基于ＲＳ和ＧＩＳ的近代黄河三角洲土地利用／覆被变化

舒莹 胡远满

摘要：根据１９８６、１９９６和２００１年ＴＭ影像和研究区１９８０年地形图，利用ＲＳ和ＡＲＣ／ＩＮＦＯ进行解译，得到研究区３个时相土地利用图，在此基础上分析黄河三角洲地区１９８６－１９９６和１９９６－２００１两个时期土地利用和景观格局变化。结果表明，黄河三角洲土地利用变化是显著的，既有面积变化，又有空间格局的转换，面积变化和空间变化不同时段特点有共性也有特性；土地利用/覆被变化是自然因素和人为因素综合作用的结果，其中人为干扰是变化的主导因素。

关键词：黄河三角洲；土地利用/覆被变化；驱动力；ＲＳ；ＧＩＳ

中图分类号：Ｆ３０１．２４文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）14－2953-05

Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｌａｎｄ Uｓｅ and Cｏｖｅｒ Cｈａｎｇｅ ｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｄｅｌｔａ ｂｙ ＲＳ ａｎｄ ＧＩＳ

ＳＨＵ Ｙｉｎｇ１，ＨＵ Ｙｕａｎ－ｍａｎ２

（１． College of Environment and Energy Engineering，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ｈｅｆｅｉ ２３００２３，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＭ dａｔａ ｉｎ １９８６， １９９６ ａｎｄ ２００１ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉｅｆ ｍａｐｓ ｏｆ １９８０， ｔｈｒｅｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｍａｐｓ ｗｅｒｅ ｇａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＲＳ ａｎｄ ＡＲＣ／ＩＮＦＯ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎ ｔｗｏ ｐｅｒｉｏｄｓ （１９８６－１９９６ ａｎｄ １９９６－２００１） ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｄｅｌｔａ ｗｅｒｅ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ａｒｅａ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｈａｄ ｃｏｍｍｏｎｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ， ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｎａｔｕｒａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｙｅｌｌｏｗ Rｉｖｅｒ Dｅｌｔａ； ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ； ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ； ＲＳ； ＧＩＳ

全球环境变化是国际社会共同关注的热点问题，土地利用／覆被变化（Ｌａｎｄ ｕｓｅ/ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅ，ＬＵＣＣ）是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一［１］。土地利用／覆被变化几乎影响所有组织水平，从基因到全球，任何土地利用／覆被变化均能引起一定的环境后果［２－５］。３Ｓ技术的发展为土地利用／覆被变化的研究提供了大量数据和技术支持，近年来，关于土地利用/覆被变化及其驱动机制的研究层出不穷。土地利用/覆被变化是自然、社会、经济共同作用的结果，是内部自然演替和外部作用力相互作用的结果，土地呈现出的各种类型的镶嵌结构仅是变化过程中一个片断。通过对不同时段的土地利用/覆被的变化分析，探索土地利用/覆被变化的动因和机制，为合理、适度地利用土地提供了依据，也是可持续发展的重要保证。

黄河三角洲是我国三大河口三角洲之一，也是世界上陆地资源生长最快的地区之一［６］。该区域自然资源丰富，是中国东部沿海土地后备资源最丰富的地区，位于其中的黄河三角洲国家级自然保护区是东亚鸟类迁飞网络的主要保护区，区域内还有我国第二大油田（胜利油田），区域资源开发强度逐年增大。在自然演替和人工干扰的相互作用下，黄河三角洲土地利用/覆被变化非常迅速，掌握其土地利用/覆被变化规律，并开展土地利用规划管理的研究，对于该区域的土地开发利用和资源的可持续发展有重要的现实意义［６］。以近代黄河三角洲为研究区域，近代黄河三角洲以垦利的宁海为顶点，北起套尔河口，南至淄脉沟口，是我国最大的新生湿地生态系统，是进行遥感动态监测和多元复合分析的最佳区域［７，８］。

１材料与方法

１．１数据源及其处理

以１９８６、１９９６和２００１年３个时相的Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ数据及１９８０年的３０张１∶５０ ０００的地形图为基础数据源。将１９８６年的ＴＭ数据与１９８０年的地形图进行配准，１９９６和２００１年ＴＭ数据与１９８６年ＴＭ数据进行配准，误差控制在１个相元内。配准后的图在实地野外调查的基础上，利用ＥＲＤＡＳ软件进行监督分类，对道路、居民点等具有明显纹理的土地利用／覆被类型进行手工勾绘，结合人工目视解译获得研究区３个时相的土地利用／覆被图。由于三期图像拍摄时间的差异（２００１年为５月，１９９６年为９月，１９８６年为６月），3个时间的潮位存在很大的差异，潮间带的范围有可能出现一些偏差。

１．２土地利用／覆被分类及变化分析方法

采用土地利用二级分类方法，根据黄河三角洲地区土地利用／覆被的特点，将该地区的土地分为９种类型，其中农田、虾蟹田、建成区、盐田及水域中水库为人工土地利用类型，其他均为自然土地覆被类型（表1）。从各个类型具备的生态价值来看，湿地灌丛和滩涂为湿地生态系统特有土地覆被类型，生态价值相对最高，道路建成区生态价值相对最低。通过建立转移矩阵，分析黄河三角洲土地利用／覆被变化过程。

２结果与分析

２．１土地利用／覆被类型面积的变化特征

２．１．１农田面积最大林地面积最小我国是农业大国，农业占有举足轻重的地位，研究时段内，农田一直是研究区域的主要土地利用类型，所占比例最大。研究区位于黄河入海口，湿地滩涂面积大，由于海水倒灌滩涂土壤含盐量大，仅能生长赤碱蓬、碱蓬和柽柳等大量盐生植被，故湿地灌丛面积居次。林地面积研究时段内所占比例最小，包括人工刺槐林和天然柳林。草甸面积所占比例仅略高于林地，分布于距河口较远的地区。其他类型3个年份所占比例变化较大，规律性不强（表2）。

２．１．２人工及自然土地类型变化差异大在土地面积上，人工土地利用类型面积不断增加，自然土地利用类型面积不断减少。除水库外，人工土地利用总面积经历了１９８６－１９９６年间小幅减少、１９９６－２００１年间大幅增加的趋势，其中虾蟹田对面积增加的贡献率最大，两个时段内年平均增长率大，尤其１９８６－１９９６年间年平均增长率高达８８．０７％；盐田１９８６－１９９６年间面积减小，１９９６－２００１年间面积增大，盐田固定性较高，１９８６－１９９６年间面积减少主要源于１９９６年所取ＴＭ影像为风暴潮后拍摄，风暴潮使海平面上升，淹没沿海地区盐田，部分盐田难以被解译所致；人工土地类型中仅有农田呈现小幅减少趋势，这与保护区退耕还草的政策密不可分。自然土地类型中，林地在１９８６－１９９６年间由于大汶流保护区内部新种植一片人工刺槐林，面积增加；草甸在１９９６－２００１年间有所增长；其他自然土地覆被类型面积不断减小，如湿地灌丛和滩涂年平均增长率两个年段内均为负值。水体由于１９９６年风暴潮影响，其变化不能代表一般年份变化情况，故不作说明。

土地类型保有率人工土地利用类型远高于自然土地覆被类型，人工土地利用类型保有率均在８０％以上，如虾蟹田、建成区、农田保有率１９８６－１９９６年分别为９８．０９％、９４．９２％、８０．６３％，１９９６－２００１年分别为９０．０２％、９６．６７％、８９．３１％；自然土地覆被类型保有率均偏低，其中１９８６－１９９６年草甸和林地的保有率仅为６．６４％和７．７９％（表2）。

２．２类型的转变

２．２．１１９８６－１９９６年面积转变从１９８６年各种土地类型的转化方向上来看，在１９８６-１９９６这段时间内，农田是此时段中面积损失最大的类型，主要转化为湿地灌丛，总共转化了 ２２ ７１６ ｈｍ２，另外，还有２．２４％的耕地转化为草甸，3．6９％的农田转化为水体；同时也有许多其他土地类型转化为农田，如湿地灌丛、建成区、水体等，但转入面积远小于损失面积。虾蟹田是研究时段面积增长最大的土地利用类型，面积增加主要源于湿地灌丛、盐田和滩涂，其中湿地灌丛被占用最多，达到１３ ８５１ ｈｍ２，占虾蟹田增加部分的约５０.00％。建成区的扩展主要占用湿地灌丛和农田，其扩展主要是靠占用农田和自然土地覆被类型实现的。草甸由于风暴潮的影响在此阶段有大幅度的变化，自稳定性仅有６．６４％，主要是和湿地灌丛之间的转化。盐田发生了很大的改变，只保留了原来的４３．２９％，面积１４ ６５９ ｈｍ２，主要转化为虾蟹田和滩涂，转化面积分别为７ ３６６、６ ７３５ ｈｍ２，湿地灌丛和滩涂是该时期盐田面积增加的主要来源区域。林地面积有部分增加，主要表现为人工林地的增加，通过占用耕地和湿地灌丛，到１９９６年林地面积增加了1４８.40％。湿地灌丛主要由芦苇、柽柳等组成，湿地灌丛的稳定性较低，只有５3．15％的没有发生转化，主要转化为耕地、虾蟹田和滩涂3种类型；此时段内由于苇田的大规模开发，还有部分耕地、草甸和滩涂被开发为苇田，所以虽然湿地灌丛的稳定性不高，但是总面积上变化不大。由于风暴潮的影响，该时段内的水体面积急剧增加，主要来源于滩涂、湿地灌丛和部分农田。滩涂面积研究时段内也有大幅缩减，转出面积远大于转入面积，主要转化为虾蟹田、盐田、湿地灌丛和水体（表3）。

２．２．２１９９６－２００１年面积转变在１９９６-２００１年间，农田面积变化不大，转出转入各类型面积均以湿地灌丛为最大，其次为水体。虾蟹田面积在此时段有大幅增加，通过占用湿地灌丛和滩涂，面积增加了１倍以上。草甸类型发生了极大的改变，只保留了原有面积的１３．７６％，主要转化为湿地灌丛、农田、水体、虾蟹田；草甸总面积仍增加了６ ２６０ ｈｍ２，源于湿地灌丛的转入，此时段内共有１２ ６22 ｈｍ２湿地灌丛转为草甸。建成区面积有增加，但幅度不大。通过占用沿海滩涂，盐田面积增加，此时段内共占用滩涂１０ ４７８ ｈｍ２。林地面积变化不大，但稳定性较低，只有６６．１7％的林地没有被人为改变，主要是和湿地灌丛、农田之间的相互转化。湿地灌丛是大多数土地类型增加的主要来源，此时段面积不断减小，只保留了原有面积的５７．６1％，主要转化方向是农田、虾蟹田、草甸，分别转化了１３ ８１１、１２ ６６９、１２ ６２２ ｈｍ２。因１９９６年风暴潮造成水体面积较大，故２００１年明显减小，水体面积减幅较大，水体面积有１８ １８７ ｈｍ２转化为海域，有９ ０３３ ｈｍ２转化为滩涂，另有４ ７１５ ｈｍ２转化为耕地。沿海滩涂是各土地类型中转化率较高稳定性较低的类型，有６1．66％转化为不同用途类型的土地，主要转化方向是虾蟹田和盐田（表4）。

２．３各时期土地类型空间格局转变特征

２．３．１土地类型变化四周大内部小对比两个时段变化，１９８６－１９９６年变化范围比１９９６－２００１年大，１９８６－１９９６年四周连片变化较１９９６－２００１年明显，１９９６－２００１年内部零星变化数量明显增加。综合分析１９８６－１９９６年和１９９６－２００１年土地利用／覆被变化图，土地类型变化几乎遍布整个研究区，但变化幅度沿海四周高于内陆内部，四周连片变化，内部零星变化，呈现出从内陆向沿海逐步推进之势（图1）。

２．３．２在原有类型边界上扩展或缩进黄河三角洲内各种类型的转变主要是在原有类型边界上的扩展或缩进。扩展方面，虾蟹田、建成区等人类影响较大的类型呈现出明显的沿原有边缘不断扩展趋势；农田、湿地灌丛、盐田等有一定人类影响的类型，区域边界有扩展也有缩进；沿海滩涂和水体受人类影响最小，尤其是沿海滩涂，除去蚀退和淤积的影响，滩涂变化的趋势以沿背海方向不断缩进趋势；水体变化两个时段内有所不同，１９８６－１９９６年，水体面积有随着区域边缘不断增大，幅度较大，但１９９６－２００１年，水体面积迅速减小，呈现出和滩涂相同的空间变化趋势。

２．３．３沿海淤积蚀退各有特色黄河三角洲实际上是新生陆地面积最大的区域之一，河口地区由于带来上游大量泥沙不断淤积和１９９６年黄河三角洲地区入海口的人为改造，造成研究的两个不同时段沿海地区淤积和蚀退变化各有不同。１９８６－１９９６年间，黄河入海口居于研究区以东，向东南入海，此期间研究区域东南部面积不断增加，而研究区北部和东北部由于海洋的蚀退作用，面积有所减少；１９９６年９月黄河入海口人为变迁，位于研究区以东，变东南为东北入海，造成１９９６－２００１年间研究区北部和东南部出现蚀退趋势，蚀退幅度北部大于东南部，研究区东北入海口处出现明显淤积趋势，面积不断增大。

３结论与讨论

研究结果表明，在研究区范围内，人工土地利用类型面积不断增加，自然土地覆被类型面积不断减少；土地利用／覆被类型保有率人工土地利用类型远高于自然土地利用类型。各土地利用／覆被类型之间相互转化，研究时段内土地利用／覆被类型变化强烈；土地利用／覆被类型变化几乎遍布整个研究区，但变化幅度沿海四周高于内陆内部，四周连片变化，内部零星变化，呈现出从内陆向沿海逐步推进之势；各种类型的转变主要是在原有类型边界上的扩展或缩进。

土地利用／覆被变化既包括自身的演变，又包括外界因素的影响。外界因素包括自然干扰和人为干扰两方面。黄河三角洲土地利用／覆被变化主要是自然地理和人类社会经济等因子综合作用的结果［９－１２］。

自然因素方面，水文变化、泥沙淤积和蚀退是研究区土地利用／覆被变化的自然动因。沿海地带的淤积和蚀退带动了整个黄河三角洲湿地自然景观的演替。水文变化主要表现在黄河流量变化、流向变化和风暴潮等方面。黄河从２０世纪８０年代末开始出现了不同程度的断流，流量的减少导致黄河三角洲地区土壤含盐量的变化，而土壤含盐量是植被生长的重要指标之一，与植被的演替密切相关。黄河入海口的改道更促进了研究区土地利用／覆被的变化，随着入海口的改变，研究区土壤含盐量发生相应变化，土壤和植被均相应发生变化。原入海口含盐量增加，生长其上的湿地灌丛因为含盐量的增加逐渐退化成光板滩涂；新入海口土壤含盐量下降，光板滩涂因含盐量下降逐渐被赤碱蓬、碱蓬、柽柳等盐生植被覆盖，随着含盐量的进一步下降，盐生植被被芦苇所替代，最终形成有植被覆盖的湿地灌丛。

人为干扰是土地利用／覆被变化的另一主要动因，由于人类开发强度和广度的增加，人为干扰已成为研究区土地利用/覆被变化的主导因素。研究区人为干扰活动主要表现在两个方面：首先，研究区农业开发强度不断增大，农业活动主要集中在农田、虾蟹田、盐田面积的变化上；虾蟹田和盐田在研究时段内增加幅度较大，主要分布在沿海滩涂和湿地灌丛地带，新建的虾蟹田和盐田挤占了自然植被，土地利用方式有了较大的改变，人工作业的痕迹日趋明显；值得一提的是，农田面积在研究时段内出现小幅减少的趋势，这与政府退耕还草的政策密不可分，农田的转出大部分变成湿地灌丛，促进了该区域生态效益的提高。其次，城市化和工业化进程的推进也是研究区土地利用/覆被变化的重要动因，研究时段内，居民点面积不断增加，从１９８６年的２３ １０２．４ ｈｍ２增加到１９９６年的３３ １１０．５ ｈｍ２，再增加到２００１年的３９ ３９７．８ ｈｍ２，逐年增加；油田等工矿用地面积亦增加迅速，石油是国家经济的命脉，在研究区的环境保护区内，油田对土地景观的生态效益影响很大；居民点和油田的增加，带动了研究区道路网络的增加，更进一步增加了研究区的建成区面积，而建成区面积的增加主要是侵占自然土地覆被类型。

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