引用本文
秦润君, 吴虹, 郭琪, 赵胜利. 基于遥感和GIS技术的漓江自然地貌破坏现状调查[J]. 国土资源遥感, 2013,25(1): 160-164
QIN Runjun, WU Hong, GUO Qi, ZHAO Shengli. Investigation of damage situation of the natural landform along Lijiang River based on GIS and RS[J]. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES,2013,25(1): 160-164  
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基于遥感和GIS技术的漓江自然地貌破坏现状调查
秦润君, 吴虹, 郭琪, 赵胜利
桂林理工大学地球科学学院遥感研究所,桂林 541004

第一作者简介: 秦润君(1984-), 女, 硕士, 研究方向为定量遥感。 E-mail:likepal@gmail.com。

收稿日期: 2012-04-10
基金: 国家科技支撑计划项目(编号: 2012BAC16B00)、漓江流域遥感动态评估与监管技术体系研究项目(编号: 2012BAC16B01)及广西空间信息与测绘重点实验室主任基金项目(编号: [2011]03)共同资助
摘要

针对漓江流域自然地貌被人为破坏的现状,以0.61 m分辨率的QuickBird 2和5.6 m分辨率的IRS-P6卫星遥感数据为信息源,在ENVI和 MapGIS软件的支持下,对漓江流经桂林市区段,即兰洲大桥—磨盘山大桥之间约30 km河岸自然地貌遭受人为破坏的现状开展了遥感调查。通过遥感图像处理、分析和人机交互解译,对3种河岸地类(农林用地、建筑用地和自然景观区用地)进行了测量与统计分析,结果表明: 2009年漓江两岸农林用地占岸长度为河岸总长度的57.78%,建筑用地占35.95%,自然景观用地仅占6.27%。这说明,随着桂林城市规模的急速扩展,人类活动对漓江自然地貌形态造成了严重破坏,漓江综合治理已经刻不容缓。

关键词: 遥感; 地理信息系统(GIS); 漓江流域; 地貌; 现状调查
中图分类号:TP79 文献标志码:A 文章编号:1001-070X(2013)01-0160-05 doi: 10.6046/gtzyyg.2013.01.28
Investigation of damage situation of the natural landform along Lijiang River based on GIS and RS
QIN Runjun, WU Hong, GUO Qi, ZHAO Shengli
Guilin University of Technology Remote Sensing Institute, Guilin 541004, China
Abstract

In view of the increasing man-made damage situation,the authors employed the high resolution satellite QuickBird-2(resolution 0.61 meters) and IRS-P6(resolution 5.6 meters)remote sensing data and utilized ENVI and MAPGIS software to conduct remote sensing investigation of the part of Guilin city through which the Lijiang River is flowing, and the survey area covered both banks of the Lijiang River between Lanzhou Bridge and Mopanshan Bridge about 30 km in length. Through remote sensing image processing, analysis and human-machine interactive interpretation, the authors made measurement and statistical analysis of three kinds of man-made damage. The results show that until 2009, the natural landscape area had accounted for 6.27% of the whole investigated area, agriculture and forestry land accounted for 57.78% and land for construction accounted for 35.95%. These data suggest that, with the rapid expansion of the Guilin city, Human activities caused serious damage to the Lijiang River’s natural landscape, and hence the comprehensive treatment and harnessing of the Lijiang River are urgent.

Keyword: remote sensing; GIS; Lijiang River basin; landform; current situation survey
0 引言

全新世以来, 随着人类活动的出现及其范围与强度的不断增加, 控制漓江流域地貌形态演化的营力及作用方式也在不断地发生着变化[1], 由原来纯自然地质营力的地壳上升与河流冲蚀-冲积地质作用相结合的方式, 逐渐演变为今天的人-地相互作用、相互影响的方式[2]。尤其是在自20世纪50年代末期以来的近半个多世纪时间里, 随着桂林城市化进程的加快, 人类活动已成为影响漓江流域地貌形态和生态环境演变的重要因素[3]。近20 a来, 伴随着社会、经济的飞速发展, 漓江流域内也出现了一系列环境问题, 如河道长时间枯水、水体污染、耕地减少、地表塌陷、水土流失以及森林质量下降等[4], 这在一定程度上制约了桂林市经济的可持续发展, 尤其是旅游业的发展。为了保护漓江两岸得天独厚的生态环境和自然景观, 有必要对漓江、乃至整个漓江流域的土地利用状况进行调查与动态监测。遥感技术[5]现势性强, 在调查和监测目标物的空间分布现状与变化趋势方面具有一定的优势。为此, 笔者采用QuickBird 2(QB2)和IRS-P6(P6)高分辨率遥感数据, 在ENVI和 MapGIS软件的支持下, 对漓江两岸不同土地利用类型的占岸现状进行了调查与分析。

1 漓江流域地貌

漓江属珠江水系, 为桂江上游的习称。漓江发源于华南第一高峰— — 猫儿山(海拔2 141.5 m), 全长214 km, 自北向南流经兴安、灵川、临桂、桂林、阳朔及平乐等5县1市, 流域面积达12 285 km2。漓江从源头到终点, 穿越中山山地(40 km)、丘陵谷地(44 km)、峰林平原(30 km)、峰丛峡谷(80 km)及低山丘陵(20 km)等5个地貌单元[6]。地形起伏较大且变化复杂, 总体地势北高南低。流域处于南岭山地西段向贵州高原过渡地带, 流域内地貌类型众多, 尤其是岩溶地貌形态优美且富于变化, 风光迷人, 自然地貌景观的研究和观赏价值甚高, 历来在国内外享有极高声誉。本文研究区为漓江流经桂林市区的兰洲大桥— 磨盘山大桥之间的河段, 介于N25° 22'~N25° 10', E110° 16'~E110° 24'之间。

2 研究方案设计
2.1 数据方案

以P6和QB2数据为基本信息源。P6卫星搭载LISS4和LISS3 2个多光谱传感器, 其中LISS4的全色波段分辨率为5.8 m, 图像幅宽为23.9 km; LISS3有4个多光谱波段, 即B2(绿光波段, 0.52~0.59 μ m), B3(红光波段, 0.62~0.68 μ m), B4(近红外波段, 0.77~0.86 μ m), B5(短波红外波段, 1.55~1.7 μ m), 分辨率均为23.5 m, 图像幅宽141 km。

考虑到一种地物在图像上至少需要有3个像元大小的面积才能得以反映, 因此, 构成漓江土地利用基本单位的最小面积应不小于9 m2。利用QB2和P6高分辨率遥感数据进行数据融合, 既能发挥QB2高空间分辨率优势, 又发挥了P6多光谱信息优势, 融合图像能够达到较好的解译效果。

2.2 布点方案

在遥感图像上沿河流布设采样点是整个调查过程中十分重要的环节。为了提高遥感调查图件的成图精度, 必须在全工作区域内均匀布设样点。由于网格法具有样点分布较均匀、适宜计算机快速处理等优点, 因此本研究采用了网格布点方案, 用MapGIS生成1 km× 1 km网格, 样点间距离控制在100 m左右。

2.3 图像处理方案

图像处理主要包括辐射校正、几何纠正、彩色合成和图像融合等[4]。首先, 采用1:1万比例尺地形图及其控制点数据分别对QB2, LISS4全色波段数据和LISS3多光谱数据进行辐射校正、几何纠正及彩色合成; 然后, 使用HSV融合方法对QB2全色波段数据和P6多光谱数据进行融合。本次对P6数据采用B5(R), B4(G), B3(B)波段组合进行真彩色合成, 合成图像如图1所示。

图1 研究区P6真彩色合成图像(R: B5; G: B4; B: B3)Fig.1 P6 true colour composit image of study area

在图1上, 植被呈绿色或黄色, 水系呈蓝色(深蓝色或蓝黑色), 岩石土壤呈现红色或褐色[7]。

3 遥感信息提取
3.1 解译标志的建立

本次调查将漓江沿岸土地利用类型分为农林用地、建筑用地和自然景观用地3种类型[8]。以色调、形态、结构及纹理等影像特征为主要识别标志, 结合地形地貌、土地利用现状图、林相图及生态规划图等资料[9], 并通过野外调查建立了研究区的遥感解译标志(表1)。

表1 漓江沿岸3种土地利用类型的遥感影像特征 Tab.1 Image feature of 3 landuse types of Lijiang River coasts
3.2 人机交互目视解译

根据目视解译的原则, 使用MapGIS 6.7软件对遥感图像进行人机交互解译。步骤如下:

1)导入经过预处理的P6图像, 并以其作为工作底图;

2)建立线文件。根据遥感解译原则、解译标志和基本信息分类编码, 绘制最小线段图(图2);

图2 最小线段图Fig.2 Minimum line segment map

3)根据类型及编码要求对已经绘制好的线段进行ID编码(图3);

图3 最小线段编号图Fig.3 Minimum line numbers figure

4)形成遥感解译成果图(图4)。

图4 研究区1:25 000比例尺遥感解译图Fig.4 Remote sensing interpretation map of study area (1:25 000)

4 定量分析

MapGIS 6.7软件能自动对绘制好的线段进行ID编号, 在MapGIS 6.7软件属性库管理里面可以查询线段的长度。统计结果表明, 漓江兰洲大桥— 磨盘山大桥之间的两岸河段总长度为59.585 km, 调查河段长约30 km[10]。

利用MapGIS的 “ 实用服务\投影变换\工具\点位置转换为属性” 以及“ 属性生成文本文件” 功能, 生成“ 坐标.txt” 文件, 以此作为野外采样GPS快速定位指导的文本文件。

根据室内已有的材料进行实地验证, 考察土地类型是否发生改变, 同时纠正坐标点, 最终获得沿岸各土地利用类型长度及占总岸长的比例(表2)。

表2 研究河段沿岸各土地利用类型长度及占总岸长的比例 Tab.2 Length statistics of landuse types and its ratio to the total river bank length in the study area

从表2可以看出, 自然景观区用地的占岸长度(3.734 km)仅为总岸长(59.585 km)的6.27%, 农林用地和建筑用地的占岸长度分别为总岸长的57.78%和35.95%, 这表明漓江两岸的生态环境情况已经十分严峻。分别对东、西两岸农林用地和建筑用地占岸长度统计, 结果表明: 东岸自然景观被破坏的更为严重; 两岸农林用地的每个独立单元占岸长度大多在100~600 m范围内, 两岸情况类似; 建筑用地占岸在东岸大多在100~400 m范围内, 而在西岸的占岸规模则更大些, 大多在200~600 m范围内。具体情况如图5, 6所示。

图5 东岸农林和建筑用地长度统计Fig.5 Length statistics of agriculture and forestry land and building land in the east coast

图6 西岸农林和建筑用地长度统计Fig.6 Length statistics of agriculture and forestry land and building land in the west coast

5 结论

本文综合利用遥感和GIS技术对漓江流经的桂林区段两岸农林用地、建筑用地及自然景观区用地占岸情况进行了调查研究, 快速、准确地获得了多种统计数据。利用MapGIS软件进行人机交互式屏幕解译, 通过对遥感图像的缩放和平移等操作提高了定位和定性研究的精度, 同时可将解译结果直接以数字形式存入到GIS中, 提高了数字化的处理速度和精度。通过对漓江流域两岸不同土地利用类型占岸长度的统计, 得出农林用地占岸长度为两岸总长度的57.78%, 建筑用地为35.95%, 自然景观区用地仅为6.27%。这一结果表明, 随着人类活动对漓江生态环境影响的不断加剧, 自然景观被破坏的形势已十分严峻, 对漓江流域的综合治理已刻不容缓。

需要说明的是, 本文研究范围并非整个漓江流域, 只涉及漓江兰洲大桥— 磨盘山大桥之间的河段, 其结果有一定的局限性; 对土地利用类型只划分3个大类, 尚不能提供准确的土地利用现状, 对土地利用类型的目视解译精度还有待提高。这些问题将有待于在今后研究中进一步完善和解决。

The authors have declared that no competing interests exist.

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