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国土资源遥感  2018, Vol. 30 Issue (2): 125-131    DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.02.17
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基于TM和OLI数据山西省潞城市土地利用动态变化分析与预测
桑潇(), 国巧真(), 潘应阳, 付盈
天津城建大学地质与测绘学院,天津 300384
Research on land use dynamic change and prediction in Lucheng City of Shanxi Province based on TM and OLI
Xiao SANG(), Qiaozhen GUO(), Yingyang PAN, Ying FU
Institute of Geology and Geomatics, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384,China
全文: PDF(1583 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

以1995年、2000年、2005年和2010年4期TM影像与2015年OLI影像为数据源,首先采用决策树分类算法(classification and regression tree,CART),提取山西省潞城市的土地利用信息,并进行精度评价; 其次,利用土地利用变化幅度、单一土地利用动态度和土地利用程度变化综合指数等分析其土地利用的动态变化情况; 然后,利用前4期数据预测2015年居民地面积,并与实际数据对比,验证GM(1,1)模型有效性; 最后,利用GM(1,1)模型预测2020年的土地利用类型情况。研究结果表明,研究区土地利用动态变化情况中,林地与居民地面积增加,耕地与未利用地面积减少,水域基本保持不变; 开发利用程度属于中等; 土地利用结构基本保持不变; 2020年研究区内耕地面积预测值为22 759.32 hm 2,居民地面积预测值为8 854.76 hm 2

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桑潇
国巧真
潘应阳
付盈
关键词 TMOLICART土地利用动态变化GM(1,1)    
Abstract

In this study, the authors used TM remote sensing images in 1995, 2000, 2005, 2010 and OLI remote sensing image in 2015 as data sources, classified the image by decision tree method based on CART (classification and regression tree)to obtain the land use information of Lucheng City of Shanxi Province and did accuracy assessment. Then the dynamic change of land use was analyzed by such means as the extent of land use change, the single land use dynamics, and the integrated index of land use change degree. In addition, the GM(1, 1) model was built using first four data and was verified by the actual data in 2015 . At last, the land use of Lucheng City in 2020 was predicted by using the GM (1,1) model. According to the results obtained, the forest area and the residential area increased, the agriculture area and the unused land area decreased, and the water area remained about the same in the 20 years from 1995 to 2015 in Lucheng City; the development degree achieved the medium level and the land use structure remained about the same. In 2020, the predicted value of agriculture area in Lucheng City will be 22 759.32 hm 2 and the predicted value of residential area will be 8 854.76 hm 2.

Key wordsTM    OLI    CART    land use dynamic change    GM(1,1)
收稿日期: 2016-09-19      出版日期: 2018-05-30
:  TP79  
基金资助:天津市自然科学基金项目“天津滨海新区地表水环境信息遥感提取与评价方法研究”(编号: 13JCQNJC08600);“基于变化轨迹方法的滨海湿地流失累积效应研究”(编号: 15JCYBJC23500);国家自然科学基金重点项目“京津唐地区景观格局演变与生态用地流失特征”(编号: 41230633)
通讯作者: 国巧真
引用本文:   
桑潇, 国巧真, 潘应阳, 付盈. 基于TM和OLI数据山西省潞城市土地利用动态变化分析与预测[J]. 国土资源遥感, 2018, 30(2): 125-131.
Xiao SANG, Qiaozhen GUO, Yingyang PAN, Ying FU. Research on land use dynamic change and prediction in Lucheng City of Shanxi Province based on TM and OLI. Remote Sensing for Land & Resources, 2018, 30(2): 125-131.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2018.02.17      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2018/V30/I2/125
精度评价指标 1995年 2000年 2005年 2010年 2015年
分类精度/% 93.00 94.00 95.00 92.00 97.00
Kappa系数 0.88 0.90 0.92 0.87 0.95
Tab.1  分类结果精度
Fig.1  潞城市土地利用分类结果
年份 林地 耕地 居民地 水域 未利用地
面积/hm2 比例/% 面积/hm2 比例/% 面积/hm2 比例/% 面积/hm2 比例/% 面积/hm2 比例/%
1995年 23 301.90 38.05 29 464.50 48.12 5 629.86 9.19 446.95 0.73 2 392.56 3.91
2000年 24 295.00 39.68 27 790.70 45.38 6 632.28 10.83 445.41 0.73 2 072.38 3.38
2005年 25 610.20 41.82 26 294.70 42.94 7 116.24 11.62 449.73 0.74 1 764.90 2.88
2010年 26 736.70 43.66 24 948.20 40.74 7 626.96 12.46 454.66 0.74 1 469.25 2.40
2015年 27 471.00 44.86 24 046.30 39.27 8 256.78 13.48 420.93 0.69 1 040.76 1.70
Tab.2  潞城市各类土地利用类型面积及占比
土地利用类型 1995—2000年 2000—2005年 2005—2010年 2010—2015年
变化面积/hm2 变化幅度/% 变化面积/hm2 变化幅度/% 变化面积/hm2 变化幅度/% 变化面积/hm2 变化幅度/%
林地 993.10 4.26 1 315.20 5.41 1 126.50 4.40 734.30 2.75
耕地 -1 673.80 -5.68 -1 496.00 -5.38 -1 346.50 -5.12 -901.90 -3.62
居民地 1 002.42 17.81 483.96 7.30 510.72 7.18 629.82 8.26
水域 -1.54 -0.34 4.32 0.97 4.93 1.10 -33.73 -7.42
未利用地 -320.18 -13.38 -307.48 -14.84 -295.65 -16.75 -428.49 -29.16
Tab.3  潞城市1995年、2000年、2005年、2010年和2015年土地利用变化幅度
土地利用类型 1995—2000年 2000—2005年 2005—2010年 2010—2015年 1995—2005年 2000—2010年 2005—2015年 1995—2015年
林地 0.85 1.08 0.88 0.54 0.99 1.01 0.73 0.89
耕地 -1.14 -1.08 -1.02 -0.72 -1.08 -1.02 -0.86 -0.92
居民地 3.56 1.46 1.44 1.66 2.64 1.50 1.60 2.33
水域 -0.07 0.19 0.22 -1.48 0.06 0.21 -0.64 -0.29
未利用地 -2.68 -2.97 -3.35 -5.84 -2.62 -2.91 -4.03 -2.83
Tab.4  潞城市1995年、2000年、2005年、2010年和2015年单一土地利用动态度
分级 城镇聚落
用地级
农业用
地级
林草水
用地级
未利用
地级
土地利用类型 居民地 耕地 林地、水域 未利用地
分级指数 4 3 2 1
Tab.5  土地利用类型分级指数
年份 1995年 2000年 2005年 2010年 2015年
综合指数 262.59 263.66 263.30 263.26 264.53
Tab.6  潞城市土地利用程度变化综合指数
Fig.2  潞城市土地利用类型结构
精度评价指标 合格 不合格
C < 0.35 < 0.50 < 0.65 ≥ 0.65
P > 0.95 > 0.80 > 0.70 ≤ 0.70
Tab.7  精度预测等级
年份 观察值 拟合值 绝对误差 相对误差/%
2000年 6 632.280 0 6 630.912 4 1.367 6 0.020 6
2005年 7 116.240 0 7 110.398 6 5.841 4 0.082 1
2010年 7 626.960 0 7 624.556 8 2.403 2 0.031 5
Tab.8  2000年、2005年和2010年居民地拟合结果
年份 观察值 拟合值 绝对误差 相对误差/%
2000年 27 790.700 0 27 689.225 1 101.474 9 0.365 1
2005年 26 294.700 0 26 364.706 7 -70.006 7 -0.266 2
2010年 24 948.200 0 25 103.546 7 -155.346 7 -0.622 7
2015年 24 046.300 0 23 902.714 6 143.585 4 0.597 1
Tab.9  2000年、2005年和2010年和2015年耕地拟合结果
年份 观察值 拟合值 绝对误差 相对误差/%
2000年 6 632.280 0 6 615.324 7 16.955 3 0.255 6
2005年 7 116.240 0 7 115.534 7 0.705 3 0.009 9
2010年 7 626.960 0 7 653.567 6 -26.607 6 -0.348 9
2015年 8 256.780 0 8 232.283 2 24.496 8 0.296 7
Tab.10  2000年、2005年和2010年和2015年居民地拟合结果
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