車爾臣河流域綠洲盆地土地利用/土地覆被動態(tài)變化研究與分析

范英霞 王宏

摘要：本文選擇生態(tài)環(huán)境較為脆弱的車爾臣河流域綠洲盆地為研究對象，以2000年ETM+和2016年OLI影像為數(shù)據(jù)源，對研究區(qū)進行土地利用/覆蓋類型分類，統(tǒng)計與分析綠洲盆地16年土地利用/土地覆被時空動態(tài)變化。研究結(jié)果表明：近16年來耕地、草地、居民點及工礦用地面積都有不同程度的增加;林地、沼澤濕地、鹽堿化土地、沙化土地、裸地面積有所減少，水域面積未發(fā)生明顯的變化。自然因素和人為因素對研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化影響甚為顯著，人口迅速增加對農(nóng)產(chǎn)品的大量需求促使耕地面積大幅增長。因此合理的控制人口數(shù)量，正確的政府政策導(dǎo)向和合理經(jīng)濟發(fā)展需求是干旱區(qū)綠洲土地可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：車爾臣河;土地利用;土地覆被;動態(tài)變化

1、研究區(qū)概況

車爾臣河中下游流域綠洲經(jīng)濟帶位于巴音郭勒蒙古自治州，塔里木盆地東南緣、昆侖山北麓，東部在若羌縣境內(nèi)與塔里木河流域相連，西臨且末縣的喀拉米然河流域，南屏阿爾金山和昆侖山山脈，北部伸入塔克拉瑪干沙漠。研究區(qū)冬長嚴(yán)寒，夏短酷熱，春秋氣候多變，升、降溫迅速。多年平均溫度10.1-11℃，極端最高溫度43.6℃，極端最低溫度-27.5℃，多年平均降雨量18.6-25.5mm，多年平均蒸發(fā)量2506.9-2994.0mm，常年主風(fēng)向為北東，每年3-7月為風(fēng)季。八級以上的大風(fēng)平均每年有15.8天，最多達37天，沙暴天氣達20.5天，浮塵天氣193.7天。車爾臣河沖積平原地帶孕育了的綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)，整個綠洲沿車爾臣河呈狹長型條帶狀展布，包括1個鎮(zhèn)，8個農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)，1個國營牧場和1個國營農(nóng)場。研究區(qū)地理位置示意圖（圖1）。

2、數(shù)據(jù)源及方法

2.1數(shù)據(jù)來源

根據(jù)研究需要，選取了遙感數(shù)據(jù)及相關(guān)地面資料。基本數(shù)據(jù)包括：（1）研究區(qū)2000年5月-10月的ETM+15米分辨率影像、2016年5月-10月OLI 15米分辨率影像;（2）1∶10萬地形圖及其矢量化數(shù)據(jù);（3）土地利用圖;（4）研究區(qū)歷年的氣象、水文地質(zhì)、土壤、人口、社會經(jīng)濟等統(tǒng)計資料;（5）野外考察資料和與GPS點相對應(yīng)的實地景觀照片數(shù)據(jù)庫等。

2.2數(shù)據(jù)處理^[1]

首先對圖像做幾何精校正，在1∶10萬地形圖上選取控制點進行幾何精校正。為使圖像與地理底圖精確疊合，控制點對應(yīng)分布盡量均勻，中誤差在1個像元內(nèi)。接著利用RPC文件對高分1號多光譜影像進行正射校正之后，再與較低分辨率的多光譜圖像進行配準(zhǔn)，實現(xiàn)圖像的糾正配準(zhǔn)。利用圖像處理軟件的連接和分層交互顯示功能，目視檢查圖像配準(zhǔn)精度，主要特征位移小于1個像素即為合格。然后對不同空間分辨率的遙感圖像進行數(shù)據(jù)融合，使處理后的遙感圖像既具有較好的空間分辨率，又具有多光譜特征，從而達到圖像增強的目的。最后進行數(shù)據(jù)鑲嵌和數(shù)據(jù)拉伸。

2.3研究方法

土地利用類型動態(tài)度是指某研究區(qū)一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，其表達式為^[2]：

（1）

式中，??—分別表示a時刻和b時刻土地利用的面積（km?）;T—a時刻到b時刻的研。

2.4轉(zhuǎn)移矩陣

轉(zhuǎn)移矩陣可以全面而又具體的表現(xiàn)各種土地利用/覆蓋類型變化的結(jié)構(gòu)特征與各種地類型變化的方向，該方法源于系統(tǒng)分析中對系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移的定量描述，為國際、國內(nèi)所常用。轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)學(xué)形式為：

（2）

式中：S代表面積;n代表土地利用/覆蓋類型;i，j分別代表研究期中不同時期土地利用/覆蓋類型^[3-4。在具體應(yīng)用中，通常將該矩陣用表格形式來表示。

3、結(jié)果與分析

3.1遙感影像信息提取

本次土地資源調(diào)查分類采用第二次全國土地調(diào)查分類系統(tǒng)的一級系統(tǒng)分類，并結(jié)合本次調(diào)查實際情況及土地的自然生態(tài)和利用屬性將研究區(qū)土地類型劃分為8個類別（見表1），對不同地物按照精度要求和遙感圖像解譯標(biāo)志進行人機交互判讀或監(jiān)督分類，得到研究區(qū)2000年及2016年土地利用/土地覆被遙感解譯圖。

通過表2可知，研究區(qū)土地利用的分布特征為沙漠-綠洲-沙漠。耕地主要分布在研究區(qū)中西部-中東部區(qū)域，革命大渠渠首至塔特讓大橋沿河道兩側(cè)。2000年分布面積為297.46km?，2016年分布面積為518.27km?，2016年比2000年耕地面積增加了220.81km?，年增加率為4.64%。林地分布面積較小，主要分布在耕地周邊。2000年分布面積為63.65km?，2016年分布面積為58.92km?，分布面積減少了4.73km?，年減少率為0.24%。草地分布面積較廣，主要分布在沼澤濕地與沙漠過渡地帶，且末機場以北，新墾農(nóng)場以西、科克吐孜魯克村以東至托喀依以西及車爾臣河流域周邊。2000年分布面積為340.11km?，2016年分布面積為396.93km?，2016年比2000年草地面積增加了56.82km?，年增加率為1.04%。研究區(qū)內(nèi)河流主要為車爾臣河，2000年水域的面積為142.68km?，2016年面積為142.14km?，近16年來水域面積基本未發(fā)生明顯變化。居民點及工礦用地是土地利用類型變化幅度最大的地類，從2000年的1.95km?面積增加到2016年7.73km?，面積增加了5.78km?，年增加率為18.27%。增加的面積主要是且末縣飛機場的建設(shè)及且末縣縣城面積擴大造成的。

3.2.2土地利用/土地覆蓋類型動態(tài)變化分析

從圖2土地利用/覆蓋類型動態(tài)度圖可以看出2000-2016年除了耕地、草地、居民點和工礦用地的年變化率為正值，其余地類變化率均為負(fù)值。其中變化幅度最大的是居民點及工礦用地，其動態(tài)度為18.27%。其次增加較快的是耕地，其動態(tài)度是4.64%，接下來是草地，增加的幅度是1.04%。其中下降速度最快的是沼澤濕地，其動態(tài)變化率為-2.15%，其次下降較快的是裸地和沙化土地，其動態(tài)度分別為-0.54%和-0.41%，下降速度較為緩慢的是林地和鹽堿化土地，其動態(tài)度為-0.24%和-0.22%，而變化幅度最小的是水域，其下降速率為-0.02%。

3.3土地利用/土地覆蓋類型轉(zhuǎn)移矩陣分析

通過表3可以清晰看出近20年來研究區(qū)綠洲面積是如何擴張的。2000-2016年分別有46.72 km?和100.45 km?的草地和沙漠化土地轉(zhuǎn)化為耕地，而居民地及工礦用地的快速增加主要是由耕地轉(zhuǎn)化而成的，耕地轉(zhuǎn)化為居民點的面積占2016年耕地總面積的50.97%。分別有16.42 km?和81.42 km?的沼澤濕地轉(zhuǎn)化為耕地和草地，其轉(zhuǎn)移面積占沼澤濕地總面積的3.17%和20.51%，致使沼澤濕地在這16年間面積下降速度最快。其他地類在研究的16年間均有不同程度的轉(zhuǎn)移，但轉(zhuǎn)移面積及幅度不是很大。

4、結(jié)論

（1）研究區(qū)近16年來耕地、草地、居民點及工礦用地面積都有不同程度的增加;林地、沼澤濕地、鹽堿化土地、沙化土地、裸地面積有所減少，水域面積未發(fā)生明顯的變化。耕地面積從2000-2016年增加了220.81km?，沙化土地面積近16年來減少了131.73 km?，沼澤濕地面積近16年來減少了104.51?km?，二者存在著此消彼漲的態(tài)勢。居民點及工礦用地面積年增加率為18.27%，是土地利用類型動態(tài)變化最大的地類。

（2）自然因素和人為因素對研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化影響甚為顯著，人口迅速增加對農(nóng)產(chǎn)品的大量需求促使耕地變化最為劇烈，面積大幅增長。同時自20世紀(jì)90年代大規(guī)模開墾后，大片胡楊林地和草甸草場逐漸變?yōu)楦?，由于?jīng)濟利益的驅(qū)動，采挖天然資源植物與破壞天然植被現(xiàn)象的發(fā)生，給生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重威脅。因此合理的控制人口數(shù)量，正確的政府政策導(dǎo)向和合理經(jīng)濟發(fā)展需求是干旱區(qū)綠洲土地可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

參考文獻

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作者簡介：范英霞（1979-），女（漢族），新疆省烏魯木齊市人，本科，工程師，主要從事遙感應(yīng)用研究。

基金項目：新疆車爾臣河中下游（且末縣）1∶10萬水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查（S16-2-LQ02）

（作者單位：新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊）