民勤地区土地利用格局动态分析Word格式.docx
- 文档编号:20027782
- 上传时间:2023-01-16
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:363.37KB
民勤地区土地利用格局动态分析Word格式.docx
《民勤地区土地利用格局动态分析Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《民勤地区土地利用格局动态分析Word格式.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
城乡建设用地净增加量为26km2;
未利用土地面积净减少量为54.78km2。
各土地利用类型的变化速度依次为:
林地>
草地>
建设用地>
耕地>
水域>
未利用土地;
各土地利用重心都发生了明显的空间迁移:
耕地重心向东偏北方向迁移了1673.93m,林地重心向西北方向迁移了6400.53m,草地重心向西南方向迁移了18326.66m。
研究结果表明民勤县的的生态环境有所好转。
关键词:
土地利用格局演变特征民勤县
TheAnalysisofCharacteristicsofLandUsedPatternEvolutioninMinqinCountyfrom2006to2010
Abstract:
UnderthetechnicalsupportofRSandGIS,IgotdataoflandusinginMinqinCountyin2006and2010issues,anddidquantitativeresearchtothewayandpatternofthedynamicchangesoflandutilizationinMinqinCountyundertheGISspatialanalysismodule.Theresultsshowthatfrom2006to2010,inMinqinCounty,thelandusedmodehaschangedsignificantly.Cultivatedlandhasbeendecreased482.37squarekilometers;
averageannualreductionis120.59squarekilometers;
laterreturningfarmlandismainlytowoodland,grasslandandunused,whichismostobviousintheboundaryoftheoasis.Thenetincreaseofwoodlandis219.06squarekilometers;
anaverageannualincreaseis54.75squarekilometers,includingarableland,grasslandandunusedland,whichformthelargestcontributiontotheincreaseofforestland,mainincrementfromforestconstructionofoasisprotectioninthenorthwestpartofChina.Thenetincrementsofgrasslandis48.08squarekilometers;
anaverageannualincreaseis71.29squarekilometers;
cultivatedland,forestlandandunusedlandmakethelargestcontributiontotheincreasedgrassland,whichismainlyinthesoutheastmarginofoasis.Thenetincreaseofwaterwareis6.23squarekilometers;
thenetincreaseofurbanandruralconstructivelandis26squarekilometers;
unusedareaofanetreductionofquantityis54.78squarekilometers.Theorderofthechangingspeedofeachlandutilizedtypeisthefollowing:
forestland,grassland,constructiveland,cultivatedland,waterarea,andlast---unusedland.Thefocusofvariouslandusedtypeshaveobviouslymigrated:
thecenterofarablelandmoved1673.93meterstonortheast;
thecenterofforestrymoved6400.53meterstonorthwest;
thecenterofgrasslandmoved18326.66meterstosouthwest.TheresultsindicatethattheecologicalenvironmentofMinqincountyisonthemend.
Keywords:
landusedpattern,evolutionarycharacteristics,MinqinCounty
1前言
20世纪90年代以来,随着资源、环境和人口问题的日益突出,土地利用/覆盖变化研究已成为全球变化研究的前沿和热点课题[1]。
土地利用是指人类有目的地开发利用土地资源的一切活动,而土地覆盖则是指地表自然形成的或者人为引起的覆盖状况。
土地利用/覆盖变化是全球变化研究的重要组成部分之一,在全球环境变化和可持续发展中占有重要的地位,已被列入“国际地圈与生物圈计划(IGBP)”的核心项目[2],土地利用/覆盖变化是所有与可持续发展相关的问题的核心,可以说是“可持续发展理论”的开拓计划。
因此对土地利用/覆盖变化的研究具有突出的现实意义,它广泛涉及到全国与各地区资源的有效开发利用与合理保护、生态环境的保护与治理、社会经济的可持续发展等一系列重大问题[3]。
随着全球变化研究的不断深入,国际上与全球变化有关的各个科学组织和各类科学计划纷纷将土地利用/土地覆盖变化研究作为研究的重点。
联合国粮农组织(FAO)、联合国环境署亚太地区环境评价计划(UNEP/EAP2AP)、气候变化政府间工作委员会(IPCC)等都确立了与“土地利用/土地覆盖变化”的科学研究计划相应的研究项目。
一些国家和地区,如美国、日本、欧洲共同体(荷兰、奥地利等国)等也都分别建立了不同层次的土地利用/土地覆盖变化研究项目[4]。
近些年来,我国的一些全球变化研究项目也将土地利用与土地覆盖变化列为主要研究内容[5],国内研究学者纷纷对中国土地利用/覆盖变化的特点进行了尝试和探索。
如刘纪远等[6]在土地利用变化时空信息平台的支持下对我国20世纪90年代的土地利用变化时空特征及原因进行了全面分析;
陈佑启等[7]通过GIS建模分析了我国土地利用的变化与其影响因子之间的相互作用关系;
徐岚等[8]利用马尔柯夫过程预测了东陵区土地利用格局的变化;
李志等[9]通过构建土地利用动态变化模型和区域生态环境指标,定量分析了王东沟流域1994—2004年土地利用时空变化特征,并以生态系统服务功能衡量了土地利用类型和土地利用变化类型的生态效应;
曹银贵等[10]利用1995、2000和2005年的LandsatTM遥感数据解译结果分析了三峡库区的土地利用格局、景观特征,且采用典型相关分析法分析了土地利用变化与社会经济影响因子之间的关系;
赵哲远等[11]依据浙江省土地概查、土地详查、土地变更调查、土地更新调查成果,构建浙江省1996-2005年土地利用转移矩阵,分析了此时段土地利用状况;
卢远等[12]用1986、2002年两期TM/ETM影像,揭示了吉林西部16年来土地利用/覆被的时空变化规律,用全球生态系统服务价值的评估法,分析了土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响;
刘纪远等[13]基于覆盖中国21世纪初的遥感卫星数据,依据近5年土地利用变化区域分异的显著特征以及自然地理经济发展与国家宏观政策因素综合考虑,设计出21纪初近5年的中国土地利用动态区划图,揭示了土地利用变化的空间格局与驱动因素;
庄大方等[14]基于遥感和地理信息系统技术,利用LandsatTM图像的解译成果,分析了北京市1985~2000年土地利用变化的空间分布特征;
李平等[15]从土地利用基本竞争模型出发,对我国现阶段土地利用变化驱动力的宏观分析;
除多[16]等根据西藏拉萨地区1990年、1995年和2000年3个时点的土地利用数据,应用马尔科夫过程模型分析了未来20年内拉萨地区的土地利用情景变化,并与90年代制定的拉萨地区土地利用规划面积进行了对比研究。
位于石羊河下游的民勤县是我国人地关系作用最强烈的区域之一,也是土地利用发生急剧变化且具有特色的区域。
随着流域人口的急速膨胀和流域经济活动规模及强度的持续增加,出现严重的水资源短缺,并进而引发绿洲退化和萎缩、草原三化、土地荒漠化及沙尘暴频发、土壤次生盐渍化等一系列生态环境问题,已成为全世界最干旱、荒漠化危害最严重的人类聚居地之一。
许多学者从土地利用/覆被动态与格局[17],生态服务价值[18],生态安全时空变化[19]等角度对民勤开展了研究。
90年代以来,各级政府已经意识到民勤生态问题的严重性,为改善自然环境实施了植树造林等措施,一定程度上促进了民勤生态的好转,本研究以2006-2010的TM影像为信息源,基于RS和GIS技术,对民勤地区土地利用类型的数量、速度、类型和迁移方向等几个方面进行分析,以期为合理开发利用该区资源、保护其生态环境和可持续发展提供理论依据。
2研究区概况
民勤县位于东经101°
49′41″—104°
12′10″、北纬38°
3′45″—39°
27′37″之间。
地处甘肃省河西走廊东部的石羊河流域下游,行政区划上属甘肃省武威市,北部和东部与内蒙古自治区接壤,西靠金昌市,南邻武威市凉州区。
处于我国三大自然区一东部季风区、青藏高寒区和西北干旱区的交汇地带。
东西北三面被腾格里和巴丹吉林两大沙漠包围。
民勤县土地总面积为16032.78km2,东西长206km,南北宽156km,全县最低海拔1298m,最高海拔1936m,平均海拔1400m,由沙漠、低山丘陵和平原三种基本地貌组成。
境内沙漠戈壁和盐碱地占91%,绿洲仅占9%,且逐年减少,为典型的荒漠绿洲;
年降水量仅有110mm左右,年蒸发量却高达2644mm,风沙危害十分严重,为典型的温带大陆性干旱气候。
民勤为了发展经济被迫超量开采地下水,造成地下水位下降,水质恶化,地表植被大面积死亡,沙漠化面积扩大,耕地面积减少等问题;
生态环境十分脆弱,严重威胁着民勤县的社会经济发展和生态系统的稳定,成为中国西部干旱区水资源利用与生态环境问题最为突出的地区之一,直接影响到中国西部大开发战略的实施。
其生态退化的现实已引起国家领导人高度重视,温家宝总理先后多次批示和指示要综合治理生态环境“绝不能让民勤成为第二个罗布泊”。
近几年来为了改变生态环境的恶化,实现民勤绿洲的持续发展,民勤县从控制人口数量、加强水资源管理、调整土地利用结构、完善防护林体系等方面实施了一系列生态恢复政策,其生态环境有所好转。
3数据与方法
3.1数据来源
本次土地利用监测以2006-2010年为周期,利用2006年接受的TM影像和2010年接受的TM影像的4、3、2波段合成的标准假彩色数据为数据源,同时使用了民勤地区有关的文献资料和1:
10万的地形图作为辅助资料。
本研究采用了人机屏幕勾绘解译分类的方法—目视解译法。
目视解译是本研究工作的重点,它是利用图像的影像特征和空间特征,如色彩、形状、大小、阴影、纹理、结构、和相对空间位置等,与多种非遥感信息资料,如地形图、野外实地调查结果,再结合该地区生物分布的地学相关规律,进行由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理的思维过程。
本研究的解译过程是在ArcMap软件的支持下完成的。
解译完成后,为评价已完成的各土地利用类型的精度并对初次解译中模糊不清的地方释疑,进而对研究区各土地类型数据库进行查错修改,最终完善数据库以验证解译精度。
将土地的用途、经营特点、利用方式和覆盖特征等因素作为土地利用的分类依据,并结合本次研究的目的,参照不同的标准和分类指标,将研究区的土地类型划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地与未利用土地六个一级类型,其中未利用土地包括沙地、裸土地、盐碱地与裸岩等。
3.2模型与方法
利用ARCGIS软件的空间叠加功能对两期图形数据进行空间叠置分析,获得土地利用变化的空间与属性数据,在此基础上对土地利用空间变化进行分析,主要包括变化数量、速度、类型和迁移方向等几个方面。
3.2.1单一土地利用动态度
在自然和人为因素的影响下,区域内各种土地利用类型的数量在不同时间段变化的幅度和速度是不同的,而且存在空间差异。
土地利用变化的速度可以通过土地利用类型动态模型进行度量,它既可以表征单一土地利用类型的时间序列变化,也可以对区域土地利用动态的总体状况及其区域分异进行分析。
单一土地利用动态度的模型[20]如下:
(1)
式中:
K为研究时段内某一种土地利用类型动态度;
Ua、Ub分别为研究期初与期末某一种土地利用类型的数量;
T为研究时段长度;
当T的时段设定为年时,则K表示该研究区某种土地利用类型的年变化率。
3.2.2土地利用类型转移矩阵
通过土地利用转移矩阵描述各种土地利用类型之间的转换情况,能够清晰地反映下列变化:
一是两个时期各种土地类型面积变化情况;
二是土地利用类型从前一个时期向后一个时期的转移去向比率;
三是后一个时期中土地利用类型由前一个时期土地利用类型的转移来源比率。
转移矩阵[21]的数学形式为:
Sij=
(2)
S为土地面积,n为土地利用的类型数,I、j分别为研究期初与研究期末的土地利用类型序号。
3.2.3土地利用重心变化分析
土地利用重心迁移模型可以很好地从空间上描述土地利用类型的时空演变过程,通过了解各研究时段内各种土地利用类型的分布重心,可以发现研究区土地利用的空间变化趋势[22],第t年某种土地利用土地覆盖类型分布重心坐标计算方法为:
(3)
(4)
Xt、Yt分别为第t年某种土地利用土地覆盖类型分布重心坐标,Cti为第i个小区域该种土地资源面积,Xi、Yi分别为第i个小区域的几何中心坐标,n表示研究区小区域的个数,D表示漂移距离。
根据以上公式计算出2006年和2010年民勤地区各种土地利用类型的分布重心并求出重心漂移几何距离。
4结果分析
4.1 土地利用的面积变化
土地利用类型的数量变化反映在不同类型面积总量的变化上,通过分析土地利用/覆被类型的总量变化,可以掌握土地利用变化总趋势及其结构变化特征。
用ARCGIS9.3对2006年和2010年两期数据进行统计分析,得到两个时期内土地利用类型的面积及其变化状况(图1、图2、表1)。
图12006年民勤县土地利用现状图
图22010年民勤县土地利用现状图
图1、图2反映了2006-2010年民勤县的土地利用现状:
2006年民勤县的耕地面积为1688.86km2、林地面积为54.02km2、草地面积为200.43km2、水域面积为22.88km2、建设用地面积为83.45km2、未利用地面积为14253.18km2。
2010年民勤县的耕地面积为1206.45km2,林地面积为273.80km2,草地面积为485.58km2,水域面积为29.11km2,建设用地面积为109.45km2,未利用地面积为14198.40km2。
表12006-2010年民勤县土地利用变化
利用
类型
2006年面积/km2
2006年面积占总面积/%
2010面积/km2
2010年占总面积/%
面积变化量/hm2
变化率/%
动态度/%
耕地
1688.86
10.36
1206.45
7.40
482.36
28.56
7.14
林地
54.02
0.33
273.80
1.68
219.06
405.52
101.38
草地
200.43
1.23
485.58
2.98
285.15
58.72
14.68
水域
22.88
0.14
29.11
0.18
6.23
21.40
5.35
建设
用地
83.45
0.51
109.45
0.67
26
31.16
7.79
未利
14253.18
87.42
14198.40
87.09
54.78
0.38
0.10
注:
1)变化量=|Ua-Ub|,表示某特定土地利用类型在研究时段内的变化;
2)变化率=|Ua-Ub|/Ua,表示某特定土地利用类型变化程度;
3)计算结果采用四舍五入法结果保留两位小数。
表1的结果表明:
2006-2010民勤县土地利用/覆被变化显著,面积变化总体上呈现“两减四增”的特征,即耕地、未利用土地面积有所减少,林地、草地、湖泊水域和建设用地面积都不同程度地增加。
4a间,耕地由1688.86km2减少到1206.45km2,平均每年减少120.59km2,面积比重由10.36%下降到7.40%;
林地由54.02km2增加到273.90km2,平均每年增加54.75km2,面积比重由0.33%增加到1.68%;
草地由200.43km2增加到485.58km2,平均每年增加71.29km2,面积比重由1.23%增加到2.98%;
水域的面积变化相对较小,4a间增加了6.23km2;
城乡建设用地由2006年的83.45km2扩展到2010年的109.45km2,净增加量为26km2;
未利用土地面积减少54.78km2。
从总动态度分析表明,2006年以来民勤县土地利用类型的变化速度依次为:
未利用土地,其中,草地和林地的动态度最大,表明民勤县近年来在生态建设方面的成绩是非常显著的。
图3耕地动态变化图
图4林地动态变化图
图5草地动态变化图
民勤县在退耕还林还草、荒地种树种草的生态措施下,耕地、林地、草地的面积变化最为显著(如图3,4,5)。
其中退耕的面积为502.01km2,新增了19.64km2,1186.81km2的区域保持不变,净减少量为482.37km2,减少的面积主要是中部绿洲的边缘部位;
林地新增了241.96km2,减少了22.18km2,31.84km2的区域未变,净增量为219.78km2,主要增量来中部绿洲西北部的防护林建造;
新增的草地面积为359.75km2,消失了111.67km2,193.55km2的区域未发生变化,净增面积为248.80km2,增加的面积主要在中部绿洲的东南缘。
总体上呈耕地减少,林地和草地显著增加的趋势。
4.2 土地利用类型转移
利用Arc/Info软件对民勤县2006年和2010土地利用数据进行叠加,导出叠加后得到的土地利用变化图的属性数据,再用数理统计方法将统计结果转换成不同土地利用类型在研究期内的转移矩阵(表2)。
表22006-2010年民勤县土地利用转移距阵(单位:
km2)
总计
(2006)
1186.81
184.86
151.24
2.79
35.02
128.11
1688.83
1.03
31.84
6.06
0.90
2.45
11.74
3.85
26.62
105.13
1.07
7.21
56.56
3.12
0.00
2.15
5.65
4.64
8.18
0.02
61.59
3.37
9.11
25.84
214.95
1.46
3.20
13998.63
(2010)
14198.34
16302.79
1)行、列分别表示2006年和2010年各种土地利用类型;
2)不同类型的转换如果出现负值或未转移的,都以0.00代替;
从表2可以看出,两期土地利用类型动态转化关系:
耕地主要转变为林地、草地和未利用土地,其转移量分别为184.86km2,151.24km2,128.11km2,主要集中在中部绿洲的外围,耕地的转移表明近年来民勤县的退耕政策效果显著。
林地主要转变为草地和未利用土地,其转移量分别为6.06km2,11.73km2;
草地主要转变为林地、未利用土地和建设用地,其转移量分别为26.62km2,56.56km2,7.21km2。
水域面积变化主要反映在民勤县西南方向的红崖山水库的水面面积增加上,四年间增加了6.29km2,这是由于石羊河流域重点治理工程取得了显著成绩;
建设用地面积的扩展主要来源于对周边的草地、林地和未利用地的占用;
未利用土地的面积有所减少,主要去向为草地、林地,是由于民勤县2006年以来实行的“植树种草”的生态恢复政策所导致的。
从以上分析可以看出,土地利用类型的空间转化主要集中在荒漠和绿洲的交错地带,耕地、草地、林地及未利用地这四种土地类型间的相互转化是研究区最主要的土地利用变化形式。
4.3土地利用重心变化分析
在Arc/Info中将各个斑块的重心标出来,再根据重心迁移模型分别计算出2006年和2010年各个土地利用类型重心的漂移距离和方向,可以反映出土地利用变化的程度和趋势(图6)。
2006-2010年间,研究区耕地、草地、林地、建设用地分布重心产生了明显漂移,其中耕
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 民勤 地区 土地利用 格局 动态 分析