基于遥感数据的土耳其CandarliBay沿岸土地覆被变化研究

基于遥感数据的土耳其CandarliBay沿岸土地覆被变化研究摘要：由于人类活动，地球的地被植物显著改变。关于土地变动的信息对自然资源的管理是有用的。最近二十年期间由于都市化和土地退化地被植物变动在土耳其的许多海岸地区迅速地发生了。本文中，使用遥感技术和地理信息系统技术相结合对地被植物变动进行调查。研究的主要宗旨是确定土耳其海岸地区植被覆盖的变化率。有时间序列的LandsatTM影像和ASTER图像将被应用于收集土耳其伊兹密尔CandarliBay的地被植物的变动数据。使用监督分类法和后分类比较来研究这些图像。结果显示城市面积激增，而半自然、农业地区面积有所减少。关键字：土地覆被、变化侦测、后分类、多时段影像、CandarliBay引言有利的生物状态与气候，因沿海位置而得到的便利交通和通信，使得从史前时期开始海岸地区便吸引了人类的定居。为了商业和海上军事的原因，早期定居点选择在了海岸边(NurluandErdem2002)。世界上一半多的人口居住在海岸沿线地区(Hinrichsen1998)。世界上的海岸线经受着城市的扩大，人口增长的压力，工业生产的增长，尤其是旅游和极度的矿物资源开采。结果是，由于人类活动，海岸沿线的土地利用和覆盖戏剧性地变化。土地利用/覆盖变化是研究全球环境变化的关键元素。这些变化成了管理自然资源和追踪环境变化的中心组成部分(Bottomley1998;MuttitanonandTripathi2005)。因此，科学家提出了很多土地覆盖/变化模型来作不同目的的土地利用评估(U.S.EPA2000)。根据传感器的不同，可以获得精度不等的遥感数据(NRC2008)。他们提供了一个动态的、有时间序列的视角(Petersonetal.2004)。为管理海岸地区(HuangandFu2002;Alphan2004;MuttitanonandTripathi2005;Kesgin2007)、城市发展(MundiaandAniya2005;TardieandCongalton2007)、农业用地管理(Zhaoetal.2004)、湿地管理(Munyati2000)甚至森林火情管理(Ayanzetal.2003)，各种不同类型的土地利用变化可用遥感数据进行追踪。变化监测是在不同时段确定一个地区的图形图像的一个进程(Jensen2007)。定时和定量检测提供了一个更好地了解他们之间关系和管理资源的平台(Luetal.2004)。随着卫星覆盖面的增加，计算机技术的迅速发展，地理信息系统使得卫星图像和空间数据集成化，环境监测应用，如变化监测，能够很普遍地使用。侦测土地利用或土地覆盖变化，可以通过比较同一地区不同时段的光谱反射的不同来实现(TardieandCongalton2007)。近年来，使用遥感数据来进行土地利用变化研究方面有了相当大量的研究(YangandLo2002;JensenandSchill2007)。迄今为止，利用传统图像差分图像使用比例，归一化植被指数，主成分分析，多线路数据的图像分类，分类后比较，人工解译等方法已被开发利用(Jensen2007)。后分类比较技术使用的数据，是在像素对像素的基础上，多时段数据。这种技术不仅可以识别区域的变化，而且还提供了观测资料的变化方向(Petersonetal.2004)。分类后比较技术给出了一个变量的检测，用户可以独立地分辨问题的两个图像的精确结果(Singh1989;Mas1999;Acharya2002)。这个研究项目的目的是利用LandsatTM影像和ASTER数据分析CandarliBay在1990年到2005年间的变化。研究区域CandarliBay及其周边区域，位于伊兹密尔省北部，位置在东经26°57′-27°05′，北纬38°48′-38°58′(Fig.1)。介于迪克利和阿利亚加三角洲地区，包括BakircayDelta。占地约有10,500公顷，海拔从1到200米。该地区拥有典型的温和多雨的冬季和夏季炎热干燥的地中海气候。年平均温度在10-25℃之间。年平均降水量在686mm左右，大多降水在冬季。相对湿度在60-65%(TurkishStateMeteorologicalService2007)。主要土壤类型是高地上的红褐色土壤以及在沿海发达地区的下部冲积沿海沼泽。土地覆盖研究区包括森林，半自然区，农业区，橄榄种植园，小城镇，沿海湿地和水体(Kesgin2007)。橄榄树在Candarlı和Aliaga地区经济方面发挥重要作用。传统上，当地人靠油橄榄树，橄榄和其他小型产品生活。农业是在传统上时当地人民的主要经济来源。该研究区域是典型地中海植物区系，森林里的优势种是PinusbrutiaTen，一些地区混有QuercuscocciferaL和MyrtuscommunisL.在荒原上主要是SarcopoteriumspinosumL.该地区的过渡灌木林地主要是JuniperusmacrocarpaSibth.andSm.,P.brutiaTen.andOleaeuropaeavar.Sylvestris(Mill.)Lehr.在少有植物的地区，FrankeniahirsuteL.,GlycyrhizaechinataL.,Petrosimoniabrachiata(Pall.)Bunge,PolygonumarenastrumBoreauandTribulusterrestrisL.这些植物非常普遍。在盐碱地沼泽植被主要包括Artrochnemumfruticosum(L.)Moq.,Halimioneportulacoides(L.)Aellen,Halocnemumstrobilaceum(Pall.)M.Bieb.,SalicorniaeuropaeaL.(Fig.2),PlantagoanceolataL.andBupleurumeuboeumBeauverdandTopali(Efe2000;GuvensenandOztürk2003)。材料和方法材料主要有表明土耳其伊兹密尔CandarliBay15年土地利用/覆盖变化的遥感数据和一些辅助数据（标准地形图、地物图等等），具体是1990年5月19日的LandsatTM影像和2005年7月23日的ASTER图像。为精纠正这些图像，还准备1：25000的该地区地物图，简要表示了多种地物。1：25000的地形图及快鸟高分辨率卫星图像。使用ERDASIMAGINE8.7(ErdasFieldGuide1999)处理遥感数据控制点等问题。另外，ENVI4.1(ENVIUser’sGuide2000)被用来做土地变化分析。方法该研究方法是基于步骤序列的土地变化研究。主要步骤包括：图像与处理、图像分类和变化监测。为了确保土地覆盖变化的准确检测，以及对植被物候季节的差异减少的影响，两个近周年图像覆盖了钱达尔勒湾及周边进行研究的地区。从参考数据得到数字地图与地理信息系统的集合，每个图像大约有30个均匀分布的控制点。采用用横墨卡托坐标系统最近邻居算法对卫星图像几何校正。使用最大似然监督分类法以简化研究并提高精度。通过快鸟高分辨率影像进行分类。在分类后比较变化检测方法采用这种方法，以提高图像的分类质量。这种技术，从1990-2005年两个图像进行独立的图像分类和分类相结合，以创建一个新的变化图像分类。结果和讨论1990年5月19日的LandsatTM影像和2005年7月23日的ASTER影像被用来做变化监测。用最大似然监督分类法生成土地利用图。用1：25000的卫星图像来分辨土地利用/覆盖信息。用CORINE命名该分层分类方案，选中为当前分类(Bossardetal.2000;PerdigãoandAnnoni1997)。类别分别为城市组织、永久农作物，农业用地（可耕种和混杂农业用地），森林、灌木丛或混杂植物组织，裸地和水体。这样的分类导致了分为8个类别的土地利用分类图的出现。通过土地利用变化监测，生成新的变化图层，并且比较。两幅图层通过像素间的对比得到监测矩阵。该矩阵是ENVI4.1变化模型的输出。未分类的像素没有包含在进程中。表一矩阵显示1990年到2005年地物类型的变化情况。通过图表矩阵，可以发现很多面积巨大的农业用地和半农业-植被用地变成了城市用地。除此之外，一些橄榄种植园也变为城市用地。一些裸地也变为上述地区。从1995年到2005年，405.52公顷的农业用地变为了橄榄园，275.93公顷的农业用地变为城市用地；460.20公顷的半自然地区变成了橄榄园；402.5公顷的半自然地区变成了城市用地；361。48公顷的落地变成了橄榄园；504.24公顷的落地变成了半自然地区；448.29公顷的落地变成了城市用地。表二显示了CandarliBay周边1990年到2005年土地利用的变化。城市用地在过去15年从580.08公顷升至1863.12公顷。整个城市变化的百分比是32.22%，主要归功于城市周边和海岸沿线的新居民的城市建设。橄榄园从1995.48公顷变成了2165.65公顷，总共变化了5.28%。这样的变化主要是由于新种植园的诞生。橄榄树及其产品时这一地区的主要收入来源。半自然地区面积从2452.22公顷降到了1939.42公顷变化率达到12.88%；裸地面积从2150.39公顷降到了969.19公顷，变化率达到29.67%。这样的变化主要源于CandarliBay新居民点的建设。总结对地球表面和土地利用/土地覆盖空间结构急剧变化的复杂性状况，遥感技术作为重要工具，可通过各种技术和方法监察和景观产生有价值的数据，分类后比较使得给予有关的变化的性质的信息具有优势。由于图像上属于农业和城市地区的像素光谱值显示相似，像素值比较混杂，因此在一些地区取得了图像判读困难，如农业地区被视为是城市地区，但这个错误根据评估分析结果的准确性可以忽略。这项研究采用LandsatTM影像和ASTER影像，通过后分类比较，勾画出CandarliBay的土地利用/覆盖变化。15年来，这片地区的土地结构出现了戏剧性的变化。通过上述研究发现城市化进程是以损害半自然地区和农业用地来实现的。半自然地区和农业用地变成了中级的住房。结果显示，研究区的主要土地覆盖变化可通过遥感技术进行监督。研究的结果有利于对海岸沿线土地的应用作出更好的决策。感谢本研究获得了爱琴大学研究基金会的支持。