积为999.96 hm2，占林地总面积的25%；灌木林面积为

12、2958.98 hm2，占林地总面积的75%。（4）牧草地面积为0 hm2。（5）居民点及工矿用地面积18746.88 hm2，占土地总面积的26.68%。包含城镇与独立工矿用地、农村居民点、盐田3个二级地类，其中以城镇与独立工矿用地面积最大，为11067.19 hm2，占居民点及工矿用地面积的59%；农村居民点面积为6457.33 hm2，占居民点及工矿用地面积的34%；盐田为1222.37 hm2，占居民点及工矿用地面积的7%。（6）交通用地面积1741.41 hm2，占土地总面积的2.48%。包含公路、民用机场2个二级地类，其中公路面积为1551.84 hm2，占交通用地面积的89%；民

13、用机场为189.57 hm2，占交通用地面积的11%。（7）水域面积为5217.92 hm2，占土地总面积的7.43%。其中河流水域面积可达385.45 hm2，占水域面积的7%；水库面积可达175.33 hm2，占水域面积的3%；滩涂面积可达4311.09 hm2，占水域面积的7%；其他为346.04 hm2，占水域面积的83%。（8）未利用地面积为802.14 hm2，占土地总面积的1.14%。其中荒草地用地面积为236.04 hm2，占未利用地面积的29%；其它为566.1 hm2，占未利用地面积的71%。4.2 土地利用面积的动态变化与分析从表2可看出，晋江市自1996年以来，城镇居民

14、点与工矿用地扩展较大，面积增幅达5312.55 hm2，同时，还加大了交通建设的力度，交通面积增加1507.02 hm2，林地面积增加了293.05 hm2，园地面积也增加了4.17 hm2。这说明该市经济、城市化发展迅猛，交通条件不断改善，绿地面积增多。但耕地面积减少剧烈，减少面积为6419.43 hm2，减幅为14.6%，其去向主要是建设用地、生态退耕、园地和池塘用地。这些方面需要采取适当的措施加以调节。4.3 土地利用存在的主要问题（1）耕地面积锐减，耕地保护形势严峻。据统计数据，晋江市人均耕地面积仅0.023 hm2，低于全省平均水平（0.037 hm2/人），仅为全国平均水平之1/3

15、，不到联合国粮农组织确定的人均耕地0.053 hm2临界值的一半。据土地利用现状调查，近5年，晋江市耕地面积由26228.7 hm2减少为23013.1 hm2，平均每年递减643.1 hm2。从遥感解译的数字看，递减速度更快（表2）。人均耕地面积1989年为0.036 hm2，1996年为0.0266 hm2，2001年为0.023 hm2，呈下降趋势，表明人地矛盾愈来愈突出。今后随着经济发展，各项建设、交通用地还要占用部分耕地，加之人口持续增长，人均耕地越来越少，耕地保护形势极为严峻，实现耕地动态总量平衡的目标任务艰巨。（2）土地利用结构上，林地比重偏低，且分布不均，牧草地比重为零，而城镇

16、居民地占地过多。晋江市林地面积占总土地面积的6%，比福建省平均值67%少得多，且主要分布在东南部和北部、中部。城镇居民地占27%，比全省3%和泉州市约9%的比例高出许多。土地利用结构上比重的不合理势必会对生态环境造成影响。（3）生态环境恶化，土地退化。植被的破坏特别是群众缺乏燃料导致坡地植被的毁灭是造成大面积水土流失的因素。实地所见的山林地区因开山挖取花岗岩石材和高岭土矿石，造成山石裸露，景观破坏，也进一步加剧水土流失。虽经努力治理，已有23.4 km2基本好转，但仍有近127.27 km2的轻度水土流失尚未解决，近年来新开果园面积不断扩大，加以种植方式不合理，又进一步加剧了水土流失。土地利用

17、中重用轻养，重化肥轻有机肥，加之赤红壤、红壤本身不良的物理性质，使得全市“四低”地面积达16798.38 hm2，占农业用地的70.98%。5 晋江市土地利用可持续利用策略5.1 土地管理政策调整与制度创新 改革开放以来，晋江市经济发展十分迅猛，综合经济实力显著增强，据福建省2001年统计年鉴，2000年全市国内生产总值279.48亿元，比1995年翻了近一番，年均递增13.5%（按可比价）；人均国内生产总值由1995年的15777元增加到27357元，比全省平均水平高一倍以上；财政收入13.02亿元，比1995年翻了1.25番，年均递增19%。全市经济正朝着结构优化、素质提高、后劲增强的方向

18、发展。晋江的特点是侨胞多，侨资在晋江办工厂特别多，这一点与全国其它地方显著不同，并已经创造了全国闻名的、具有侨乡特色的“晋江模式”。在这种情况下，经济发展对土地资源的需求是十分迫切的，坚持“占补平衡”政策对于晋江市来说可能不太现实，占用耕地有利于经济发展，这已成事实。我们认为，晋江对待土地利用的政策应该是以内涵挖潜重于外延扩大。首先，晋江市属于全国水、热、光资源最为丰富的顶级区域之一，有着“四季皆青”的气候，有利于农作物生长，这一潜力有待挖掘，而目前土地生产潜力中约有一半尚未挖掘出来。其次，要树立大农业的观点，积极开发滩涂和园地，这是根据其自身的区位、自然资源和技术的优势，再结合市场需求而总结

19、出来的，从而利于形成规模特色农业，产生巨大的经济效益。最后，建议使用“耕地置换政策”，即允许在晋江市利用一部分耕地去开发经济效益更高的果园和滩涂或开发建设项目，但要缴纳耕地开垦费或异地开发耕地。这可与闽西北地市签订异地开发合同，晋江市的耕地占补平衡任务应在全省范围内统一调剂和平衡，实行耕地异地占补平衡策略。总之，制度创新的核心和思路是：在土地持续利用的前堤下，保证土地利用的集约化和高效益。5.2 重视土地资源利用的优化配置研究土地利用的优化配置，是针对土地资源经济供给的有限性和土地利用过程中的不合理性，运用科学技术和管理手段，对区域内一定数量的土地的利用结构与利用方向，从时空尺度上，分层次进行

20、安排、设计、组合和布局，以提高土地利用率和土地产出率，使土地生态系统维持相对平衡，实现土地可持续发展。其具体目标为：土地数量结构的合理性，土地空间利用结构的均衡性，土地用途的相对稳定性和土地利用的可持续性。据此，一方面，从宏观上要充分运用现代先进的高科技手段如GIS和RS，在土地详查基础上，制订出科学的土地利用总体规划，使“先规划，后开发”形成一种制度，长期坚持。目前我们正在做晋江市土地利用总体规划的修编工作，就是想使它更加完善。另一方面，从微观上，重视土地优化布局的配置研究。为此，我们也在闽南设计了该项试验。考虑到规模经济效应，我们实行“生态联户”的办法，即在同一景观生态单元内，若干农户联合

21、经营，呈适度规模，引入生态防护措施，提高抗风险能力，倡导复合农林系统，这样的生产单元，称为“生态联户”。再通过实行果-草-牧土地利用模式，以突出亚热带果园特色；通过在有限的耕地上，实施粮-经-饲三元种植的土地利用模式，挖掘耕地潜力。并在此基础上，积极发展畜牧业，利用牛粪、秸秆等农业废弃物发展食用菌生产和制造沼气，形成畜-沼-菌的庭院空间综合利用模式。将上述几种模式集成起来，就是我们推荐的适度规模的嵌入式复合农果林经营系统。这一优化配置模式是根据农业生态系统的物能循环运动原理、循环与再生、互惠共生、增加食物链环节及经济学的规模经营理论来进行设计的，因而具有较高的经济效益。据统计，这一模式，可提高

22、经济效益45倍，更重要的是，它能为农民接受，适合于在闽南地区推广4, 5。参考文献：1 TURNER II B L, SKOLE D, SANDERSON S, et al. Land Use and Land Cover ChangeJ. 地学前缘, 1997, 4(1-2): 26-33. 2 倪绍祥, 谭少华. 近年来我国土地利用/覆被变化研究的进展A. 见: 中国地理学会自然地理专业委员会编. 土地覆被变化及其环境效应C. 北京: 星球地图出版社, 2002: 7-15. 3 王秀兰, 包玉海. 土地利用动态变化研究方法探讨J. 地理科学进展, 1999, 18(3): 81-87.4

23、 朱鹤健, 程炯. 闽东南特色农业生态模式研究J .自然资源学报, 2002, 17(3): 313-318.5 李新通, 朱鹤健. UCCO镶嵌农林复合系统的可持续性研究J. 福建师范大学学报（自然科学版）, 1999, 15(2): 101-108.Study on changes in land use based on GIS and RS and sustainable land utilization in Jinjiang cityQUAN Bin1, 2, ZHU He-jian2, CHEN Song-lin21. Information Technology College

24、, Jimei University, Xiamen 361021, China;2. Research Center of Natural Resources, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, ChinaAbstract: With RS and GIS techniques and based on land use classification, land use satellite images of Jinjiang city in 1996 and 2001 are interpreted in this paper. Throug

25、h land use map and database with the scale of 1100000 in different periods, land use type composition, proportion and dynamic change distribution are analyzed. The results indicate that the urban and residential, industrial areas expand quickly, and transportation, forest and garden area also increa

26、ses to some extent, but cultivated land decreases sharply from 1996. The cultivated land are mainly used for constructed land, ecological preserves, garden and water body. Some problems in land utilization are discussed. Methods of sustainable utilization of land resources are put forward.Key words:

27、 land utilization; dynamic change; geographical information system; remote sensing; sustainable development; Jinjiang欢迎订阅2004年垦殖与稻作垦殖与稻作是由辽宁省农垦局主管、辽宁省盐碱地利用研究所主办，以反映稻区经济、稻作科技、稻区发展为主的综合性农业期刊。集前瞻性、导向性、知识性于一体，是稻界朋友的首选。垦殖与稻作为双月刊，国内外公开发行。国际标准刊号：ISSN 1007-5003；国内统一刊号：CN 21-1362/S。标准大16开本，单月25日出版，每期定价：6.00元

28、，全年36.00元。邮发代号：8-197。全国各地邮局办理订阅。编辑部常年办理订阅。编辑部地址：124010 辽宁省盘锦市兴隆台区惠宾街垦殖与稻作编辑部联系人：孙雅君 贾 东电话（传真）：0427-2838609Editors note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tornadoes to typhoons. Follow him on Twitter:

29、jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon and the first space shuttle take off for th

30、e stars. Those events were way before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the stars.As a meteorologist, Ive still seen many

31、important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for a George Lucas movie floating to the edge of space.You a

32、nd I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I watched the balloons positioned at different

33、 altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking a leap of faith - the feeling of pushing th

34、e envelope into uncharted territory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the partially filled balloon that would take him to

35、 the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrinkles of disappointment on the face of the current record

36、holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an important role in this mission. Starting at the ground, c

37、onditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount

38、Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of turbulence.The balloon will slowly drift to the edge of

39、 space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). Here, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land

40、on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in

41、less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be deployed to slow him down.

42、His team hopes its not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve parachute that will open automa

43、tically if he loses consciousness at mach speeds.Even if everything goes as planned, it wont. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).It might not be the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 - at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way Id miss this.