基于遙感與GIS的土地利用變化研究

(1青海省地礦測繪院 青海西寧810012；2青海省高原測繪地理信息新技術(shù)重點實驗室 青海西寧810012）

(1青海省地礦測繪院 青海西寧810012；2青海省高原測繪地理信息新技術(shù)重點實驗室 青海西寧810012）

通過引入土地利用變化指數(shù)模型、轉(zhuǎn)移矩陣模型及轉(zhuǎn)化傾向性模型，分析了該區(qū)域土地利用變化的時空特征，并對其驅(qū)動力進行了初步探討。結(jié)果表明：11年間土地利用處于穩(wěn)定發(fā)展時期，受政策、經(jīng)濟等人為因素的影響，并考慮了自然因素的限制，其利用方式逐漸走向生態(tài)、集約；通過挖掘土地類型間的轉(zhuǎn)化傾向，尋求土地利用變化驅(qū)動力，更好地闡明了土地景觀空間發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，為土地資源的可持續(xù)利用提供了有效的決策支持。

遙感GIS土地利用研究

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

剛察縣是青海省海北藏族自治州轄縣，省環(huán)湖重點牧區(qū)之一。位于州境西部，青海湖北岸，地理坐標東經(jīng)99°20′44″～100° 37′24″、北緯36°58′6″～38°04′04″。縣境北部高山連綿、南部低緩，地域?qū)拸V，平均海拔在3300m以上，屬典型的高原大陸性氣候，年均溫度－0.6℃，年降水量370mm。縣內(nèi)有豐富的畜牧業(yè)資源、高原野生動植物資源、水能資源和旅游資源，是重要的祁連山水源涵養(yǎng)地和青海湖流域生態(tài)功能區(qū)。2005年全縣常住人口4.01萬，其中，少數(shù)民族2.87萬；GDP為2.9億元，城鎮(zhèn)化水平為28.43%。該縣土地總面積9575.91km2，生態(tài)用地的比重很大，土地類型以草地為主，其次是水域和林地，耕地和建設(shè)用地比重不足1.6%。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

采用的遙感數(shù)據(jù)源于國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺提供的1995年、2006年兩期TM遙感影像。經(jīng)過幾何糾正，對圖像進行鑲嵌、裁剪、整飾等預(yù)處理，然后結(jié)合野外實地考察資料進行人機交互監(jiān)督分類，將研究區(qū)的土地景觀類型進行歸并，最終確立了耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種土地景觀類型，并建立了1995年、2006年土地利用信息數(shù)據(jù)庫。依據(jù)2006年土地利用現(xiàn)狀圖和野外勘查的結(jié)果建立訓(xùn)練樣區(qū)，通過檢驗樣本的誤差矩

陣和精度分析，其精度為87.32%，符合要求。

2 研究方法與模型含義

2.1 土地利用變化指數(shù)模型

為了從整體上把握土地景觀類型的變化強度與速度，在研究中構(gòu)造了一些簡單的定量參數(shù)來探究區(qū)域土地利用特征，從而得到準確的土地利用變化定量信息。基于前人的研究成果，本文用到的土地利用變化計算參數(shù)主要為土地利用動態(tài)度指數(shù)和土地利用程度指數(shù)。

2.1.1 動態(tài)度指數(shù)

絕對和相對土地利用動態(tài)度均可用來表達一定時間范圍內(nèi)，研究區(qū)各種土地類型的數(shù)量變化情況。其不同之處是：前者只能從絕對變化量上來描述土地利用變化強度，而后者可以很好地模擬各種地類間的交互轉(zhuǎn)化情況，體現(xiàn)土地利用變化的過程。

2.1.2 程度指數(shù)

土地利用程度指數(shù)不僅能反映土地本身自然屬性，而且能較好地體現(xiàn)人類活動的效用，其變化參數(shù)可以用來反映區(qū)域土地利用程度的變化，根據(jù)劉紀遠先生等提出的土地利用程度綜合分析方法，將土地利用程度分為4級：未利用地程度指數(shù)為1；林地、草地、水域利用程度指數(shù)為2；耕地利用程度指數(shù)為3；建設(shè)用地利用程度指數(shù)為4。

2.2 土地景觀轉(zhuǎn)化傾向模型

土地景觀類型轉(zhuǎn)化傾向即某兩種景觀類型屬性轉(zhuǎn)化程度值，它用來表示兩種景觀類型之間發(fā)生交換的能力大小，取值范圍為0~1，該值的大小能夠體現(xiàn)區(qū)域土地利用變化趨勢和強度。

3 土地利用變化分析

3.1 指數(shù)分布

6種土地景觀類型中，耕地和建設(shè)用地的絕對土地利用動態(tài)度最大，絕對值均超過3.0%；其次是未利用地和林地，絕對動態(tài)度分別為－2.81%和1.97%；草地和水域的絕對土地利用動態(tài)度最小，絕對值均為0.04%。就其變化原因分析：①耕地和建設(shè)用地是人為作用地類，往往受人類活動影響其絕對動態(tài)度最高；②由于政府對生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重視，未利用地開發(fā)速度和林地增長速度也較快；③盡管草地和水域的面積在11年間有顯著變化，但考慮其初始面積基數(shù)很大，其絕對動態(tài)度偏低。

3.2 景觀轉(zhuǎn)化傾向分析

林地和未利用地的面積變化較大，其中林地增加了33367．11hm2，主要來源是草地、未利用地和耕地；未利用地面積減少了

29465．53hm2，其主要流向為草地、林地，分別占初始面積的28.93%和20.07%。草地面積亦增加明顯，其中轉(zhuǎn)入54991.25hm2，轉(zhuǎn)出52779.87hm2，凈增加2211.38hm2，補給來源主要是未利用地。耕地面積減少6125.47hm2，其中，轉(zhuǎn)出10101.43hm2，占初始耕地面積的68.46%，其主要流向是林地以及草地。水域和建設(shè)用地面積變化不大，其中水域面積減少661.96hm2；建設(shè)用地面積增加了374.47hm2，增量雖小，但相對增長率最高。

上述土地利用變化主要是由社會、經(jīng)濟、政策等人為因素造成的，自然因素作為土地利用變化的背景條件，對變化起到一定的限制作用。在1995-2006年間，受國家退耕還林還草、天然林保護等重點工程實施的影響，大部分耕地及部分宜林地、未利用地、草地變?yōu)榱值兀沽值孛娣e大量增加；同時，未利用地的開墾利用的力度不斷加大，大量未利用地開墾為草地、林地，從而使剛察的生態(tài)環(huán)境得到有效改善；研究期間森林生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程速度逐漸加快，使得建設(shè)用地面積增速明顯。由此可見，人為因素是短期內(nèi)剛察縣土地利用變化的主要動力。

3.3 景觀轉(zhuǎn)化傾向分析

從土地景觀類型轉(zhuǎn)化入手，引入景觀生態(tài)學(xué)中的景觀共生概率矩陣，將之與土地景觀轉(zhuǎn)移矩陣結(jié)合，建立起地類轉(zhuǎn)化傾向性模型，進而從空間上分析剛察縣土地利用變化。根據(jù)地類轉(zhuǎn)化傾向性模型，將Qij值小于1的采用倒數(shù)替換，使對轉(zhuǎn)化傾向的值，即優(yōu)勢傾向指數(shù)均大于1，這樣有利于探討各景觀類型在空間相鄰的情況下不同的轉(zhuǎn)化傾向。

4 結(jié)語

綜上所述，可以看出剛察縣在研究期間呈現(xiàn)出較快的發(fā)展趨勢。其土地利用變化以林地、建設(shè)用地的空間擴張，耕地和未利用地的大量減少最為明顯。其中，生態(tài)退耕還林政策的實施、荒地開發(fā)等人為因素的主導(dǎo)使生態(tài)用地擴張，起到一定的積極意義；但是，建設(shè)占用耕地、水域等用地類型的比例也在逐年提高，這種不良的用地發(fā)展模式同樣會造成土地資源的污染和浪費。因此，在剛察縣土地利用的過程中，必須對各用地類型進行科學(xué)的規(guī)劃，在合理配置用地結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)耕地占補平衡的同時，加強對水源地等生態(tài)服務(wù)用地的保護，避免城鎮(zhèn)、旅游、工礦無序擴張帶來的環(huán)境問題，實現(xiàn)區(qū)域土地資源的可持續(xù)利用。

基于遙感與GIS的土地利用變化研究

■蘇啟邦1，2

P271[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-159-1