林芝市土地利用动态变化研究

曹宇鹏，关丽雪，徐 迪，方江平

(1.西藏农牧学院 高原生态研究所，西藏 林芝 860000；2.西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究站，西藏 林芝 860000；3.西藏高原森林生态教育部重点实验室，西藏 林芝 860000；4.西藏自治区生态安全联合实验室，西藏 林芝 860000)

1 引言

土地利用的变化是人类的活动对地球表层生态系统最直接的表现形式[1，2]，对区域土地利用进行深入研究，对其生态环境的安全、保护及城市未来的发展规划具有重要意义。近年来在全球变化的影响下，国内外学者越来越关注区域土地利用与覆盖变化[3～7]。土地利用的研究已经成为了国际地圈与生物圈计划(IGBP)与全球环境变化人文计划(IHPD)的核心研究热点[8]。青藏高原被誉为“地球上的最后一片净土”，同时又是生态环境极其脆弱敏感的地区，其生态环境的变化对全国，乃至全球，都有十分重要的作用。

此研究以青藏高原东南部的重要生态屏障——林芝市为研究对象，以期能为林芝市以后的土地利用规划、城市发展规划、生态环境建设等提供参考。

2 材料与方法

2.1 试验区域

林芝市位于青藏高原东南部，雅鲁藏布江中下游，平均在海拔3100 m左右。受印度洋水汽的影响，形成了湿润与半湿润气候[9],其自然条件在整个青藏高原中十分独特。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用转移矩阵

土地利用转移矩阵是对系统状态与状态转移的一种定量描述，可以反映各地类面积之间的关系，还可以反映各地类在不同时间段的变化情况(表1)[10]。

表1 土地利用转移矩阵

其中：Pij表示在T1—T2时期内第种土地类型转换为第j种土地类型面积占总土地面积的百分比；Pii表示在T1—T2时期内第种土地类型不变面积的百分比。Pi+表示T1时期内第种土地类型占总面积的百分比；P+j表示T2时期内第j种土地类型占总面积的百分比。Pi+-Pii表示第i种土地类型在T1—T2时期内所减少面积的百分比；P+j-Pjj表示第j种土地类型在T1—T2时期内所增加面积的百分比。

2.2.2 标准差椭圆

标准差椭圆可以揭示数据的空间分析方向性，其计算公式为:

(1)

其中，

(2)

(3)

式(1)～(3)中，x和y是i的坐标，n为样本总数[11]。

2.3 数据来源

本文以西藏自治区土地利用类型为基本研究单位,数据包括1970s,1980s,1995,2000，2005,2010,2015年的土地利用现状数据,本文选用2000、2005、2010、2015年四年的数据。数据来源于国家青藏高原科学数据中心[12]，空间参考为Albers投影。数字高程模型来源于地理空间数据(www.gscloud.cn)。

3 结果与分析

3.1 土地利用状况

利用Excel连接土地分类矢量图，参考徐新良等(2014)的中国土地分类系统[13]，对其进行一级分类，分为林地、草地、耕地、未利用土地、城镇用地与水域6种类型(表2)[14]。

表2 土地利用分类系统

从空间上看，林芝市境内林地所占面积最大，主要分布在林芝市中部与南部低海拔地区，这部分地区水资源充足，水分条件较好，利于植被生长。其次是未利用土地，大部分沿高海拔地区的山脊分布，这些地区自然条件恶劣，较难利用。

3.2 土地利用转移矩阵

通过Acrgis对四期数据进行处理，得到2000～2005年、2005～2010年与2010～2015年三个阶段的土地利用转移矩阵，参见表3～5(注：空值表示面积未发生变化)。

表3 林芝市2000～2005年土地利用转移矩阵(km2)

表4 林芝市2005～2010年土地利用转移矩阵(km2)

表5 林芝市2010～2015年土地利用转移矩阵(km2)

由表3～5可知：

(1)2000～2005年间，耕地转移面积最大，主要转出为林地，草地中有4.40 km2转出为林地，水域有1.50 km2转出为林地，其余四类土地类型变化不大。

(2)2005～2010年间，土地类型变化程度相较于上一时段有所增强。在转移数量上林地最为明显，净增长-179.59 km2，其中，以转出为草地数量最大，为4450.29 km2，转入类型主要为草地。草地净增长35.83 km2，主要转移类型为林地与未利用地。未利用地净增长-138.33 km2，主要转移类型为林地与草地。建筑用主要由草地转入。耕地净增长237.48 km2，主要由林地转入。水域主要以转出为主，净增长量为-80.79 km2，转出为林地、草地、耕地、未利用地与建筑用地的面积分别为821.88 km2，548.15 km2，27.78 km2，1968.61 km2，1.82 km2。

(3)2010～2015年间，林地相对于上一阶段继续减少，减少了196.92 km2，主要转出类型为草地与未利用地，转出面积分别为5063.67 km2、3954.06 km2。草地面积相较上一阶段也减少，净增长-36.29 km2，主要转出类型为林地与未利用地，转移面积分别为4450.31 km2、3609.83 km2。耕地面积少量减少，主要转出类型为林地，转移面积365.83 km2。建筑用地净增长14.57 km2，主要由草地转入。未利用地面积增加140.05 km2，主要由林地与草地转入。水域面积显著增加，净增长88.03 km2，主要由未利用地转入。

3.3 标准差椭圆分析

为进一步分析林芝市土地利用转移的变化方向与趋势，提取2000～2005年，2005～2010年，2010～2015年三个时期土地转移情况，基于Arcgis空间分析功能，采用第一级别标准差(68%)进行标准差椭圆分析，结果参见表6。

如表6所示：

表6 林芝市2000～2015年土地利用变化标准差椭圆参数

(1)椭圆长短半轴差值在先减小后增大(70.44>39.30>29.09)，表明土地利用转化的方向性先降低后增大。

(2)后两个时期椭圆重心位于墨脱县东北部，沿西北—东南方向分布，其覆盖范围拓展到巴宜区与米林县的东部。

(4)椭圆面积在2010～2015年这一时段最小，表明土地利用转变的空间集聚性相较于其他两个时段更强，其他两个时期较其空间集聚性弱。2005～2015椭圆分布垂直于雅鲁藏布江峡谷，东北部区域向南略微收缩。

4 讨论

土地利用是人类对环境影响最直接的表现。西藏自治区地广人稀，大部分地区受人为干扰影响较少，对全球变化响应敏感。研究其土地利用变化，对当地的土地规划、了解全球变化下的青藏高原生态环境变化具有重要意义。林芝市素有“西藏江南”的美誉，其自然环境在整个青藏高原极其独特。通过对林芝市的土地利用情况分析，可看出林芝市以林地占绝对优势，土地利用情况总体变化不是特别明显，其土地环境在当前的自然和人为条件下能够得到较好的维持。随着人口增长与川藏铁路的开通，对林芝市的土地利用状况需要进行优化调整，以提高土地的利用效率，满足人们的生存与社会发展的需要。

5 结论

(1)林芝市的优势地类是林地，主要是林芝市的气候、海拔等自然条件在相较于高原其他地级市更有利于森林的发展。未利用土地也占据很大一部分面积，这是由于林芝市人口较少，而且部分地区海拔较高，导致很大一部分面积的土地未得到利用。

(2)2000～2005年地类变化十分微弱，在2005～2015年间转移较为明显，林地面积持续减少，草地的面积在研究期间先增加，后减少，未利用地则相反。水域面积在2010～2015年有较大增加，主要由未利用地转入。耕地与建筑用地转移量不大。

(3)林芝市土地利用变化的方向性先减弱后增强，2005～2010的土地利用变化范围比另外两期更广。后两期重心都稳定在墨脱县东北部雅鲁藏布江峡谷附近，垂直于峡谷，东北部向西南方向收缩。从后两期变化趋势看，变化范围较稳定。