李露露　曹玉紅　縐季良

摘要 土地利用變化是人類活動與自然環(huán)境相互作用最直接的表現(xiàn)形式。該研究根據(jù)1990、2000、2013年遙感影像及安慶市行政區(qū)劃圖，基于RS和GIS的技術(shù)手段，對研究區(qū)土地利用類型進(jìn)行信息提取，得到3個時段的土地轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)，建立總動態(tài)度模型、單一土地利用類型動態(tài)度模型、地類活躍度等模型，對安慶市土地利用變化情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明，1990～2000年、2000～2013年、1990～2013年安慶市土地利用動態(tài)度分別為0.512%、8.194%、4.741%；高覆蓋度草地和灌木林的轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出最為活躍。造成安慶市2000～2013年土地利用大幅變化的主要驅(qū)動力是退耕還林、退耕還湖、“861”行動計劃等戰(zhàn)略計劃及人口增長。

關(guān)鍵詞 GIS；安慶市；土地利用；動態(tài)變化

中圖分類號 S27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2016）05-305-04

Abstract Land use change is the most direct form of expression about the human activities and natural environment interaction. According to remote sensing image of 1990， 2000， 2013 and Anqing City administrative map， based on RS and GIS technology， information about land use types in the study area was extracted， land transfer data in three periods were obtained. The variation of land use was analyzed through establishing general dynamic model， single land use type dynamic model， land type activity model. The results showed that land use dynamic degree of Anqing City in 1990-2000， 2000-2013， 1990-2013 are 0.512%， 8.194%， 4.741%； transfer in and out of high coverage grassland and shrub are most active. The main drivers for land use change in Anqing City during 2000-2013 include returning farmland to forest， returning farmland to lake， “861” action plan and population growth.

Key words GIS； Anqing City； Land use； Dynamic change

土地利用類變化是表征人類活動對地球表面自然生態(tài)系統(tǒng)影響最直接的信號，是人類社會經(jīng)濟(jì)行為與自然生態(tài)過程交互和鏈接的紐帶，對土地利用變化的研究尤為重要[1]。劉惠明等[2]對“3S”技術(shù)在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；陳佑啟等[3]通過GIS建模，分析了我國土地利用的變化與其影響因子之間的相互作用關(guān)系；羅亞等[4]對基于遙感影像的植被指數(shù)研究方法進(jìn)行了述評。筆者以安慶市為例，利用遙感技術(shù)進(jìn)行宏觀監(jiān)測獲取大量的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立土地利用類型變化模型，更為直觀地對變化情況進(jìn)行研究，得出其變化特征，分析引起其變化的驅(qū)動力，找到不利于土地生態(tài)安全的因素，為生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展建設(shè)提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

從中國科學(xué)院遙感數(shù)據(jù)共享平臺下載1990、2000、2013年3期遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)安慶市行政區(qū)劃圖進(jìn)行裁剪，并選取樣本點，對圖像進(jìn)行幾何校正。為保證所獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性，對每期的數(shù)據(jù)集都進(jìn)行統(tǒng)一的質(zhì)量檢查和數(shù)據(jù)集成。結(jié)合野外實地考察，并輔以相關(guān)資料，對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽查，得出土地利用一級利用類型綜合評價精度達(dá)85%以上，二級類型分類綜合精度達(dá)80%以上，建立土地利用變化數(shù)據(jù)庫。完善數(shù)據(jù)庫之后對土地利用類型進(jìn)行分類，一共分為14類，分別是：城鎮(zhèn)用地、高覆蓋度草地、灌木林、旱地、河渠、裸巖石礫地、農(nóng)村居民點、其他建設(shè)用地、其他林地、疏林地、水庫坑塘、水田、灘地、有林地。

1.2 研究方法

對遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理后，導(dǎo)入GIS中對數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化，建立相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，對研究取得土地利用進(jìn)行分類，得出相應(yīng)利用類型的面積等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，建立研究區(qū)土地利用類型總動態(tài)度模型、單一土地利用類型動態(tài)度模型、地類活躍度模型和轉(zhuǎn)移矩陣。土地利用動態(tài)度定量地描述了土地利用類型的變化速率，對預(yù)測未來土地利用變化趨勢有積極的作用，地類活躍度模型對某種地類的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出進(jìn)行研究，揭示了該種地物的穩(wěn)定性。根據(jù)土地轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)輔以GIS軟件得到的1990、2000、2013年土地利用類型圖、土地利用變化空間分區(qū)圖進(jìn)行研究分析，得出研究區(qū)土地利用宏觀的空間變化特征，從而全面地揭示土地利用類型變化在空間和數(shù)量上的規(guī)律。

1.2.1

總動態(tài)度模型。土地利用總動態(tài)度是從整體角度上分析不同時間間隔內(nèi)土地利用轉(zhuǎn)移的數(shù)量和速率問題，其模型如下：

U=（K/Mt）×1T×100% （1）

St=M[Ti，Ti+1]Mt×△T×100%（2）

式中，U為研究區(qū)整個研究時段內(nèi)的綜合土地利用平均變化率；K所有時間間隔內(nèi)土地利用變化總量；Mt為研究區(qū)面積；T為整個研究時間段；M[Ti，Ti+ 1]為Ti～Ti+ 1時間間隔內(nèi)土地利用變化總量；△T為Ti～Ti+ 1的時間間隔。若StU，則在這一時間間隔內(nèi)整體土地利用變化速率較快。

1.2.2

單一土地利用類型動態(tài)度模型。單一土地利用類型動態(tài)度表達(dá)的是某研究區(qū)一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，其模型如下：

W=（Mb-Ma）Ma×1T×100%（3）

式中，W為研究時段內(nèi)某一土地利用類型動態(tài)度；Ma、Mb分別為研究期初及研究期末某一種土地利用類型的面積；T為研究時段長，當(dāng)T的時段設(shè)定為年時，W的值就是該研究區(qū)某種土地利用類型年變化率。

1.2.3

地類活躍度。地類活躍度是在總動態(tài)度的基礎(chǔ)之上對具體的某一土地利用類型進(jìn)行的分析。對研究單一的土地利用類型的穩(wěn)定度具有重要的作用。其模型如下：

Cij=Zj△T×1Mj×100%（4）

Rij=Lj△T×1Mj×100%（5）

式中，Cij為Ti～Ti+1時間間隔內(nèi)用地類型 j 的轉(zhuǎn)入動態(tài)度；Zj為Ti～Ti+1時間隔內(nèi)用地類型 j 的轉(zhuǎn)入量；△T為Ti～Ti+1的時間間隔；Mj為用地類型j在Ti時刻的用地面積；Rij為Ti～Ti+1時間間隔內(nèi)用地類型 j 的轉(zhuǎn)出動態(tài)度；C為研究時段的總轉(zhuǎn)化動態(tài)度（轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出的總動態(tài)度相等）。

若是轉(zhuǎn)入或是轉(zhuǎn)出動態(tài)度比總轉(zhuǎn)化大，說明該種用地類型在這一時刻比較活躍，土地利用類型變化較快；若是轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出活躍度比總轉(zhuǎn)化度小，說明該種用地類型在這一時刻變化較小，較為穩(wěn)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用動態(tài)變化分析

在ArcGIS軟件中，根據(jù)研究要求，處理得到1990、2000、2013年3個時段土地利用類型分布（圖1），從中可以較為直觀地看出土地利用類型在空間上的變化特征。為了準(zhǔn)確地分析研究區(qū)土地利用類型在數(shù)量上的變化特征，通過ArcGIS軟件中統(tǒng)一地物分類體系、同一空間分辨率、統(tǒng)一投影和坐標(biāo)系，經(jīng)過不同時段的融合和疊加過后，得出了1990～2000年、2000～2013年兩個時段的土地利用轉(zhuǎn)換情況（圖2～3），在此基礎(chǔ)上，利用公式（3）計算得到1990～2013年土地利用面積變化情況（表1）。

2.1.1

數(shù)量變化特征。從表1可以看出，1990～2013年，安慶市城鎮(zhèn)用地、裸露巖石地、其他建設(shè)用地、疏林地、水庫池塘和有林地的面積在增加，其中城鎮(zhèn)用地、其他建設(shè)用地和水庫池塘增長的速率較快，而其中其他建設(shè)用地的變化速率最大；高覆蓋度草地、灌木林、旱地、河渠、農(nóng)民居民點、其他林地、水田和灘地的面積都大量的減少，其中減少最快的是灌木林，年均減少率為4.177%。

2.1.2 空間變化特征。

（1）從圖1可以看出，灌木林、高覆蓋度草地等主要集中于岳西縣、太湖縣和宿松縣；水田主要分布在懷寧縣、望江縣、宿松縣較為平坦的地區(qū)；1990～2000年懷寧縣、望江縣、宿松縣等安慶的東部地區(qū)還存在高覆蓋度草地，但是到2013年，這些地區(qū)這種地物類型幾乎減少為0。在大別山山脈的影響下，安慶市西部地區(qū)多山地，地形起伏較大，不適合工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地利用多為自然植被；而東部地區(qū)，地形平坦，適于道路、工廠的建設(shè)，工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展多集中在此，建設(shè)用地使用量較大。

（2）從圖2可以看出，1990～2000年，從空間上水田的轉(zhuǎn)化最為明顯，還有裸露巖石地、其他建設(shè)用地、農(nóng)民居民點轉(zhuǎn)入量也較高；相應(yīng)的，河渠、湖泊和其他林地轉(zhuǎn)出量較多。主要是由于1990～2000年安慶市經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，工業(yè)產(chǎn)業(yè)還未抬頭，當(dāng)?shù)厝嗣襁€是主要依賴于農(nóng)業(yè)，導(dǎo)致大量的“變林為耕”，農(nóng)田大量增長，而森林和草地減少。

（3）從圖3可以看出，2000～2013年，其他建設(shè)用地、水庫坑塘、有林地、城鎮(zhèn)用地等轉(zhuǎn)入量增加較為明顯，其中其他建設(shè)用地變化最大，高覆蓋度草地、灌木林、旱地、河渠和水田的轉(zhuǎn)入量較大。

2.1.3 總動態(tài)度特征分析。利用模型（1）～（3），得出1990～2000年、2000～2013年、1990～2013年土地利用動態(tài)度分別是0.512%、8.194%、4.741%。1990～2000年的動態(tài)度較于整個研究時段（1990～2013年）來說較小，說明在這一時間段內(nèi)整體土地利用變化速率較慢；2000～2013年土地利用動態(tài)度是1990～2013年時間段的2倍，明顯高于整個研究時間段的動態(tài)度，2000～2013年研究區(qū)域的整體土地利用變化速率較快。

2.2 地類轉(zhuǎn)換活躍度變化分析

地類活躍度是具體的某種用地的轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出展開的研究的，用來表達(dá)該種地類在該時間段內(nèi)的穩(wěn)定程度。

利用公式（5），計算得出1990～2013年不同土地用地類型轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出的活躍度（圖4）。在此基礎(chǔ)上，各地類轉(zhuǎn)移活躍度分別用轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出動態(tài)度的均值表示；負(fù)值表示該用地類型轉(zhuǎn)移低于平均水平，表示不活躍，較為穩(wěn)定；正值表示該用地類型的轉(zhuǎn)移高于平均水平，表示活躍[5]。

由圖4可知，1990～2013年研究區(qū)高覆蓋度草地、灌木林轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出活躍度都較高，表明這2種土地利用類型轉(zhuǎn)換較快，而且高覆蓋度草地和灌木林的轉(zhuǎn)入比轉(zhuǎn)出的值大，說明面積總量增加。城鎮(zhèn)用地、河渠、疏林地、水庫池塘的轉(zhuǎn)入量為負(fù)值，說明在這段時間，這些土地利用類型的活躍度較低，較為穩(wěn)定。

2.3 2000～2013年土地利用變化驅(qū)動力分析

2.3.1

退耕還林。安慶市自2002年實施退耕還林工程項目以來，隨著坡耕地逐年退耕造林，植被逐漸恢復(fù)，山區(qū)增加森林面積7.47萬hm2，全市森林覆蓋率提高 3%，山區(qū)水土流失明顯減少，自然災(zāi)害發(fā)生頻率逐年下降，為農(nóng)業(yè)實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增收打下了堅實基礎(chǔ)。目前，退耕還林營造的茶、桑等經(jīng)濟(jì)林已進(jìn)入收益期，每年每公頃可獲純收益 7 500元以上[6]。退耕還林工程使大量的水田和旱地轉(zhuǎn)化成有林地，造成2000～2013年耕地的減少和有林地的增加。

2.3.2

退耕還湖。安慶市從1955年開始對湖區(qū)進(jìn)行有計劃的墾殖，但1998年，長江流域遭遇百年一遇的洪水，安慶沿江地區(qū)損失慘重，圍湖造田導(dǎo)致的行蓄洪和抗洪隱患凸顯，此后，“平垸行洪，退田還湖，移民建鎮(zhèn)”成為沿江平原湖區(qū)的戰(zhàn)略措施，以消除圍湖造田的隱患[7]。從圖2、圖3可看出，河渠和水庫坑塘的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入量增多，水庫坑塘的增加速度較快；退耕還湖工程使大量的水田和旱地轉(zhuǎn)化成河渠、水庫湖泊，造成2000～2013年耕地面積減少。

2.3.3

“861”行動計劃等重大戰(zhàn)略計劃。“861”行動計劃是安徽省實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會奮斗目標(biāo)的重要基礎(chǔ)和支撐力量，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整、培育富有競爭力的支柱產(chǎn)業(yè)和新增長點的重要抓手，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的重要載體。由于國家、省部的大力支持，安慶市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，擁有安慶經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、安徽桐城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)2個國家級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，還有9個省級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，分別是：安徽安慶大觀經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、安徽樅陽經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、安徽太湖經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、安徽宿松工業(yè)園、安徽宿松臨江產(chǎn)業(yè)園、安徽望江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、安徽安慶長江大橋經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、安徽懷寧經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、安徽潛山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，就會引發(fā)建設(shè)用地的擴(kuò)張，因此，1990～2013年建設(shè)用地變化速度較快。

2.3.4

人口的增長。經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的改善，就會引發(fā)人口的增長。相應(yīng)的就會發(fā)生土地利用類型的變化，用來適應(yīng)人口不斷增長的需要。

3 結(jié)論與建議

該研究根據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)，運用RS和GIS技術(shù)手段，對1990～2013年安慶市土地利用變化進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論及建議：安慶市的綠色植被較多，土地植被覆蓋率高，生態(tài)環(huán)境好，與之對應(yīng)的城市建設(shè)用地相應(yīng)較少，所以，安慶市應(yīng)該合理地做出規(guī)劃，從生態(tài)城市綠色城市這條路；從2000～2013年的土地利用變化看出，退耕還林（還湖）等政策對安慶市的土地利用格局影響較大，取得的效果也比較明顯，所以，在安慶市發(fā)展的過程中，應(yīng)當(dāng)注意政府的正確引導(dǎo)；結(jié)合安慶市地形圖可知，安慶市多山地，植被多，可形成局部小氣候，具有環(huán)境優(yōu)勢，安慶市發(fā)展應(yīng)該注重對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，不能破壞了良好的生態(tài)連續(xù)性。

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