基于遥感与GIS的土地利用变化研究

(1青海省地矿测绘院 青海西宁810012；2青海省高原测绘地理信息新技术重点实验室 青海西宁810012）

(1青海省地矿测绘院 青海西宁810012；2青海省高原测绘地理信息新技术重点实验室 青海西宁810012）

通过引入土地利用变化指数模型、转移矩阵模型及转化倾向性模型，分析了该区域土地利用变化的时空特征，并对其驱动力进行了初步探讨。结果表明：11年间土地利用处于稳定发展时期，受政策、经济等人为因素的影响，并考虑了自然因素的限制，其利用方式逐渐走向生态、集约；通过挖掘土地类型间的转化倾向，寻求土地利用变化驱动力，更好地阐明了土地景观空间发展的内在规律，为土地资源的可持续利用提供了有效的决策支持。

遥感GIS土地利用研究

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

刚察县是青海省海北藏族自治州辖县，省环湖重点牧区之一。位于州境西部，青海湖北岸，地理坐标东经99°20′44″～100° 37′24″、北纬36°58′6″～38°04′04″。县境北部高山连绵、南部低缓，地域宽广，平均海拔在3300m以上，属典型的高原大陆性气候，年均温度－0.6℃，年降水量370mm。县内有丰富的畜牧业资源、高原野生动植物资源、水能资源和旅游资源，是重要的祁连山水源涵养地和青海湖流域生态功能区。2005年全县常住人口4.01万，其中，少数民族2.87万；GDP为2.9亿元，城镇化水平为28.43%。该县土地总面积9575.91km2，生态用地的比重很大，土地类型以草地为主，其次是水域和林地，耕地和建设用地比重不足1.6%。

1.2 数据来源与处理

采用的遥感数据源于国际科学数据服务平台提供的1995年、2006年两期TM遥感影像。经过几何纠正，对图像进行镶嵌、裁剪、整饰等预处理，然后结合野外实地考察资料进行人机交互监督分类，将研究区的土地景观类型进行归并，最终确立了耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6种土地景观类型，并建立了1995年、2006年土地利用信息数据库。依据2006年土地利用现状图和野外勘查的结果建立训练样区，通过检验样本的误差矩

阵和精度分析，其精度为87.32%，符合要求。

2 研究方法与模型含义

2.1 土地利用变化指数模型

为了从整体上把握土地景观类型的变化强度与速度，在研究中构造了一些简单的定量参数来探究区域土地利用特征，从而得到准确的土地利用变化定量信息。基于前人的研究成果，本文用到的土地利用变化计算参数主要为土地利用动态度指数和土地利用程度指数。

2.1.1 动态度指数

绝对和相对土地利用动态度均可用来表达一定时间范围内，研究区各种土地类型的数量变化情况。其不同之处是：前者只能从绝对变化量上来描述土地利用变化强度，而后者可以很好地模拟各种地类间的交互转化情况，体现土地利用变化的过程。

2.1.2 程度指数

土地利用程度指数不仅能反映土地本身自然属性，而且能较好地体现人类活动的效用，其变化参数可以用来反映区域土地利用程度的变化，根据刘纪远先生等提出的土地利用程度综合分析方法，将土地利用程度分为4级：未利用地程度指数为1；林地、草地、水域利用程度指数为2；耕地利用程度指数为3；建设用地利用程度指数为4。

2.2 土地景观转化倾向模型

土地景观类型转化倾向即某两种景观类型属性转化程度值，它用来表示两种景观类型之间发生交换的能力大小，取值范围为0~1，该值的大小能够体现区域土地利用变化趋势和强度。

3 土地利用变化分析

3.1 指数分布

6种土地景观类型中，耕地和建设用地的绝对土地利用动态度最大，绝对值均超过3.0%；其次是未利用地和林地，绝对动态度分别为－2.81%和1.97%；草地和水域的绝对土地利用动态度最小，绝对值均为0.04%。就其变化原因分析：①耕地和建设用地是人为作用地类，往往受人类活动影响其绝对动态度最高；②由于政府对生态环境建设的重视，未利用地开发速度和林地增长速度也较快；③尽管草地和水域的面积在11年间有显著变化，但考虑其初始面积基数很大，其绝对动态度偏低。

3.2 景观转化倾向分析

林地和未利用地的面积变化较大，其中林地增加了33367．11hm2，主要来源是草地、未利用地和耕地；未利用地面积减少了

29465．53hm2，其主要流向为草地、林地，分别占初始面积的28.93%和20.07%。草地面积亦增加明显，其中转入54991.25hm2，转出52779.87hm2，净增加2211.38hm2，补给来源主要是未利用地。耕地面积减少6125.47hm2，其中，转出10101.43hm2，占初始耕地面积的68.46%，其主要流向是林地以及草地。水域和建设用地面积变化不大，其中水域面积减少661.96hm2；建设用地面积增加了374.47hm2，增量虽小，但相对增长率最高。

上述土地利用变化主要是由社会、经济、政策等人为因素造成的，自然因素作为土地利用变化的背景条件，对变化起到一定的限制作用。在1995-2006年间，受国家退耕还林还草、天然林保护等重点工程实施的影响，大部分耕地及部分宜林地、未利用地、草地变为林地，使林地面积大量增加；同时，未利用地的开垦利用的力度不断加大，大量未利用地开垦为草地、林地，从而使刚察的生态环境得到有效改善；研究期间森林生态旅游产业逐步发展，城镇化进程速度逐渐加快，使得建设用地面积增速明显。由此可见，人为因素是短期内刚察县土地利用变化的主要动力。

3.3 景观转化倾向分析

从土地景观类型转化入手，引入景观生态学中的景观共生概率矩阵，将之与土地景观转移矩阵结合，建立起地类转化倾向性模型，进而从空间上分析刚察县土地利用变化。根据地类转化倾向性模型，将Qij值小于1的采用倒数替换，使对转化倾向的值，即优势倾向指数均大于1，这样有利于探讨各景观类型在空间相邻的情况下不同的转化倾向。

4 结语

综上所述，可以看出刚察县在研究期间呈现出较快的发展趋势。其土地利用变化以林地、建设用地的空间扩张，耕地和未利用地的大量减少最为明显。其中，生态退耕还林政策的实施、荒地开发等人为因素的主导使生态用地扩张，起到一定的积极意义；但是，建设占用耕地、水域等用地类型的比例也在逐年提高，这种不良的用地发展模式同样会造成土地资源的污染和浪费。因此，在刚察县土地利用的过程中，必须对各用地类型进行科学的规划，在合理配置用地结构，实现耕地占补平衡的同时，加强对水源地等生态服务用地的保护，避免城镇、旅游、工矿无序扩张带来的环境问题，实现区域土地资源的可持续利用。

基于遥感与GIS的土地利用变化研究

■苏启邦1，2

P271[文献码]B

1000-405X（2016）-10-159-1