Google Earth支持下的云南大学呈贡校区土地利用变化研究
张依然 刘蓉 念林飞
一、引言
Google Earth软件是建立在卫星遥感基础上的虚拟地球软件，可以免费浏览和查询全球各地的高清晰度卫星图像。
遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。卫星遥感技术是一门综合性的科学技术，集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科成就，是3S（RS、GIS、GPS）技术的主要组成成分。
随着卫星遥感分辨率的提高，其空间分辨率已经达到了亚米级水平，其应用领域更为广泛，土地利用变化遥感是卫星遥感应用的重要领域。部分学者尝试采用遥感手段对大学校园各个方面进行研究，如黎良财等开展的基于QuickBird遥感影像的大学校园绿地调查与分析研究;胡杨等运用面向对象技术进行高分辨率遥感影像校园绿地快速提取研究;李晨鸣等运用遥感影像开展的武汉大学校园绿地提取与评价等。
作为中国城市化的一个缩影，大学城伴随着高等教育的跨越式发展成为很多地区的建设热点。2011年5月，经国务院批准，撤销呈贡县，设立昆明市呈贡区。呈贡区作为建设现代新昆明的先行区和主战场，自2003年5月启动建设以来，各项主要经济指标均在云南省名列前茅。呈贡大学城从2005年12月28日奠基开始建设，云南大学呈贡校区是呈贡大学城的重要组成部分。
本文选取云南大学呈贡校区为研究对象，在Google Earth软件技术支持下，重点利用GE软件的历史数据调用查看功能，进行目视解译工作，对云南大学呈贡校区2006-2018年土地利用变化进行分类识别，并进行土地利用变化研究，为校园现状分析及建设提供基础数据。
二、Google Earth概述
Google Earth（GE）软件是数字地球的一个典型代表。GE提供给用户一个虚拟的数字地球平台，并在平台上提供各种便捷的服务。“数字校园”是“数字地球”理论的一部分。
（1）Google Earth简介。Google Earth是一款由Google公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。GE可带操作者飞往地球上的任何地方，可以在 Google 地球上看到卫星图像、地图、地形、3D 建筑、海洋，甚至探索外太空的星系。借助Google Earth可以探索丰富的地理知识、保存游览过的地点，并与他人分享。
（2）Google Earth主要功能介绍。①结合卫星图片与地图，应用强大的Google搜索技术，使全球地理信息呈现在用户面前;②可测量长度、高度;③可查看区域历史卫星遥感数据，直观感受区域变化;④目的地查找及放大;⑤搜索学校、公园、餐馆、酒店等地址;⑥可查看3D地形和建筑物，支持倾斜及旋转视角;⑦保存及共享搜索和收藏夹，并可添加自己的注释。
其中，地标是谷歌地球中一种标定地球上特定地理位置的各种地理属性的记号，是谷歌地球中专题数据存在的形式。 地标文件则是将地标保存输出的文件，用来描述和保存地理信息（如点、线、多边形等），可以进行面积量算等。Google Earth的重要功能还包括软件里集成了多年的卫星遥感数据，可以用来描述区域的发展变化过程，这也是此项研究的主要依据。
三、研究区概况
昆明市是云南省唯一的特大城市和中国西部第四大城市，呈贡区是昆明市的一个市辖区，为昆明市政府所在地，面积 461平方千米，是以汉族人口为主的多民族聚居区，也是中国著名的花卉和蔬菜生产基地。
本文研究区为云南大学呈贡校区，位于昆明市呈贡区新城东南部雨花大学城片区内，毗邻吴家营片区、乌龙片区和大渔片区，校园中心点海拔2 001米，东经102.85°，北纬24.83°。
四、数据来源及研究方法
（1）数据来源。数据主要来自GE中云南大学呈贡校区 2006年12月11日和 2018 年 1月5日的高分辨率卫星遥感影像数据（亚米级），开展目视解译而形成的KML及KMZ格式文件，并转化为SHP矢量数据，再进行面积量算。
（2）研究方法。论文研究以目视解译为基础，目视解译是遥感图像解译的一种，又称目视判读，或目视判译，是遥感成像的逆过程。目视解译是指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标的地物信息的过程，即凭借人的眼睛（也可借助光学仪器），依靠解译者的知识、经验和掌握的相关资料，通过分析、推理、判断，提取遥感图像中的有用信息。目视解译是信息社会中地学研究和遥感应用的一项基本技能。
土地利用、覆被分类系统的建立是参照 《土地利用现状分类》 国家标准，结合云南大学呈贡校园区域土地利用结构的特点，最终确定该研究区的土地利用类型分为建筑用地、绿地（包含林地、草地等）、水體、裸地、农业用地等5个类型。
本研究利用目视解译技术，结合实地调查，加之卫星数据基本是真彩色图像，与普通数码相机获取的数据类似，通过肉眼识别，对地物类型进行判读划分，最终实现高精度土地及覆被分类，再对分类结果进行统计分析。
五、研究结果与分析
经过在Google Earth人工目视解译，得到2006年和2018年云南大学呈贡校区的土地利用图（图1、图2）。云南大学呈贡校区占地总面积4639亩，面积计算由投影变换所得，主要将地类分为五大类：建设用地、绿地（草地和林地）、农业用地、水体和裸地（荒地和建设工地）。2006年土地利用类型有建设用地、绿地、农业用地、水体和裸地，其中农业用地面积2425亩，主要是由于当时该地处于未开发状态且地势较平坦，存在大量农业用地。因此，农业用地占校园面积一半以上;绿地面积占28.5%，裸地、建设用地和水体较少。2018年土地利用类型有建设用地、裸地、绿地和水体，因校区建设原因，故不再有农业用地，农业用地主要转变为建设用地、绿地、水体以及正在建设开发的裸地。对2006年和2018年各地类面积统计如表1所示，单位为亩。
上述变化与大学城的建设密切相关，其驱动因素可归结为人为因素。昆明市政府于2003年提出将呈贡大学城建设纳入昆明新城区总体规划，大学城于2005 年开工建设，在相关政策的引导下，含云南大学等多所高校先后入驻大学城并完成新校区建设。
六、结论
利用Google Earth软件，可以简单、快捷分析区域土地利用变化情况，有利于城市建设变化的统计分析。
本次研究通过目视解译获得了云南大学呈贡校区较精确的土地覆被分类结果。通过对影像进行投影变换计算各地块面积，得到2006年和2018年各地类面积及各地类变化面积，可基本分析出各地类面积变化原因，该数据可为云南大学呈贡校区校园现状分析及校园建设提供一定依据。
通讯作者：念林飞
