当前世界环境

介绍

自然资源的管理和环境变化的监测是制定和执行适当的土地利用计划以促进任何国家发展的主要因素之一。土地利用与土地覆被(LULC)变化检测是一种有效的土地利用规划策略，可用于确定发生在地球表面的异质性和扰动的交互影响。土地覆盖可以定义为在地球陆地上观察到的(生物)物理覆盖，如植被、开放水域或人为特征。而土地利用是指人们在某种土地覆盖类型下所进行的安排、活动和投入的总和。^1，2人类活动和不同的自然过程会影响任何地区的土地利用/土地覆盖。特别是在发展中国家，土地利用和土地覆盖的迅速变化往往以森林砍伐、土地退化和农业用地的改造为特征，从而给环境造成巨大代价。^3.过度利用自然资源以满足日益增长的人口对食物、燃料和饲料日益增长的需求，导致流域内LULC的变化。⁴因此，为了保护和保存自然资源，不使其进一步恶化，也应该明智地利用一小块土地。有效利用地球资源需要适当的管理和土地利用规划。了解景观变化对自然资源的可持续管理至关重要，因为它可以让决策者对流域有更广泛的看法。⁵自动或监督分类和变化检测方法建立在基于软件的校准斑块外推的基础上，可以提供令人满意的结果，适用于颜色和纹理均匀的土地利用类型，如水体、建设用地或沙漠。^6、7图像分类的目的是用真实的信息对图像中的像素进行标记。⁸变化检测可以更好地对更多样化的土地利用和土地覆盖进行综合分类，以了解自然的复杂性。因此，LULC评价需要对景观动态进行分析和准确的空间调查。在印度等大多数发展中国家，虽然可以获得LANDSAT等卫星图像，但缺乏详细和可靠的时空数据。

大多数LULC映射研究依赖于每分析时期的单一图像，导致具有异质性和马赛克自然覆盖类型的区域中的精度降低。因此，在遥感和GIS的帮助下以有效的方式利用多光谱 - 时间卫星数据集以分析发生的历史效果并确定与LULC相关的变化。Landsat TM和ETM +数据图像免费提供全球土地覆盖设施（GLCF）和地球资源管理器（USGS）为科学用户提供有关景观主题变更的有价值的信息。至少成本和更准确的准确性，可以通过使用卫星成像仪观察土地使用/陆地覆盖的变化。⁹此外，随着GIS的集成，可以以经济效益的方式进行巨大数据库的分析它的更新和检索。^{10、11、12、13所示}基于多时相和多光谱遥感数据的数字变化检测技术在了解复杂的地表特征动态和监测一段时间内土地利用和土地覆被格局变化方面显示出巨大的潜力。¹⁴

利用RS和GIS技术进行土地利用/土地覆被评价，为选择一个地区的农业用地、城市用地和工业用地提供了有价值的信息。¹⁵利用地理信息系统的能力，研究了加德满都大都会区土地利用/覆盖地图的统计数据。¹⁶GIS最适合用于整合各种数据集，以获得同质的复合土地开发单元，这有助于确定问题区域并提出保护措施。¹⁷随着时间的推移，各种遥感数据产品经常被纳入历史土地利用信息。^18、19、20随着历史遥感数据的提供、数据成本的降低和卫星平台分辨率的提高，遥感技术似乎将对监测土地覆盖和土地利用变化产生更大的影响。²¹遥感和地理信息系统共同发挥决策支持系统的作用，有助于地方政府和土地利用规划者更好地制订国家未来可持续发展计划。

本研究表明，使用两种卫星图像来定义位于印度Madhya Pradesh Madhya Pradesh的Balaghat和Mandla地区之间的班加尔河流域的Lulc变化。

研究区

研究区域(图1)为Banjar河流域，位于中央邦Balaghat和Mandla地区之间，地理位置介于22⁰05'n到23.⁰29'n latitudes和80⁰22说到81⁰00经度。流域总面积246084.50公顷，至测点。它位于中央邦东部。本地区属热带气候，冬季温和，夏季严寒，西南季候风降水分布均匀。然而，由于总体海拔较高和森林丰富，夏季气温上升不像其他地区那么多。班哈尼班加尔流域的正常年降雨量为1300毫米。该地区的土壤以黑灰色、红色和黄色为特征，常与红色和黑色冲积土、铁质红砂砾土或红土混合。这些土壤通常被称为黑土。在本研究流域的大部分地区，表层土为壤土，底土为砂质粘壤土，但有较重粘质质地的冲积层除外。在土壤较浅的瘠薄地区，表层土壤可见细小的板状结构，下层土壤可见压缩块状结构。

材料和方法

数据库准备

卫星数据集，即陆地卫星专题制图仪(TM)和增强专题

Mapper Plus (ETM+)多光谱数据来源于Global Land and Cover Facility (GLCF) (www.landcover.org)和Earth Explorer (USGS) (https://)earthexplorer.usgs.gov)网站的分辨率为3000万。这些数据被导入到ERDAS Imagine 2011中，并在卫星图像处理软件的帮助下转换为假彩色复合(FCC)。使用图像解释器工具箱中的层叠加选项生成研究区域的FCCs(图2和3)。两幅卫星图像均提取自arcgis环境下研究区域的地理参考轮廓边界。然后将这些数据用于土地利用和土地覆盖分类。

图1:研究区位置图 点击这里查看图

图2 2009年研究区FCC 点击这里查看图

图3:2013年研究区FCC 点击这里查看图

LULC的检测与分析

本研究利用现有卫星数据，利用ERDAS IMAGINE 2011软件编制了2009年和2013年研究区土地利用/覆盖图。在整个研究过程中，谷歌Earth被用作对卫星数据进行地面验证的手段。研究区内确定了七种土地利用和土地覆盖类别，即:(i)河流(ii)水体(iii)荒地(iv)居住地(v)森林(vi)农业/其他植被(vii)开阔地/休耕地/不毛之地。

土地利用/覆盖变化检测分析与精度评估

后分类方法用于执行土地使用/覆盖变化检测。与两年不同的分类图像相比，2009年和2013年进行了比较，以确定变化的定量方面。

为更好地验证结果，对不同年份的LULC进行准确性评估。利用谷歌Earth和分类土地利用地图上的参考图像创建了一个精度矩阵，并将每个类别和超精度作为混淆矩阵。总准确度由正确地块总数除以抽样地块总数的总和确定。此外，kappa被用来衡量模型预测和现实之间的一致性，然后整体kappa被计算。这种精度测量试图通过合并非对角元素作为误差矩阵的行和列的乘积来控制一个偶然性协议。²²

结果和讨论

通过对2009年和2013年两个不同年份的卫星数据集进行分类，得到土地利用和土地覆盖的统计数据。由此可知，总调查面积为246084 ha。区域内共有七个土地类别，分别为河流、水体、荒地、住宅、森林、农业/其他植被、开阔地/休耕地/荒地。图4为2009年研究区土地利用/覆被类型。2009年，土地利用/土地覆盖的主要特征是森林，约占44.81，其次是开阔地/休耕地/不毛之地，约占整个研究区域的28.31%。表1给出了不同土地利用和土地覆被类别和研究区域覆被百分比。

图4:2009年研究区土地利用/土地管制现况 点击这里查看图

表一:2009年研究范围内不同“地政总署”/“地政总署”班级所属的范围

2013年（图5），森林是土地利用/覆盖的主导特征，约为47.06％的研究区域，然后是开放的土地/休耕地/贫瘠土地（28.80％）。七个LU / LC类的明智分布百分比列于表2中。

图5:2013年研究区LU/LC现状 点击这里查看图

表2：2013年研究区域不同LU / LC课程下的区域

为了提高两幅影像土地覆被制图的精度，对土地利用/覆被进行了精度评估。土地利用和土地覆盖地图的标准总体精度设定在85²³和90%²⁴．在这项研究中，2009年和2013年的总体准确率分别为89.70%和91.91%。2009年和2013年的kappa系数分别为0.86和0.89。2009年卫星图像的分类精度详情见表3和表4,2013年的分类精度详情见表5和表6。

表3：分类图像的错误矩阵精度总计（2009）

表4：2009年LU / LC分类效率

表5：分类图像的错误矩阵精度总计（2013）

表6:2013年LU/LC分级效率

根据2009年采用监督分类的精度评价结果，荒地生产者的精度最低，为66.68%。所有其他类别的分类都超过85%的生产者的准确性，这意味着相当准确的分类。2013年的精度评价结果中，农业/其他植被生产者的精度最低，为71.42%。其他类的分类准确率均超过83%。对于荒地和农业/其他植被，精度最低的原因是研究区高度覆盖着浓密的森林，植被稀疏，导致了荒地和休耕地的混淆。

因此，在遥感和地理信息系统的帮助下，对土地利用/覆盖分类的准确和最新的信息进行了评估。由表7可知，班加尔河流域土地利用和土地覆被格局发生了积极和消极的变化。

表7不同土地利用和土地覆盖类别的面积和变化量

2009年至2013年，Bamhani Banjar流域

可以看到，在2009年，河底面积被发现是1914.51 ha在2013年被转化为1277.19 ha。与此相反，空地/休耕/荒草地由70870.40 ha增加到69677 ha，占0.48%。相比之下，农业/其他植被和居住减少，农业/其他植被从57395.50公顷减少到49472.50公顷，居住从1521.18公顷减少到1419.03公顷。研究区森林面积由2009年的110260公顷增加到2013年的115811公顷，占研究区森林面积的2.26%。荒地和水体也略有增加，2013年荒地增加557.55 hain，水体增加1359.88 ha。结果表明，2009年和2013年之间的变化率很小。此外，耕地和森林覆盖的空中范围也有微小变化。在其他所有的类中，已经注意到非常小的变化，可以概括为“没有变化”。例如，2009年到2013年，在居住方面观察到0.04%的变化，可以忽略不计，可以认为没有变化。这些微小的变化反映出流域的开发进展处于停滞状态。

结论

在通过整合遥感和GIS在建模土地利用和陆地覆盖的变化检测方面获得的结果，得出结论，地球表面特征多样性的变化在5年内没有改变．该研究表明，农业/其他植被下的该地区已减少，开放式土地/休耕地区面积/贫瘠土地已增加。因此，该地区似乎需要农业发展计划。农业/其他植被下所涵盖的面积减少表明该地区必须采用越多的农业/农业措施。

该研究阐明了遥感和地理信息系统(GIS)相结合的意义，以及时和经济有效的方式提供该地区土地利用和土地覆盖的准确空间信息。

承认

作者感谢印度Jabalpur农业工程学院土壤与水工程系对这项研究的所有支持。

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