王丹桂，胡 克*，馬鵬飛，王銘晗，劉 霞

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 海洋學(xué)院， 北京 100083；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院， 北京 100083)

雙臺(tái)河口自然保護(hù)區(qū)30 a間土地利用/覆被變化及其驅(qū)動(dòng)力分析

王丹桂1，胡 克*1，馬鵬飛2，王銘晗1，劉 霞1

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 海洋學(xué)院， 北京 100083；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院， 北京 100083)

雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于遼河下游入?？?，該地區(qū)濕地發(fā)育，區(qū)域內(nèi)土地利用/覆被類(lèi)型多樣。本文基于5個(gè)不同時(shí)相的Landsat衛(wèi)星系列TM、ETM和OLI-TIRS遙感影像，采用監(jiān)督分類(lèi)法對(duì)影像進(jìn)行分類(lèi)處理，然后結(jié)合GIS空間分析與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析了1984—2013年期間雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用/覆被變化情況。結(jié)果表明：1984—1992年期間蘆葦沼澤和養(yǎng)殖水域大面積增加，天然水域和灘地大面積減少，養(yǎng)殖水域的單一土地利用動(dòng)態(tài)度最大；1992—2000年期間耕地和灘地面積快速增長(zhǎng)，天然水域和蘆葦沼澤面積快速減少，研究區(qū)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度最大；2000—2007年期間，養(yǎng)殖水域大面積增加；2007—2013年期間，城建用地大面積增加。雙臺(tái)河口自然保護(hù)區(qū)LUCC受多種因素影響，人口、經(jīng)濟(jì)和政策等是主要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，不同時(shí)期各社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)LUCC的推動(dòng)作用有所差異。

遙感；GIS；雙臺(tái)河口；LUCC；驅(qū)動(dòng)力

0 引言

土地利用/覆被變化(land use and land cover change，LUCC)是全球環(huán)境變化研究中的重要內(nèi)容，是可持續(xù)發(fā)展研究的核心問(wèn)題[1-2]。濱海濕地處于海陸的交錯(cuò)地帶，是人類(lèi)生存和發(fā)展的主要活動(dòng)區(qū)域之一，具有豐富的自然資源和復(fù)雜多變的生態(tài)環(huán)境，隨著人類(lèi)活動(dòng)的進(jìn)行，土地利用/覆被易發(fā)生變化，其變化受多種因素的影響[3-4]。LUCC研究方法多樣，遙感在獲取LUCC數(shù)據(jù)方面具有宏觀、跨時(shí)段、快速和準(zhǔn)確的特點(diǎn)，在LUCC研究中得到廣泛應(yīng)用，成為主要的研究方法之一。近年來(lái)，一些學(xué)者應(yīng)用遙感技術(shù)對(duì)黃河三角洲[5-7]、長(zhǎng)江三角洲[8]、萊州灣[9]、廈門(mén)灣[10]及江蘇鹽城[11]等濱海濕地的LUCC相繼展開(kāi)了研究，在研究方法、研究精度和理論結(jié)果等方面取得了重要的成果和進(jìn)展。

雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于遼河下游入海口處，是世界上典型的濱海蘆葦濕地之一。遼河三角洲地區(qū)土地、水產(chǎn)、油氣、旅游和生物等資源豐富，自1978年改革開(kāi)放以來(lái)，憑借得天獨(dú)厚的自然條件，經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，與此同時(shí)，境內(nèi)地貌景觀和土地利用方式也隨之發(fā)生了顯著變化。近年來(lái)，遼河三角洲地區(qū)的景觀變化[12-13]、濕地演化[14]和土地利用變化[15]等逐漸成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn)，但與LUCC相關(guān)的研究成果相對(duì)較少。本文以遙感解譯和GIS技術(shù)為依托，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，根據(jù)遼河三角洲地區(qū)1984—2013年期間Landsat系列不同時(shí)相的遙感影像，結(jié)合野外實(shí)際調(diào)研成果，分析了雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)30 a間的LUCC及其驅(qū)動(dòng)力，為該地區(qū)LUCC的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、土地合理利用等提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于遼寧省盤(pán)錦市境內(nèi)，西臨渤海灣，地處遼河、渾河、太子河、繞陽(yáng)河和大凌河等五大河流下游的沖積平原，中間貫穿雙臺(tái)子河(圖1)[16]。渾河和太子河在鞍山三岔河匯合成大遼河；雙臺(tái)子河是指遼河下游進(jìn)入盤(pán)錦市境內(nèi)的河段，雙臺(tái)河段即為遼河入海口段[17]。研究區(qū)地貌上屬于洪積、海積三角洲，地勢(shì)平坦。氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，春季風(fēng)大干燥，夏季高溫多雨，冬季寒冷少雪，雨熱同期，四季分明。雙臺(tái)河口區(qū)域是世界上典型的蘆葦濕地之一，其中盤(pán)錦市是中國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，同時(shí)是遼寧省著名的水產(chǎn)養(yǎng)殖基地，中國(guó)大型油田之一的“遼河油田”位于境內(nèi)[18]；蘆葦濕地區(qū)域內(nèi)棲息著一大批珍稀野生物種，具豐富的陸生和水生動(dòng)植物資源。

雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)始建于1985年，為市級(jí)水禽自然保護(hù)區(qū)，1988年5月，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，列為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，總面積80 000 hm2①楊廣富，王景榮, 孫國(guó)林, 等. 盤(pán)錦市土地志[M]. 盤(pán)錦市土地管理局(內(nèi)部發(fā)行), 2000:38-42.。保護(hù)區(qū)主要保護(hù)大面積的蘆葦沼澤濕地、潮間帶灘涂、水域和以遷徙水禽占優(yōu)勢(shì)的野生動(dòng)物種群[19]。1994年，保護(hù)區(qū)加入“東亞及澳大利亞涉禽遷徙航道保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)”，成為國(guó)際涉禽主要保護(hù)區(qū)之一。1998年，根據(jù)三區(qū)劃分的原則，將保護(hù)區(qū)劃分為核心區(qū)、緩沖區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)，保護(hù)區(qū)的總面積增加至124 698.9 hm2[20]，即本文研究區(qū)范圍。

圖1 研究區(qū)地理位置

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1.1 數(shù)據(jù)獲取

收集研究區(qū)1984—2013年Landsat系列TM、ETM和OLI-TIRS不同時(shí)相的遙感影像共12期，通過(guò)篩選，采用1984，1992，2000，2007和2013年5個(gè)不同時(shí)相的遙感影像，所有遙感影像均下載自美國(guó)USGS網(wǎng)站。影像年份的選取是以6～8 a為間隔，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)在研究時(shí)段內(nèi)有較大事件發(fā)生的年份；在月份上選取的是晴天、無(wú)云的影像，結(jié)合當(dāng)?shù)刂脖坏纳L(zhǎng)情況以及農(nóng)作物的輪作時(shí)間，所選取的影像在5—11月份之間(表1)，信息源比較理想。

表1 研究所用的遙感影像

輔助數(shù)據(jù)包括遼寧雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)功能區(qū)劃圖(1998年)、盤(pán)錦市1992年土地利用現(xiàn)狀圖、研究區(qū)矢量地形圖(MAPGIS格式)；盤(pán)錦市土地志(2000年)、盤(pán)錦統(tǒng)計(jì)年鑒(2000，2007和2008年)；2013年 6月和10月對(duì)研究區(qū)進(jìn)行的2次實(shí)地考查獲取的土地利用調(diào)查點(diǎn)資料。軟件平臺(tái)為ENVI 4.8和Arcgis 10。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的處理主要包括影像的幾何校正、鑲嵌、裁剪、色彩合成以及圖像增強(qiáng)等預(yù)處理。由于2013年OLI-TIRS影像的質(zhì)量最好，在幾何校正過(guò)程中先對(duì)2013年的影像進(jìn)行幾何精校正。利用ENVI 4.8中數(shù)字圖像幾何校正模塊中地圖對(duì)影像的校正功能，以研究區(qū)矢量地形圖(MAPGIS格式)為參照，在地形圖和遙感影像上選取同名地物點(diǎn)，采用二次多項(xiàng)式采樣方式對(duì)其進(jìn)行糾正；其它4期影像的校正分別以校正后的2013年影像為基準(zhǔn)。采用地理坐標(biāo)無(wú)縫鑲嵌法，對(duì)校正后的5期影像分別進(jìn)行拼接。參照雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)功能區(qū)劃圖(1998年)，在2000年的拼接遙感影像中描出雙臺(tái)河口自然保護(hù)區(qū)邊界矢量圖，建立掩膜Mask，用基于影像裁剪法對(duì)5期拼接后的影像進(jìn)行裁剪。LUCC的研究注重土壤、植被、水體等相關(guān)信息的提取，根據(jù)TM、ETM和OLI-TIRS影像各波段的特點(diǎn)，TM和ETM影像選擇5、4、3波段組合，OLI-TIRS影像選擇6、5、4波段組合，所有影像均采用模擬真彩色合成。最后進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，對(duì)5期影像進(jìn)行線性拉伸，提高圖像的解譯質(zhì)量。

2.2 研究方法

2.2.1 建立分類(lèi)系統(tǒng)

遙感圖像分類(lèi)方法多樣，監(jiān)督分類(lèi)中的最大似然法是影像處理中最常用的一種分類(lèi)方法，適用于Landsat系列中低分辨率的影像分類(lèi)[21-22]，本文采用最大似然法對(duì)預(yù)處理后的影像進(jìn)行分類(lèi)。判讀解譯過(guò)程中，在參考國(guó)家通用的土地利用分類(lèi)系統(tǒng)及前人研究資料的基礎(chǔ)上[23-24]，結(jié)合野外考察結(jié)果建立分類(lèi)系統(tǒng)，將研究區(qū)土地利用/覆被類(lèi)型分為天然濕地、人工濕地和非濕地三大類(lèi)。其中天然濕地包括天然水域(包括河流、湖泊和淺海海域)、蘆葦沼澤、灘地和堿蓬；人工濕地包括水庫(kù)、耕地(主要為水田，有少量旱田)和養(yǎng)殖水域；非濕地包括城建用地和裸地/堿地。

2.2.2 分類(lèi)精度驗(yàn)證

對(duì)遙感影像進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)后，針對(duì)地物光譜特征存在的“異物同譜”和“同物異譜”現(xiàn)象，結(jié)合研究區(qū)輔助資料進(jìn)行目視判讀和修改，優(yōu)化分類(lèi)結(jié)果。在室內(nèi)解譯工作完成后，通過(guò)野外采樣對(duì)室內(nèi)解譯結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證。對(duì)于1984，1992，2000和2007年的數(shù)據(jù)，無(wú)法通過(guò)野外檢驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，則根據(jù)LUCC具有一定的規(guī)律性，主體部分具有基本特征這一特點(diǎn)，對(duì)不同年份之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)參考相關(guān)年份的統(tǒng)計(jì)年鑒、土地志和土地利用現(xiàn)狀圖加以驗(yàn)證。對(duì)于2013年的數(shù)據(jù)，對(duì)9種土地利用類(lèi)型共選取約90個(gè)點(diǎn)進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查和精度驗(yàn)證。經(jīng)實(shí)地驗(yàn)證，遙感數(shù)據(jù)的分類(lèi)精度達(dá)到87%以上，達(dá)到研究需求。

2.2.3 LUCC數(shù)據(jù)獲取及分析

采用土地利用動(dòng)態(tài)度模型，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，得到研究區(qū)1984—2013年期間不同年份的土地利用/覆被類(lèi)型面積及動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)；通過(guò)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣得到土地利用/覆被類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)變情況。然后，在考慮研究區(qū)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，從生物物理因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素兩個(gè)方面，討論引起這些變化原因。

(1)土地利用動(dòng)態(tài)度模型

土地利用動(dòng)態(tài)度可以具體反映區(qū)域土地利用類(lèi)型的變化速度，分為單一土地利用動(dòng)態(tài)度和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度。

(a)單一土地利用動(dòng)態(tài)度

單一土地利用動(dòng)態(tài)度反映某區(qū)域一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類(lèi)型的數(shù)量變化情況，其計(jì)算公式為[25]：

(1)

式中：K為單一土地利用動(dòng)態(tài)度，t2-t1為時(shí)間間隔，Ua為區(qū)域內(nèi)某一土地利用類(lèi)型的初始面積，Ub為該土地利用類(lèi)型的監(jiān)測(cè)期面積，Ub-Ua為研究時(shí)段內(nèi)該類(lèi)土地面積的變化。

(b)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度

區(qū)域綜合土地利用動(dòng)態(tài)度可反映某區(qū)域土地利用的綜合變化程度[26]，其公式為[27]：

(2)

式中：LC表示在t2-t1時(shí)期內(nèi)的綜合土地利用動(dòng)態(tài)度，ΔLA(ij)表示t2-t1時(shí)段內(nèi)第i類(lèi)土地轉(zhuǎn)變?yōu)榉莍類(lèi)土地的絕對(duì)值,LA(i,t1)為區(qū)域內(nèi)第i類(lèi)土地類(lèi)型在監(jiān)測(cè)初始階段t1時(shí)期的面積，t2-t1為時(shí)間間隔。

圖2 雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)5個(gè)時(shí)期土地利用/覆被空間格局

Fig.2SpatialdistributionoflanduseandlandcoveratfiveperiodsinthenationalnaturereserveofShuangtaiRiverEstuary

(2)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以全面、具體地反映土地利用變化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及每個(gè)時(shí)期各種土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換的數(shù)量和方向[28]，是分析土地利用類(lèi)型之間轉(zhuǎn)變的一種常用方法。利用Arcgis10軟件，將不同時(shí)期的雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用/覆被空間格局圖加以疊加分析，采用Excel對(duì)數(shù)據(jù)加以處理后可得到土地利用/覆被轉(zhuǎn)移矩陣，確定1984—2013年期間研究區(qū)土地利用/覆被相互轉(zhuǎn)變的數(shù)量和方向。

2.2.4 專(zhuān)題圖的獲取

利用ENVI4.8軟件對(duì)影像進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)行土地利用/覆被信息提取，之后再?gòu)腉IS專(zhuān)業(yè)制圖軟件中得到1984，1992，2000，2007和2013年雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用/覆被空間格局圖(圖2)。

3 結(jié)果分析

3.1 LUCC分析

3.1.1LUCC總體分析

根據(jù)上述方法得到研究區(qū)5個(gè)時(shí)期的土地利用/覆被空間格局圖(圖2)。

從1984—2013年30a期間，研究區(qū)土地利用/覆被變化主要體現(xiàn)在：大面積天然濕地持續(xù)向人工濕地轉(zhuǎn)變，同時(shí)濕地總面積持續(xù)減少，非濕地總面積持續(xù)增加。其中，天然濕地總面積減少了24 345.52hm2，人工濕地總面積增加了19 980.29hm2，濕地總面積減少了4 365.23hm2。天然濕地的變化主要體現(xiàn)在河流湖泊以及灘地的大面積減少，人工濕地的變化主要體現(xiàn)在耕地和養(yǎng)殖水域的大面積增加，非濕地的變化主要體現(xiàn)在城建用地的大面積增加(表2)。

表2 雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)5個(gè)時(shí)期土地利用/覆被類(lèi)型面積及比重

1984—2013年期間，研究區(qū)土地利用/覆被動(dòng)態(tài)度差異較大，就綜合動(dòng)態(tài)度而言，總體上呈現(xiàn)先增大后減小的變化特征，且2000年以前的綜合動(dòng)態(tài)度明顯大于2000年以后的綜合動(dòng)態(tài)度。1984—1992年期間綜合動(dòng)態(tài)度較大，土地利用/覆被變化速度較快；1992—2000年期間綜合動(dòng)態(tài)度最大，土地利用/覆被類(lèi)型變化速度最快；相對(duì)而言，2000—2007年和2007—2013年這兩個(gè)階段的綜合動(dòng)態(tài)度較小，土地利用/覆被類(lèi)型的變化速度減慢(表3)。

就單一動(dòng)態(tài)度而言，各類(lèi)型在不同階段表現(xiàn)各異，其單一動(dòng)態(tài)度之間的差異整體呈減小趨勢(shì)。1984—1992年期間，各類(lèi)型的單一動(dòng)態(tài)度差異明顯，其中養(yǎng)殖水域面積增加4 801.76 hm2，單一動(dòng)態(tài)度高達(dá)481.25%，是這一階段變化最明顯的地類(lèi)；1992—2000年期間，耕地和堿蓬的單一動(dòng)態(tài)度分別為35.07%和37.50%，其中耕地大面積增加，增加量高達(dá)8 468.54 hm2，是這一階段變化最明顯的地類(lèi)；2000—2007年期間，各類(lèi)型的單一動(dòng)態(tài)度差異相對(duì)較小，其中養(yǎng)殖水域的變化較明顯，面積增加4 352.75 hm2，單一動(dòng)態(tài)度為8.81%；2007—2013年期間，城建用地的變化最大，面積增加2 307.34 hm2，其單一動(dòng)態(tài)度為9.47%。

表3 1984—2013年雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用/覆被類(lèi)型變化量及動(dòng)態(tài)度

3.1.2 LUCC階段性分析

研究區(qū)的LUCC在不同時(shí)期的表現(xiàn)各不相同，將其分為4個(gè)階段進(jìn)行分析。

第1階段：1984—1992年期間，研究區(qū)土地利用/覆被變化較大，天然濕地大面積減少，人工濕地大面積增加。LUCC主要體現(xiàn)在天然濕地各類(lèi)型內(nèi)部之間和天然濕地類(lèi)型向人工濕地類(lèi)型的轉(zhuǎn)變上。蘆葦濕地和灘地不斷向南(靠海)推進(jìn)，天然水域大面積減少；大面積灘地被改造成養(yǎng)殖水域，養(yǎng)殖水域大面積增加；耕地面積穩(wěn)步增加，但增幅較小。天然濕地面積減少7 782.58 hm2，其中，天然水域和灘地面積分別減少7 183.93 和5 824.46 hm2，蘆葦濕地面積增加6 073.91 hm2；人工濕地總面積增加6 535.38 hm2，其中養(yǎng)殖水域和耕地面積分別增加4 801.76 和1 733.62 hm2；非濕地面積增加1 247.21 hm2(表2和表4)。

表4 1984-1992年雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用/覆被類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣

第2階段：1992—2000年期間，研究區(qū)土地利用/覆被類(lèi)型變化顯著，相對(duì)于第一階段的變化而言，天然濕地類(lèi)型向人工濕地類(lèi)型轉(zhuǎn)變的速率持續(xù)增長(zhǎng)，天然濕地面積顯著減少，人工濕地面積顯著增加。LUCC主要體現(xiàn)在天然濕地類(lèi)型向人工濕地類(lèi)型的轉(zhuǎn)變上。灘地繼續(xù)向南(靠海)推進(jìn)，灘地大面積增加，天然水域大面積減少；大面積灘地和蘆葦沼澤被改造成耕地，耕地大面積增加；養(yǎng)殖水域面積穩(wěn)步增加，但增幅較小。這一階段是耕地和灘地增長(zhǎng)，天然水域和蘆葦沼澤減少最明顯的階段。天然濕地面積減少10 513.98 hm2，其中天然水域和蘆葦沼澤面積分別減少12 684.11和5 712.22 hm2；人工濕地面積增加9 840.47 hm2，其中耕地和養(yǎng)殖水域面積分別增加8 468.54和1 247.21 hm2；非濕地面積增加673.49 hm2(表2和表5)。

第3階段：2000—2007年期間，研究區(qū)土地利用/覆被變化的速度有所減緩，相對(duì)于第1和第2階段而言，天然濕地向人工濕地轉(zhuǎn)變的速率大幅度降低，天然濕地和人工濕地各類(lèi)型內(nèi)部之間的轉(zhuǎn)變速率增大。LUCC主要體現(xiàn)在天然濕地各類(lèi)型和人工濕地各類(lèi)型內(nèi)部之間的相互轉(zhuǎn)變上。灘地和耕地不斷向養(yǎng)殖水域轉(zhuǎn)變，養(yǎng)殖水域大面積增加；蘆葦沼澤面積穩(wěn)步增長(zhǎng)，但增幅較小。天然濕地面積減少3 429.82 hm2，其中天然水域和灘地面積分別減少1 297.1和2 357.22 hm2，蘆葦沼澤面積增加286.86 hm2；人工濕地面積增加3 280.16 hm2，其中養(yǎng)殖水域面積增加4 352.75 hm2，耕地面積減少1 072.59 hm2；非濕地面積增加149.67 hm2(表2和表6)。

表5 1992—2000年雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用/覆被類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣

表6 2000—2007年雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用/覆被類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣

第4階段：2007—2013年期間，相對(duì)于前面3個(gè)階段而言，研究區(qū)土地利用/覆被變化速度持續(xù)減緩，但非濕地面積增長(zhǎng)速度增快。LUCC主要體現(xiàn)在濕地類(lèi)型向非濕地類(lèi)型、天然濕地向人工濕地的轉(zhuǎn)變上。天然水域面積持續(xù)減少，蘆葦沼澤面積增長(zhǎng)較大；一部分養(yǎng)殖水域、耕地、灘地以及蘆葦沼澤被改造為城建用地，造成非濕地類(lèi)型的城建用地大面積增加。天然濕地面積減少2 619.14 hm2，其中，天然水域和灘地面積分別減少3 280.16和1 209.80 hm2，蘆葦沼澤面積增加1 733.62 hm2；人工濕地面積增加324.28 hm2，其中，耕地面積增加1 085.07 hm2，養(yǎng)殖水域面積減少760.79 hm2；非濕地面積增加2 294.86 hm2(表2和表7)。

表7 2007—2013年雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用/覆被類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣

3.2 LUCC驅(qū)動(dòng)力分析

一般來(lái)說(shuō)，影響土地利用/覆被變化的驅(qū)動(dòng)力主要分為生物物理(自然環(huán)境特征和過(guò)程)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩方面因素，生物物理驅(qū)動(dòng)因子主要包括地形地貌、氣候、土壤和水文等，社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因子主要包括人口、經(jīng)濟(jì)和政策等[29-30]。

3.2.1 生物物理因子

(1) 地形地貌及礦產(chǎn)資源因子

研究區(qū)位于遼河下游入?？谔?，地貌上屬于洪積、海積三角洲，地勢(shì)平坦，地下蘊(yùn)藏著豐富的石油、天然氣資源。一方面有利于耕地開(kāi)墾，發(fā)展機(jī)械化和灌溉，另一方面有利于工礦企業(yè)的選點(diǎn)布局和交通道路的規(guī)劃建設(shè)；區(qū)域內(nèi)豐富的礦產(chǎn)資源有利于石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(2) 氣候、土壤因子

研究區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同期，四季分明，光照充足；境內(nèi)土壤類(lèi)型多樣，其中水稻土、鹽土、草甸土和沼澤土為主要土壤類(lèi)型。各方面自然條件也適合作物的生長(zhǎng)，具有發(fā)展農(nóng)業(yè)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，盤(pán)錦市因此成為東北重要的商品糧基地。

(3) 水文因子

研究區(qū)所在區(qū)域內(nèi)大小河流眾多，水資源豐富，大凌河、繞陽(yáng)河和遼河等河流從上游攜帶大量泥沙沖積入海，沖積來(lái)的大量泥沙受到沿岸流的影響，不斷在近海岸邊淤積、堆積而易形成沿海灘涂。密集的河流和廣闊的沿海灘涂為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供了有利條件。

3.2.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子

(1) 人口因子

人口的增長(zhǎng)必然導(dǎo)致對(duì)糧食、住房、交通等基礎(chǔ)設(shè)施的需求增大，從而促進(jìn)耕地的開(kāi)發(fā)和城鎮(zhèn)、交通的建設(shè)。1984年，盤(pán)錦市人口為921 267人，1992年為1083 672人，2000年人口增至1 220 722人，2007年為1 282 369人[31]，1984—2007年期間，盤(pán)錦市人口呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，且增長(zhǎng)較快。1992—2000年期間，盤(pán)錦市的人口增長(zhǎng)率明顯大于其他階段，在此期間研究區(qū)的土地利用/覆被變化也比其他階段更為明顯，耕地面積增長(zhǎng)最為顯著。

(2) 經(jīng)濟(jì)因子

經(jīng)濟(jì)是LUCC的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因子，研究區(qū)所在的盤(pán)錦市是一個(gè)集工業(yè)、農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)共同發(fā)展的城市，1984—2013年期間，其經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，很大程度上影響著區(qū)域內(nèi)的LUCC。如遼河油田從20世紀(jì)60年代進(jìn)入盤(pán)錦地區(qū)，開(kāi)采石油天然氣生產(chǎn)和安排職工生活用地等導(dǎo)致城建用地的增加，到1995年其共占用盤(pán)錦市境內(nèi)土地9 368.03 hm2①；盤(pán)錦市作為遼寧省重要的商品糧生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖基地，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，必然導(dǎo)致耕地的開(kāi)墾、養(yǎng)殖水域的開(kāi)發(fā)；盤(pán)錦市著名“紅海灘”風(fēng)景旅游區(qū)位于雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，其他相關(guān)濱海旅游資源也處在不斷的開(kāi)發(fā)建設(shè)中，旅游業(yè)的發(fā)展同時(shí)帶動(dòng)交通及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，造成相關(guān)城建用地面積的增加。近幾年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、人們生活水平的提高，工業(yè)用地不斷增加，對(duì)住房及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施用地的需求不斷增大。經(jīng)濟(jì)發(fā)展與研究區(qū)2000—2007年、2007—2013年期間養(yǎng)殖水域、城建用地大面積增加有著重要聯(lián)系。

(3) 政策因子

土地利用結(jié)構(gòu)會(huì)隨著政策的改變而發(fā)生顯著變化，政策是導(dǎo)致研究區(qū)養(yǎng)殖用地和耕地開(kāi)發(fā)的最直接因素。1978年改革開(kāi)放后人們的思想進(jìn)一步解放，一系列政策的制定有利地推動(dòng)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展。1984年初，遼寧省召開(kāi)開(kāi)發(fā)灘涂，發(fā)展海水養(yǎng)殖業(yè)水產(chǎn)工作會(huì)議①，促進(jìn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，是導(dǎo)致1984—1992年期間的養(yǎng)殖水域大面積增加的最重要原因；1988年的全國(guó)農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)中，遼河三角洲被列為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)地區(qū)，遼寧省掀起農(nóng)田改造高潮；1987—1995年期間，盤(pán)錦市先后組織了8次“大禹杯”農(nóng)田建設(shè)賽，鼓勵(lì)耕地開(kāi)墾①，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，與研究中得出的1992—2000年期間耕地面積顯著增加有著直接的聯(lián)系。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)1984，1992，2000，2007和2013年的遙感影像進(jìn)行解譯，利用土地利用動(dòng)態(tài)度模型和土地利用轉(zhuǎn)移矩陣等方法，得出5個(gè)時(shí)期的土地利用/覆被變化空間格局和動(dòng)態(tài)變化情況。結(jié)合相關(guān)資料，分析了近30 a LUCC的驅(qū)動(dòng)力，得到以下結(jié)論：

(1) 雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)1984—2013年期間土地利用/覆被變化顯著，總體體現(xiàn)在天然濕地面積不斷減少，人工濕地面積和非濕地面積不斷增加上。土地利用綜合動(dòng)態(tài)度總體上呈現(xiàn)先增大后減小的變化特征，其中，1992—2000年期間土地利用綜合動(dòng)態(tài)度最大，土地利用/覆被類(lèi)型變化最快速；各土地利用/覆被類(lèi)型單一動(dòng)態(tài)度在不同階段特點(diǎn)各異，其中，1984—1992年這一階段，養(yǎng)殖水域的單一動(dòng)態(tài)度最大，為各階段各土地利用/覆被類(lèi)型中變化最顯著的類(lèi)型。

(2) 近30 a來(lái)，雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)LUCC受多種因素綜合影響?？傮w來(lái)說(shuō)，地形地貌、氣候、土壤和水文等生物物理因素是LUCC的基本條件，人口、經(jīng)濟(jì)和政策等因素則是LUCC的直接推動(dòng)因素。在不同階段，各社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)LUCC的推動(dòng)作用有所差異，一定程度上造成各土地利用/覆被類(lèi)型之間相互轉(zhuǎn)變的情況在不同階段特點(diǎn)各異。

(3) 后續(xù)研究可從以下3個(gè)方面展開(kāi)：①使用高分辨率的遙感影像，進(jìn)一步優(yōu)化解譯工作，獲取更精確的數(shù)據(jù)。②建立相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力分析模型，對(duì)各驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行定量化分析，全面分析LUCC驅(qū)動(dòng)力。③建立預(yù)測(cè)模型，在近30 a LUCC的規(guī)律及驅(qū)動(dòng)力分析的基礎(chǔ)上，推測(cè)未來(lái)土地利用/覆被變化和資源環(huán)境變遷的發(fā)展趨勢(shì)。

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Land use and land cover change and their driving forces in the nature reserve of Shuangtai River Estuary in the past 30 years

WANG Dan-gui1, HU Ke*1, MA Peng-fei2, WANG Min-han1, LIU Xia1

(1.SchoolofMarineScience,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China; 2.SchoolofGeosciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)

The national nature reserve of Shuangtai River Estuary is located in the lower reaches of Liaohe River Estuary. There are many wetlands in this region, the land use and land cover types of which are various. The land use and land cover change (LUCC) and their driving forces in the national nature reserve of Shuangtai River Estuary from 1984 to 2013 were analyzed by utilizing the Landsat TM, ETM, OLI-TIRS remote-sensing images of 5 different periods in the past 30 years. The method combined GIS spatial analysis with mathematical statistics was adopted. The results show that the marsh reeds area and aquaculture area increased widely, while the natural water area and tidal flat area diminished widely, the single land use dynamics of aquaculture area was the largest during 1984 to 1992. The farmland area and tidal flat area increased fast, while the natural water area and marsh reeds diminished fast, the comprehensive land use dynamics was the largest during 1992 to 2000. The aquaculture area increased widely during 2000 to 2007. The construction land increased widely during 2007 to 2013. The LUCC of the national nature reserve of Shuangtai River Estuary was influenced by many factors of which the population, economy and policy were the mainly social economic factors. The performance of each factors were different during different periods.

remote sensing; GIS; Shuangtai River Estuary; LUCC; driving forces

2014-06-19

2014-12-08

國(guó)土資源部礦山地質(zhì)環(huán)境治理專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目資助(3-4-2013-115-B)

王丹桂(1989-)，女，湖南婁底市人，主要從事海岸帶地質(zhì)環(huán)境方面的研究。Email：wangdangui08@163.com

*通訊作者：胡克(1957-)，男，教授，主要從事海岸帶國(guó)土開(kāi)發(fā)與資源環(huán)境方面的研究。Email：huke@cugb.edu.cn

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.008.

TP75；X196

A

1001-909X(2015)01-0051-11

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