基于RS/GIS的五峰县土地利用变化研究

黄蓉+杨文斌+葛绪广

摘 要：该文通过获取湖北省宜昌市五峰土家族自治县近22年的四期Landsat TM遥感影像，运用ENVI、ARCGIS软件，结合统计年鉴、文献资料，研究了五峰县土地利用变化情况和驱动力因素。结果表明：（1）变化最明显的是建设用地和林地，草地、水域变化不大。1993—2015年，建设用地增加了7 557hm2，林地减少了

9 836hm2。（2）1993—2001年，耕地增加46%，林地减少9.88%，未利用地增加了10.23%。（3）2001—2015年，耕地面积减少29%，林地总量增加5.3%，未利用地减少44%。（4）五峰县土地利用变化的社会经济驱动力主要是地区生产总值、农民人均纯收入、全社会固定资产总额、入境旅游人数、财政总收入等因素。

关键词：RS；GIS；土地利用/土地覆被；五峰县

中图分类号 TP7 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）05-0017-05

Abstract：Four different times land use data which were interpreted by remote sensing data in the last 22 years，were analyzed through ENVI and ARCGIS software. Statistical yearbooks were used to analyze Wufeng County land use change characteristics and driving power factors. The study results showed：（1）Construction land and woodland had changed a lot. Grassland and waters had little changes. During the period from 1993 to 2015，construction land increased by 7557 hectares，and woodland reduced by 9 836 hectares.（2）During the period from 1993 to 2001，Cultivated land increased by 46%. Woodland declined by 9.88%. Unused land increased by 10.23%.（3）During the period from 2001 to 2015，cultivated land declined by 29%. Woodland increased by 5.3%. Unused land declined by 44%.（4）Wufeng Countys social and economic driving forces of land use were mainly because of the regional GDP，net income of farmers，total fixed asset investment，number of international tourists arrival，total fiscal revenue and other factors.

Key words：RS；GIS；Land use/land cover；Wufeng County

1 引言

研究表明：土地利用类型是地表最明显的景观[1]；土地覆盖变化牵涉到地球表面各个圈层，是物质循环的重要媒介之一[2]；土地利用变化表现在其数量和空间的变化等方面[3]；区域土地利用变化研究是全球研究的重要方面[4-5]；土地利用变化研究重视区域尺度的研究[6-7]；预测未来土地利用变化的趋势有重要意义[8]；人类赖以生存于土地资源，它是社会持续发展的前提[9]；土地利用变化研究已成为当代全球变化研究的热点[10]。

国内对于县域土地利用变化的研究常涉及土地利用动态度、土地利用程度综合指数等，如：研究江西新建县的土地利用变化，发现建设用地动态度最大，耕地动态度最小，并且土地覆被变化是由双向转移向单项不平衡转移逐渐过渡的[11]；研究区域土地利用变化幅度及各地类的空间转换较为常见[12]；土地利用/覆被变化的研究主要包括土地利用变化的过程和驱动力因素[13]；遥感以其宏观性、多光谱性、多时相性等特点，在土地利用动态监测研究中具有明显优势[14-16]；土地利用变化的研究，推进区域土地利用的可持续发展[17-20]。

五峰土家族自治县位于宜昌市西南部，地理位置特殊，属于内地欠发达地区，经济发展水平相对于沿海和内地大城市来说，较为落后，是中部山区土地研究的重要代表。国内的土地利用研究更倾向于选择“热点地区”，这些地区研究先例较多，统计数据比较容易获得，诸多有利因素推进了研究的进行，而对于诸如五峰县山区土地利用研究相对较少。本文主要研究五峰县的土地利用变化情况和可能的驱动力因子，发现土地利用中存在的问题，说明这种变化的原因，进而推动五峰县土地利用的合理化，实现土地利用的可持续发展。

2 材料与方法

遥感影像数据来自“地理空间数据云”网站，以影像质量完好，云层覆盖量少为原则，分别为1993年9月24日、2001年2月18日、2007年9月8日和2015年4月14日4个不同时期的遥感影像，结合五峰县的行政边界矢量图，并在五峰县统计局官方网站上下载了五峰县的统计年鉴。

以五峰县1993、2001、2007和2015年的衛星遥感影像和五峰县行政边界矢量图为数据源，运用ENVI软件，经过图像裁剪、图像增强等预处理，根据分类方案分别对四期近22年的遥感影像进行目视解译，获得五峰县的4个时相的土地分类数据（图1～图4），并进行精度验证；运用ENVI生成土地利用转移矩阵；运用ARCGIS软件计算面积、制图；最后运用SPSS定量分析驱动力。遥感影像在矫正和分类时进行了实地踏勘，以确保分类的精度。

（2）因子分析。所选的8个指标间相关性很高，因此需进行因子分析来区分各自的作用大小。累计贡献率达85%以上时，用特征值所对应的数目确定主因子数目。这里选定两个主因子数目，累计贡献率为98.133%，损失的信息为1.867%，符合要求。由表8可得，第一主成分中各驱动力因子的载荷系数都很大，说明各驱动力因子对土地利用变化的驱动作用较为剧烈，作用由强到弱依次为：地区生产总值、农民人均纯收入、全社会固定资产总额、入境旅游人数、财政总收入、总人口、第一产业占GDP比例、第二产业占GDP比例。第二主成分影响不大。用的重要社会经济驱动力因子，经济的长足发展，推动社会资金加速运转，投资于基础设施、工矿企业的资金增多，这就直接带来了建设用地的迅速扩张，这是22年来变化最明显的地类。

3.2.2.2 产业结构优化对五峰县土地利用变化的影响 2014年第三产业产值达到20.17亿元，创造的总产值中36.5%来自于第三产业，其中以旅游业为重要代表，五峰县入境旅游人数2014年达到190.5万人次，约为6年前的3倍。旅游业的发展使人们意识到要想长久的发展旅游业，就要更加重视资源保护，2001年以后，部分森林资源逐渐恢复，景观湖泊水域等的修复和建造使五峰县近年来的水域面积有增加的趋势；1990年农民纯收入395元，2013年农民纯收入5 001元，13年的增长量约为原来的13倍，五峰县经济发展相对滞后，农业人口比重大，耕地面积保有量多，随着近年来农业技术的发展，农业发展多元化，利润更高的经济作物更受欢迎，五峰出产的茶叶、烟叶、药材等销往全国各地，近年来林业经济、渔业经济发展较好，使部分耕地转向了林地、水域，耕地面积微减。

3.2.2.3 政策因素对五峰县土地利用变化的影响 （1）对耕地的影响。2001年以前，五峰县作为一个内地发展比较滞后的地区，农业人口流动不大，农民大量开荒垦地，使这段时间耕地面积大大增加；2001年以后，市场经济体制逐渐完善并发展良好，不少农民进城务工，使得一些耕地无人耕种或者转为了其他用地类型，这也解释了2001年以后五峰县耕地面积逐年减少的趋势。（2）对建设用地的影响。进入新世纪以来，改革开放使我国经济迅猛发展，五峰县也努力顺应时代潮流，城镇建设发展较快，同时五峰县也出台了许多政策大力发展城镇化建设，县城面积显著增加。这些政策对建设用地面积的变化起到了非常重要的作用。（3）对林地的影响。五峰县主要为山区，森林面积广大，达80%以上，2001年以前林地面积锐减，2001年后退耕还林还草政策逐步在五峰县得到真正扩展，影响并改变着五峰县的林地面积，林地面积逐年增加；近年来，国家又提出建设生态文明的政策，要求保护并恢复林地资源。总之，体制和政策是土地利用变化的大背景，对土地利用变化的影响举足轻重，是重要的驱动力之一。

4 结论

4.1 研究区土地利用变化的特点 （1）变化最明显的是建设用地和林地，草地、水域变化不大。1993—2015年，建设用地增加了7 557hm2，林地减少了9 836hm2；1993—2001年，耕地增加46%，林地减少9.88%，未利用地增加了10.23%；2001—2015年，耕地面积减少29%，林地总量增加5.3%，未利用地减少44%。（2）近十几年来，林地、水域和草地有增加的趋势。（3）五峰县土地利用变化的社会经济驱动力主要是地区生产总值、农民人均纯收入、全社会固定资产总额、入境旅游人数、财政总收入等因素。

4.2 合理利用土地的建议 （1）五峰县大部分为土家族居民，兼有汉、苗、满等民族。少数民族聚居区多数集聚在自然环境较恶劣的地区，地处相对落后的中部山区地区，生产生活方式相对落后于发达地区，毁林开荒等问题严重，环境受到严重的人为干扰。因此，在城镇化加紧推进的同时，必须认真审视环境问题，土地利用必须走科学规划之路，寻求多种发展方式，不以滥用林地草地为代价。（2）特殊的地形以及气候条件，导致当地地质灾害频发。季风气候，夏季多暴雨，主要为山地，陡坡较多，地表植被一旦破坏，土壤逐渐疏松，表层土壤失去稳定性，遇水易流失；当地矿产资源比较丰富，采矿业使得地表植被更易受到人为破坏。一系列的因素导致该区地质灾害频发，损失严重。因此，必须加强宣传，鼓励植树造林，为增加绿地面积作出贡献，同时做好矿区采矿后期复垦工作，尽量恢复地表植被，保护天然林，实现生态系统良性循环。（3）林业集一、二、三产业于一体。林下可种植经济作物，饲养家禽，发展立体农业；适当建立与农产品相衔接的食品加工厂，延长产业链。五峰县有柴埠溪、后河等国家级著名旅游资源，旅游业越来越成为新的经济增长点，必须保持已有绿地，大力增加森林面积，保护水域湿地，真正实现可持续发展。

参考文献

[1]史培军.人地系统动力学研究的现状与展望[J].地学前缘，1997，4（1）：201-202.

[2]刘纪远，刘明亮，庄大方，等.中国近期土地利用变化的空间格局分析[J].中国科学，2002，32（12）：1031-1040.

[3]杨朝现，陈荣蓉，刘秀华.重庆市北碚区土地利用变化及驱动力分析[J].西南农业大学学报（社会科学版），2003，1（2）：26-29.

[4]李秀彬.全球环境变化研究的核心领域——土地利用/土地覆盖变化的国际研究动向[J].地理学报，1996，51（6）：553-557.

[5]Nathan Torbick，Megan Corbiere.Mapping urban sprawl and impervious surfaces in the northeast United States for the past four decades[J].GIScience & Remote Sensing，2015，52（6）：746-764.

[6]許月卿，李秀彬.基于GIS的河北南部平原土地利用变化动态分析[J].资源科学，2003，25（2）：78-84.

[7]朱朕文，陈荣清.县域范围土地利用变化及空间分布分析——以江西省安福县为例[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2016，34（3）：347-352.

[8]宋轩，石端晓，李昕，等.基于GIS和RS的郑州市城区土地利用变化研究[J].河南农业大学学报，2008，42（4）：455-460.

[9]唐家荣，张世熔，吴光碧，等.基于RS和GIS的土地利用时空动态变化分析——以重庆永川区为例[J].山东农业大学学报（自然科学版），2014，45（4）：552-558.

[10]Lambin E F，Turner B L，Geist H J. The causes of land-use and land-cover change：moving beyond the myths[J]. Global Environmental Change，2001，11：261-269.

[11]趙小泛，代力民，王庆礼.基于RS和GIS的县域土地利用变化特征分析[J].土壤，2007，39（3）：415-420.

[12]杜自强，王建，陈正华，等.基于RS和GIS的区域土地利用动态变化及演变趋势分析[J].干旱区资源与环境，2007，21（1）：115-119.

[13]鲁燕飞，彭芳，万韵，等.基RS与GIS的赣江上游流域土地利用动态趋势分析[J].生态学报，2014，34（12）：3225-3231.

[14]贾明明，刘殿伟，宋开山，等.基于MODIS时序数据的澳大利亚土地利用/覆被分类与验证[J].遥感技术与应用，2010，25（3）：379-386.

[15]姚玉龙，刘普幸，陈丽丽.基于遥感影像的合肥市热岛效应时空变化特征及成因[J].生态学杂志，2013，32（12）：3351-3359.

[16]王鹤融，余明，曹雨晴.基于RS/GIS的闽西土地利用变化分析[J].福建师范大学学报（自然科学版），2016，32（2）：84-91.

[17]鲁春阳，杨庆嫒，文枫.城市化与城市土地利用结构关系的协整检验与因果分析——以重庆市为例[J].地理科学，2010，30（4）：551-557.

[18]张红红，林楠，王晓志，等.基于RS和GIS的吉林地区土地利用变化研究[J].测绘与空间地理信息，2016，39（2）：68-74.

[19]周芙蓉，冯薪霖.1990-2015年雅安市荥经县土地利用的时空变化[J].贵州农业科学，2016，44（9）：167-170.

[20]张杰，杨春燕，吴永明，等.基于RS和GIS的江西省万年县城镇扩展及其发展演变特征研究[J].江西科学，2015，33（6）：829-835.

（责编：张宏民）