基于GIS的土地利用類型變化研究分析
——以汶川縣為例

王爾東

(成都理工大學地球科學學院 四川 成都 610059)

一、引言

隨著當今人類社會經(jīng)濟的全面高速發(fā)展，人地間的矛盾不斷深化；資源環(huán)境問題不斷激化，如何平衡人地間緊張的關系，成為了目前首要面臨的問題。土地利用是指對土地的利用方式以及狀態(tài)，是長期以來人類觀察土地的自然屬性按照特定的經(jīng)濟目的和社會目的從而采取的一系列技術手段對土地進行長期性的規(guī)劃管理活動[1]；土地利用在一定程度上刻畫了該地區(qū)內(nèi)的土地利用方式以及結構布局是否具有合理性，因此開展區(qū)域性的土地利用研究有助于發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存問題，確定治理改善方向，對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護具有重大意義。本文根據(jù)2005年-2010年汶川縣的土地利用遙感解譯數(shù)據(jù)結合ARCGIS軟件對研究區(qū)進行土地利用情況分析，為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護治理提供意見[2]。

二、研究區(qū)概況

汶川縣位于四川盆地西北部邊緣，居阿壩藏族羌族自治州東南部，東鄰彭州市、都江堰市，南靠崇州市、大邑縣，西接寶興、小金縣，西北和東北分別與理縣、茂縣相連，縣域東西寬84公里，南北長105公里，總面積4084平方公里，森林覆蓋率達48%。縣城威州鎮(zhèn)位于縣境北部岷江與雜谷腦河交會處，海拔1325米，周圍有茶坪山脈、邛崍山脈等眾多山體圍繞。東南向西北地勢上升，呈比較完整的垂直，可分為8個不同的自然氣候區(qū)，故有“十里不同天”之說。但南濕(漩口、映秀地區(qū))北旱(威州、綿池地區(qū))趨勢明顯，光、熱、水分布不均，利于發(fā)展農(nóng)業(yè)的多種經(jīng)營生產(chǎn)，為州內(nèi)重要農(nóng)區(qū)縣之一。境內(nèi)地勢由北向東南傾斜。東北為龍門山脈，西南為邛崍山系。西部多分布海拔3000米以上的高山，四姑娘山海拔為6250米；東南部漩口地區(qū)的岷江出口處海拔僅780米。岷江過境，雜谷腦河、草坡河、壽江為縣境岷江三大支流。屬青藏高原亞濕潤氣候區(qū)，年均氣溫13.5℃，年降水量500毫米。

三、研究區(qū)所需數(shù)據(jù)以及研究內(nèi)容

(一)研究區(qū)所需數(shù)據(jù)。本文選取汶川縣整個行政區(qū)域為研究區(qū)域。研究數(shù)據(jù)包括兩期從地理空間數(shù)據(jù)云下載的Landsat8影像；研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀以及現(xiàn)場實地調(diào)查情況。

(二)研究內(nèi)容。研究區(qū)土地利用變化分析：由于2008年研究區(qū)經(jīng)歷了大地震因此土地利用類型會有一些變化，用來作為過渡可以突出變化，所以選擇用研究區(qū)域2005年以及2010年的兩期遙感影像并且結合研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖以及實地調(diào)查，同時借助ENVI軟件的監(jiān)督分類功能對汶川縣兩個時期的遙感圖像進行目視解譯，依次為依據(jù)對汶川縣5年間的土地利用分布情況進行整合分析。(根據(jù)中科院已分類的土地利用等級標準)。

四、數(shù)據(jù)處理與結果分析

(一)土地利用遙感解譯。對汶川縣2005年、2010年的ETM/ETM+遙感影像進行輻射校正、幾何校正、拼接、裁剪、重投影等遙感影像預處理的基礎上，結合ENVI軟件的監(jiān)督分類與人工翻譯相結合的遙感影像解譯方法，最后參考中科院土地利用分類數(shù)據(jù)，得到汶川縣2005年、2010年的土地利用分布圖如圖一、圖二所示；通過觀察分析可以清晰看到研究區(qū)內(nèi)最主要的土地利用類型為林地和草地。

圖一 汶川縣2005年土地利用分類圖

圖二 汶川縣2010年土地利用分類圖

(二)土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣。將上面得到的汶川縣2005年、2010年的土地利用圖轉(zhuǎn)為30m×30m的柵格數(shù)據(jù)，再利用Arcgis軟件中的柵格計算器功能對汶川縣2005年、2010年的土地利用數(shù)據(jù)兩兩間進行計算，得到2005年—2010年研究區(qū)內(nèi)土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣。

綜上可知2005年-2010年間研究區(qū)內(nèi)主要的土地利用轉(zhuǎn)移類型為：低覆蓋度草地向建設用地轉(zhuǎn)移；有林地向中覆蓋度草地轉(zhuǎn)移；灌木林向有林地轉(zhuǎn)移；高覆蓋度草地向灌木林轉(zhuǎn)移；中覆蓋度草地向灌木林和高覆蓋度草地轉(zhuǎn)移；各類土地利用類型轉(zhuǎn)移面積808.38,占研究區(qū)總面積的19.79%；在此期間研究區(qū)內(nèi)各類土地利用類型轉(zhuǎn)出面積由大到小依次為：中覆蓋度草地、灌木林、有林地、高覆蓋度草地、旱地、低覆蓋度草地、疏林地、水田、建設用地、水域、其他林地、建設用地；轉(zhuǎn)入面積由大到小依次為：灌木林、有林地、高覆蓋度草地、疏林地、中覆蓋度草地、旱地、低覆蓋度草地、水域、建設用地、水田、未利用地、其他林地。

(三)土地利用動態(tài)度變化。單一土地利用動態(tài)度變化：單一土地利用動態(tài)度反映的是研究區(qū)內(nèi)某一特定土地利用類型在一定時間段內(nèi)的變化速度。其值的正負對應該土地利用類型面積的增加或減少[3]。其絕對值越大，表明該土地利用類型變化速度越快；其絕對值越小，表明該土地利用類型變化速度越慢。計算公式如下：

式中：K表示某一土地利用類型在研究時間段內(nèi)的動態(tài)度(%)，Uaj、Ubj分別對應該土地利用類型研究期初與研究期末的面積(km2)，T表示研究時段長(年)。依據(jù)上述公式計算汶川縣2005-2010年單一土地利用動態(tài)。

2005年-2010年，灌木林、中覆蓋度草地的動態(tài)度為負值可知其面積轉(zhuǎn)出大于轉(zhuǎn)入；其余土地利用類型的動態(tài)度值為正值，說明其轉(zhuǎn)入面積大于轉(zhuǎn)出，其中未利用地的動態(tài)值明顯遠超其他類型，說明研究區(qū)2005年-2010年間未利用地變化最為劇烈。比較不同土地利用類型的動態(tài)度絕對值可知，2005年-2010年間汶川縣土地利用變化劇烈程度大小依次為：中覆蓋度草地、灌木林、低覆蓋度草地、有林地、其他林地、旱地、高覆蓋度草地、水田、疏林地、水域、建設用地。

五、討論與結論

結合轉(zhuǎn)移矩陣和動態(tài)度變化表可以得知，汶川縣2005年—2010年間土地利用類型變化較為明顯，中間經(jīng)歷了08年大地震，可能對分類結果有一定影響；其中變化最為明顯的類型為未利用地，有大量其他土地利用類型轉(zhuǎn)為未利用地；變化面積占總面積19.79%變化較為明顯，面積變化量最大的集中帶不同覆蓋度草地之間的相互轉(zhuǎn)移以及有林地與其他林地之間，表明在自然以及人社會活動的雙重作用下，2005年至2010年研究區(qū)內(nèi)大量植被被破壞，由于地震原因，草地、林地大量轉(zhuǎn)為建設用地與未利用地；而地震所形成的堰塞湖、堤壩潰決致使林地草地被水體淹沒以及水庫電站水壩的修建是林地草地向水域轉(zhuǎn)移的主要原因。