近10年共和盆地土地沙漠化时空变化特征分析

常 慧 殷青军 鞠海虹

（青海师范大学生命与地理科学学院，青海 西宁 810000）1（青海景图信息技术有限公司，青海 西宁 810002）2

近年，我国的沙漠化现象日益严重, 全国沙化土地面积约174. 3 万km2, 超全国耕作土地面积的总和。故土地沙化监测与评价工作变得十分重要，它可以为政府如何科学防治土地沙漠化提供参考依据。青海省共和盆地是我国西部地区沙漠化现象比较严重的区域之一。沙漠化现象的日趋严重，土壤风蚀的不断加剧导致该地区区域经济发展严重受阻。因此，由遥感和地理信息系统作支撑，监测土地利用和土地覆盖具有十分重要的意义。文章通过解译该研究区域2001年，2005年以及2011年TM影像数据，获得该区域近10年来土地沙漠化时空变化特征，以此为该区域的沙漠化科学防治提供借鉴。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

共和盆地地处青藏高原东北部, 地理坐标为98°46'～101°22'（E）和35°27'～36°56'（N）, 东西长221. 5 km, 南北宽115. 4 km, 总面积17 252. 27 km2, 其中陆地面积14 640. 73 km2 , 占总面积的84. 86%, 其余为青海湖水域。该区域的地形由西北向东南倾斜, 平均海拔3 200 m, 属于高原大陆性气候, 四季分明, 昼夜温差大,年平均气温在0.7～6. 3℃之间,年降水量一般在311.1～402.1 mm之间，年蒸发量1 400～2 400mm,年蒸发量约为年降水量的3.9～7.1倍，整个地区的无霜期很短。随着全球气候的不断变暖以及青藏高原的特殊地理条件和过度放牧等人类活动的影响, 该区域的草场退化和沙化逐年加剧，导致生态环境不断恶化。

1.2 研究方法

1.2.1 遥感信息源的选择

基于遥感多波段、多时相以及获取信息迅速，并且能包含极其丰富的地表信息的特点，我们选择了2001年、2005年和2011年共和盆地的TM影像，合成该影像的7个波段，在GIS强大的分析统计功能的支持下提取荒漠化信息。

1.2.2 遥感图像预处理

（1）利用 Erdas9.2图像处理软件将3期七波段遥感影像合成为3幅标准的假彩色图像。

（2）图像的几何精校正。遥感影像依据其自身的成像规律，必定存在随机的或系统性的变形误差，产生变形的图像给定量分析和位置配准造成困难，因此需对遥感影像进行几何纠正，目的是改变原始影像的几何变形。在野外用 GPS 采集了在图像上分布均匀、易分辨且较精细的32个控制点，用二次多项式对3期的 TM 影像进行了几何校正。几何校正后再对图像进行增强处理。

1.2.3 沙漠化土地信息提取

（1）沙漠化土地分类分级系统。根据《中华人民共和国防沙治沙法》，林业部行业标准《防沙治沙技术规范》（GB/T24425－2009）。在科学性与实用性、理论性与实践性相结合的原则上，根据青海省共和盆地的具体情况，从共和盆地土地沙化不同类型区的沙化现状及特点出发总结多年来土地沙化调查研究及科学试验的基本经验，依据表1所述分类标准进行调查研究，用以实现土地沙化的遥感调查。

表1 沙漠化土地分类分级及特征

（2）图像解译。利用Arcgis9.3软件对三期数据进行目视解译，得到三期青海共和盆地土地利用及沙漠化信息，然后对矢量图层进行拓扑处理，建立图层各要素之间的拓扑关系，再将2001和2005年、2005和2011年以及2001和2011年的土地利用图层叠加，其中在对叠加图层建拓扑时需设2条边界的容限为1个像元的宽度，最后得到三期的青海共和盆地土地利用变化和沙漠化时空变化特征信息。

2 青海共和盆地土地沙漠化动态演变分析

2.1 沙漠化土地面积变化

利用 GIS 的强大空间分析功能对共和盆地土地利用变化的时空特性进行统计比较，获取土地利用变化的数量信息和空间信息，得到变化的主要类型和空间分布状况。用土地利用变化速度即动态度来描述变化的强度。其中龙羊峡库区周围的木格滩、河卡滩、塔拉滩土地沙漠化最为严重的区域。表 2列出了2001、2005以及2011年共和盆地土地利用与土地覆盖现状的遥感监测结果。2001年青海共和盆地沙漠化土地总面积为2752.87km2，占研究区总面积的16.43%。2005年青海共和盆地沙漠化土地总面积为2682.77km2，占研究区总面积的16%，与2001年相比，2005年沙漠化土地总面积减少了70.10km2，年均减少17.525km2；2011年青海共和盆地沙漠化土地总面积为2633.08km2,占研究区总面积的15.7%，与2005年相比，2011年沙漠化土地总面积减少了49.69km2，年均减少8.3km2。与2001年相比，2011年沙漠化土地总面积减少了119.79km2,年均减少了11.979km2。

另外，共和盆地土地覆盖类型依据面积大小依次为草地，水域，林地，流动沙地，耕地，未利用地，固定沙地，有明显沙化趋势的土地，风蚀劣地，露沙地，风蚀残丘，半固定沙地，居民工矿交通用地以及沙化耕地。其中，草地面积增加最多，其次是水域和居民工矿交通用地，草地面积的不断增加说明在政府所采取的一系列防沙治沙的措施下，生态环境有所改善。但是流动沙地的面积在整个区域内占有很大比重，形势仍然严峻，需加强治理。

表2 土地利用与土地覆盖现状的遥感监测结果

表3 2001年至2005年共和盆地不同类型土地面积转换矩阵

表4 2005年至2011年共和盆地不同类型土地面积转换矩阵

表5 2001年至2011年共和盆地不同类型土地面积转换矩阵

2.2 研究区土地覆盖和土地沙漠化变化的空间分析

在Arcgis中，导入叠加图层的数据，打开其属性表，利用属性表中的数据在Excel中通过制作数据透视表得出2001至2005年、2005至2011年以及2001至2011年土地类型变化的转换矩阵（表3、表4、表5）。它反映了不同地类随时间变化的稳定性及其动态变化规律。其对角线上的数字代表各地类的稳定面积, 对角线以外的数值代表各地类转移的面积。

由三期转换矩阵可知，沙化土地的稳定性不是很好。其中，2001年至2005年，58.93km2的沙化土地转向了人工草地，11.41km2的转向了湖泊（水库，坑塘等）,1.73km2的转向了耕地，由此看出沙化土地在向好的方向转换，但是仍然有2295.83km2的沙化土地需要治理；2005年至2011年，70.49km2的沙化土地转向了草地，0.2km2的转向了耕地，0.15km2的转向了居民工矿交通用地，7.33km2的转向了水域，仍然为沙化土地的面积有2244.77km2；2001年至2011年，109.45km2的沙化土地转向了草地，1.73km2的转向了耕地，0.48km2的转向了居民工矿交通用地，16.19km2的转向了水域，沙化土地面积为2244.01。总体上看, 草地直接转化为沙化土地的比率较低, 说明草地的沙化现象得到有效控制。在沙化土地内部, 固定、半固定沙地转向其他土地类型的趋势也很明显，说明治理沙化得到初步成效，但沙化内部的转换也还存在，仍然需要继续加强治理。

3 结论与建议

3.1 结论 一般地，降水影响着草地和沙地随时间变化的稳定性以及其动态变化规律。从共和县近十年的降水变化统计可以看出,2001年的年平均降水量为280.167mm,2005年的年平均降水量为314.167mm,2011年的年平均降水量为262.083mm,降水显著减少的趋势不明显。由转换矩阵又可以得到，该地区2000年—2005年，草地转化为沙地的土地面积有0.97km2，2005年—2011年，草地转化为沙地的土地面积有4.06km2，2001年—2011年，草地转化为沙地的面积为1.67km2,由此可以说明土地沙化、土地覆盖变化受降水的影响。另外，沙漠面积的不断减小说明草地的沙化得到有效控制。当然，日后也要继续采取措施减少以放牧为主的人类活动导致沙化严重的结果，加强防范沙化程度的加深,。

3.2 建议 需立足本区域的实际情况，合理利用土地。首先，保证人口数量得到有效控制，不断优化人口结构，使得有限的耕地得以保护。其次，将经济与资源的关系和谐处理。最后，还需加快未利用地的开发步伐与加强林地建设。

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