近10年共和盆地土地沙漠化時(shí)空變化特征分析

常 慧 殷青軍 鞠海虹

（青海師范大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810000）1（青海景圖信息技術(shù)有限公司，青海 西寧 810002）2

近年，我國的沙漠化現(xiàn)象日益嚴(yán)重, 全國沙化土地面積約174. 3 萬km2, 超全國耕作土地面積的總和。故土地沙化監(jiān)測與評價(jià)工作變得十分重要，它可以為政府如何科學(xué)防治土地沙漠化提供參考依據(jù)。青海省共和盆地是我國西部地區(qū)沙漠化現(xiàn)象比較嚴(yán)重的區(qū)域之一。沙漠化現(xiàn)象的日趨嚴(yán)重，土壤風(fēng)蝕的不斷加劇導(dǎo)致該地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展嚴(yán)重受阻。因此，由遙感和地理信息系統(tǒng)作支撐，監(jiān)測土地利用和土地覆蓋具有十分重要的意義。文章通過解譯該研究區(qū)域2001年，2005年以及2011年TM影像數(shù)據(jù)，獲得該區(qū)域近10年來土地沙漠化時(shí)空變化特征，以此為該區(qū)域的沙漠化科學(xué)防治提供借鑒。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

共和盆地地處青藏高原東北部, 地理坐標(biāo)為98°46'～101°22'（E）和35°27'～36°56'（N）, 東西長221. 5 km, 南北寬115. 4 km, 總面積17 252. 27 km2, 其中陸地面積14 640. 73 km2 , 占總面積的84. 86%, 其余為青海湖水域。該區(qū)域的地形由西北向東南傾斜, 平均海拔3 200 m, 屬于高原大陸性氣候, 四季分明, 晝夜溫差大,年平均氣溫在0.7～6. 3℃之間,年降水量一般在311.1～402.1 mm之間，年蒸發(fā)量1 400～2 400mm,年蒸發(fā)量約為年降水量的3.9～7.1倍，整個(gè)地區(qū)的無霜期很短。隨著全球氣候的不斷變暖以及青藏高原的特殊地理?xiàng)l件和過度放牧等人類活動的影響, 該區(qū)域的草場退化和沙化逐年加劇，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境不斷惡化。

1.2 研究方法

1.2.1 遙感信息源的選擇

基于遙感多波段、多時(shí)相以及獲取信息迅速，并且能包含極其豐富的地表信息的特點(diǎn)，我們選擇了2001年、2005年和2011年共和盆地的TM影像，合成該影像的7個(gè)波段，在GIS強(qiáng)大的分析統(tǒng)計(jì)功能的支持下提取荒漠化信息。

1.2.2 遙感圖像預(yù)處理

（1）利用 Erdas9.2圖像處理軟件將3期七波段遙感影像合成為3幅標(biāo)準(zhǔn)的假彩色圖像。

（2）圖像的幾何精校正。遙感影像依據(jù)其自身的成像規(guī)律，必定存在隨機(jī)的或系統(tǒng)性的變形誤差，產(chǎn)生變形的圖像給定量分析和位置配準(zhǔn)造成困難，因此需對遙感影像進(jìn)行幾何糾正，目的是改變原始影像的幾何變形。在野外用 GPS 采集了在圖像上分布均勻、易分辨且較精細(xì)的32個(gè)控制點(diǎn)，用二次多項(xiàng)式對3期的 TM 影像進(jìn)行了幾何校正。幾何校正后再對圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理。

1.2.3 沙漠化土地信息提取

（1）沙漠化土地分類分級系統(tǒng)。根據(jù)《中華人民共和國防沙治沙法》，林業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《防沙治沙技術(shù)規(guī)范》（GB/T24425－2009）。在科學(xué)性與實(shí)用性、理論性與實(shí)踐性相結(jié)合的原則上，根據(jù)青海省共和盆地的具體情況，從共和盆地土地沙化不同類型區(qū)的沙化現(xiàn)狀及特點(diǎn)出發(fā)總結(jié)多年來土地沙化調(diào)查研究及科學(xué)試驗(yàn)的基本經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)表1所述分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)查研究，用以實(shí)現(xiàn)土地沙化的遙感調(diào)查。

表1 沙漠化土地分類分級及特征

（2）圖像解譯。利用Arcgis9.3軟件對三期數(shù)據(jù)進(jìn)行目視解譯，得到三期青海共和盆地土地利用及沙漠化信息，然后對矢量圖層進(jìn)行拓?fù)涮幚恚D層各要素之間的拓?fù)潢P(guān)系，再將2001和2005年、2005和2011年以及2001和2011年的土地利用圖層疊加，其中在對疊加圖層建拓?fù)鋾r(shí)需設(shè)2條邊界的容限為1個(gè)像元的寬度，最后得到三期的青海共和盆地土地利用變化和沙漠化時(shí)空變化特征信息。

2 青海共和盆地土地沙漠化動態(tài)演變分析

2.1 沙漠化土地面積變化

利用 GIS 的強(qiáng)大空間分析功能對共和盆地土地利用變化的時(shí)空特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，獲取土地利用變化的數(shù)量信息和空間信息，得到變化的主要類型和空間分布狀況。用土地利用變化速度即動態(tài)度來描述變化的強(qiáng)度。其中龍羊峽庫區(qū)周圍的木格灘、河卡灘、塔拉灘土地沙漠化最為嚴(yán)重的區(qū)域。表 2列出了2001、2005以及2011年共和盆地土地利用與土地覆蓋現(xiàn)狀的遙感監(jiān)測結(jié)果。2001年青海共和盆地沙漠化土地總面積為2752.87km2，占研究區(qū)總面積的16.43%。2005年青海共和盆地沙漠化土地總面積為2682.77km2，占研究區(qū)總面積的16%，與2001年相比，2005年沙漠化土地總面積減少了70.10km2，年均減少17.525km2；2011年青海共和盆地沙漠化土地總面積為2633.08km2,占研究區(qū)總面積的15.7%，與2005年相比，2011年沙漠化土地總面積減少了49.69km2，年均減少8.3km2。與2001年相比，2011年沙漠化土地總面積減少了119.79km2,年均減少了11.979km2。

另外，共和盆地土地覆蓋類型依據(jù)面積大小依次為草地，水域，林地，流動沙地，耕地，未利用地，固定沙地，有明顯沙化趨勢的土地，風(fēng)蝕劣地，露沙地，風(fēng)蝕殘丘，半固定沙地，居民工礦交通用地以及沙化耕地。其中，草地面積增加最多，其次是水域和居民工礦交通用地，草地面積的不斷增加說明在政府所采取的一系列防沙治沙的措施下，生態(tài)環(huán)境有所改善。但是流動沙地的面積在整個(gè)區(qū)域內(nèi)占有很大比重，形勢仍然嚴(yán)峻，需加強(qiáng)治理。

表2 土地利用與土地覆蓋現(xiàn)狀的遙感監(jiān)測結(jié)果

表3 2001年至2005年共和盆地不同類型土地面積轉(zhuǎn)換矩陣

表4 2005年至2011年共和盆地不同類型土地面積轉(zhuǎn)換矩陣

表5 2001年至2011年共和盆地不同類型土地面積轉(zhuǎn)換矩陣

2.2 研究區(qū)土地覆蓋和土地沙漠化變化的空間分析

在Arcgis中，導(dǎo)入疊加圖層的數(shù)據(jù)，打開其屬性表，利用屬性表中的數(shù)據(jù)在Excel中通過制作數(shù)據(jù)透視表得出2001至2005年、2005至2011年以及2001至2011年土地類型變化的轉(zhuǎn)換矩陣（表3、表4、表5）。它反映了不同地類隨時(shí)間變化的穩(wěn)定性及其動態(tài)變化規(guī)律。其對角線上的數(shù)字代表各地類的穩(wěn)定面積, 對角線以外的數(shù)值代表各地類轉(zhuǎn)移的面積。

由三期轉(zhuǎn)換矩陣可知，沙化土地的穩(wěn)定性不是很好。其中，2001年至2005年，58.93km2的沙化土地轉(zhuǎn)向了人工草地，11.41km2的轉(zhuǎn)向了湖泊（水庫，坑塘等）,1.73km2的轉(zhuǎn)向了耕地，由此看出沙化土地在向好的方向轉(zhuǎn)換，但是仍然有2295.83km2的沙化土地需要治理；2005年至2011年，70.49km2的沙化土地轉(zhuǎn)向了草地，0.2km2的轉(zhuǎn)向了耕地，0.15km2的轉(zhuǎn)向了居民工礦交通用地，7.33km2的轉(zhuǎn)向了水域，仍然為沙化土地的面積有2244.77km2；2001年至2011年，109.45km2的沙化土地轉(zhuǎn)向了草地，1.73km2的轉(zhuǎn)向了耕地，0.48km2的轉(zhuǎn)向了居民工礦交通用地，16.19km2的轉(zhuǎn)向了水域，沙化土地面積為2244.01?？傮w上看, 草地直接轉(zhuǎn)化為沙化土地的比率較低, 說明草地的沙化現(xiàn)象得到有效控制。在沙化土地內(nèi)部, 固定、半固定沙地轉(zhuǎn)向其他土地類型的趨勢也很明顯，說明治理沙化得到初步成效，但沙化內(nèi)部的轉(zhuǎn)換也還存在，仍然需要繼續(xù)加強(qiáng)治理。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論 一般地，降水影響著草地和沙地隨時(shí)間變化的穩(wěn)定性以及其動態(tài)變化規(guī)律。從共和縣近十年的降水變化統(tǒng)計(jì)可以看出,2001年的年平均降水量為280.167mm,2005年的年平均降水量為314.167mm,2011年的年平均降水量為262.083mm,降水顯著減少的趨勢不明顯。由轉(zhuǎn)換矩陣又可以得到，該地區(qū)2000年—2005年，草地轉(zhuǎn)化為沙地的土地面積有0.97km2，2005年—2011年，草地轉(zhuǎn)化為沙地的土地面積有4.06km2，2001年—2011年，草地轉(zhuǎn)化為沙地的面積為1.67km2,由此可以說明土地沙化、土地覆蓋變化受降水的影響。另外，沙漠面積的不斷減小說明草地的沙化得到有效控制。當(dāng)然，日后也要繼續(xù)采取措施減少以放牧為主的人類活動導(dǎo)致沙化嚴(yán)重的結(jié)果，加強(qiáng)防范沙化程度的加深,。

3.2 建議 需立足本區(qū)域的實(shí)際情況，合理利用土地。首先，保證人口數(shù)量得到有效控制，不斷優(yōu)化人口結(jié)構(gòu)，使得有限的耕地得以保護(hù)。其次，將經(jīng)濟(jì)與資源的關(guān)系和諧處理。最后，還需加快未利用地的開發(fā)步伐與加強(qiáng)林地建設(shè)。

[1]李寶林,周成虎. 東北平原西部沙地近10年的沙質(zhì)荒漠化[J]. 地理學(xué)報(bào), 2001, 56(3) : 307- 315.

[2]黨安榮. ERDAS IMAGINE 遙感圖像處理方法[M ]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2003

[3]封建民,王濤,齊善忠,謝昌衛(wèi).黃河源區(qū)土地沙漠化的動態(tài)變化及成因分析[J].水土保持學(xué)報(bào),2004,18(3):141-145.

[4]張登山.青海省土地沙漠化及其防治途徑[J].青海農(nóng)林科技,1993(4): 52-55.