基于地學信息圖譜數據的四川省土地利用格局分析

岑雨欣 顧興麗 王雪力

（西華師范大學生命科學學院，四川 南充 637009）

0 引言

土地是人類生存與發展的重要資源之一，其覆被變化與人類活動發展趨勢相互影響。土地利用變化是指人為和自然因素使土地的利用和管理方式發生改變，從而致使土地覆被發生改變。土地利用與人類生產活動休戚相關，因此，這一直是研究的熱點問題。目前，有關土地利用問題的研究可大致分為4類：一是土地利用變化研究，包括探討各個區域尺度上的土地利用變化；二是土地利用空間格局分布與自然因素的關系，例如，地形位指數、土壤質地、土壤侵蝕和氣候等因素對土地利用空間格局的影響；三是人類活動對土地利用的影響，包括經濟發展和社會進步引起的人類生產方式的改變，退耕還林還草、現代化農業、經濟開發和生態服務等政策頒布對土地利用的影響；四是以土地利用為載體，以提高研究方法精度或效益為目的，涉及監測、分類及制圖等方面。

地學信息圖譜是一種地理時空分析方法論，其含有“空間-屬性-過程一體化”信息。土地利用變化是一種時空復合體，應用地學信息圖譜可以綜合表達土地利用的空間位置和變化過程，因此，應用地學信息圖譜分析土地利用變化是較優選擇。前人也對此進行了大量研究，表明其是一種較為成熟的研究方法。為了解四川省近40 a土地利用變化趨勢，利用地學信息圖譜方法獲得四川省土地利用變化數據，分析近40 a內的土地利用變化，進而揭示四川省土地利用類型的轉變特征，分析近40 a土地利用變化趨勢并探討其變化原因，以期為四川省前期土地利用評判及后期土地利用管理提供科學依據。

1 研究區概況

四川省位于我國西南腹地，地處長江上游。其東部為川東平行嶺谷和川中丘陵，中部為成都平原，西部為川西高原，地勢西高東低。其地理位置為97°21′E～108°33′E，26°03′N～34°19′N，氣候以四川盆地中亞熱帶濕潤氣候、川西南山地亞熱帶半濕潤氣候及川西北高山高原高寒氣候等為主。境內土壤類型豐富，植被覆蓋優良。因土地肥沃、物產豐富，四川省自古就有“天府之國”的美譽。

2 數據來源及處理

2.1 數據來源

四川省1980、1990、2000、2010年和2020年土地利用數據資源來源于中國科學院資源環境科學數據中心（http：//www.resdc.cn），空間分辨率為1 km。筆者采用此數據，將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水體、建設用地和未利用地6個一級類型。

2.2 土地利用變化圖譜分析

通過ArcGIS 10.2.2軟件中的柵格計算器功能，計算獲取40 a來四川省土地利用類型變化信息圖譜。其中，間隔10 a相鄰兩個土地利用類型計算公式如（1）所示：

式（1）中：代 表 圖 譜；表 示 年 份，和C表示時間間隔為10 a相鄰的兩個土地利用類型數據。

3 結果與分析

3.1 各時段土地利用變化分析

將相鄰10 a變化圖斑總面積除以四川省的總面積，得到土地利用變化所占四川省總面積（486 000 km）的百分比，如表1所示。將10 a內各土地利用方式發生變化的圖斑除以各時間段內變化總圖斑面積，得到土地利用變化率，如表2所示。分析可知，1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年和2010—2020年4個時間段內利用發生變化的土地面積占四川省總面積的比例分別為0.70%、0.42%、0.52%和30.21%，其中2010—2020年土地利用方式變化劇烈，而1980—2010年土地利用方式變化不大。

表1 各時段土地利用方式變化面積占四川省總面積比

1980—1990年土地利用變化主要體現為水體→草地、水體→未利用地，兩種變化模式占總變化面積的81.26%，還有部分耕地轉變為建設用地和水體，其他變化模式所占比例極?。?990—2000年土地利用變化主要體現為林地→草地、耕地→建設用地、草地→林地和林地→耕地，共占變化總面積的79.99%，耕地轉為林地、水體和草地以及草地轉為耕地和水體的變化模式也占有一定比例；2000—2010年土地利用變化主要體現為耕地→建設用地、林地→草地、草地→林地、耕地→林地及耕地→草地，共占變化總面積的82.22%，還有草地和林地轉為未利用地、未利用地→草地、林地→建設用地和耕地→水體情況發生；2010—2020年土地利用變化主要體現為草地→林地、林地→草地、林地→耕地和耕地→林地，共占變化總面積的70.78%，其次是草地→耕地、耕地→草地、草地→未利用地、未利用地→草地以及耕地轉為建設用地與水體，其他轉變模式雖比例較小，但因土地利用變化面積基數較大，也占有一定面積。

3.2 1980—2020年土地利用變化總體分析

為更直觀地觀察土地利用變化，根據土地利用方式“新增”和“縮減”特性的土地利用變化“漲勢”和“落勢”圖譜，由此得到四川省40 a土地變化數據，并結合表2數據分析當地土地利用轉變特點。

表2 1980—2020年四川省土地利用變化比率 %

1980—1990年，四川省水體縮減面積占變化總面積的83.73%，主要新增草地和未利用地，新增建設用地主要分布在四川省西南部；1990—2000年，四川省林地與耕地縮減最多，新增草地與建設用地，新增建設用地主要分布在成都平原；2000—2010年，四川省耕地縮減最多，草地與林地也有大量轉出，與此同時，草地、建設用地以及林地也有大量轉入，新增建設用地也大量分布在成都平原；2010—2020年，四川省土地利用方式轉變劇烈，涉及區域廣泛，主要在耕地、林地及草地3種土地利用方式中相互轉變，其中耕地與草地總面積減小，而林地面積增大2.26%，漲幅最大的是建設用地，新增比例為4.31%。

3.3 1980—2020年土地利用變化特征分析

基于1980—2020年土地利用變化數據總結土地利用變化模式，根據其占比最終將其變化模式分為8種類型（見表3）。數據表明，1980—2020年，四川省內68.76%土地的利用方式處于后期穩定型，其主要為草地、林地及耕地；其次便是僅在2010—2020年發生變化的后期變化型，占比達29.61%；其他變化模式面積占比相對較小。

表3 1980—2020年土地利用變化圖譜變化模式

4 結論

在ArcGIS技術支持下，利用1980、1990、2000、2010年和2020年四川省土地利用情況數據，采用地學信息圖譜分析方法，得到四川省土地利用變化數據，以此分析近40 a來四川省土地利用變化過程，得到的主要結論如下。近40 a 來，四川省土地利用方式大多維持不變，為全期穩定型模式，變化主要發生在2010—2020年。1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年和2010—2020年，縮減最為劇烈的土地利用類型分別是水體、林地、耕地和林地，新增最多的土地利用類型分別是草地、草地、草地和林地。四川省建設用地面積持續擴增；與此同時，1990—2010年成都平原城市化進程加快，2010—2020年四川省城市化進程加快，這與四川省經濟發展模式相呼應。近40 a來，四川省耕地面積一直在減小，2000年后尤為明顯；林地面積在1980—2000年減小，2000年后增加，推斷這與我國退耕還林及“綠水青山就是金山銀山”等政策和理念的實施相關。