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在遥感技术与GIS技术的支持下，对中国近5a来森林植被动态变化进行了定量研究。首先通过空间分析，对森林植被的空间分布格局进行了分析。同时通过空间差异分析、流失流向分析以及重心迁移分析，对森林植被的时空变化进行了分析，并对森林植被时空变化的机制与驱动因子进行了探讨。
贵州喀斯特地区受人类活动影响，特别是由于土地资源利用的不合理，不同区域出现了一系列的环境问题，一些地区存在的石漠化现象表现得尤为突出。通过应用多波段、多平台的遥感信息，在野外调研基础上与GIS技术支持下，对图像进行解译、编辑处理，制作石漠化动态图，为喀斯特地区生态治理及环境建设等方面提供依据。主要包括石漠化工作的软硬件环境，以胜任贵州省石漠化遥感调查工作和石漠化数据集成工作为标准，由人机交互判读系统和数据集成系统构成。
一、判读系统配置及资料收集
1。系统配置
（1）人机交互图像判读系统的硬件配置：石漠化专题数据采集以陆地卫星数字图像作为主要信息源，主要依靠高性能微机组成图像判读系统，其建议配置为：
主频：266MHz以上内存：64MB以 上
硬盘：4.3GB以上驱动器：光驱、3.5吋软盘驱动器
显示内存：4MB以上显示器：15时以上
显示分辨率：800×600以上颜色分辨率：24位或是32位真彩色
（2）人机交互图像判读系统的软件配置：操作系统为WINDOWS95、WINIDOWS98，采用ENVI3.1、ARCVIEW3.0、ARC/INFO以及MAPGIS等作为人机交互判读及数据处理的软件。其特点具有栅格图像与矢量图形相结合的功能；具有多种数据格式交换功能，能方便地实现与ARC/INFO的数据交换；各种工具利于操作。
（3）扫描与图像处理软件及成果输出设备：采用Windows98操作平台下的Photo-shop5.0或其他图像扫描处理软件及MAPGIS、ARCVIEW等GIS软件作为图像栅格矢最转换，数据格式转换要求采用Arc/info软件包进行交换。需要的数字化输入设备有：A0幅面扫描仪或数字化仪。成果的输出采用MAPGIS、ARCVIEW等GIS软件进行图像图形编辑，需要的输出设备有：A1幅面以上的彩色喷墨绘图机、A4幅面以上的激光打印机和喷墨打印机等，同时，采用可读写光驱或其他存储设备进行数据备份保存。
2.遥感图像选择
喀斯特石漠化的遥感解译工作，数据影像文件是2000年度为主的（1:1（）万）TM4、TM3、TM2三波段假彩色合成数字影像（照片3-1），其光谱效应如表3-3所示，图像已经根据县级行政区域完成分景之间的镶嵌，并进行了几何纠正和统一的投影处理，叠加了以县为基本单元的行政界限。图像文件已经叠加有全国1/10万标准分幅地形图的4个图廓点，作为判读分析后数据编辑的控制点，每一个图廓点必须在判读勾绘时标描，并进入后期图形编辑过程。
表3-3 TM（4、3、2）光谱效应
图像处理和几何精度校正采用最小二乘法计算。校正方程根据控制点选取情况采用2次到3次多项式。像元重采样采用最近邻点法或双线性插值法。校正后每个像元的分辨率为30m。生成县级图像文件和行政界线数据，其投影方式为等面积割圆锥投影。采用全国统一的中央经线和双标准纬线。中央经线为东经105°，双标准纬线为北纬25。和北纬47°，坐标原点为（105,0）。由于贵州省自然环境复杂多样的特点，在TM图像的季相确定时，既要注意所在调查区域内TM信息瞬时覆盖时本身的质量（如含云量度＜10%等技术指标），又必须顾及不同区域的时效性季相差异选择。根据现势性要求，获取2000年陆地卫星TM图像，对部分数据获取困难地区采用其他图像。根据瞬时状态下最大限度使图像上尽可能丰富地反映地表信息的原则，选择秋冬季图像；如果遇到不可抗拒的客观原因（如天气条件等），可适当选择提前或滞后一两个覆盖周期的图像。
3.资料收集及野外作业
选择最新版本的比例尺为1:10万或1:5万地形图及1:20万水文地质图，负责收集与石漠化遥感调查有关的图件和文字资料。为了提高影像的信息可解译性和保证成果质量，广泛收集整理现有的基础研究成果及各种比例尺的地质图、地貌图、植被图、土壤图、沙漠化图、石漠化图、坡度图、土地利用图、中国石漠化区划图和流域界线图等专业性图件，水文气象观测资料，包括水文站点的水文泥沙资料、实验站的石漠化观测资料、淤地坝的泥沙淤积资料及其他有关研究报告。同时，通过对工作区域外业补充调查，建立石漠化强度分级遥感解译标志，拍摄相应的野外实况照片，用于石漠化强度判读分析。
二、喀斯特石漠化遥感调查技术路线
项目利用遥感和地理信息系统作为技术手段，利用多学科结合的优势进行综合性的相关分析，以统一的标准对石漠化现象及成因、对策进行研究，技术方法严密、客观，避免了传统方法进行这类大面积研究中人力、物力投入过大，标准难以控制等带来的弊病。
“石漠化”是喀斯特山区所特有的一类现象。在中国南方高温多雨的条件下，自然的石漠化并不存在，即使在土层覆盖少的地区，也发育高大的原生森林。“石漠化”的出现是自然、人为因素共同作用的结果。石漠化产生的自然条件：一是要有纯度较高的碳酸盐岩（尤其是石灰岩），二是要有坡度较大的地形条件。虽满足上述两个条件，但在纯天然状态下，高温多雨的气候仍可发育高大的森林，这已为荔波茂兰等地的情况证实。只有在人为反复砍伐植被或陡坡开垦的条件下，引起植被覆盖层丧失、石漠化发展，其结果最终导致石漠化。引起石漠化的主要原因是人为因素，而植被条件决定着石漠化的级别和程度因此，只要结合岩性岩组图、地形图，解译植被覆盖稀疏的情况，结合野外调查得出的相关关系和分布规律，就可在TM影像上直接解译石漠化土地。
TM影像的分辨率为地面距离30m，计算机上人机交互解译，可在任意放大和增强的条件下进行。因此可以达到较高的精度，满足大比例尺制图精度要求。裸岩由于其特殊的光谱效应，可以在TM影像上得到很好地表现。还可利用遥感影像处理软件中的工具，如植被指数及各种增强方法，最大限度地挖掘裸露碳酸盐岩信息，给予准确地解译。
采用目前最先进的监测、评价技术及以地理信息系统技术为支撑，以遥感资料为主要信息源，结合由地形图派生的坡度图，由区域地质图派生出喀斯特与非喀斯特及石山半石山的石漠化背景图。采用植被覆盖、土壤背景、地面坡度等决定石漠化的主要因素，参考降水量、降雨强度等有关因素建立石漠化定量分析模型，应用现代建模技术进行石漠化强度评价和调查制图；结合行政区划，得到各地（市）、县（市）石漠化评价图和数据（图3-1）。
图3-1 喀斯特石漠化遥感调查技术路线
三、石漠化遥感调查工作流程
通过技术路线，最后确立具体工作流程（图3-2），其步骤为：土地利用图转换成土壤侵蚀图、图斑识别方法、图斑抠挖及分割、土壤侵蚀图的结果统计分析等。
1.解译的图斑识别方法
（1）直接判定法：在遥感工作软件支持下，对影像的色调、形状、位置、大小、阴影、纹理及其他标志，非常明确的地物进行直接的判读，如河流、植被及城镇等（表3-4）。
表3-4 直接判定地物对应影像特征表
（2）对比分析法：对卫星图像不同波段、图像进行对比分析以及结合实地影像预判结果，对于不容易判别的岩性和坡度，则要结合地质图和地形图来识别，坡度可由地形图得到，从而建立卫星图像与实地地物和现象的对应关系，使判读成果更为准确。
图3-2 喀斯特石漠化遥感解译工作流程图
（3）逻辑推理法：基于卫星图像的特点，卫星图像的判读更多的是应用地学规律的相关分析和实际经验，进行逻辑推理法的判读，即借助各种地物和自然现象间的内在联系，结合图像上表现出的特征，用专业知识的逻辑推理法，判定某一地物和现象的存在及其属性。例如：从水系分布的格局、密度，可推断出有关岩性及地貌类型等方面的信息。从植被类型分布，可推断出土壤类型等方面的信息。
（4）机上图斑处理法：对比较大的多边形首先用多边形抠挖的方法，建立横跨该多边形的一个或多个多边形，并将文件送入Arc/Info中进行拓扑运算，即建立多边形之间的空间相对关系，运算完成后，原来的大多边形已经被分割成小的多个多边形，在这种情况下，再用Arcview提供的多边形分割工具进行分割就能极大地提高工作效率，具体作法是直接操作鼠标，沿影像特征的边缘准确绘出地类界（界线应严格封闭）。根据表3-1，依照TM影像的特征，结合地质图、地形图赋予图斑相应的侵蚀类型属性，逐块完成石漠化各级别的判读和进行准确的定位（1）。完成后，再进行一次拓扑运算，便生成了新的石漠化强度图（2）。
2.石漠化图的结果统计分析
对已经进行了多边形分割抠挖、分割合并的石漠化图（2），进行石漠化分布程度等的再检验。具体作法是对每级别石漠化图斑设置成透明，然后依据影像特征和地形图、地质图等相关信息对其进行鉴定、校正。同时检查图斑定性和定位是否准确、作业方法是否符合有关规定、矢量图内图斑弧段是否封闭、图斑是否漏号或重号以及是否建立图形的拓扑关系等等，直至评估满意产生石漠化图（3），从而统计出空间数据，利用GIS数据处理进行空间分析，并结合人口区域经济等指标，分析贵州喀斯特地区石漠化与经济贫困的关系。
张海珍1 马泽忠1、2 周志跃1 刘智华1
（1.重庆市土地勘测规划院，重庆，400020；2.中国人民解放军重庆后勤工程学院，重庆，400201）
摘要：本文利用多源遥感影像，在遥感和 GIS 技术结合的基础上，对重庆市农用地利用现状进行了监测，并对其1985～2005年间的变化情况进行了分析。结果表明，重庆市的农用地以耕地和林地为主，20年来受城市发展、三峡工程建设等因素的影响，其结构和类型上都发生了比较大的变化，其中以耕地的变化最大。本次研究，一方面为政府决策提供了一定的数据参考，另一方面对遥感技术深入应用于土地资源管理工作的途径进行了探索。
关键词：土地利用变化；遥感监测；重庆市
土地利用动态变化监测研究是一个涉及自然条件和社会条件的复杂过程。随着社会经济的发展，城市化进程加快，人地关系日趋紧张，粮食安全问题也日益突出。为有效减缓这种人地矛盾，确保有限土地资源的可持续利用，必须对土地资源的利用状况及变化情况进行及时准确的了解。
重庆市是一个年轻的直辖市，近年来受西部大开发政策、三峡工程建设等因素的影响，其土地利用变化异常频繁，依靠现代科技手段和条件，快速高效地对土地资源进行动态监测，已成为各级政府实施有效的土地资源宏观政策管理的迫切需要。另据统计，重庆市80%以上的土地为农用地，因此，对重庆市的农用地进行动态监测研究，不仅可以为预测土地利用和土地覆被的未来变化及其对重庆市未来自然、社会、经济的影响提供参考，同时也可以为合理利用和保护农用地资源提供基础依据。本文即利用多时相的遥感影像对重庆市1985～2005年间的农用地变化情况进行监测，并结合 GIS 的空间分析功能对重庆市农用地变化的规律进行分析，通过利用遥感手段对农用地变化的时空规律的实证研究，为遥感技术在重庆市土地利用中的途径进行探索。
1 重庆市概况
重庆市位于长江上游三峡库区及四川盆地东南部，地跨东经105°17′～110°11′，北纬28°10′～32°13′之间，东西长470km，南北宽450km。其东邻湖北、湖南，南接贵州，西靠四川，北连陕西，是中国经济发达的东部地区与资源富集的西部地区的结合部（图1）。地形从南北向长江河谷倾斜，起伏较大，西北部和中部以丘陵、低山为主，东南部靠大巴山和武陵山两座大山。主要河流有长江、嘉陵江、乌江、涪江、綦江、大宁河等。重庆气候属亚热带季风性湿润气候，年平均气温在18℃左右，冬季最低气温平均在 6℃～8℃，夏季最高气温平均在27℃～29℃。终年少霜雪，多云雾，冬暖、夏热、春早、秋短。雨量充沛，常年降水量1000 mm～1400 mm。
重庆市目前是全国面积最大、行政管辖最宽、人口最多的直辖市。全市幅员82269km2 （土地详查数），辖13个市中区、4个县级市、18个县、5个民族自治县，共40个区县（自治县、市），人口达3072 万。
图1 重庆市位置
2 技术路线与方法
综合考虑农用地动态变化和遥感与地理信息系统的特点，本研究采用以下技术方法和流程（图2）。
图2 遥感和 GIS 技术支持下重庆市农用地动态变化监测研究技术流程
（1）对多时相遥感影像（1985年、1995年、2000年TM和2005年中巴资源卫星02号星数字图像）进行图像增强处理和空间几何纠正，并在遥感图像处理软件中应用监督分类方法对2005年影像进行计算机自动分类，然后将分类结果输出为矢量格式。
（2）应用遥感影像像元差方法，分别对1985～2005年、1995～2005年、2000～2005年的影像数据变化图斑进行检测提取。
（3）利用人机交互方式对变化图斑进行解译，以确定其类型、位置和面积。同时，将研究区的地形图进行扫描，通过图像处理软件进行空间几何纠正后在 GIS 软件中数字化，并生成数字高程模型（DEM），再用 DEM 生成不同的分带高程图和分级坡度图。
3 重庆市农用地现状分布分析
3.1 重庆市农用地组成结构
农用地组成结构是指各农用地类型面积占总农用地面积的比重。利用生成的2005年土地利用现状图统计各地类的面积并计算各类型所占比重（表1），可以发现，重庆市的农用地组成结构存在以下特点：
表1 重庆市 2005年农用地组成结构
（1）重庆市农用地组成以耕地和林地为主，耕地和林地面积占农用地总面积的95%以上，并且，耕地和林地在农用地构成中所占比例相当，分别为48.02%和49.57%，这与重庆市的地形有很大关系。
（2）耕地中的旱地面积为243.52×104 hm2，占农用地总面积的 32.39%，在农用地中占绝对优势。
（3）林地面积大，但结构欠佳。2005年重庆市林地面积几乎为农用地总面积的一半，但灌木林地和疏林地所占林地总面积的比例达66%，质量较好的有林地仅占30%。
3.2 重庆市农用地分布与地形的关系
3.2.1 农用地分布与高程的关系
把2005年的土地利用现状图与高程分带图进行叠加分析，得到不同高程带农用地的分布情况（图3），可以看出：
图3 不同高程带农用地的分布情况
（1）重庆市农用地分布以海拔175m～800m为主，这一高程带内的农用地分布占了农用地总面积的69.2%，其次是800 m～1200 m范围内，占总面积的17.8%。
（2）对同一农用地类型随高程带的分布进行分析可以看出：耕地、果园和疏林地主要分布在海拔175 m～800 m范围内，其在这个范围内分布的面积均达到了总面积的60%以上；而有林地、灌木林和草地则在175 m～1800 m范围内都有不同程度的分布，并且以175 m～800 m范围为主（图4）。
图4 各农用地类型随高程的比例变化
图5 各高程带农用地的组成结构
（3）各农用地类型在同一高程带内农用地组成结构中的比例也具有明显的变化规律，特别是林地和耕地，主要表现在随着海拔增高有林地和灌木林地所占的比例增加，水田和旱地所占比例则减少；草地在各个高程带都有一定比重的分布，但是很少（图5）。
3.2.2 农用地分布与坡度的关系
把2005年的土地利用现状图与坡度分级图进行叠加分析，得到不同坡度级农用地的分布情况，可以看出：
（1）重庆市农用地主要分布在25°以下，这个范围的农用地面积占全市农用地总面积的95%，其中2°～15°范围内的农用地面积占总面积的57%。
图6 不同坡度级农用地的分布
图7 各农用地类型随坡度的比例变化
图8 各高程带农用地的组成结构
（2）同一农用地类型在不同坡度级内的分布有明显的规律，除水田外的其他农用地类型均在6°～15°有最大分布；然后，随着坡度的增加分布面积减少，大都集中在25°以下。水田随着坡度的增加分布面积逐渐减少，并主要集中在15°以下，这个范围的水田面积占总面积的95%，其中以2°以下范围内的水田占全市水田总面积的44.8%。
（3）各农用地类型在同一坡度级农用地组成结构总的比例有如下规律：随着坡度的增加，耕地所占比例逐渐减小，而林地所占地比例则随着坡度地增加而增加，特别是灌木林地。
4 重庆市农用地变化及驱动力分析
4.1 耕地
耕地是变化最剧烈和频繁的农用地类型，主要是因为耕地作为农业生产的基本条件，与人类生存休戚相关，且容易受到人为因素的影响，这在重庆市耕地的变化上同样有强烈的反映。从监测结果来看重庆市的耕地变化可以分为1985～1995年以及1995～2005年两个阶段。在前一个阶段内，重庆市的耕地呈缓慢增长的趋势；在后一个阶段内，耕地则急剧地减少，平均每年减少的面积达6000hm2，是20年内年均变化面积的将近3 倍，其中大部分的耕地变为了建设用地。耕地的这种变化趋势表现在以下几个方面。
表2 各农用地类型在不同时段内的变化趋势单位：hm2
（1）与重庆市的城市发展以及人口迅速增长有直接的关系 1997年重庆市成立直辖市，重庆市的城市建设步伐加快，城市不断扩张。同时为把重庆市建设为长江上游经济中心，重庆市还狠抓交通枢纽工程，加快了骨架公路、铁路网络等的建设。伴随着城市发展的是人口的增长，从1995年开始重庆市的非农人口增长速度平均每年超过20 万，非农人口的增加必然加剧对住房以及公共设施的需求，这都造成建设用地的快速增加，大量的耕地被占用和非农化。虽然为保证耕地的占补平衡，确保粮食安全，重庆市近年来也加大了对土地开发、复垦、整理的力度，但并不能完全补偿被占用的耕地。
（2）受三峡工程淹没和移民的影响，大量的耕地或被水域化、或被开垦，用于建设移民县城以安置大规模的三峡移民。而近年来重庆市实施的以“退耕还林还草”等工程为主要内容的“青山绿水工程”，又进一步加剧了重庆市耕地的减少。
（3）滑坡等自然灾害的频繁发生也造成了耕地的减少，且难以复垦。
4.2 林地
林地在这20年间经历了增加→减少→增加的变化过程，总体来说仍呈增加趋势。林地的减少主要受毁林开荒及建设用地占用影响，而林地的增加则在很大程度受到政府政策的主导。1989年国家实施了长江上游水源涵养林营造工程和水土保持工程，通过草地植树和退耕还林，营造了一大批林地，这也是1985～1995年重庆市林地增加的主导原因。而随后的城市化进程造成大量耕地的被占用，为了满足对粮食的需求，对林地和草地进行开垦以缓解耕地的紧张。同时受三峡工程淹没的影响，大量林地变成水域。2002年，重庆市对三峡库区实施了退耕还林还草、天然林保护、水土保持、生态建设综合治理等“青山绿水工程”，在三峡库区构筑青山绿水多种生态屏障，从而保证了近年来重庆市林地的增加。
4.3 草地
草地的变化趋势是先减少，后增加，再减少。和1985年的草地面积相比，2005年的草地面积减少了5304hm2。草地的变化同耕地和林地的变化一样，也是多种原因共同作用的结果，总体来说草地的减少主要源于植树造林、毁草垦殖及建设用地侵占。而草地增加的主要原因是森林砍伐后退化陡坡旱地退耕还草。另外，重庆市近年来繁重的土地开发整理工作也是草地减少的一个重要原因。
4.4 园地
园地以2000年为界，先减少后增加。为打造三峡库区生态经济区，重庆市在库区主抓了柑橘种植、草食牲畜、旅游等四大产业，这在很大程度上促进了重庆市果园的增加。
5 结论
本文利用多源遥感影像，在遥感技术和 GIS 技术结合的基础上，对重庆市农用地利用现状进行了监测，并对其从1985～2005年间的变化情况进行了分析。通过本次研究，对重庆市的农用地配置以及20年来的变化规律进行了一定程度的反映和揭示，可为政府决策提供一定的数据参考，同时对遥感技术在重庆市土地资源调查中的应用方法，以及需要解决的技术进行探讨，以便能够把遥感技术深入应用到重庆市国土资源管理中，从而提高土地管理工作的科学化和现代化水平。另外，随着第二次全国土地资源调查工作的全面开展，航空、航天遥感影像必将成为调查的主要信息源，本次研究在一定程度上也是遥感技术在复杂地貌环境中的一次探索和应用。
参考文献
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