多源遥感数据揭示苏锡常都市圈土地利用变化对生态环境的影响

《Rangeland Ecology & Management》:Assessing the Impact of Vegetation and Terrain on Land Use Changes Using Multisensor Data

【字体: 时间:2026年01月16日 来源:Rangeland Ecology & Management 2.4

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  本研究针对快速城市化背景下土地利用/覆盖变化(LULC)引发的生态环境问题,利用Landsat卫星影像和GIS技术,对2003-2023年苏锡常都市圈的LULC变化进行定量分析。研究发现城市用地增长31%(达5689.18 km2),耕地减少10%(至8716.74 km2),森林覆盖下降18%,加剧了城市热岛效应。研究成果为可持续土地规划和生态保护提供了科学依据。

  
随着中国城市化进程的加速推进,苏锡常都市圈作为长江三角洲核心区域,正经历着前所未有的土地利用转型。这片位于 Jiangsu 省的经济活跃地带,在工业化浪潮的推动下,自然景观正被钢筋混凝土丛林快速取代。这种转变不仅改变了地表形态,更引发了系列生态隐忧:农田锐减威胁粮食安全,森林退化削弱碳汇能力,水域萎缩影响水文循环,而城市热岛效应(Urban Heat Island, UHI)的加剧更直接冲击着居民的生活质量。
为系统评估二十年来该区域土地利用/土地覆盖(Land Use and Land Cover, LULC)变化轨迹,绵阳师范学院人居环境学院的科研团队在《Rangeland Ecology》发表最新研究,通过多时相遥感数据揭示了2003-2023年间苏锡常地区的景观演变规律。研究团队采用地理信息系统(Geographic Information System, GIS)与遥感技术相结合的方法,选取云量低于10%的 Landsat 7 ETM+ 和 Landsat 8 OLI 影像,运用最大似然分类法(Maximum Likelihood Classification, MLC)进行土地利用分类,并通过地面验证点确保分类精度超过90%。
关键技术方法包括:采用辐射定标和几何校正预处理卫星影像,通过层堆叠和子集处理增强图像可解释性,利用后分类比较法进行变化检测,并结合 Kappa 系数(0.811-0.900)和误差矩阵验证分类准确性。所有空间分析均通过 ArcMap 10.8 平台完成。
研究结果方面:
精度评估显示2003年和2023年分类总体精度分别达90.45%和91.44%,Kappa系数分别为0.889和0.900,其中城市用地分类精度最高(生产者精度93.70%),草地和裸地分类存在一定误差。
土地利用分类结果表明:城市用地从4315.66 km2扩张至5689.18 km2,增幅达31%,主要侵占周边农田和森林;耕地面积从9758.64 km2减少至8716.74 km2,净减1041.90 km2;森林覆盖减少163.92 km2,降幅15%;水域面积相对稳定,仅缩减251.72 km2。
土地覆盖变化动态分析揭示:约7273 km2耕地保持稳定,但2484 km2耕地转化为建设用地,显示城市化对农业空间的强烈挤压。城市扩张呈现沿交通干线辐射模式,而森林减少主要集中在东北部和中部开发区。
变化检测具体显示:城市扩张面积达1373.52 km2,主要来源为耕地转化;森林减少区域与城市扩张区高度重合;水域变化表现为自然水体萎缩与人工水库新增并存的特征。
研究结论指出,快速工业化驱动下的土地利用转型已对区域生态安全构成严重威胁。城市无序扩张导致耕地资源流失,森林破碎化加剧生态服务功能退化,水域变迁影响水文调节能力。这些变化不仅强化了城市热岛效应,更可能引发生物多样性丧失、碳汇能力下降等连锁生态反应。
该研究的科学价值在于构建了高精度的土地利用变化监测体系,为长江三角洲城市群的可持续发展提供了量化依据。研究成果强调,必须通过绿色基础设施建设、生态红线管控和智慧国土规划等手段,协调经济发展与生态保护的关系。未来研究应加强多源数据融合,开展土地利用变化生态效应模拟,为区域生态文明建设提供更精准的决策支持。
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