金昌市近20年土地利用時(shí)空變化分析

李國霞

摘要：為探究金昌市土地利用的時(shí)空變化特征，基于2000 — 2020年5期土地利用數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS系統(tǒng)分析了金昌市近20年土地利用類型時(shí)空變化特征和各時(shí)期土地利用類型轉(zhuǎn)移狀況。結(jié)果表明，金昌市主要的土地利用類型以未利用地、草地和耕地為主，具體面積為未利用地＞草地＞耕地＞建設(shè)用地＞林地＞水域，草地和林地主要集中分布在南部及北部荒漠草原區(qū)，耕地主要分布于中部平原區(qū)及雙灣鎮(zhèn)南部，建設(shè)用地集中分布于寧遠(yuǎn)堡鎮(zhèn)城區(qū)，水域呈點(diǎn)狀化零星分布于南部地區(qū)。近20年，耕地、建設(shè)用地、未利用地、水域面積分別增加13 300、10 900、2 500、400 hm2，林地和草地面積分別減少1 800、23 300 hm2。土地利用轉(zhuǎn)化主要集中在新城子鎮(zhèn)、東寨鎮(zhèn)、六壩鄉(xiāng)及焦家莊北部地區(qū)，主要表現(xiàn)為草地向未利用地、耕地的轉(zhuǎn)化以及耕地向未利用地的轉(zhuǎn)化，西南部的皇城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)化率較低，北部的紅沙崗和雙灣鎮(zhèn)主要為未利用地。受到氣候條件和人類活動的干擾，土地利用類型的轉(zhuǎn)化較為活躍，主要表現(xiàn)為未利用地和草地之間的相互轉(zhuǎn)化。中部工業(yè)發(fā)達(dá)，人類活動較強(qiáng)，土地利用類型的轉(zhuǎn)化呈點(diǎn)狀不連續(xù)分布。

關(guān)鍵詞：土地利用；時(shí)空變化；轉(zhuǎn)移矩陣；金昌市

中圖分類號：TU984.113? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-2172（2024）02-0179-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.02.015

Analysis of Spatial-temporal Changes of Land Use in Jinchang

in Recent 20 Years

LI Guoxia

（Gansu Vocational and Technical College of Nonferrous Metallurgy， Jinchang Gansu 737100， China）

Abstract： In order to explore the spatio-temporal change characteristics of land use in Jinchang City， based on the five periods of land use data from 2000 to 2020， this paper analyzes the spatio-temporal change characteristics of land use types and the transfer status of land use types in Jinchang City in the past 20 years using ArcGIS system. The results show that main types of land use in Jinchang are mainly unused land， grassland and cultivated land， areas in each catalog are mainly unused land > grassland > cultivated land > construction land > forest land > water area. Grassland and woodland are mainly distributed in the southern and northern desert grassland areas， cultivated land is mainly distributed in the central plain area and the south of Shuangwan Township， and construction land is mainly distributed in the urban area of Ningyuanpu Township. The waters are scattered in the southern region. In the past 20 years， the area of cultivated land， construction land， unused land and water area has increased by 13 300，? ? 10 900， 2 500 and 400 ha， respectively， while the area of forest land and grassland has decreased by 1 800 and 23 300 ha， respectively. The land use conversion is mainly concentrated in Xinchengzi Township， Dongzhai Township， Liuba Township， and the northern area of Jiaojiazhuang， mainly manifested as the conversion of grassland to unused land and cultivated land， cultivated land to unused land. The conversion rate of Huangcheng Township in the southwest is relatively low， and the conversion rate of Hongshagang and Shuangwan Township in the north is mainly unused land. Due to the climatic conditions and human activities， the transformation of land use types is active， mainly manifested as the mutual transformation between unused land and grassland. In the middle of the study area， the industrial development and human activities are strong， and the transformation of land use types shows a spot-like discontinuous distribution.

Key words： Land use; Spatial-temporal change; Transfer matrix; Jinchang City

土地是人類社會發(fā)展最基本的自然資源，對維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和生態(tài)環(huán)境保護(hù)均具有重要意義［1 - 2 ］。近年來，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，自然環(huán)境受人類活動的影響越來越大，土地利用類型的變化也越來越受人類活動與生態(tài)環(huán)境關(guān)系動態(tài)變化過程的影響［3 - 4 ］，因此，土地利用/覆蓋變化成為研究的熱點(diǎn)問題之一。調(diào)查區(qū)域內(nèi)土地利用類型，分析人類活動與土地利用時(shí)空變化的相互關(guān)系，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境和合理規(guī)劃城市空間具有重要的指導(dǎo)意義［5 ］。作為西北地區(qū)重要的工業(yè)城市和絲綢之路的重鎮(zhèn)［6 ］，近年來，金昌市全面推行實(shí)施轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展舉措，其工業(yè)現(xiàn)代化和城市化進(jìn)程不斷加快，使得土地?cái)?shù)量和質(zhì)量不斷下降，人地矛盾日益突出。鑒于此，我們利用金昌市2000 — 2020年土地利用數(shù)據(jù)，分析了近20年土地利用類型的時(shí)空變化特征、轉(zhuǎn)移狀況及各土地利用類型的動態(tài)度變化，以期為金昌市高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展及區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1? ?研究區(qū)概況

金昌市位于甘肅省河西走廊東段，東臨武威，南接祁連山系，西通張掖，北緣阿拉善臺地［7 ］。地理位置介于東經(jīng)101° 04′ 35″～102° 43′ 40″，北緯37° 47′ 10″～39° 00′ 30″。地勢自西南向東北傾斜，海拔在1 500～4 442 m，地形地貌復(fù)雜，分布有山地、平原、綠洲、荒漠等多種地貌類型。氣候?qū)贉貛Т箨懶愿珊禋夂颍诳臻g上具有明顯的差異性，隨著海拔的降低，氣溫逐漸升高。年平均氣溫4.8～9.2 ℃，年降水量140～350 mm，其水源主要來自祁連山區(qū)降水和東大河源頭高山冰雪融水［8 ］。2020年金昌市生產(chǎn)總值達(dá)358.62億元，城鎮(zhèn)化率為78.9%，全市總?cè)丝?3.8萬人［9 ］。

2? ?數(shù)據(jù)來源及分析方法

2.1? ?數(shù)據(jù)來源

本文選用的金昌市2000、2005、2010、2015、2020年的土地利用數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)來源中國科學(xué)院資源環(huán)境與數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn/），空間分辨率為1 km×1 km。參考我國現(xiàn)有的土地分類體系［10 ］，并結(jié)合金昌市土地利用類型的實(shí)際情況，將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種類型。

2.2? ?分析方法

2.2.1? ? 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣? ? 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣用以表示不同土地利用類型間轉(zhuǎn)化數(shù)量及變化方向的一種研究方法，運(yùn)用ArcGIS對金昌市2000 — 2020年的6種土地利用類型柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加重合處理［11 ］，計(jì)算各土地利用類型在各時(shí)間段內(nèi)的轉(zhuǎn)入/轉(zhuǎn)出面積，公式如下。

Sij=S11? S12? …? S1nS21? S22? … S2n1Sn1? Sn2? … Snn

式中，S表示土地面積，n表示土地轉(zhuǎn)移前后的土地利用類型數(shù)，i和j分別表示轉(zhuǎn)移前和轉(zhuǎn)以后的土地利用類型（i，j=1，2，…，n）。

2.2.2? ? 單一土地利用動態(tài)度? ? 單一土地利用動態(tài)度是指某一種土地利用類型在一定的時(shí)間尺度內(nèi)土地利用類型面積變化幅度［12 ］，公式如下。

K=××100%

式中，K為土地利用類型的動態(tài)度，Ua和Ub分別為某一土地類型的研究初期和研究末期的面積，T表示研究的時(shí)間段。

3? ?結(jié)果與分析

3.1? ?土地利用類型時(shí)空變化特征

3.1.1? ? 土地利用類型時(shí)間變化特征? ? 由表1所示，2000 — 2020年金昌市土地利用類型以未利用地、草地、耕地為主，分別占區(qū)域土地總面積的44.76%～46.39%、29.17%～32.42%、15.51%～17.27%。20年間，不同土地利用類型變化趨勢存在明顯的差異，2000 — 2020年耕地和建設(shè)用地面積比例呈逐年增加趨勢，耕地由2000年15.51%增加至2020年17.27%，增加13 300 hm2；建設(shè)用地由2000年1.82%增加至2020年3.29%，增加10 900 hm2；未利用地僅增加2 500 hm2，水域面積2000 — 2010年沒有變化，2010 — 2020年略有增加，增加400 hm2，增加0.05個百分點(diǎn)。2000 — 2020年林地和草地面積呈減少趨勢，林地面積減少1 800 hm2，草地面積減少23 300 hm2。未利用地面積2000 — 2015年呈逐漸減少趨勢，而2015 — 2020年轉(zhuǎn)為增加趨勢，20年間累積增加2 500 hm2。

3.1.2? ? 土地利用類型空間變化特征? ? 由圖1所示，2000—2020年金昌市主要土地利用類型為未利用地、草地和耕地，其中未利用地主要分布于雙灣鎮(zhèn)、寧遠(yuǎn)堡鎮(zhèn)、河西堡鎮(zhèn)、朱王堡鎮(zhèn)、水源鎮(zhèn)西北部、紅山窯及城關(guān)鎮(zhèn)北部，占區(qū)域總面積的44.76%～46.39%。草地在新城子鎮(zhèn)、皇城鎮(zhèn)等高山地區(qū)及寧遠(yuǎn)堡鎮(zhèn)西北部連片分布，在紅山窯鄉(xiāng)、水源鎮(zhèn)及雙灣鎮(zhèn)西北部呈點(diǎn)狀分布。耕地主要分布于紅山窯鄉(xiāng)西南部、新城子鎮(zhèn)北部、焦家莊鄉(xiāng)北部、城關(guān)鎮(zhèn)南部、東寨鎮(zhèn)、六壩鄉(xiāng)等中部綠洲平原，呈帶狀分布，在水源鎮(zhèn)東南部、朱王堡鎮(zhèn)及昌寧鄉(xiāng)南部呈片狀分布。林地主要呈點(diǎn)狀化分布于南部的東大河林場和山丹馬場及西部的大黃山林場等地。水域面積最小，占總面積的0.68%～0.73%，主要呈點(diǎn)狀化分布在南部。圖1還顯示，寧遠(yuǎn)堡鎮(zhèn)的建設(shè)用地面積顯著增加，主要向城區(qū)北部和東部擴(kuò)展。中部各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口分布密集，土地利用類型變化頻繁，表現(xiàn)較為突出的是焦家莊鄉(xiāng)中部、城關(guān)鎮(zhèn)東部、水源鎮(zhèn)西南部、東寨鎮(zhèn)及六壩鄉(xiāng)等區(qū)域草地面積明顯減少，主要轉(zhuǎn)化為未利用地。

3.2? ?土地利用類型轉(zhuǎn)移狀況分析

由表2所示，金昌市近20年各土地利用類型的轉(zhuǎn)移情況（表2）表明，2015 — 2020年土地利用類型轉(zhuǎn)移最為活躍，除水域與林地之間、建設(shè)用地現(xiàn)林地未發(fā)生轉(zhuǎn)移外，其他土地利用類型之間均有轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出。2000 — 2020年耕地面積在持續(xù)增加，2000 — 2005年、2005 — 2010年、2010 — 2015年耕地面積分別轉(zhuǎn)入4 200、5 600、1 000 hm2，且主要來源于未利用地和草地，而2015 — 2020年其他5種土地利用類型均有轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積草地 ＞ 未利用地 ＞ 建設(shè)用地 ＞ 林地 ＞ 水域。2000 — 2015年耕地面積有轉(zhuǎn)出但不多，2015 — 2020年耕地向其他5種土地利用類型均有轉(zhuǎn)出，轉(zhuǎn)出面積為未利用地 ＞ 草地 ＞ 建設(shè)用地 ＞ 水域 ＞ 林地。2000 — 2005年建設(shè)用地面積只向耕地轉(zhuǎn)出100 hm2，林地、未利用地分別向耕地轉(zhuǎn)出了300、2 000 hm2，2000 — 2015年建設(shè)用地未轉(zhuǎn)出，轉(zhuǎn)入主要來源為未利用地、草地和耕地，總面積分別為2 800、500、300 hm2，而 2015 — 2020年其他5種土地利用類型均向建設(shè)用地轉(zhuǎn)出，轉(zhuǎn)出面積為耕地 ＞ 未利用地 ＞ 草地 ＞ 林地和水域。2000 — 2015年林地主要轉(zhuǎn)向耕地和建設(shè)用地，轉(zhuǎn)出面積都相對較少，總面積500 hm2，而轉(zhuǎn)入面積僅200 hm2，均來自未利用地；林地面積在 2015 — 2020年轉(zhuǎn)移變化較大，主要在草地、耕地、未利用地間相互轉(zhuǎn)化，面積整體減少? 1 300 hm2。草地面積2000 — 2005年、2005 — 2010年、2010 — 2015年主要轉(zhuǎn)向耕地，未利用地為主要轉(zhuǎn)入來源。2015 — 2020年草地面積整體在減少，主要流向耕地、林地和未利用地，減少面積達(dá)21 100 hm2。水域面積在2000 — 2010年沒有轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出，2010 — 2015年僅來自未利用地的轉(zhuǎn)入，面積僅100 hm2。2015 — 2020年水域面積的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出較為活躍，增加的面積主要來自耕地和草地，分別轉(zhuǎn)入200 hm2；減少的面積主要流向未利用地，面積為200 hm2。整體上水域面積在增加，但變化不大。未利用地2000 — 2015年逐漸減少，主要轉(zhuǎn)向耕地、建設(shè)用地和草地；而2020年轉(zhuǎn)為增加，主要來源于草地、耕地。

從圖2可以看出，2000 — 2020年共有33種土地利用變化圖譜單元，主要土地利用類型是未利用地、草地和耕地，各土地利用類型之間相互轉(zhuǎn)化較為頻繁，且呈點(diǎn)狀化分布。轉(zhuǎn)化相對集中的區(qū)域主要在新城子鎮(zhèn)、焦家莊北部、朱王堡南部以及東寨和六壩鄉(xiāng)，主要表現(xiàn)為草地向未利用地轉(zhuǎn)化、草地向耕地轉(zhuǎn)化和耕地向未利用地轉(zhuǎn)化。以上地區(qū)農(nóng)業(yè)相對發(fā)達(dá)［13 ］，耕地面積較大，受人類活動的干擾強(qiáng)度較大。中部的寧遠(yuǎn)堡鎮(zhèn)東北部和昌寧鄉(xiāng)西南部工礦企業(yè)較多［8 ］，人類活動頻繁，此區(qū)域土地利用類型轉(zhuǎn)化也較為頻繁，主要表現(xiàn)為未利用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化、草地和耕地之間相互轉(zhuǎn)化。南部由于海拔較高，降水相對充足［14 ］，分布著大面積的草地和林地，如山丹馬場、東大河林場等。此區(qū)域由于前期過度放牧引起草地退化，同時(shí)也伴有草地向林地轉(zhuǎn)化，呈點(diǎn)狀化不連續(xù)分布。未利用地和草地之間的相互轉(zhuǎn)化不聚集，呈點(diǎn)狀化散布于北部雙灣鎮(zhèn)和紅沙崗鎮(zhèn)以及北部草原周邊地區(qū)。雙灣鎮(zhèn)和紅沙崗地區(qū)由于未利用地面積較大，生態(tài)環(huán)境相對脆弱［15 ］，加之氣候條件和人類活動的影響，未利用地和草地之間出現(xiàn)了頻繁轉(zhuǎn)化。北部草原地區(qū)受到政策的影響未利用地向草地的轉(zhuǎn)化點(diǎn)位較多，生態(tài)修復(fù)略有成效。

3.3? ?土地利用動態(tài)變化分析

由圖3所示，2000 — 2005年耕地的動態(tài)度最高，達(dá)到了0.70%，其他土地利用類型動態(tài)度均未超過0.50%，其中林地、草地、未利用地面積在減少，但幅度不大。2005 — 2010年林地和水域的動態(tài)度為0，草地僅為-0.03%，耕地動態(tài)度最高，為0.93%。2010 — 2015年建設(shè)用地的動態(tài)度最高，達(dá)4.78%；林地為0，耕地和草地幅度不大；水域動態(tài)度達(dá)0.4%，面積呈現(xiàn)增加趨勢；未利用地面積減少，其動態(tài)度為-0.17%。2015 — 2020年建設(shè)用地的動態(tài)度顯著高于其他土地利用類型，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，建設(shè)用地的變化強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)，而草地、林地的面積在明顯下降，水域動態(tài)度相比前期明顯增強(qiáng)，且呈增加趨勢；未利用地的面積變化幅度由2015年之前降低增加，且變化幅度較為明顯。

4? ?討論與結(jié)論

區(qū)域土地利用變化受人類活動和氣候變化的共同影響，其實(shí)質(zhì)是區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展階段的轉(zhuǎn)型。隨著城市化進(jìn)程的加快和社會經(jīng)濟(jì)的快速增長，近20年，金昌市的土地利用格局變化顯著，建設(shè)用地的增加主要是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上擴(kuò)張，變化區(qū)域主要集中在金川區(qū)以及伴隨著交通要道而向周邊蔓延，永昌縣的城關(guān)鎮(zhèn)、河西堡鎮(zhèn)等地建設(shè)用地也有所增加。變化最為明顯的是金昌開發(fā)區(qū)、河西堡工業(yè)園區(qū)以及永昌工業(yè)園區(qū)，其主要原因是早年金昌市按照“生活區(qū)北移、工業(yè)園區(qū)東擴(kuò)”的城市規(guī)劃思路，市區(qū)建設(shè)用地向東或向北方向擴(kuò)張較為明顯，這與李麗等的研究較為一致［16 ］。其次，為進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)，政府大力實(shí)施天然林地保護(hù)和退耕還林政策，林地面積增加明顯，林地的增加主要來自南部祁連山水源涵養(yǎng)區(qū)、中部綠洲農(nóng)田防護(hù)林區(qū)以及市區(qū)北部綠色長廊區(qū)。耕地的變化則主要集中在金川區(qū)半灘地、水源西大灘、清河以及金川區(qū)雙灣鎮(zhèn)，引起這一變化的主要原因是土地開發(fā)復(fù)墾整理項(xiàng)目的建設(shè)和實(shí)施。

區(qū)域內(nèi)代表不同部門和群體利益的土地利用類型在空間上發(fā)生沖突，并在時(shí)間上通過土地利用類型的轉(zhuǎn)化緩解這些沖突過程［17 ］，農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的新城子鎮(zhèn)、焦家莊鄉(xiāng)北部、東寨鎮(zhèn)、六壩鄉(xiāng)、朱王堡鎮(zhèn)南部與工礦企業(yè)分布較多的寧遠(yuǎn)堡鎮(zhèn)東北部等地區(qū)，受強(qiáng)烈的人類活動干擾，土地利用類型轉(zhuǎn)化復(fù)雜頻繁；南部的山丹馬場、東大河林場等區(qū)域，人類活動干擾較少，但此區(qū)域?qū)儆谵r(nóng)牧交錯帶，早期由于過度放牧、亂砍濫伐等現(xiàn)象頻發(fā)，草地出現(xiàn)輕微退化，呈點(diǎn)狀分布；北部及西北部由于生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，加之近年來全球氣候變暖和不合理的人類活動，導(dǎo)致各土地利用類型間轉(zhuǎn)化頻繁，呈點(diǎn)狀化不連續(xù)分布，主要表現(xiàn)為未利用地和草地之間的轉(zhuǎn)化。由此可見，土地利用沖突源于不同土地利用類型供給與需求之間的矛盾，這一矛盾隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展階段的演變而變化。在未來區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)過程中，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，在綠洲邊緣地區(qū)種植喬、灌、草相結(jié)合的防風(fēng)固沙林，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，擴(kuò)大林草面積，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)更應(yīng)該關(guān)注生態(tài)脆弱區(qū)由于氣候變化而引起的系列轉(zhuǎn)化［18 - 20 ］。

總體來看，2000 — 2020年金昌市主要的土地利用類型是未利用地、草地和耕地。20年來各土地利用類型的變化差異較大，耕地、水域、建設(shè)用地、未利用地面積增加，林地和草地面積呈逐年減少趨勢。空間上，草地和林地主要分布在南部，中部地區(qū)主要分布有耕地和建設(shè)用地，北部主要以草地為主。從轉(zhuǎn)化程度來看，耕地面積持續(xù)增加，20 a累積增加10 800 hm2；其他土地利用類型的動態(tài)度整體較低，相互轉(zhuǎn)化程度不高。

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