基于RS和GIS的县域土地利用变化分析

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　　摘要：以西藏自治区林芝地区林芝县2000年和2010年土地利用资料为基础，通过ArcGIS 10.0平台对土地利用类型数据进行定量分析，得出林芝县在10年间的土地利用变化情况。结果表明，在2000—2010年，林地大量转化为草地和耕地，导致林地面积急剧减少，而耕地和草地面积大量增加;建设用地有扩张趋势;水域面积和未利用地面积不断减少。建议严格控制林地向草地和耕地的转化，保证林地面积的不减少;建设用地的增长要有明确的规划，既要发展经济也要避免生态环境的破坏;同时对水域进行保护，避免水域的进一步减少。
　　关键词：GIS;土地利用变化;土地利用转移矩阵;林芝县
　　中图分类号：F301;P237;P208         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）06-0050-04
　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.06.012           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Abstract： Based on the data of land use in Linzhi county of Linzhi district of Tibet Autonomous Region in 2000 and 2010， quantitative analysis was conducted through the ArcGIS 10.0 platform to the land use data， and the Linzhi county in 10 years the land use changes was obtained. The results showed that during 2000 to 2010， a large number of forest land translated into grassland and cultivated land， resulting in forest area dropped sharply， and the area of cropland and grassland increased; Construction land had a trend of expansion; Water area and unused land area decreased continuously. It was suggested to strictly control the conversion of forest translate into grassland and cultivated land， and to ensure that the forest land isn’t reduced again; Construction land growth should have a clear plan， not only economic development but also to avoid the destruction of the ecological environment; At the same time， It was suggested to protect the waters land to avoid further reduction.
　　Key words： GIS; change of land use; land use transfer matrix; Linzhi county
　　土地是人類赖以生存的物质基础，土地利用的变化对人类的生产生活有着巨大的影响。人类活动与自然界间的互动最直接的表现就是土地利用类型面积变化[1]。人们通过自己的活动对土地进行改造导致土地利用类型的不断变化。随着人口的不断增加，经济水平发展的不断加快，土地利用类型的面积发生着巨大的变化。西藏自治区在中国的西南地区，由于其地理环境的特殊性，土地利用类型的变化对西藏自治区甚至全国的生态环境有着重大的影响。选取西藏自治区林芝地区林芝县为例，进行土地利用变化的分析，对土地的利用提出一些建议，以期为西藏自治区全区土地利用的分析奠定基础。
　　1  研究区概况
　　林芝县隶属西藏自治区林芝地区，于2015年改制称市，而林芝县也相应改制成为巴宜区。因本研究选取2000年和2010年数据，故选用旧制称谓。林芝县地处中国西藏东南部、南部，为冈底斯山余脉，北部属念青唐古拉山支脉高山地段，雅鲁藏布江与尼洋河在此相汇，是青藏高原海拔最低的区域，素有“西藏江南”之美誉[2]。境内平均海拔3 000 m，最高峰加拉白垒峰，海拔7 300 m，最低处为巴玉村，海拔1 600 m，相对高差达4 700 m。该地区受印度洋暖湿气流的影响，境内属温带湿润季风气候，雨量充沛，日照充足，冬季温和干燥，夏季湿润无高温。年平均气温8.5 ℃（最冷1月，平均气温为-2 ℃，最热7月，平均气温20 ℃）。无霜期175 d左右。年日照时间2 022 h。年平均降水量654 mm，主要集中在5—9月，占全年降水量的90%左右。
　　2  数据来源与研究方法
　　2.1  数据来源
　　数据来源于西藏自治区2000年和2010年两期的遥感影像，林芝县行政区划图和《林芝市统计年鉴》（2015年）以及林芝县相关统计资料。
　　2.2  研究方法
　　借助ENVI平台对获取的遥感影像进行解译，在此基础上对土地利用类型进行监督分类。土地利用类型的划分是土地利用调查与监测的基础[3]，也是开展本项研究的前提。根据研究区域土地利用/覆被的实际情况、各类用地在遥感影像图上的可识别精度，考虑数据转换的可行性，将研究区土地利用一级类型划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地共6大类[4]。本研究确定的土地利用分类系统见表1。通过ArcGIS 10.0平台使用行政区划对获得的土地利用类型进行剪切，获得两期研究区域的土地利用类型（图1）。最后对获取的两期数据进行叠置分析，得到土地利用转移矩阵。结合土地利用动态度，土地利用开发度，土地利用耗减度进行土地利用变化分析，它们用于对土地利用面积动态变化速度、新开发速度和被耗减速度的度量，从净变化和实际变化两个方面对土地利用情况进行分析[5]。 　　2.3  土地利用动态度、土地利用開发度、土地利用耗减度
　　2.3.1  土地利用动态度  土地利用动态度表示单位时间内某一种土地利用类型面积的变化程度[6]。其表达式如下：
　　式中，K为a时刻到b时刻某一种土地利用类型度;Ua为a时刻某一种土地利用类型的面积;Ub为b时刻某一种土地利用类型的面积;T为a时刻到b时刻的研究时段长。
　　2.3.2  土地利用开发度  土地利用开发度表达的是单位时间内某一种土地利用类型实际新开发的程度[7]。其表达式如下：
　　式中，LUD为a时刻到b时刻某一种土地利用类型开发度;Dab为a时刻到b时刻某一种土地利用类型的转入面积;Ua为a时刻某一种土地利用类型的面积;T为a时刻到b时刻的研究时段长。
　　2.3.3  土地利用耗减度  土地利用耗减度表达的是单位时间内某类型土地利用被实际消耗的程度[8]。其表达式如下：
　　式中，LUC为a时刻到b时刻某一种土地利用类型耗减度;Cab为a时刻到b时刻某一种土地利用类型的转出面积;Ua为a时刻某一种土地利用类型的面积;T为a时刻到b时刻的研究时段长。
　　3  土地利用变换分析
　　在ArcGIS 10.0中进行面积统计分析，得到如表2所示的林芝县2000年和2010年各利用类型的土地面积。通过ArcGIS 10.0平台对土地利用类型进行融合、叠置处理，得到土地利用转移矩阵（表3）。
　　3.1  土地利用变化的时间分析
　　从表2可以看出，2010年与2000年相比，各类型土地利用面积均有较大变化，面积增加的分别是草地、耕地和城乡工矿居民用地，分别增加了120 736.78、15 402.41和628.48 hm2，增加的比例分别为52.06%、268.90%和145.87%;其次是未利用地、水域和林地的减少，分别减少了104 960.49、21 196.11和10 311.07 hm2，减少比例分别为53.74%、54.69%、2.69%。耕地的土地利用动态变化度最大，为26.89%，林地的最小，为-0.27%。
　　3.2  土地利用变化的空间分析
　　3.2.1  耕地转换分析  2000—2010年，林芝县耕地增加了15 402.41 hm2，其中有12 363.77 hm2草地和5 549.55 hm2林地转换为耕地，同时也有一部分耕地转换成了其他类型用地，向草地和林地的转换面积较大，分别为1 626.16和870.63 hm2。耕地的利用动态度为26.89%，开发度为32.94%（表2、表3），可见有大量的其他利用类型的土地转换为耕地，由土地利用转移矩阵可以得出耕地的增加主要来自草地和林地。因此，分析认为存在着毁林开荒的现象。
　　3.2.2  林地转换分析  林地在2000—2010年减少了10 311.07 hm2。通过土地利用转移矩阵可以发现，除有5 549.55 hm2林地转换为耕地外，有118 244.76 hm2的林地转换成了草地，有8 088.45 hm2的林地转换成了未利用地，还有2 362.15 hm2林地转换成了水域。同时有870.63 hm2的耕地、79 712.35 hm2的草地、5 758.73 hm2的水域、13.17 hm2的城乡工矿居民用地、37 612.70 hm2的未利用地转换为林地，在总量的转换上，林地的减少量大于林地的增加量。林地的利用动态度为-0.27%，开发度为3.23%，耗减度为3.50%（表2、表3），林地的减少主要转换成了未利用地、耕地和草地，因此与“3.2.1”的分析是一致的，存在着毁林开荒的现象。
　　3.2.3  草地转换分析  通过土地利用类型统计发现，2000—2010年土地利用类型数量变换最大的就是草地，共增加了120 436.78 hm2，通过转移矩阵发现，虽然草地中有12 363.77 hm2转换成了耕地、79 712.35 hm2转换成了林地、20 210.61 hm2转换成了未利用地、4 934.99 hm2转换成了水域和建设用地（城乡工矿居民用地），但有111 457.57 hm2的未利用地和118 244.76 hm2的林地转换成了草地（表2、表3），草地增加的面积要远远大于其减少的面积，因此认为草地的增加主要来源于未利用地和林地的转换。2000年林芝县的牲畜总头数为81 600头，2010年林芝县的牲畜总头数为108 247头。林芝县畜牧业发展较快，牲畜头数的增加导致了草地面积的不断增加。牲畜头数的增加表明林芝县的畜牧业发展较快，为满足畜牧业对草地的需求，大量的未利用地和林地转换为草地。
　　3.2.4  水域的转换分析  2000—2010年，水域面积减少了21 196.11 hm2，通过转移矩阵发现，在水域与其他的土地利用类型之间进行转换较大的是水域向未利用地的转换，累计有17 579.47 hm2，转换成林地、草地转换净值均在3 000 hm2左右，与转换成未利用地的面积相比较少。水域的土地利用动态度为-5.47%，开发度为2.39%，耗减度为7.86%（表2、表3）水域面积向未利用地的转换表明水域在不断地退化缩小，由土地利用类型（图1）可知，水域的缩减主要集中在林芝县东部地区。
　　3.2.5  建设用地转换分析  建设用地（城乡工矿居民用地）2000—2010年增加了628.48 hm2，虽然增加面积不大，但建设用地动态度达到14.59%，开发度达到17.07%，耗减度仅为2.49%（表2、表3），表明建设用地的增加速度比较快。土地利用转移矩阵表明建设用地的增加主要来自草地的减少，人口的增加、经济的快速增长导致建设用地开始扩张，大量占用了县城周边的草地[9]。 　　3.2.6  未利用地转换分析  在2000—2010年，未利用地减少了104 960.49 hm2，其中转换面积较大的是向草地转换，面积达到111 457.57 hm2，其次是向林地转换，面积为37 612.70 hm2。未利用地的动态度为-5.37%，开发度为2.37%，耗减度为7.75%（表2、表3），表明未利用地开始被不断地开发为草地，以满足畜牧业发展的需要。
　　4  小结与建议
　　利用ArcGIS 10.0平台对2000年和2010年的土地利用数据进行处理，通过对耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地等6种土地利用类型的面积变化、土地利用动态度、土地利用开发度、土地利用耗减度等指标进行分析得出如下结论。
　　1）在2000—2010年，草地面积增加最大，由2000年的231 345.51 hm2增加到2010年的351 782.29 hm2，其次为耕地面积由2000年的5 727.83 hm2增加到2010年的21 130.24 hm2。并且90%以上的草地由林地转换而来，表明存在毁林开荒、毁林畜牧的现象。
　　2）建设用地面积虽然增加不多，但建设用地动态度和开发度分别高达14.59%和17.07%，表明建设用地也以较大的速度在扩张。建设用地的增加主要来源于草地的减少，通过土地利用类型的变化可以看出，建设用地的扩张集中在河流两岸，占用的多是肥美的草地。
　　3）水域和未利用地大量减少。水域和未利用地的耗减度分别达到7.86%和7.75%，表明在2000—2010年，大量的未利用地的减少转化为其他类相关土地，主要转化为了草地。大量的水域转换成为未利用地，表明林芝县的水域存在着过度利用，导致水域退化的现象。
　　针对以上土地利用结论，为更好地利用土地资源提出以下建议。
　　1）要严格控制林地向耕地和草地的转换。森林作为可再生资源，是人类生存不可缺少的物质基础，为人类提供了木材、竹材、林副产品、药材等，此外还具有防风固沙、涵养水源、防止水土流失、消除噪音、净化空气等作用[10]，保护和发展森林资源不仅是为了当代人的利益，更是为了后代人的利益。森林是人类赖以生存和发展的资源和环境。林芝县地处高原地区，森林的生产生态价值尤为重要，一旦损毁很难再恢复，严格控制林地向耕地和草地的转换十分重要。
　　2）对建设用地的增长要有明确的规划。尽管建设用地在10年间仅增加了628.48 hm2，但建设用地的动态度和开发度均比较高，有快速扩张的趋势。经济的快速发展和人口的增加导致建设用地的需求不断增加，但经济的发展不能以牺牲生态环境为代价，因此，建设用地的扩张要有明确且严格的规划，既要保证经济的发展、人民生活水平的提高，还要保护好人类赖以生存的生态环境。
　　3）控制水域面积的减少。林芝县处于西南高原地区，降水量较少，水域对整个区域的生态系统健康运转有着十分重要的价值，为农牧民提供牲畜水源以及林草地灌溉水源。针对林芝县东部地区水域面积的不断减少，要采取措施查明水源退化的原因，对水源地进行尽可能的修复，保障农牧民正常的生产生活。
　　参考文献：
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