陆地卫星影像应用于土地利用调查与评价
陈有明, 刘同庆, 杨则东, 黄燕, 杨扬
安徽省地质调查院, 合肥 230001

第一作者简介: 陈有明(1982-),男,高级工程师,主要从事遥感地质应用研究工作。

摘要

利用Landsat(TM/ETM)遥感图像,对安徽省土地利用状况进行调查,基本掌握了安徽省各类土地面积与分布特征,对土地资源做出相应评价,对今后的土地利用提出了建议。

关键词: 遥感; 土地利用调查; 土地资源评价
中图分类号:TP79 文献标志码:A 文章编号:1001-070X(2010)增刊-0108-05
The Application of Landsat Images to the Investigation and Evaluation of Land Use
CHEN You-ming, LIU Tong-qing, YANG Ze-dong, HUANG Yan, YANG Yang
Geological Survey Institution of Anhui Province, Heifei 230001, China
Abstract

In this paper,an overall investigation of land use situation in Anhui Province was made by using American Landsat (TM/ETM) remote sensing images. As a result, the areas of various kinds of lands and their distribution features are basically understood, and the corresponding evaluation of land resources is given. Some suggestions are put forward concerning the land use in the future.

Keyword: Remote sensing; Investigation of land use; Evaluation of land resources
0 引言

土地是宝贵而有限的自然资源, 随着经济建设的高速发展和城市化进程的日益加快, 对土地的需求不断增长, 人地矛盾日趋突出。因此, 采用遥感技术调查手段, 宏观上对土地利用状况进行快速调查与评价, 为安徽省合理利用土地资源, 综合规划整治保护土地, 充分挖掘土地利用潜力, 促进国民经济健康、可持续发展, 提供了丰富的遥感调查成果资料, 并对新一轮土地调查与动态监测具有借鉴及推广应用价值。

1 遥感调查方法

安徽省土地资源遥感调查, 以室内遥感图像解译为主, 辅以必要的野外验证, 调查土地利用状况, 并按照相关要求, 在MapGIS等平台上量算统计各土地利用类型的面积及各项土地利用指数。

1.1 土地利用类型遥感解译标志

安徽省土地利用状况遥感调查主要采用2001年成像的Landsat ETM图像为主要数据源, 在对ETM图像数据进行几何纠正、图像增强等预处理基础上, 建立土地利用类型遥感解译标志(表1)。

表1 土地利用分类ETM图像解译标志
1.2 地物面积折算方法

遥感调查不能详尽反映细小及某些线状地物, 诸如乡村居民点、草地、坑塘、沟渠、河流、田坎及乡村道路等, 因此, 对遥感解译和统计值应予换算和折算。按照全省自然地理特征, 将全省划分为淮北平原、江淮丘陵、沿江平原、皖西及皖南山地等5个单元; 参照1:5万地形图及航片, 结合野外调查, 确定不同单元细小地类的改正系数, 对该地类面积予以折算。

2 土地利用结构与分布

经遥感调查统计, 安徽省国土总面积为14 017 044 hm2, 土地利用结构如图1所示。

图1 安徽省土地利用结构

土地面积最大的是六安市(1 843 042 hm2), 最小的是铜陵市(106 041 hm2)。人均土地面积为0.221 3 hm2(按2001年全省人口计算, 后同)。人均占有土地面积最多的是黄山市(0.659 3 hm2/人), 最少的是淮南市(0.102 0 hm2/人), 多数城市人均占有土地面积不到0.20 hm2。各种土地利用类型分布如下:

(1)耕地。遥感调查全省耕地总面积为5 966 236 hm2, 拥有耕地面积65× 104 hm2左右的城市有滁州、六安、阜阳、宿州和亳州, 5城市占有全省耕地面积56.1%, 耕地面积最小的为铜陵市(122 159 hm2)。全省人均耕地面积为0.094 0 hm2; 按农业人口计, 人均耕地面积0.118 0 hm2; 按农户计, 户均耕地面积0.458 0 hm2。按总人口统计的人均土地, 各城市间差异较大, 若从农业人口人均拥有土地统计数据看, 超过全省平均值20%的城市仅有滁州、蚌埠和淮北3城市, 低于全省平均值20%以上城市有黄山、安庆、铜陵及阜阳市, 比较突出的是滁州市, 农业人口为0.214 0 hm2/人; 最少的是黄山市, 农业人口0.073 3 hm2/人。总体上看, 全省人均耕地还算均衡。耕地分为水田和旱地两类。水田包括灌溉水田和望天田, 占耕地面积的42.94%; 旱地占57.06% 。从空间上看, 旱地主要分布在淮北平原区, 占全省旱地面积的75%, 其次是江淮丘陵东部的滁州以及六安市; 水田主要分布于江淮丘陵区和沿江平原区, 即沿江一带、巢湖周围地区以及江淮之间中部、中西部和东南部, 以六安、滁州、巢湖、安庆、宣城、芜湖、马鞍山和合肥等市最为集中, 占全省水田面积90%左右。淮北平原区水田面积所占比例较小。

(2)园地。园地主要包括茶园、果园和桑园等, 全省共有园地341 775 hm2, 占全省土地总面积的2.44%, 人均园地0.005 3 hm2。黄山市拥有园地79 405 hm2, 占该市土地总面积的8.2%, 按农业人口计, 人均园地0.067 3 hm2; 其次为六安、宿州和宣城, 其4城市占有全省园地总面积70%。而合肥等多个城市人均园地面积远低于平均值。茶园和桑园主要分布在淮河以南的地区, 以皖南山区和皖西山区最为集中; 果园主要集中在淮北平原区, 其中淮北平原的黄河故道及其泛区是安徽水果主要产区。

(3)林地。全省共有林地3 381 080 hm2, 包括有林地、灌木林、疏林地、迹地和苗圃等, 占全省土地总面积24.12%。拥有林地面积最大的是黄山市, 为696 248 hm2, 占该市土地总面积的71.9%, 其次为宣城、六安、安庆和池州, 其5城市拥有全省林地总面积的86.7%。从人均拥有量看, 各城市差异较大, 黄山市人均林地0.474 0 hm2, 而蚌埠市人均林地仅0.002 0 hm2, 相差200多倍。总之, 林地在空间分布上集中性明显, 主要在皖南山区和皖西山区。

(4)牧草地。全省拥有牧草地37 525 hm2, 包括天然草地和人工草地, 仅占全省土地面积0.27%。草地面积最大的有滁州市(14 835 hm2), 而蚌埠等城市几乎没有上规模的草地。全省牧草地在空间分布上高度分散, 面积大小不等, 小块草地未能上图的居多, 并与农田和林地混杂分布。

(5)居民地及工矿用地。全省居民地及工矿用地合计1 267 145 hm2, 占全省土地总面积9.04%, 人均居民地及工矿用地为0.020 hm2。据粗略统计, 乡村人均拥有居民点及工矿用地略大于全省平均数, 城市多小于平均数。居民地及工矿用地占地较大的是六安市(140 071 hm2), 最小的是铜陵市(11 877 hm2)。大多城市人均占有居民地及工矿用地在0.014 6~0.021 3 hm2之间, 仅滁州市偏大(0.030 5 hm2)。总之, 安徽省不同城市人均拥有居民地及工矿用地比较接近, 乡村人均拥有量多于城市。

(6)交通用地。全省交通用地计273 850 hm2, 占全省土地总面积的1.95%, 人均交通用地为0.004 3 hm2。交通用地量最大的是宿州市(33 805 hm2), 最小的是马鞍山市(1 700 hm2), 人均拥有交通用地面积最大的是蚌埠市(0.007 3 hm2), 最小的为马鞍山市(0.001 4 hm2)。总体上看, 交通用地北方大于南方, 平原大于山地。

(7)水域。水域包括河流、湖泊及水库坑塘等, 全省水域面积1 997 815 hm2, 占全省土地总面积14.25%, 人均水域面积0.031 6 hm2。拥有最大水域面积的是安庆市318 389 hm2, 其次是六安, 巢湖、滁州和合肥, 5城市共拥有全省水域总面积的58.3%。人均拥有水域面积最大的是池州市(0.055 9 hm2), 而淮北、阜阳、亳州及宿州市都远低于全省平均数。很显然, 广阔的安徽淮北平原, 水域面积分布无论是总量上、还是人均拥有量上都是很小的。

(8)未利用地。未利用地主要有荒草地、盐碱地、田坎及裸岩(砾)石等, 面积约751 618 hm2, 占土地总面积的5.36%, 人均未利用地0.012 0 hm2。未利用地主要分布在巢湖市(121 147 hm2)及滁州、宣城、六安、安庆和池州, 其6个城市共拥有全省未利用地80.1%。人均拥有未利用地最大的是池州市(0.056 7 hm2), 最小是阜阳和亳州市, 约为0.000 7 hm2。总体上看, 北方平原区未利用地总量和人均拥有量远远低于皖西、皖南、沿江区和江淮区。

3 土地资源评价
3.1 土地利用的有利条件

安徽省山地、丘陵、岗地和平原相间分布, 地貌类型复杂多样, 自北而南依次为淮北平原、皖西山地、江淮丘陵、沿江平原和皖南山地丘陵。复杂的地貌格局形成了多种多样的土地类型, 主要类型的土地资源分布又相对集中。气候、土壤和植被具有明显的南北过渡特征, 使本省的土地利用类型和耕作制度都打上了南北过渡的烙印。土地的适宜性强, 自然生产力较高, 这对我省区域农业的专门化生产和综合发展、选择合适的土地利用方式、充分利用土地资源等创造了良好的、多样的自然环境。

安徽省自然地理位置处于南、北过渡地带, 社会经济也处于我国东部沿海发达经济区向西部内陆落后经济区的过渡地带。经济发展必将加速我省土地资源的全面开发和利用, 提高土地利用的经济效益。

3.2 土地开发利用程度及经济效益分析

(1)土地垦殖率。全省垦殖指数为42.57%, 反映出土地开发程度和种植业发展程度很高。但各市垦殖指数差异较大, 最高的是亳州市, 达70.70%, 最低的是黄山市, 仅占8.90%。

(2)土地利用率。全省土地利用率平均94.64%, 土地利用程度很高。亳州市土地利用率达99.70%, 其他各城市的利用率都处在高值状态, 差异不很显著。

(3)建设用地率。全省建设用地率也处在较高水平, 平均为10.99%, 而且建设用地的增速较大。不同城市建设用地率差异较大, 最高的是淮南市, 为18.8%; 最低的是黄山市, 为3.8%; 池州和宣城市建设用地率很低。

(4)土地生产率。土地生产率可以概略反映出土地宏观经济效果, 2001年全省土地生产率为23 473万元/hm2。城市间差异较大, 最高的是马鞍山市, 为81 261万元/hm2; 偏低的是池州、黄山和六安市, 还不到1万元/hm2

3.3 土地利用存在的主要问题

(1)土地利用结构不尽合理, 土地生产率低、经济效益不高。

(2)土地供需矛盾突出, 尤以耕地不足为甚, 土地后备资源严重不足。在全省土地结构中, 耕地比重远高于全国平均水平, 但人均耕地十分有限, 仅0.094 0 hm2 (包括劣质、低产地)。我省农耕历史悠久, 可垦土地资源的利用较充分, 未利用土地比重较低, 且主要分布在偏远山区, 开发利用难度较大, 后备耕地资源十分有限。加上我省处于工业化初期, 随着工业化和城市化进程加快, 居民地、工矿和交通建设等将继续占有大量耕地, 耕地形势不容乐观。

(3)土地污染问题严重, 工业废水、农药污染农田, 工业废渣和生活垃圾侵占大片土地, 不合理的井下开采引起地面塌陷, 有害气体烟尘的排放形成酸雨, 都导致土地资源的破坏。

(4)水资源分布不均, 淮北平原和丘陵地区严重缺水问题未能缓解, 严重制约土地资源的开发利用。

(5)土地权过度分散, 几千万农民人人均其田, 在当今各国实不多见, 乡村土地流转不敢放手推进, 土地失去其固有的资产和商品属性, 也是制约安徽省由农业大省向农业强省跨越的一个因素。

3.4 土地利用潜力分析及对策建议

土地资源潜力是指在一定的社会经济条件下, 人类开发利用土地资源可能达到的广度和深度, 包括自然生产潜力和改造利用潜力两个方面。安徽省人多地少, 尽管土地资源的适宜性较好, 但总体上看土地质量不高, 土地后备资源不足。因此, 分析土地资源潜力, 合理利用土地资源, 提高土地生产率, 是土地规划利用方面的根本性战略。

3.4.1 耕地

淮河以北属暖温带半湿润季风气候, 淮河以南属亚热带湿润季风气候。这种优越的气候资源, 既适合于麦类、油菜和午季豆科等喜凉作物的生长, 又有利于水稻及棉花等喜温作物的种植。全省土地自然生产力呈由南向北递减的地带性分布规律, 几大农业区自然生产潜力如表2所示。

表2 安徽省土地资源自然生产潜力分区

安徽省土地垦殖系数较大, 耕地利用面积的拓展空间不大, 且随着退耕还林、还草和还湖等生态规划的需要, 及城乡建设用地的增加, 耕地面积还将减少。但由于对土地的经营管理水平以及生产的自然、经济及技术条件远未使作物达到其生产力的上限。因此, 建议通过以下措施和途径, 发掘耕地利用潜力:

(1)以农田水利基本建设为主, 辅以增肥改土措施, 改良中低产田;

(2)继续推广新技术, 迅速把农业科技成果转化为生产力, 逐步提高农业劳动力素质;

(3)重视农田外部环境的改善, 建立起良性循环的农田生态系统;

(4)调整作物结构, 合理轮作, 适当提高复种指数。

3.4.2 园地

园地是茶、桑、果等经济作物的生产用地。安徽省气候条件优越, 地貌和土壤类型复杂多样, 适宜茶、桑、果、药材及薄荷等多种经济作物的生产栽培。全省现有各类园地341 775 hm2, 仅占土地总面积的2.44%。园地占用耕地较少, 立地条件差, 80%左右都是在开发荒山、荒坡、荒地、荒滩和“ 四边” 的基础上建立起来的。土壤的肥力、保肥保水性能、灌溉条件都比较差, 交通也不便利。在现有园地中, 低产园地比重高, 占园地总面积56.6%, 名、优、特产品所占比例也不大, 规模和集约经营水平不高。建议以挖掘潜力为主, 改良低产园地, 提高产品质量和单产; 增加物质和技术投入, 加强科学管理, 新(扩)建茶、桑、果园等多种经济作物基地; 加强土地适宜性研究, 逐步扩大名、优、特园地面积, 提高名、优、特种属和总量, 适应市场需求。

另外, 全省茶、桑、果、药材等区域布局应力求合理, 各大农业区发展应各有侧重。淮北平原是水果、药材、薄荷的主要发展地区, 并应积极稳定地发展蚕桑生产; 皖西大别山区是茶、桑、药材及其他经济作物的重要发展区; 皖南山地丘陵地区是茶、桑、水果、药材及其他经济作物的重要基地, 也应是我省高效农业和创汇农业的主要生产基地; 江淮丘陵地区适合水果、薄荷、药材及其他经济作物的栽培; 沿江平原地区应重点开发水果、花卉和茶叶等经济作物。

3.4.3 林地

森林是人类赖以生存和发展的重要自然资源, 不仅具有提供木材和林副产品的直接经济效益, 还具有涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候、净化空气及旅游保健等生态效益和社会效益。进入90年代, 安徽林业一直保持着持续、稳定和健康的发展态势, 是全国第四个消灭宜林荒山和基本全面绿化的省份; 尤其是平原林业由淮北农区起步, 逐步推向江淮丘陵和沿江平原, 初步建成全省综合农田防护林体系构架。无论山区、丘陵, 还是平原、森林资源增幅较大并步入良性循环。经调查统计, 全省现有林地面积3 381 080 hm2, 占土地总面积24.12%, 人均林地0.053 3 hm2, 远低于全国平均水平。森林资源的总量明显不足, 林地质量差, 林产品没有形成优势, 林业生产力水平与作为南方集体林区重点省份较好的自然条件很不相称。因此建议: 第一, 提高林地利用率, 加速林地改造和抚育, 使灌、疏林地尽快成为有林地, 加快有林地中的低产林改造; 第二, 继续作好退耕还林工作, 扩大经济林等地面积, 并重视零星荒山、荒地开发利用; 第三, 进一步推进淮北、江淮和沿江等地域非林地造林工程, 注重林业生态和经济效益的统一; 第四, 树立大农业观点, 加大加深非木质资源的开发, 实现林业结构的调整。

3.4.4 牧草地

安徽省草场主要是林(农)间草场和森林破坏后的迹地草场, 草场质量较差, 许多草场尚处在自然利用阶段, 草地生产力低, 生产潜力未能挖掘。小部分草地自然放牧, 大部分尚未开发利用, 造成资源的极大浪费。全省待开发利用的草场面积较大, 草地类型多样, 牧草资源丰富, 草地分布更有利于实现农、牧、林综合发展, 成为高效能的大农业生态系统。在皖西大别山和皖南山地丘陵地区, 以宣郎广丘陵岗地和贵池市草场有较大的开发价值, 其他湖滩、沙洲地等也有较好的季节性草场。建议在黄山和贵池等城市继续扩大牧草面积; 对省内现有草场注重改良, 引进优质牧草, 提高草场载畜量。在牧业发展总体布局上, 逐步解决安徽南、北方草食家畜的结构数量与草场分布不平衡问题, 引导地方农业生产方式的转变。

3.4.5 可养水面

安徽省气候温和, 雨量较充沛, 水面广阔, 长江、淮河横贯, 湖泊众多, 池塘棋布, 沟渠纵横。2001年全省水产品产量159.94万t, 人均水产品占有量25.3 kg, 水产品产量增长较快, 水产值在经济构成中的比例, 近年有较大提升。但可养水面资源潜力仍很大, 可养水面利用率不高, 已养水面中低产水面比重偏高, 荒水面面积较大。建议提高可养水面利用率; 改造采煤区已稳定了的深层塌陷地成可养水面, 多途径扩大可养水面积。另外, 在巢湖等水域以发展食草鱼养殖等多种方式, 促进生态环境的改善。

3.4.6 建设用地

安徽省城镇人均综合用地指标比较合理, 但增速较快。总体上看, 在城镇用地中, 公共设施和绿化用地普遍不足。城镇(包括乡村)居住用地普遍偏大, 这是由于一些地方旧城区改造缓慢, 小城镇、乡村建筑层较低等原因所致。集镇存在闲置地较多现象。经济开发区存在圈地浪费行为。村庄建设用地80%左右都是宜耕地, 且空闲地比例超过村庄用地的10%。交通用地近年增速较快, 公路和农村道路占地比例较大。合肥、宣城及芜湖等城市城区扩展势头较猛, 根据2000年与1990年两个时相遥感图像所圈定的合肥建成区面积相差一倍多。但是, 建设用地扩大之势不可避免, 建设用地潜力的挖掘重在合理规划, 减少浪费。

4 结论

(1)利用TM/ETM遥感图像进行土地利用状况调查是一种经济、高效也是有效的技术手段;

(2)安徽省土地的适宜性强, 自然生产力较高, 农业的专门化生产和综合发展、土地利用方式的合理选择及土地资源充分利用等具备良好的、多样的自然环境;

(3)安徽省土地垦殖率、利用率以及建设用地率均较高, 但土地生产率较低;

(4)土地利用结构不尽合理, 水资源等分布不匀;

(5)今后要调整好农业用地结构, 在全面提高农业生产率的同时, 注重生态建设; 其次是要合理规划建设用地, 尤其要挖掘现有城镇用地潜力, 充分发挥建设用地供应调控社会经济发展的杠杆作用, 着力提升大城镇经济功能, 抑制最近几年居住功能的强势膨胀。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 安徽省人民政府. 安徽年鉴(2001)[M]. 合肥: 安徽《安徽年鉴》出版社, 2001. [本文引用:1]
[2] 安徽省土地利用总体规划领导小组办公室. 安徽省土地利用总体规划专题研究报告[R]. 安徽省国土资源厅, 1995. [本文引用:1]