第 27 卷 第 2 期 农 业 工 程 学 报 Vol.27 No.2
312 2011 年 2 月 Transactions of the CSAE Feb. 2011
中国 1999－2009 年土地覆盖动态变化的时空特点
黎治华
1,4
，高志强
2
，高 炜
3,4
，施润和
1
，刘朝顺
4
（1. 华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室, 上海 200062； 2. 中国科学院地理科学与资源所，北京 100101；
3. Natural Resource Ecology Laboratory, Colorado State University, Fort Collins, Colorado；
4. 华东师范大学环境遥感与数据同化联合实验室，上海 200062）
摘 要：基于 SPOT NDVI 时间序列研究中国近 10 a 来（1999－2009 年）土地覆盖动态变化的时空特点。首先，对 BISE
模型进行改进并对数据进行预处理；其次，结合光谱角分类和最小距离分类算法各自的优势构建了一个新的分类算法
（SAM-MDM），并对多年 NDVI 数据分类和后处理，提高了分类精度，能满足土地覆盖变化趋势分析要求；再次，应用
土地覆盖动态度模型和 GIS 叠加方法分析了全国土地覆盖的时空变化，建立了土地覆盖类型转移概率矩阵；最后，应用
马尔科夫（Markov）过程建立了类型转移演化模型，对未来 20 a 土地覆盖动态变化过程进行了预测。通过该研究探讨了
中国土地覆盖近 10 a 来在时间上的动态变化特点、空间上的变化差异、土地覆盖类型的转移概率分布和未来 10～20 a
的时空变化趋势。
关键词：马尔科夫过程，动态模型，区划，SAM-MDM 算法，土地利用/覆盖变化，转移概率矩阵
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.02.054
中图分类号：S17,S29,TP7,F301.2 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2011)-02-0312-11
黎治华，高志强，高 炜，等. 中国 1999－2009 年土地覆盖动态变化的时空特点[J]. 农业工程学报，2011，27(2)：312
－322.
Li Zhihua, Gao Zhiqiang, Gao Wei, et al. Spatio-temporal feature of land use/land cover dynamic changes in China from 1999 to
2009[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(2): 312－322. (in Chinese with English abstract)
0 引 言
土地覆盖一般是指地球表面当前所具有的自然和人
为影响所形成的覆盖物，包括植被、土壤、冰川、湖泊、
沼泽湿地及道路等
[1]
，是自然因素与社会经济活动因素综
合作用的结果。改革开放 30 多年来，中国社会经济和城
市化都有了长足发展，土地覆盖变化研究日益重要。为
了研究中国土地覆盖变化，更好地预测预报土地利用/土
地覆盖（LUCC）变化的趋势，需要构建完整的反映地表
演化的具有时间、空间特征的数据平台，基于遥感时间
序列数据集研究土地覆盖变化是构建这个平台的一个重
要方法
[2-3]
。应用遥感研究土地覆盖变化，首先需要提取
土地覆盖类型，这方面已有一些研究成果
[4]
，如神经网络
分类、决策树分类和面向对象分类等方法已到了应用研
究
[5-8]
，但基于长时间序列进行土地覆盖变化的研究还比
较少。基于 NDVI 时间序列的分类法得到一定的研究和
应用
[9-11]
。各类研究表明 NDVI 时间序列在土地覆盖分类
收稿日期：2010-05-30 修订日期：2010-11-12
基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）项目（2010CB951603）；上
海市科技支撑计划世博科技专项（10DZ0581600）；中央高校基本科研业务
费专项（华东师范大学）
作者简介：黎治华（1967－），男，博士研究生，主要从事遥感应用、环境
演变、土地覆盖和地理灾害模拟评估方向研究。上海市中山北路 3663 号 华
东师范大学环境遥感与数据同化联合实验室，200062。
Email: zhliok@139.com
上是可行的
[12-14]
；利用 SPOT VGT 建立 1 km 分辨率的土
地覆盖分类系统和提高 SPOT VGT 数据质量的处理方法
也有研究成果
[15]
。
刘纪远等对中国土地利用/土地覆盖变化（LUCC）
有很深入的研究，通过土地覆盖动态度分析区域土地覆
盖变化速率
[16]
。高志强等根据土地利用程度指数和植被
指数等指标，采用 GIS 工具和数学模型方法，对中国 LUCC
现状进行分析
[17]
，指出中国植被指数时空变化极其复杂
[18]
。
可以说，研究中国土地覆盖动态变化是一个十分复杂而
广阔的科学问题，中国学者十分重视这方面的研究。近
年来的研究主要涵盖遥感动态监测、遥感分类和制图、
LUCC 驱动力、环境效应等方面；但中国 LUCC 研究也
存在很多突出的问题，包括跨学科、时空尺度、理论体
系完善、研究方法、与全球和区域环境变化及可持续发
展之间的关系等
[19]
。
进入本世纪以来，随着中国社会经济的发展和自然
条件的变化，中国土地覆盖变化的时空特点也会发生相
应变化。本文在参阅已有研究基础上，基于 1999－2009
年的 SPOT VGT 1 km 空间分辨率时间序列数据，分析并
构建 SAM-MDM 合成分类算法，应用土地覆盖动态度模
型、区域分析模型和随机过程模型等进行变化研究，通
过大量算法程序开发和试验，力图揭示中国近 10 年来土
地覆盖动态变化的新特点，为进一步研究中国土地覆盖
提供一些新的资料，为区域社会经济发展决策提供新的
依据。
