土地利用变化信息挖掘方法及其应用

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1、万方数据第21卷第12期602005年12月农业工程学报TransactionsoftheCSAEV01．21No．12Dec．2005土地利用变化信息挖掘方法及其应用段增强，张凤荣，孔祥斌(中国农业大学资源与环境学院，北京100094)摘要：以基本分辨率硬分类条件下的土地利用转换矩阵为基础，构建了土地利用净变化量、交换变化量、总变化量计算方法，通过土地利用类型间实际转换量与其理论频数的对比，构建了土地利用转换规则的挖掘方法；以多分辨率软分类方法为基础建立了土地利用交换变化距离的分析方法。应用上述方法对

2、北京市海淀区土地利用变化进行了分析，应用表明上述方法可以有效挖掘各土地利用类型变化信息、土地利用类型间转换规则和土地利用交换变化的空间距离信息，可以为土地利用空间分析和建模提供有用信息。关键词：土地利用变化；转换矩阵；多分辨率；软分类中图分类号：F293；P271文献标识码：A文章编号：1002～6819(2005)12-0060二07段增强，张凤荣，孔祥斌．土地利用变化信息挖掘方法及其应用[J]．农业工程学报，2005，21(12)：60一66．DuanZengqiang，ZhangFengrong，

3、KongXiangbin．Methodforinformationminingofland—usechangeanditsapplicaionEJ]．TransactionsoftheCSAE，2005，21(12)：60一66．(inChinesewithEnglishabstract)0引言土地利用及其变化是自然与人文过程交叉最为密切的问题，通过与生态系统其他组成部分的交互作用，土地利用会对全球生态安全带来广泛和深远的影响[1_4]，因此土地利用变化得到越来越多的重视。土地利用转换矩阵反映了一个区域

4、在两个时点间土地利用转换的数量信息，因而在分析土地利用变化和模拟中具有重要意义，并得到广泛应用。在以往的研究中，土地利用转换矩阵分析主要用于以下两个方面：1)直接分析土地利用类型面积的变化信息¨-11I，其中又以各土地利用类型面积的净变化分析为主；2)作为马尔可夫链分析中的状态转换概率矩阵，用于预测土地利用变化的趋势[12_19]。R．G．Pontius提出了土地利用的多分辨率软分类方法[20’21I，及多分辨率软分类条件下土地利用转换矩阵的计算方法[2引，上述方法主要用于分类地图的比较。多分辨率软分类

5、方法为深入分析土地利用变化信息提供了新的技术手段。本文以北京市海淀区1991～2001年土地利用数据为基础，计算了1991～2001年的土地利用转换矩阵，提出了土地利用类别净变化、交换变化和总变化量的计算方法，并论述了判断类别间优势转换规则(systematictransitionrule)的方法。论文还阐述了多分辨率软分类条件下土地利用转换矩阵的计算方法，并论述了用多分辨率软分类方法判断交换变化作用距离的方法。1研究区域与数据本文研究区域为北京市海淀区(N39．77。～收稿FJ期：2005—06—29

6、修订日期：2005—10—09基金项目：北京市自然科学基金项目(6031001)作者简介：段增强(1972一)，男，河北省石家庄人，讲师，博士生，主要从事地理信息系统及资源环境建模研究。北京中国农业大学资源与环境学院，100094。Email：duanzq@CaU．edu．cnN40．16。，E116．02。～E116．39。)，面积大约42700hm2，约为北京市近郊区县总面积的1／3和北京市总面积的2．62％(图1)。自20世纪90年代以来，海淀区土地利用的数量结构和空间格局均发生巨大的变化，主要表

7、现为快速的城市化和生态环境的改善，期间农业用地面积大量减少。图1海淀区1991年和2001年土地利用图Fig．1Land—usemapsofHaidianDistrict，Beijingin1991and2001本研究以1991和2001年土地利用数据为基础，为了建模和计算方便，将土地利用空间数据栅格化为100m×100m栅格。由于土地利用分类中“特殊用地”涵盖的土地覆被类型差异很大，而且两期土地利用现状图中“特殊用地”内涵有所不同，因此以1991、2001年土地利用现状图为基础，并参考遥感影像特征，对

8、土地利用现状图中的土地利用类型进行了重新分类，重新划分的土地利用类别包括：耕地、园地、林地、城市用地、独立工矿用地、农村居民点、水域、未利用地(表1)。重新分类后，“特殊用地”基本按照土地覆被特征划分为城镇用地、林地、水域或独立工矿用地。1991年和2001年上述各土地利用类型的面积如万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据66农业工程学报2005筵例变化；但是反映其系统转换优势的差异强度(Pii—Gi，)／G。，为1．4754，表