三江平原典型流域土地利用格局變化與空間分異研究

周 浩 雷國平 楊雪昕

(東北大學土地管理研究所， 沈陽 110169)

三江平原典型流域土地利用格局變化與空間分異研究

周 浩 雷國平 楊雪昕

(東北大學土地管理研究所， 沈陽 110169)

以遙感和DEM數據為基本信息源，基于網格采樣研究方法，利用動態度模型分析土地利用空間異質性規律，并從集水小區角度出發研究土地利用空間自相關格局。結果表明：撓力河流域土地利用變化呈現明顯的階段性，1990—2002年耕地面積增幅最大，且以水田增加為主，2002—2014年整體面積變化趨于緩和；1990—2002年土地利用變化劇烈程度顯著強于2002—2014年，前后以趨緩為主，加劇區域較少；流域不同方向上動態度均具有較好的擬合趨勢，不同時間段擬合趨勢差異大，但基本保持東北方向變化劇烈程度強于西南方向的態勢；1990—2002年，各集水小區動態度呈現明顯的高-高型和低-低型集聚趨勢，空間自相關關系顯著，2002—2014年，高-高型數量顯著減少，且多為旱地水田化發生區，動態度集聚性變差，差異逐漸趨于緩和，未來應根據集水小區的空間自相關格局進行土地利用開發管理，應重點關注高-高型土地利用問題，適當挖掘低-低型開發潛力，對高-低型進行開發控制，對低-高型進行重點開發引導。

土地利用； 變化； 動態度； 集水小區； 空間自相關； 撓力河流域

引言

以CO2濃度、地表溫度升高和降水時空異質性增大為主要特征的全球氣候變化對農業生產和農業生態系統造成了深刻的影響，這種影響對我國北方旱區農業表現尤其顯著[1]。三江平原地處中高緯度和歐亞大陸東端，增溫幅度高于全球同期水平，年降水量呈略減小趨勢[2]，特別是20世紀90年代中期以來，逐漸進入降水減少和干旱多發階段[3-4]。三江平原應對全球氣候變化的適應性對策之一是調整耕地以及耕地內部結構(旱地和水田)的布局，但也隨之導致其他用地類型發生改變，具體表現為：在全國耕地面積減少的背景下，三江平原耕地面積顯著增加，隨著積溫帶的北移東擴，耕地墾殖由南向北、由西向東不斷推進[5]，其中水稻種植區北界由20世紀80年代前期的47°N移至51°N附近[6-7]，濕地基質逐漸變為農田基質，林地退縮，草地幾乎被耕地所替代[8]，該地區在國家糧食安全戰略中的地位逐漸提升，土地利用問題受到學術界的高度關注。

學者圍繞三江平原地區的土地利用問題開展了大量研究。在研究對象上，多圍繞耕地墾殖開發[8]、濕地退縮及農田化[9]、土地利用變化驅動力[10]和景觀生態格局[11-12]等方面，其研究個體一般為行政管理單元或其組合體[13-14]；研究方法上，多從模型化出發來簡化土地利用過程，分析其基本模式、數量結構和空間格局[9，15]。已有研究較為系統和成熟，但仍然存在進一步研究的必要：流域內部水文循環完整且系統，而水資源是土地利用變化中最敏感的環境要素，相比于行政管理單元，從流域角度進行土地利用管理將更加符合土地利用的內在自身演化規律[16]。雖然已有部分以流域為研究個體的研究成果，但其本質仍是“輪廓”，依據流域集水特性，劃分研究單元，遵循其動態發展的內在規律性，而非單純地人為分割單元，以此開展土地利用格局的異質性研究，具有較強的現實指導意義。地理學第一定律認為，任何事物之間都是相互聯系的，而離的較近的事物總比離的較遠的事物聯系度高[17-18]。該定律決定了土地利用變化空間自相關存在的客觀性，通過空間自相關度量，可以用來檢驗在土地利用空間格局變化不同空間位置上的相關性。將空間自相關研究與GIS相結合，可以有效地展示出空間單元的位置及其與其他空間單元之間的相互關系，目前該地區相關研究匱乏。已有研究常采用動態度模型反映土地利用變化速度的差異性，但動態度模型僅單純從數量上進行變化的描述，然而考慮到土地利用變化的異質性，同一地區不同位置上的變化速度是不一樣的。

撓力河流域(131°31′～134°10′E、45°43′～47°45′N)恰為三江平原變暖現象突出的緯度位置，是三江平原最為典型的流域之一。近50 a當地農業開發活動特別強烈，尤其是20世紀90年代以來國家進入經濟迅速發展時期后，流域當地出現大量濕地開墾為耕地、水利工程修建等現象，導致該地區濕地大面積喪失、結構破壞和功能退化[19]，同時當地政府為對低洼易澇旱地進行改造，大力推行“以稻治澇”的農業結構調整政策，耕地內部結構變化劇烈。研究撓力河流域土地利用開發管理問題對整個三江平原地區將具有很好的推廣示范作用。因此，本文以三江平原地區的撓力河流域為研究對象，選用通用的土地利用動態度模型，確定空間化處理尺度，研究流域土地利用變化特征，探討其異質性規律，并對流域進行集水分區，運用空間自相關分析方法分析當地土地利用變化空間自相關格局，以期為土地合理利用開發提供決策支持和科學依據。

1 研究區概況及數據預處理

1.1 研究區概況

撓力河流域地處三江平原腹地，面積2.30×104km2，屬半干旱地帶，為中溫帶大陸性季風氣候區，夏季高溫多雨，冬季寒冷漫長，流域多年平均降水量518 mm，降水分布不均勻，主要集中在6—9月份，春季干旱頻繁，秋季多洪澇災害；流域地形上呈現西南高、東北低的態勢，水系自西南流向東北。地貌類型主要由山地與平原兩部分組成，山地占流域面積的38.3%，主要分布于流域西南部和南部，平原占61.7%，主要分布于流域北部和中部的內、外七星河及撓力河中游地區；目前該區已建成7個縣(區)，7個現代化農場，總人口達到125萬，其中農業人口占65.4%，已成為三江平原主要產糧食區和國家重要商品糧基地。圖1為撓力河流域地理位置示意圖，其中左上圖為黑龍江省，左下圖為三江平原，右圖為撓力河流域。

圖1 撓力河流域地理位置示意圖Fig.1 Location of Naoli River Basin

撓力河流域農業開發活動非常活躍，建國以來經歷多次大規模土地開發，其中1990—2002年是第4次墾荒高潮，當地政府采取資金補貼等相關政策，推行“以稻治澇”種植模式，大量低洼旱地改造為水田，土地利用格局變化劇烈，相關資料顯示，至2002年，農業結構調整政策基本推行完畢，因此，本文研究時點確定為1990、2002、2014年，以揭示該地區土地利用格局變化及空間分異特征。

1.2 數據來源與預處理

土地利用數據原始信息源來自美國陸地資源衛星1990、2002、2014年Landsat TM/OLI多光譜遙感影像，該類型影像云量少，圖像質量良好，便于數據處理和土地利用信息提取。參照全國土地利用分類體系并結合流域土地利用現狀和研究目標，確定該研究區土地利用類型為耕地(包括旱地和水田)、林地、草地、水域、建設用地和未利用地6類。為保證人工目視解譯精度，以流域境內的各縣(區)全國第二次土地利用調查數據(2009年)為底圖，根據經幾何糾正及RGB假彩色合成后的影像色調、紋理等特征，并配合流域野外地物調查結果(圖2)，進行地物類型斑塊的修改和圖層的拼接，并采用Google Earth軟件進行精度驗證，最終得到流域3期土地利用現狀數據。高程數據來自SRTM的DEM數據，精度為90 m，利用ArcGIS水文模塊進行洼地填充得到無洼地DEM。研究中各圖件經投影變換統一轉為Albers雙標準緯線等積投影。

圖2 撓力河流域典型地物樣本Fig.2 Typical features of Naoli River Basin

2 研究方法

2.1 土地利用變化動態分析

2.1.1 土地利用動態度模型

在自然和人為因素影響下，區域時間段、空間位置存在差異，其不同土地利用類型的變化幅度和速度是不同的。變化幅度為研究時段初、末的面積差值，變化速度運用動態度模型進行定量描述，可以分為單一土地利用動態度和綜合土地利用動態度[20-21]。

單一土地利用動態度表征某一土地利用類型在研究期內的面積變化情況，計算公式為

(1)

式中K——某地類單一土地利用動態度Ua——某地類研究期初期面積，km2Ub——某地類研究期末期面積，km2T——研究時段長度，a

綜合土地利用動態度反映區域內所有地類在研究期內的總體變化情況，其計算式為

(2)

式中LC——綜合土地利用動態度LUi——研究期初期i類土地面積，km2LUi-j——i類土地變為j類土地的面積，km2n——研究區地類總數目

2.1.2 動態度空間化處理

動態度模型僅從數量上描述某一單元的整體土地利用變化速度情況，但實際中，同一單元在不同空間位置上的土地利用變化特點是不同的。景觀生態學中，常采用土地利用網格采樣來實現景觀格局特征的描述，一般認為平均斑塊面積的2～5倍能較好反映采樣區周圍景觀格局異質性特征，且地統計學中趨勢分析，能有效反映空間數據在區域全局的變化趨勢，土地利用動態變化直接導致景觀特征發生改變，因此，從土地利用變化動態度，即加入時間序列的土地利用變化空間分異和趨勢的變化量視角出發，引入景觀生態學中反映景觀格局特征的網格采樣研究方法，實現土地利用綜合動態度指數的空間化。根據流域實際情況，最終確定網格采樣尺寸為5 km×5 km(共有樣區1 034個)，如圖3所示。

圖3 撓力河流域土地利用變化采樣小區劃分Fig.3 Division of land use change sampling in Naoli River Basin

2.2 流域分區

圖4 撓力河流域小區劃分Fig.4 Division of catchments in Naoli River Basin

流域作為獨立的水文集水單元，其內部水文循環完整且系統，一個完整的流域由大小不等、各式各樣的集水小區組成。為探尋不同集水區條件下土地利用變化特征，本研究基于DEM數據，經ArcGIS 10.2洼地填充計算等前期處理，利用水流徑流模塊對撓力河流域進行集水小區分割，共劃分為75個集水小區，將集水小區與地貌分布數據進行疊加后取其典型地貌為該集水小區的地貌類型，并將各集水小區分別命名為LA-0、LF-1、LF-2、…、LS-74，各子集水小區分布情況如圖4所示，其中LA、LF、LH、LT、LS分別代表低海拔高度沖擊平原、沖積扇平原、低山丘陵區、沖擊洪積臺地和低海拔高度小起伏山地5種主要的地貌類型。

2.3 空間關聯描述分析

土地利用變化作為地理過程現象，通過檢驗其空間自相關特征，可以分析某一位置的要素觀測值與相鄰位置上的觀測值關聯程度情況，可分為全局空間自相關和局部空間自相關分析。

2.3.1 全局空間自相關

全局空間自相關用來描述整個研究區域的空間分布模式和度量屬性值在整個區域的分布態勢，對于本研究而言，即表示整個流域集水小區土地利用變化動態度空間分布的內部關聯性特征，可用全局空間自相關統計量Moran’sI進行表征，其值域范圍為-1≤I≤1，指數為正表示空間正相關，指數為負表示空間負相關，零為空間不相關，I值越大，表示在空間分布上的關聯性越大，聚集性越強。

(3)

當i和j為鄰近空間關系時，wij=1；反之，wij=0。

Moran’sI需進行顯著性檢驗，一般采用Z值進行檢驗[22]，當Z<-1.96或Z>1.96時，P<0.05，即置信度大于95%。

2.3.2 局部空間自相關

土地利用變化動態度是一種典型的區域化變量。在進行空間自相關分析中，全局Moran’sI指數作為一種總體統計指標，只能顯示某一區域與周邊區域空間差異的平均程度，在一定程度上掩蓋了區域的局部空間特征，不能全面反映流域內部土地利用變化的空間關系。空間關聯局域指標(Local indicators of spatial association，LISA)用來衡量觀測單元屬性值與周邊單元屬性值的相近(正相關)或差異(負相關)程度，其結果可采用地圖可視化手段來表達。LISA指數被定義為

(4)

其中

式中S2——xq觀測單元的方差m——觀測單元總數目

若Ip>0，表示該區域單元周圍相似值(高值或低值)在空間上的聚集，Ip<0則表示非相似值在空間上的聚集。

本文設定的空間相關分析單元為集水小區，將集水小區與動態度分布數據進行關聯統計，取其平均值作為對應集水小區動態度，并將其作為觀測變量，選用基于鄰接的Queen規則進行空間自相關性分析。考慮到集水小區間面積差異，其暗含的穩定性假設可能被比率的內在方差不穩定性推翻，方差的不穩定性可能導致自相關性的錯誤推斷，為此，本文采用經驗貝葉斯標準化方法對動態度進行標準化處理予以糾正，利用標準化后的數據進行空間自相關分析。

3 結果與分析

3.1 土地利用變化特征

依據撓力河流域1990、2002、2014年土地利用現狀數據，分析3個時點土地利用變化特征，結果如圖5和表1所示。研究發現，撓力河流域土地利用變化呈現明顯的階段性：1990—2002年，耕地面積增幅最大，且其變化以水田面積增加為主，相對比例由8.12%增加至20.37%，增加幅度為12.25個百分點，“水田化”進程強烈，而期間旱地面積僅增加0.77個百分點。由于流域當地墾殖活動非常強烈，未利用地面積下降極其明顯，1990年其面積比例為8.25%，2002年僅占1.34%，下降幅度為6.91個百分點，林地、草地和水域用地均出現不同程度的下降態勢，幅度依次為3.49、0.23、2.57個百分點；2002—2014年，土地利用變化整體趨于緩和。水田面積繼續保持增長，但增長幅度明顯放緩，增幅僅2.46個百分點，而旱地面積比例則降至42.20%。草地面積基本保持不變，變化幅度為0.06個百分點，林地和未利用地面積仍維持下降趨勢，幅度分別為0.29和0.22個百分點。由于經濟建設的需要，在整個研究時段內，建設用地面積持續增加，2014年增至1.92%。總體而言，24 a間流域水田擴張極其劇烈，未利用地面積持續下降，但土地利用變化總體逐漸趨于緩和。

圖5 1990—2014年撓力河流域土地利用現狀圖Fig.5 Land use maps in Naoli River Basin from 1990 to 2014

表1 1990—2014年間撓力河流域各土地利用類型面積比例Tab.1 Area ratio of each land use type in Naoli River Basin from 1990 to 2014 %

3.2 土地利用變化動態度

3.2.1 動態度時空變化特征

圖6 撓力河流域土地利用綜合動態度變化情況Fig.6 Comprehensive changes of land use dynamic degree in Naoli River Basin

通過計算單個采樣樣區的綜合動態度，并將其視作采樣格網的中心點值，選用地統計學中的Kriging插值方法進行前、后2個時間段(1990—2002年和2002—2014年)動態度的空間化處理(圖6a、6b)。結果顯示，流域東部和南部多為低山丘陵帶，土地利用變化平緩，為流域動態度的低值集中區。流域中部以及北部地勢平緩，土地開發及生產條件優越，受人類活動潛在干擾程度高，動態度偏高。另外，2個時間段動態度分布差異較大。1990—2002年，內、外七星河周邊地區土地利用開發活動強烈，動態度偏高，其最高值達到3.84%；2002—2014年，土地利用變化明顯趨緩，基本以低動態度分布為主。

對前、后2個時間段動態度進行疊加處理以反映土地利用變化強烈程度的差異性，正值表示變化趨緩，負值表示變化加劇，零值則表示前后不變，絕對值越大則變化程度越強烈(圖6c)。

前、后2個時間段撓力河流域土地利用變化以趨緩和前后不變為主，變化加劇地區較少，具體表現為：約5.84%的地區處于變化加劇狀態，而趨緩地區面積比例高達93.19%，前后不變地區僅占0.97%；空間分布上，趨緩地區分布廣，但趨緩程度存在明顯的區域性，大部分集中于內、外七星河的周邊地帶，該地區濕地分布廣。自20世紀90年代以來，當地大量的墾殖活動導致該地區土地利用變化極其劇烈，但隨著灘涂濕地等耕地后備資源的開發殆盡以及受政府政策調控影響，土地利用變化逐漸趨于緩和。動態度加劇區域分布較為零散，且多對應2002—2014年“水田化”區域。

圖7 撓力河流域2個時間段內土地利用綜合動態度趨勢面Fig.7 Trend surfaces of comprehensive land use dynamic degree of two periods in Naoli River Basin

3.2.2 動態度變化趨勢特征

空間趨勢反映空間物體在空間區域上變化的主體特征。本文嘗試根據空間抽樣數據(以間隔5 km進行面狀綜合動態度的取點)，擬合一個數學曲面，以反映流域綜合動態度變化趨勢特征。圖7為撓力河流域土地利用綜合動態度全局趨勢分析示意圖。X軸表示正東方向，Y軸表示正北方向，Z軸表示綜合動態度。每根豎棒代表一個數據點的動態度(高度)和位置，通過投影點可以作出一條最佳擬合曲線。結果顯示，前、后2個時間段內，流域在不同方向上均具有較好的擬合趨勢，但所表現出的擬合趨勢差異較大。1990—2002年，東西方向(X軸)呈現倒“U”字形凸形曲線，南北方向(Y軸)呈北高南低的凸形曲線。說明在東西方向上，流域中部動態度高，土地利用變化強烈，在南北方向上，北部動態度較高，而南部較低。東西方向上，由于中部為主要的平原區，水資源豐富，種植條件優良，期間土地利用開墾強烈，南北方向上南部多為山地丘陵區，土地利用開發相對緩慢。2002—2014年，流域整體擬合曲線趨于緩和，東西方向上呈階梯狀平滑過渡擬合態勢，在南北方向呈北高南低的微凹形曲線。與1990—2002年相比，流域土地利用變化明顯放緩，但基本仍保持東北方向變化劇烈程度高于西南方向的態勢。

3.3 土地利用變化空間差異

3.3.1 全局空間自相關

對綜合和單一土地利用動態度進行全局空間自相關顯著性檢驗(表2)，結果顯示，綜合土地利用動態度的集聚性程度明顯好于單一土地利用動態度(考慮到草地面積過小，未參與驗證)。在前、后2個時間段內，綜合動態度Moran’sI值均為正，P均小于0.01，因此可以拒絕零假設，即整個流域內各子集水區土地利用變化表現出顯著的空間集聚性，集水小區之間存在顯著的空間正相關關系，土地利用變化比較強(弱)的集水小區其周邊的集水小區變化也強(弱)，但由于流域當地人類擾動強度的階段性，動態度相似的集水小區空間集聚趨弱，由1990—2002年的0.68降至2002—2014年的0.39。而對于單一綜合動態度，空間集聚性較差，除2002—2014年的林地、水域和1990—2002年的未利用地外，其他均未通過空間顯著性異質性檢驗，即整個流域內單一土地利用動態度分布情況相對較為隨機。

表2 全局空間自相關分析顯著性檢驗Tab.2 Significance test for Moran’s I of dynamic land use change

注：Ⅰ、Ⅱ分別表示1990—2002年、2002—2014年。

3.3.2 局部空間自相關

(1)Moran散點圖

Moran’sI指數檢驗表明，撓力河流域各集水小區的土地利用綜合動態度具有顯著的空間自相關性。為進一步研究集水小區的空間集聚特征，基于土地利用綜合動態度和空間權重矩陣繪制Moran散點圖(圖8)，其中橫軸表示土地利用綜合動態度LC，縱軸為其空間滯后向量WL，即相鄰集水小區綜合動態度的加權平均，斜率即為Moran’sI值。第1象限(高-高型)或第3象限(低-低型)表示某一集水小區綜合動態度與周邊集水小區的綜合動態度同高或同低，空間差異性小，表現為空間正相關。第2象限(低-高型)或第4象限(高-低型)表示集水小區動態度較低(較高)，而周圍集水小區動態度較高(較低)，動態度空間差異度大，為空間負相關。

圖8 撓力河流域2個時間段內Moran散點圖Fig.8 Moran scatter plots of two stages in Naoli River Basin

經統計，1990—2002年，可開發土地資源豐富且集聚(主要分布于內、外七星河地區)，第1象限和第3象限散點比例之和為85.33%，表明流域各集水小區動態度呈現明顯的高-高型和高-低型集聚特征，具有顯著的空間自相關關系，集水小區間動態度差異較大，散點分布均勻。落入第2、4象限的點較少，即很少出現動態度高(低)的集水小區其周邊集水小區動態度低(高)的情形。

2002—2014年，隨著土地利用開發活動減弱，集水小區之間綜合動態度差異趨于緩和，各散點分布更為集中，另一方面，盡管土地利用結構逐漸穩定，集水小區間動態度差異越來越小，但人為決策方向逐漸成為利用的主導誘因，偶然性相對增加。對于第2、4象限內，散點數目明顯增加，由1990—2002年的14.67%上升至26.67%，集水小區動態度集聚性變弱，出現部分高(低)動態度集水小區周邊集水小區動態度低(高)的情形。

(2)LISA集聚

為進一步解釋集水小區與周圍集水小區的相近(正相關)和相異(負相關)關系，基于顯著性程度判斷，繪制集水小區綜合動態度局部空間自相關圖(圖9)。結果顯示，在2個時間段內，具有顯著性特征的集水小區(置信度大于95%)以高-高型和低-低型為主，即集水小區與其周邊集水小區的動態度基本保持一致或者相似，而低-高型或高-低型集水小區數量較少，具體表現為：高-高型是高動態度的集中區，易呈現均質狀態，土地利用變化強烈，應重點關注該類型集水小區的土地利用問題，其中，1990—2002年，撓力河流域高-高型集水小區共15個，主要分布于內、外七星河沿岸，該地區為沖積扇平原，地勢低平，水域豐富，墾殖條件優越。低-低型集聚小區恰與高-高型分布特點相反，可進行適當的開發潛力挖掘，共14個，主要分布于南部的低海拔高度丘陵區和小起伏山地區，地形起伏大，耕作困難，東部的LS-26集水小區也呈現低-低型特征。高-低型表示集水小區自身變化劇烈，周圍較為穩定，受空間極化作用影響，易遭受同化而轉為低-低型，因此應進行適當的開發控制，相反，低-高型則應進行重點的開發引導，但二者數量較少，僅西部低海拔高度沖擊平原的LA-3和LA-12集水小區表現為低-高型集聚。2002—2014年，9個高-高型集水小區集中分布于撓力河的干流北岸，地形多為沖擊或沖擊扇平原，是“旱地水田化”主要發生地區，需重點關注，而處于類似地理位置的LH-17卻呈現出低-高型特征。低-低型集水小區分布特點與1990—2002年相似，僅南部沖積扇平原LF-47變為低-低型聚集，低海拔高度小起伏山地中LS-66呈現出不顯著狀態。研究期內，撓力河流域75個集水小區均未表現出高-低型集聚狀態，即未出現高動態度集水小區周圍出現低動態度集水小區的情況。

圖9 撓力河流域2個時間段內動態度局部空間自相關圖Fig.9 Local spatial autocorrelation maps of dynamic land use change of two stages in Naoli River Basin

4 討論

傳統土地利用變化空間描述一般僅從空間位置或基于更小面積單元的空間數量來代替，難以形象直觀的表達，但土地利用變化存在異質性，同一地區不同位置變化程度存在差異，如何合理解決此類問題成為研究的關鍵所在。本文利用網格對土地利用變化信息進行采樣[23-24]，通過采樣網格中心點的插值處理獲得最終的面狀土地利用變化信息。但針對某一特定區域，不同空間粒度的采樣網格所包含的土地利用信息存在差異，后續需強化其對比研究；本文分析撓力河流域土地利用變化格局，并進一步利用數字高程模型進行流域集水單元的提取，研究各集水小區間土地利用變化的自相關性規律，可為從流域范疇提出如流域開發管理分區等適應性的宏觀策略，如重點關注高-高型集水小區的土地利用問題，低-低型恰好與之相反，應該進行適當的潛力挖掘，高-低型適當開發控制，而低-高型則應進行重點的開發引導。

5 結論

(1)撓力河流域土地利用變化呈現明顯的階段性，1990—2002年，耕地面積增幅最大，且以水田面積增加為主，“水田化”進程強烈，未利用地面積比例減少6.91個百分點；2002—2014年，土地利用變化整體趨于緩和，其中水田面積繼續保持增長，但增幅僅為2.45個百分點，旱地面積比例降至42.20%，未利用地面積基本保持不變。

(2)撓力河流域1990—2002年土地利用變化劇烈程度明顯強于2002—2014年，且以趨緩為主，加劇區域少。東部和南部變化較為緩慢，為動態度低值集中區，中部以及北部受人類活動干擾程度高，動態度偏高；趨勢面擬合上，在不同方向上均具有較好的擬合趨勢：1990—2002年，東西方向上呈倒“U”字形凸形曲線，南北方向上呈北高南低的凸形曲線。2002—2014年，東西方向上階梯狀平滑過渡擬合，南北方向上呈北高南低的微凹形曲線。流域東北方向變化劇烈程度整體高于西南方向。

(3)撓力河流域綜合土地利用動態度的集聚性優于單一土地利用動態度，前者空間集聚性顯著，后者分布較為隨機；1990—2002年，各集水小區呈現明顯的高-高型和低-低型集聚特征，其中高-高型共15個(主要分布于內、外七星河沿岸)，低-低型共14個(主要分布于南部山地丘陵區)；2002—2014年高-高型數量顯著減少，且多為“旱地水田化”發生地區，動態度集聚性變差，差異逐漸趨于緩和。

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Land Use Change Pattern and Its Spatial Differentiation in Typical Basin of Sanjiang Plain

ZHOU Hao LEI Guoping YANG Xuexin
(InstituteofLandManagement,NortheasternUniversity,Shenyang110169,China)

Since early 1990s, the agricultural structure of Naoli River Basin had been greatly adjusted with large amounts of dry land changed into paddy field. As one of the important reclamation farms in China, the land use was changed severely in Naoli River Basin and such phenomenon would lead to a set of problems in the utilization. To reveal the spatial regular pattern and the difference of land use change in Naoli River Basin, the land use dynamic changes were analyzed, and the land use dynamic degree of the cultivated land was calculated by modeling all land use types of cultivated land and using the contribution results which was borrowed from the thought of landscape ecology, the analysis of land use spatial autocorrelation patterns was also achieved based on sub basin of Naoli River Basin. The remote sensing image data and DEM data were used as fundamental data resources. Results showed that the land use changes in the Naoli River Basin were incredibly violent, the increase of farmland area was the largest, and the internal transformations between the paddy field and dry land were the primary change. From 1990 to 2002, the change of paddy field was the main change types and the dynamic degree of land use change was obviously stronger than that during the period from 2002 to 2014. The middle and northern parts of Naoli River Basin were the mainly concentrated region of high land use dynamic degree, and the overall changing speed of the river basin was slowly trending down. The dynamic degree of land use change in different directions had good fitting trend and differed obviously between the two periods, but it maintained the basic trend that the change in the northeast direction was significantly higher than that in the southwest direction. The whole catchment previously showed the trend of aggregation of high to high and low to low obviously, the land use spatial autocorrelation patterns showed significant correlation, but in the later stage, the aggregation trend was gradually slowed down, and its aggregate on features was high to high and low to low, there was no catchment with aggregation trend of high to low. The research results can be used as references and consultancies for the land use zoning management and precise agriculture in the Naoli River Basin.

land use; change; dynamic degree; catchment; spatial autocorrelation; Naoli River Basin

2017-01-24

2017-02-27

國家自然科學基金項目(41671520)

周浩(1990—)，男，博士生，主要從事土地利用與規劃研究，E-mail: zhouhao7404@163.com

雷國平(1963—)，男，教授，博士生導師，主要從事土地利用規劃與土地管理研究，E-mail: guopinglei@126.com

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.05.017

F301.2

A

1000-1298(2017)05-0142-10