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user: 4. 面向对象方法下的农业耕作变化检测 4.1. 空间变化 在研究肇州县农业耕作变化时将肇州县的土地分为其他用地：主要指盐碱地、沙地等；建设用地：主要指居民地、城镇、公路等；水体：主要指河流、湖泊水面、坑塘等；牧草地：主要指用于饲养牛羊等的草地；耕地：即农用种植地，为本次研究的主要对象。 面向对象的分类方法下更能充分考虑高空间分辨率影像的纹理，几何等信息，因此分辨率的高低对分类结果必定产生影响。因此本文采用融合的办法，将数据分辨率统一到15 m。融合后分类图见图4。 4.2. 时间动态 4.2.1. 农业耕作变化转移矩阵 土地利用转移矩阵来源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述。可以用来表示不同的时期 图4. 15米分辨率下分类后比较图 内同一区域内农业耕作化中耕地与其他类型用地的转换关系，一般情况下转换矩阵可以用二维表来表示，从二维表中可以反映出各个地型类别与耕地间相互转化的具体情况。比如某一类型的土地有多少转换成了耕地，现在的耕地分别是由那些类型的土地转换而来的 [ 14 ] 。 Table 2 Agricultural farming change transfer matrix from 1990~2000 (unit: km2 类型 耕地 牧草地 水体 建设用地 其他用地 耕地 1384.5141 90.1374 4.2167 64.1445 1.667 牧草地 35.4737 128.2864 5.26162 22.5009 19.8978 水体 0.4992 3.8709 19.2498 2.2578 1.4037 建设用地 44.9829 55.6276 4.5702 277.9008 58.731 其他用地 0.5692 10.4589 3.5889 44.2622 134.5486 表2. 1990~2000年农业耕作变化转移矩阵(单位：km 2 ) 由表2可以看出：1990~2000年期间耕地向牧草地、水体、建设用地、其他用地的转化量分别为35.4737、0.4992、44.9829、0.5692平方千米。其中主要是耕地向牧草地及建设用地的转化，分别占由耕地转换为其他类用地总量的2.42%、3.07%；而由牧草地、水体、建设用地、其他用地向耕地的转化量分别为90.1374、4.2167、64.1445、1.667平方千米。其中主要是牧草地和建设用地向耕地的转化，分别占由其他类用地转换为耕地总量的31.26%、15.6%。总的来说，耕地在1990~2000年期间增加了78.64平方千米。可知在耕地在1990~2000年期间总的趋势是在增加的。 Table 3 Agricultural farming change transfer matrix from 2000~2005 (unit: km2 类型 耕地 牧草地 水体 建设用地 其他用地 耕地 1390.9947 42.3942 0.4106 46.0167 0.7749 牧草地 76.6134 130.9448 1.6596 48.9224 18.3998 水体 4.4538 7.4445 23.1882 10.323 6.6062 建设用地 72.3105 25.5375 1.2953 295.661 43.9564 其他用地 0.3073 5.0994 0.7278 40.8894 123.6906 表3. 2000~2005年农业耕作变化转移矩阵(单位：km 2 ) 由表3可以看出：2000~2005年期间耕地向牧草地、水体、建设用地、其他用地的转化量分别为76.6134、4.4538、72.3105、0.3073平方千米。其中主要是耕地向牧草地及建设用地的转化，分别占由耕地转换为其他类用地总量的4.96%、4.68%；而由牧草地、水体、建设用地、其他用地向耕地的转化量分别为42.3942、0.4106、46.0167、0.7749平方千米。其中主要是牧草地和建设用地向耕地的转化，分别占由其他类用地转换为耕地总量的20.05%、10.42%。总的来说，耕地在2000~2005年期间减少了64.0886平方千米。出现趋势不一的情况可能是分类时存在误差或空间分辨率较高情况下考虑的遥感影像信息更多而导致的。 由表4可以看出：2005~2010年期间耕地向牧草地、水体、建设用地、其他用地的转化量分别为70.7807、1.1463、63.9859、0.1048平方千米。其中主要是耕地向牧草地及建设用地的转化，分别占由耕地转换为其他类用地总量的4.78%、4.32%；而由牧草地、水体、建设用地、其他用地向耕地的转化量分别为67.5564、1.8605、41.3768、0.1863平方千米。其中主要是牧草地和建设用地向耕地的转化，分别占由其他类用地转换为耕地总量的24.43%、9.43%。总的来说，耕地在2005~2010年期间减少了25.0377平方千米。可知在耕地在2005~2010年期间总的趋势是在减少的。 Table 4 Agricultural farming change transfer matrix from 2005~2010 (unit: km2 类型 耕地 牧草地 水体 建设用地 其他用地 耕地 1344.5734 67.5564 1.8605 41.3768 0.1863 牧草地 70.7807 121.2 5.6364 38.4896 9.0722 水体 1.1463 7.7701 36.6248 3.5032 1.1846 建设用地 63.9859 75.5514 6.2979 329.4189 69.7628 其他用地 0.1048 4.4619 1.5961 25.9722 90.5087 表4. 2005~2010年农业耕作变化转移矩阵(单位：km 2 ) Table 5 Agricultural farming change transfer matrix from 2010~2015 (unit: km2 类型 耕地 牧草地 水体 建设用地 其他用地 耕地 1269.1345 122.1858 2.6066 109.8992 4.8782 牧草地 84.3212 104.0379 12.4166 229.7544 39.7811 水体 0.7044 3.1122 25.0533 2.7119 3.8711 建设用地 100.7563 14.8846 5.9328 183.4544 12.3331 其他用地 0.3116 0.8331 4.1598 19.0062 61.7262 表5. 2010~2015年农业耕作变化转移矩阵(单位：km 2 ) 由表5可以看出：2010~2015年期间耕地向牧草地、水体、建设用地、其他用地的转化量分别为84.3212、0.7044、100.7563、0.3116平方千米。其中主要是耕地向牧草地及建设用地的转化，分别占由耕地转换为其他类用地总量的5.79%、6.92%；而由牧草地、水体、建设用地、其他用地向耕地的转化量分别为122.1858、2.6066、109.8992、4.8782平方千米。其中主要是牧草地和建设用地向耕地的转化，分别占由其他类用地转换为耕地总量的49.84%、20.16%。总的来说，耕地在2010~2015年期间减少了53.4763平方千米。可知在耕地在2010~2015年期间总的趋势是在减少的。 Table 6 Agricultural farming change transfer matrix from 1990~2005 (unit: km2 类型 耕地 牧草地 水体 建设用地 其他用地 耕地 1277.6343 122.3808 1.6287 74.9648 32.0955 牧草地 80.2176 140.3462 9.4068 145.7212 94.6194 水体 1.1427 5.5678 21.3637 2.3784 5.0001 建设用地 106.3863 16.7179 3.2098 171.9027 19.1445 其他用地 0.2943 3.2386 1.2096 15.9646 65.3298 表6. 1990~2015年农业耕作变化转移矩阵(单位：km 2 ) 由表6可以看出：1990~2015年期间耕地向牧草地、水体、建设用地、其他用地的转化量分别为80.2176、1.1427、106.3863、0.2943平方千米。其中主要是耕地向牧草地及建设用地的转化，分别占由耕地转换为其他类用地总量的5.47%、7.26%；而由牧草地、水体、建设用地、其他用地向耕地的转化量分别为122.3808、1.6287、74.9648、32.0955平方千米。其中主要是牧草地和建设用地向耕地的转化，分别占由其他类用地转换为耕地总量的42.44%、18.24%。总的来说，耕地在1990~2015年期间减少了43.0388平方千米。可知在耕地在1990~2015年期间总的趋势是在减少的。 4.2.2. 耕地的变化空间动态度 为了对研究区的耕地进行更深入的分析，在进行了数量变化及耕地类型的转移矩阵及单一、综合动态度的分析之后，综合利用数据进行耕地变化空间动态度和趋势状态指数的相关分析，其中使用的转移指数模型见表7。 Table 7 Land type transfer index mode 选用的指数模型 公式 单一土地利用变化空间动态度(R ss ) R s s = Δ U i n − Δ U o u t U a ∗ 1 T ∗ 100 % 单一土地利用变化趋势状态指数(P s ) P s = R s R s s = Δ U i n − Δ U o u t Δ U i n + U o u t ， | R s R s s | ≤ 1 即： − 1 ≤ P s ≤ 1 区域土地利用变化空间动态度(R ts ) R t s = ∑ i = 1 n ( v U i n − i + Δ U o u t − i ) 2 ∑ i = 1 n U a i ∗ 1 T ∗ 100 % 区域土地利用变化趋势状态指数(P t ) P t = ∑ i = 1 n | Δ U i n − Δ U o u t | ∑ i = 1 n | Δ U i n + Δ U o u t | ， 0 ≤ R t R t s ≤ 1 即： 0 ≤ P t ≤ 1 表7. 土地类型转移指数模型 表7中， U a 为研究期初某一种类型土地的数量； 为研究时段T内其他类型转变为该类型的面积之和， Δ U o u t 为某一类型转变为其他类型的面积之和； Δ U i n − i 为研究期间其他类型转变为i类型的面积之和； Δ U o u t − i 为i类型转变为其他类型的面积之和； ∑ i = 1 n U a i 为研究期初各种类型土地的面积之和 [ 16 ] 。 根据1990~2000年、2000~2005年、2005~2010年、2010~2015年以及1990~2015年的转移矩阵数据，分别统计、计算出肇州县这5个时段的单一、区域综合土地变化空间动态度及趋势状态指数。见表8至表10。 Table 8 Spatial dynamics of cultivated land change in Zhangzhou County from 1990 to 2000 and 2000~200 1990~2000年 2000~2005年 类型空间动态度 (单一R ss ，综合R ts ) 趋势状态指数 (单一P s ，综合P t ) 空间动态度 (单一R ss ，综合R ts ) 趋势状态指数 (单一P s ，综合P t ) 耕地 0.193 0.116 0.417 −0.043 区域综合 0.316 0.103 1.258 0.257 表8. 肇州县1990~2000年和2000~2005年耕地变化空间动态度 Table 9 Spatial dynamics of cultivated land change in Zhangzhou County from 2005 to 2010 and 2010~201 2005~2010年 2010~2015年 类型 空间动态度 (单一R ss ，综合R ts ) 趋势状态指数 (单一P s ，综合P t ) 空间动态度 (单一R ss ，综合R ts ) 趋势状态指数 (单一P s ，综合P t ) 耕地 0.319 −0.052 0.358 −0.063 区域综合 1.137 0.213 1.317 0.457 表9. 肇州县2005~2010年和2010~2015年耕地变化空间动态度 Table 1 0 Spatial dynamics of cultivated land change in Zhangzhou County from 1990~201 1990~2015年 类型空间动态度 (单一R ss ，综合R ts ) 趋势状态指数 (单一P s ，综合P t ) 耕地 0.433 −0.217 区域综合 1.214 0.301 表10. 肇州县1990~2015年耕地变化空间动态度 从空间动态度分析耕地的变化情况起伏不大，有输出也有输入，处于较稳定的状态。从趋势状态指示分析，当 0 ≤ P s ≤ 1 时说明耕地朝着面积增大的方向发展，该类型处于增加状态。P s 越接近于0，表明耕地的面积增大越慢，且双向转换频繁，呈现平衡趋势，但转换为其他类型的面积略微小于其他型转换为该类型的面积；当 −1 ≤ P s ≤ 0时，则说明耕地朝着面积减少的方向发展，该类型处于减弱状态。P s 越接近 0，表明该类型的面积减少越缓慢，且双向转换频繁，呈现平衡趋势，但面积转换为其他类型面积略微大于其他类型转为该类型的面积 [ 16 ] 。 因此从表8至表10可以看出，1990~2000年耕地的面积呈增长趋势；2000~2005年、2005~2010年、2010~2015年、1990~2015年耕地的面积呈减少趋势。