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李喆1 马润赓2（北京大学遥感与地理信息系统研究所，北京，100871；中国地质大学地球科学与资源学院，北京，100083）摘要：利用1999年2月和2001年4月2幅TM影像资料和其他辅助资料为资料源，对主成分分析处理后的遥感影像进行计算机自动识别，采用人机交互式解译方法获得各种土地利用类型分布信息，并使用地理信息系统的空间分析和数理统计功能分析丽江坝子地区土地利用变化的数量变化，土地利用动态度等特征，以及各类型之间的转化情况。结果表明：本区域耕地面积增加了27km2，城乡用地面积增加了19km2，水体面积减少了11km2，林地和草地基本保持不变；各类型的转化突出表现为水域向城乡用地，未利用土地向城乡用地和耕地转换。关键词：土地利用变化；马尔柯夫矩阵；云南丽江地区；遥感和 GIS区域土地利用/覆被变化（LUCC）是全球环境变化研究中的重要领域之一。土地利用变化数据可以提供研究区域土地利用状况的现实状况，保证国家及时、准确地掌握土地利用变化情况，为制定国民经济发展规划、计划和宏观决策提供科学依据［1］。土地利用变化包括时间变化、空间变化和质量变化等三个方面，其中空间变化反映土地利用变化的空间类型、变化类型的空间分布以及区域差异，是土地管理和规划关注的焦点问题［2］。这一问题的解决关键在于如何提取土地利用变化数据以及如何对获取的信息进行科学的分析处理。遥感技术以其快速、准确、周期短等优点在大中尺度的土地利用/覆盖变化的监测中具有明显的优势。本文利用遥感和 GIS 相结合的方法，通过数理统计分析，描述了丽江坝子地区1999～2001年间土地利用的数量变化和空间变化特征，为该区域土地管理决策、生态环境保护、资源合理开发等奠定了基础，对于区域土地可持续发展和利用具有重要意义。1 研究区概况丽江位于云南省西北部［3］，金沙江中游，地理坐标为：99°23′E～101°31′E，25°59′N～27°56′N。四周分别与迪庆州、怒江州、大理州、楚雄州和四川省攀枝花市、凉山州毗邻，辖丽江纳西族自治县、宁蒗彝族自治县、永胜县和华坪县，国土总面积有02km2。由于地处青藏高原和云贵高原的结合部，属横断山区，地形复杂，山高谷深，长期自然环境相对封闭，形成具有典型特点的垂直自然带和立体气候，动植物区系极为复杂，珍稀野生动植物丰富。全区总人口109 万，包括汉、纳西、彝、傈僳、藏、白、普米等23个民族，其中少数民族人口占57%［3］。2 研究方法1 研究资料分别拍摄于1999年2月和2001年4月2幅 LANDSAT－TM 图像，地面分辨率为30m，在研究区域内没有云层覆盖，质量较好；另有1∶1 万地形图和1∶5 万土地利用图，用于辅助训练样区的选择和目视解译；还有其他统计资料（气象、水文、人口、土壤、社会经济）等。2 主要工作流程使用遥感图像信息进行变化检测的方法主要有三种：分类后比较法，多时相图像直接求交法和多时相图像分类法［4］。多时相图像直接求交法要求两个时相比较接近，检测变化信息一般使用图像差值、比值或主成分分析，操作简单，但是得不到变化的具体地物类型。本文所使用遥感图像时间差异接近3个月，不宜使用直接求交法。多时相图像分类法在使用时要使用静态类型和动态类型，动态类型的训练样本一般不易确定。本文主要使用分类后比较法。本研究的主要工作流程如图1 所示：首先使用 PCI 软件分别对2 幅 TM 图像进行图像预处理（如几何纠正等），并分别对以上两个时相的影像做主成分分析，然后充分结合各种知识（如地形图，植被图等）进行监督分类［3］。监督分类时采用《中国土地利用现状调查技术规程》规定，将土地利用类型划分为：耕地，林地，草地，水域，城乡工矿居民地和未利用土地共6 类。采用人机交互式方法判读分类结果，并将解译结果以栅格形式转入地理信息系统软件 ARC GIS 中进行数据处理，对二期数据进行空间叠置分析，获得土地利用变化数据，以此为基础进行土地利用动态变化分析。图1 项目主要工作流程图3 几个关键技术的处理1 遥感图像的几何配准两个时相遥感图像的几何配准是动态变化研究的基础。为了便于利用地学信息进行辅助分析，可以将遥感图像配准到大地坐标系中。本文选择1∶1 万地形图为基准，在遥感图像上均匀选择12个地面控制点，使用二次多项式拟合，灰度采样方式为双三次卷积，进行几何配准和灰度重采样处理。结果总体均方误差为624，配准误差小于1个像元，满足土地利用动态监测的要求。2 遥感图像的主成分分析主成分分析（又称主分量变换）是一种尽可能不丢失信息用几个综合性指标汇集多个变量的测量值而进行描述的方法［5］。在多光谱图像中，由于各波段的数据间存在相关的情况很多，通过主成分分析就可以把图像的大部分信息用少数波段表示出来，使得信息几乎不丢失但数据量可以减少。本文分别对于二期 LANDSAT－TM 图像的除热红外波段的6个波段采用主成分分析，把获得的第一到第三主成分进行彩色合成，得到处理后的结果图像。3 结果数据的生成根据各种辅助资料，在经过主成分分析处理后的二期遥感图像上选择6个土地利用类型的训练样本，采用最大释然法进行计算机自动识别。由于遥感影像上存在同物异谱、异物同谱以及混合像元等情况，计算机自动识别在某些类别的区分上不太理想，例如未利用土地和城镇用地极易发生混淆。实际工作还需要辅助各种实测资料进行目视修正，以得到两个时相的最终分类结果，然后将分类结果以栅格形式转入地理信息系统软件ARC GIS中，对二期数据进行空间叠置分析，获得土地利用变化数据，并进行必要的数理统计，以便结果分析使用。3 结果分析1 土地利用变化幅度分析区域土地利用变化幅度主要体现在不同土地利用类型的面积总量变化上，可以提供区域土地利用变化总态势和土地利用结构变化信息。利用二期遥感资料，对丽江坝子地区两期土地利用数据进行统计分析，得到结果见表1。表1 1999～2001年土地利用变化表表1说明，3年来本区域耕地面积增加了27km2，城乡用地面积增加了19km2，水体面积减少了11km2，林地和草地则基本保持不变。2 土地利用动态度分析土地利用动态度可以简单采用单一土地利用动态度和综合土地利用动态度来描述［6］。其中单一土地利用动态度可定量描述区域一定时间范围内某种土地利用类型变化的速度，可提供土地利用变化的区域差异和预测未来土地利用变化趋势；综合土地利用动态度用于表征区域土地利用变化的速度。单一土地利用动态度公式表达式为：土地信息技术的创新与土地科学技术发展：2006年中国土地学会学术年会论文集式中，Ua，Ub分别表示研究初期及研究末期某一种土地利用类型的数量；T表示研究期时段长。综合土地利用动态度表达式为：土地信息技术的创新与土地科学技术发展：2006年中国土地学会学术年会论文集式中，LUi 表示研究初期第 i 地物类研究末期转为其他土地利用的面积；ΔLUi 表示第i地物类研究末期转为其他土地利用类型的面积；T表示研究时段。根据公式（1）和（2）计算丽江坝子地区土地利用六种类型的年变化率。结果说明，1999～2001年丽江坝子地区土地利用的年变化率为17%，其中城乡用地和未利用地变化速度最大，年变化率分别达到36%和21%，林地和草地基本保持不变，耕地和水域的年变化率分别为15%和09%。3 土地利用区域差异分析由于地形地貌和气候等自然条件差异，经济发展和人口增长速度不同，使得土地利用区域差异显著。对于土地利用变化的区域差异，可用某一特定土地利用类型相对变化率来表示。相对变化率是一种很好地反映土地利用变化区域差异的方法，其表达式为：土地信息技术的创新与土地科学技术发展：2006年中国土地学会学术年会论文集式中，Kb、Ka分别代表某区域某特定土地利用类型研究初期和研究末期的面积；Cb、Ca分别代表全区域某特定土地利用类型研究初期和研究末期的面积。根据行政区划，将丽江划分成丽江县、宁蒗县、永胜县和华坪县4个区域，根据遥感数据分别计算6 种土地利用类型的相对变化率，其结果见表2。表2 1999～2001年土地利用区域差异表从表2中可以看出，土地利用变化存在明显差异：①就耕地而言，丽江县最大，达到53，明显大于永胜县，宁蒗县和华坪县也大于永胜县；②林地，草地，水域变化各区域差异不大；③城乡用地的区域差异最为明显，丽江县大于其他3县很多，达到36；④未利用地的变化在华坪县较突出，约为89，几乎是永胜县的3倍。4 土地利用类型转换矩阵分析土地利用类型之间的相互转化情况，可采用马尔柯夫转移矩阵模型来进一步描述［7］。马尔柯夫链是一种具有“无后效性”的特殊随机过程，它反映的是一系列特定时间间隔下，一个亚稳定系统由n时刻向n＋1 时刻状态转换的一系列过程中，n＋1 时刻的状态只与n时刻的状态有关。由于土地利用类型演变具有马尔柯夫随机过程的性质：①一定区域内，不同土地利用类型之间具有相互可转化性；②土地利用类型之间的相互转化过程包含着较多尚难用函数关系准确描述的事件，故可采用马尔柯夫转移矩阵模型来描述土地利用类型动态转换。马尔柯夫模型在土地利用类型转化上应用的关键是确定土地利用类型之间相互转化的转移概率矩阵P。若采用斑块相互之间面积的转移概率为矩阵元素，则转移矩阵模型为：土地信息技术的创新与土地科学技术发展：2006年中国土地学会学术年会论文集式中，Pij为土地利用类型i转化为土地利用类型j的转移概率。遥感图像计算机自动识别中得到的土地利用变化转移概率矩阵如表3所示。表3 1999～2001年土地利用变化转移概率矩阵 单位：%从表3可以看出：（1）耕地的增加量主要是来自草地和未利用地，分别占51%和21%，减少量大部分转化为未利用地和草地，各占46%和10%。（2）林地的增加量主要来自于草地和耕地，各有06%和06%，有1%的林地转换为草地。（3）草地的增加量中有10%和 00%来自于耕地和林地，减少量中有 06%和51%分别转化为林地和耕地。（4）水域有32%转化为城乡用地，有36%转化为未利用地，有18%转化为林地，表明水体的减少主要受人为因素影响。（5）城乡用地的增加主要来自于耕地、未利用地和水域，分别占 74%、61%和39%。（6）城乡用地、耕地、草地和林地各有 06%、46%、93%和 58%转化为未利用地，表明本区域土地利用状况不太好，大量的农田遭到占用却未合理开发。4 结论土地利用/土地覆被变化（LUCC）研究旨在深入了解土地利用状况及其变化的动态过程、主导原因及演化机理，以提高人们对土地利用变化的预测、管理、决策和调控能力，对于其数据的获取和分析处理十分重要。通过对本次研究获得数据的分析，可以得到如下结论：（1）1999～2001年间云南丽江坝子地区的土地利用状况发生一定的变化。3年来耕地面积增加了27km2，城乡用地面积增加了19km2，水体面积减少了11km2，林地和草地基本保持不变；各类型的转化突出表现为水域向城乡用地、未利用土地向城乡用地和耕地转换。（2）土地利用的年变化率为 17%。其中城乡用地增加速度最快，以平均每年36%的速度递增，未利用地则以21%的速度递减，林地和草地基本保持不变。（3）土地利用类型相互间的转化突出表现为水域向城乡用地，未利用土地向城乡用地和耕地转换。3年来本区域共有068km2 即32%的水域面积转换为城乡用地，未利用土地中有14km2 和 07km2 转化为城乡用地和耕地，分别占未利用土地面积的06%和46%。参考文献［1］朱会议，李秀彬，何书金等环渤海地区土地利用的时空变化分析［J］地理学报，2001，56 （3）：253～260［2］王思远，刘纪元，张增祥等近10年中国土地利用格局及其演变［J］地理学报，2002，57 （5）：523～530［3］丽江地区地方志办公室丽江年鉴（1997） ［M］昆明：云南民族出版社，1997，293～294［4］李天宏，韩鹏厦门市土地利用/覆盖动态变化的遥感检测与分析［J］地理科学，2001，21 （6）：537～544［5］村井俊治等遥感精解［M］北京测绘出版社，1993，12：194～196［6］王秀兰，包玉海土地利用动态变化研究方法探讨［J］地理科学进展，1999，18 （1）：81～87［7］李忠峰，王一谋，王建华等基于RS与GIS的榆林地区土地利用变化分析水土保持学报，2003，6：97～99 
论文的特点有六个：论文的创新性、论文的学术性、论文的科学性、论文的平易性、专业性、实践性。具体内容如下：一、论文的创新性论文要有新意，要从不同层次进行新颖独到的见解；填补空白的新发现、新发明、新理论。在前人未开拓的土地上进行探索的研究从而提出填补空白的新发现，例如居里夫人发现镭；新发明，如音乐家杰思罗·塔尔，把风琴传声结构的原理用于播种机，解决了种子落地的速度问题，发明出世界上第一台实用的播种机；新理论，如牛顿经过一系列的实验、观测和演算，发现了着名的“万有引力定律”更正前说错误。论文的研究成果能更正前人错误的认识。如伽利略推翻了亚里土多德的物体下落学说；李四光否定了中国大陆无石油的所谓权威定论。弥补前说不足。与前人论述同一事物或现象，但从新的角度研究，补充完善前说观点、内容。学术论文的写作是非常重要的，它是衡量一个人的学术水平和科研能力的主要标志。学术论文就是系统的、专门的知识来讨论或研究某种问题或研究错的学理性文章。二、论文的学术性所谓学术，是指较为专门、有系统的学问。学术性是毕业论文的本质特征。论文一般是针对某一个专门学科的建设和发展过程中，揭示事物或现象的本质规律，有一定的理论高度，分析带有学术价值的问题，引述各种事实和道理去论证自己的新见解。其学术性具体体现在：论点的正确。论点正确是论文的生命力，它必须经得起实践的检验。因面，它要求作者立论要客观，不能带有个人的偏见。论据的真实。论文中的引用材料、数据水实必须符合客观实际。论文作者必须通过实验、观察、调查、研究，最大限度地占有材料，事实要充分而且要有足够的说服力。论证周密。论文的论述过程符合人们推理规律，层次清楚，首尾连贯、结构严谨。论证就是用论据来证明论点，其目的在于揭示论点和论据之间必然的逻辑关系。三、论文的科学性学术论文的科学性，要求作者在理论上不得带有个人的好恶的偏见，不得主观臆造，必须切实地从客观实际出发，从中引出符合实际的结论。在论据上，尽可能的多地占有资料，以最充分的、确凿优利德 论据作为立论的依据。在论证时，必须经过周密的思考，进行严谨的论证。坚持论文的科学性，就要坚持实事求是，切忌感情用事，更不能凭空臆造、随意发挥。论文的科学性表现在：论文观点客观。正确鲜明集中。无论是证明还是反驳，论点必须正确。在论证过程中，紧紧围绕论点进行论述，得出令人信服的结论。论据确凿，足以支撑作者观点。观点需要用充分有力的、真实可靠的论据来支持。要求作者充分掌握第一手资料，查阅大量相关数据，认真核实每个论据。为立论打下良好的基础。论证合乎逻辑。 用证据说明论点，要善于用科学的方法，充分阐述论点与论据之间内在的逻辑，做到论文结构严谨、推理严密。四、论文的平易性平易性是论文在形式与表达方面必不可少的特点。值得是要用通俗的语言表述科学道理，不仅要做到文字从字顺，而且要准确、鲜明、和谐、力求生动。具体如下：论文的结构要有条理性，主次有别，言而有序。不求章法奇特，但求顺理成章。做到概念准确。判断正确，事物与事物、事理与事理之间的联系同异分明，说明事物事理的内容、属性和存在形式时要恰如其分，如实反映客观事物、事理的面貌。论文文句流畅，叙述深人浅出。把深奥的问题尽可能明白无误地表达出来。要求论文写作语言具有明确、简洁周密、规范的特点，遣词造句不仅要合乎语法规范，而且要注意词汇的精确性和单性，避免产生歧义。要将自然语言和人工语言（图像、照片、表格、符号、公式等）配合使用形成独特的书面语言表达体系，这不仅可以节省篇幅，提高直观性、形象性，还便于读者理解，增添阅读的兴趣。五、专业性论文的专业性是区别不同类型论文的主要标志，也是论文分类的主要依据。按研究的学科，可将学术论文分为自然科学论文和社会科学论文。每类又可按各自的门类分下去。如社会科学论文，又可细分为文学、历史、哲学、教育、政治等学科论文。按研究的内容可将=学术论文分为两类研究论文和应用研究论文。理论研究，重在对各自学科的基本概念和基本原理的研究；应用研究，侧重于如何将。学论文分为理论研究论文和应用研究论文。理论研究重在对各自的学科概念和基本原理的研究；应用研究侧重于对如何将各学科的知识转化于专业技术和生产技术，直接服务于社会。六、实践性是论文价值的具体体现。它表内容上，旨在根据一定的各位职责与目标要求培养能力。
1、论文题目：要求准确、简练、醒目、新颖。 2、目录：目录是论文中主要段落的简表。（短篇论文不必列目录） 3、提要：是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。字数少可几十字，多不超过三百字为宜。 4、关键词或主题词：关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。 主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。 5、论文正文： （1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义， 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。 〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容： 提出-论点； 分析问题-论据和论证； 解决问题-论证与步骤； 结论。 6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。 中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期）：作者--标题--出版物信息 所列参考文献的要求是： （1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。 （2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
