區(qū)域土地利用/覆被時空動態(tài)變化研究
——以四川省金堂縣為例*

楊華容，王懷英，彭文甫※，任國業(yè)

(1.四川師范大學(xué)西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都， 610068；2.四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院，成都　610068； 3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，成都　 610066)

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·技術(shù)方法·

區(qū)域土地利用/覆被時空動態(tài)變化研究
——以四川省金堂縣為例*

楊華容1， 2，王懷英1， 2，彭文甫1， 2※，任國業(yè)3

(1.四川師范大學(xué)西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都， 610068；2.四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院，成都610068； 3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，成都 610066)

土地利用/覆被變化動態(tài)監(jiān)測是掌握土地資源數(shù)量、進(jìn)行土地利用評價的重要依據(jù)。基于遙感和GIS技術(shù)提取金堂縣2001、2007、2010和2013年4期土地利用變化信息，并應(yīng)用模型對研究區(qū)土地利用時空變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明：(1)土地利用類型以耕地和林地為主，建設(shè)用地和林地的單一土地利用動態(tài)度為正，面積顯著增加； 耕地、草地、水體和其他的土地利用動態(tài)度為負(fù)，面積減少； 綜合土地利用動態(tài)度由6.12%增加到13.81%，土地利用變化強(qiáng)烈。(2)土地利用空間變化顯著，土地利用空間變化主要發(fā)生在金堂縣城、趙鎮(zhèn)、三星鎮(zhèn)和淮口鎮(zhèn)等地； 土地利用轉(zhuǎn)化明顯，耕地和建設(shè)用地的變化最強(qiáng)烈，建設(shè)用地、耕地和林地之間的相互轉(zhuǎn)化尤其顯著。(3)地形因子對土地利用變化具有較大影響，土地利用變化隨高程、坡度的增加而減少，且表現(xiàn)較強(qiáng)的相關(guān)性，符合二次變化曲線的特征； 陽坡較陰坡對土地利用變化的影響大。這一研究結(jié)果為區(qū)域土地利用評價提供重要依據(jù)，有利于實(shí)現(xiàn)土地利用的合理布局和調(diào)控管理，對區(qū)域土地資源的合理開發(fā)利用具有重要意義。

土地利用/覆被變化遙感地形金堂縣

0　引言

土地是人類生存發(fā)展的基礎(chǔ)性資料，人類為滿足自身發(fā)展和生存需要，進(jìn)行了大量利用和改造土地的活動，從而形成了多種多樣的土地利用類型和地表覆被情況。土地利用變化引起的地表覆被變化是全球環(huán)境變化的主要原因和重要組成部分，國際地圈—生物圈計(jì)劃(IGBP)與全球環(huán)境變化人文計(jì)劃(IHDP)于1995年就將《土地利用/土地覆被變化科學(xué)研究計(jì)劃》列為核心項(xiàng)目。隨著城市化的快速推進(jìn)和人口的不斷增長，中國土地利用/覆被情況正在不斷發(fā)生改變，各類土地利用類型相互轉(zhuǎn)化，土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，對土地利用變化進(jìn)行研究成為熱點(diǎn)，遙感和GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，為LUCC監(jiān)測提供了重要的手段[1-2]。

土地利用/覆被變化(LUCC)監(jiān)測和研究是掌握土地資源數(shù)量、利用方式和空間分布等的重要手段。周云凱[3]、孫雁[4]、王冬辰等[5]等采用遙感和GIS結(jié)合的方法分析土地利用現(xiàn)狀，通過空間分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算得到研究區(qū)土地利用動態(tài)變化； 隨著城市化發(fā)展對土地利用方式的影響不斷深入，對土地利用變化驅(qū)動力的研究逐漸增加[6-13]。馬才學(xué)等基于4個時相的土地利用數(shù)據(jù)研究了武漢市土地利用時空變化特征，并分析1990～2005年政策因素對武漢市土地利用變化的驅(qū)動影響； 徐夢辰在定量模型支持下對山東省不同時段及其內(nèi)部不同區(qū)域土地利用類型變化格局進(jìn)行模擬和分析； 袁磊等采用多種LUCC分析模型和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法分析土地變化特征，并利用相關(guān)分析與主成分分析方法對耕地變化驅(qū)動因素進(jìn)行定量分析； 彭小冰等運(yùn)用LUCC度量模型和轉(zhuǎn)移矩陣分析LUCC空間格局變化并進(jìn)行分區(qū)； 葉玉等利用CA-Markov模型對綿陽市涪城區(qū)土地利用空間格局進(jìn)行了預(yù)測，并對驅(qū)動力進(jìn)行了分析。已有研究表明，遙感和GIS技術(shù)為土地利用變化的研究提供了強(qiáng)有力的手段，對土地利用變化的研究主要是從土地利用動態(tài)度和程度指數(shù)等進(jìn)行分析，但多是從省市和流域尺度進(jìn)行，從縣級尺度出發(fā)分析土地利用變化較少。

縣級尺度作為我國行政管理的基本單元，也是我國土地資源可持續(xù)利用、規(guī)劃和管理的最佳尺度[14]。金堂縣是成都市轄區(qū)，成都平原經(jīng)濟(jì)圈重點(diǎn)發(fā)展城市，自然地理位置優(yōu)越，土地資源豐富，是成都平原的重要糧食生產(chǎn)基地，社會經(jīng)濟(jì)條件發(fā)達(dá)。調(diào)查了解金堂縣的土地利用情況，有利于該縣土地資源的合理開發(fā)利用，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供依據(jù)。文章以研究區(qū)2001年、2007年、2010年和2013年4期遙感影像為基礎(chǔ)，利用ENVI和Arc GIS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到土地利用分類結(jié)果，結(jié)合空間分析功能和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對研究區(qū)近10年的土地利用/覆被變化動態(tài)特征及驅(qū)動力進(jìn)行了分析。

圖1　研究區(qū)位置

1　研究區(qū)概況

金堂縣位于中國四川省成都市東北部， 104°20′37″E～104°52′56″E、30°29′10″N～30°57′41″N之間，南北長68km，平均東西寬36.9km，全縣轄區(qū)面積1 156km2，轄21個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和2個省級工業(yè)開發(fā)區(qū)。區(qū)內(nèi)地貌多樣，海拔高度最高為1026m，最低為387m，以丘陵為主，低山和平壩兼有。地處四川盆地西部、成都平原東部，屬于成都市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大縣和高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，是成都平原經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)重要發(fā)展縣，四川省重要生態(tài)城市，沱江穿縣而過，為縣內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉等提供了優(yōu)良的條件。龍泉山脈由東北轉(zhuǎn)向西南斜跨縣境，縣內(nèi)地勢由西北向東南逐漸降低。境內(nèi)氣候溫和，四季分明，年均溫為16.6℃，日照少，平均風(fēng)速小，無霜期長，大陸性季風(fēng)氣候顯著； 雨量較為豐富，年均降雨量920.5mm，約3/4的年份降雨量在800mm以上。

2　研究方法

2.1數(shù)據(jù)與預(yù)處理

該文研究數(shù)據(jù)主要包括遙感數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)包括2001、2007和2010年Landsat 5遙感影像，數(shù)據(jù)類型為L45TM， 2013年Landsat8遙感影像，數(shù)據(jù)類型為OLI_TIRS，軌道編號均為129/039，Landsat 5/8多光譜波段分辨率為30m。由于成都平原多云霧天氣，原始影像的選擇都集中在3～10月云量較少的時間。遙感數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所(http：//ids.ceode.ac.cn/Index.aspx)和地理空間數(shù)據(jù)云(http：//www.gscloud.cn/)。輔助數(shù)據(jù)包括： 1： 5萬地形圖，來源于西南土地資源評價與監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； 四川省數(shù)字高程模型(DEM)，原始數(shù)據(jù)分辨率為85.6m，該文研究中通過Arc GIS軟件將其重采樣為30m； 研究區(qū)矢量邊界； 野外GPS數(shù)據(jù)等。通過ENVI4.8/5.1和ArcGIS10.0平臺對原始影像進(jìn)行處理。

該研究對遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理主要包括幾何校正、大氣校正和研究區(qū)影像的裁剪。幾何校正是以1： 5萬地形圖對2001年的原始遙感影像進(jìn)行幾何校正之后，再以此為基準(zhǔn)影像選取控制點(diǎn)對2007、2010和2013年的影像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)和校正來完成的； 大氣校正的目的是消除大氣散射引起的輻射誤差，該文采用QUAC快速大氣校正工具對研究區(qū)影像進(jìn)行大氣校正； 最后在ENVI5.1中利用研究區(qū)矢量邊界對研究區(qū)影像進(jìn)行裁剪。

2.2土地利用分類與解譯

土地利用類型的劃分是土地調(diào)查的基礎(chǔ)，為土地評價、土地利用和土地管理等提供依據(jù)。國內(nèi)外針對土地資源分類系統(tǒng)的制定已進(jìn)行了很多研究，我國的土地類型分類系統(tǒng)在土地利用調(diào)查過程中不斷發(fā)展，比較有代表性的包括中國1： 100萬土地利用圖分類系統(tǒng)、縣級土地利用現(xiàn)狀調(diào)查分類系統(tǒng)、《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》、中科院中國土地資源分類系統(tǒng)、《全國土地分類(試行)》(2001年)和國家標(biāo)準(zhǔn)化的《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010-2007)等分類系統(tǒng)。

該文參考中國土地資源分類系統(tǒng)——中國科學(xué)院在“八五”重大應(yīng)用項(xiàng)目“國家資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動態(tài)分析”中提出的基于空間分辨率為30m的TM遙感數(shù)據(jù)的二級土地分類系統(tǒng)[15]，該分類系統(tǒng)從土地覆被遙感監(jiān)測實(shí)用操作性出發(fā)，緊密結(jié)合全國縣級土地利用現(xiàn)狀分類系統(tǒng)，將土地利用與土地覆被分為6個一級類、25個二級類，其中，一級類包括耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地和未利用地(表1)[16]。

表1　中國土地資源分類系統(tǒng)

一級類二級類編碼類型1耕地11水田,12旱地2林地21有林地,22灌木林,23疏林地,24其他林地3草地31高覆蓋度草地,32中覆蓋度草地,33低覆蓋度草地4水域41河渠,42湖泊,43水庫,44永久性冰川雪地,45灘涂,46灘地5城鄉(xiāng)工礦居民用地51城鎮(zhèn)用地,52農(nóng)村居民點(diǎn),53其他建設(shè)用地6未利用地61沙地,62戈壁,63鹽堿地,64沼澤地,65裸土地,66裸巖,67其他

該文基于ENVI5.1和GIS平臺，采用人機(jī)交互解譯方法，結(jié)合GPS野外實(shí)地考察數(shù)據(jù)，分別對2001～2013年遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，得到建設(shè)用地、林地、水體、耕地、草地和其他6類土地利用類型； 精度評價結(jié)果表明，分類精度分別達(dá)93.39%、90.93%、93.91%和86.35%，kappa系數(shù)均大于0.8，精度較高，能夠滿足后期數(shù)據(jù)分析需要。

2.3土地利用動態(tài)度

土地利用變化主要表現(xiàn)在類型、數(shù)量、速度和時空的轉(zhuǎn)換上，一般用單一土地利用動態(tài)度表征一定時段內(nèi)某一類型土地利用類型的變化情況，用土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣描述土地類型數(shù)量變化，用綜合土地利用動態(tài)度表征土地利用變化的劇烈程度[17-18]。

(1)單一土地利用動態(tài)度用公式表示為：

(1)

Ua、Ub分別為研究初期和末期的土地類型數(shù)量，T為研究的時段長度。

(2)綜合土地利用動態(tài)度公式為：

(2)

LAi為第i類土地類型在研究初期的面積；ΔLA(i-j)為研究時段內(nèi)第i類土地利用類型轉(zhuǎn)變?yōu)榉莍類(j類)土地利用類型的面積；T為研究時段。

(3)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是不同時段內(nèi)同一區(qū)域土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過建立兩個時段的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，可以分析不同土地利用類型在這一時段內(nèi)轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出的數(shù)量和速度。

式中，Sij為研究初期與研究末期的土地利用狀態(tài)，n為土地利用的類型數(shù)。

該文利用ENVI5.1建立兩幅土地分類圖的地類轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過數(shù)據(jù)提取處理得到了研究區(qū)2001年、2007年、2010年和2013年的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，通過矩陣分析各時段內(nèi)各地類之間的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系和土地利用/土地覆被動態(tài)變化情況。

2.4土地利用變化的地形因子響應(yīng)

地形因子是土地利用的重要環(huán)境影響因子，對土地利用方式和布局往往起著決定性作用，高程、坡度和坡向作為重要的地形因子，基于這3個因子對土地利用變化的影響研究越來越多[19-22]。通過GIS技術(shù)提取相關(guān)的地形因子后進(jìn)行重分類，再提取各個高程、坡度和坡向級別上的土地利用變化信息，來分析地利用變化的地形因子響應(yīng)。

3　土地利用數(shù)量變化

基于遙感與GIS技術(shù)，提取研究區(qū)土地利用遙感分類結(jié)果(圖2和表2)，建立土地利用變化數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上對研究區(qū)土地動態(tài)變化進(jìn)行分析。

圖2　研究區(qū)土地利用變化格局(a： 2001年； b： 2007年； c： 2010年； d： 2013年)

3.1土地利用變化總體特征

由圖2 可知，研究區(qū)土地利用變化以耕地和林地為主，兩類用地共占到金堂縣總面積的80%左右(表2)。耕地面積從8.911 023萬hm2減少到7.801 889萬hm2，但其面積仍然達(dá)到全縣面積一半以上； 林地整體呈現(xiàn)小幅度的增加狀態(tài)，由1.586 362萬hm2增加到1.835 427萬hm2，這與金堂縣是國家級生態(tài)示范縣，隨著環(huán)保政策和退耕還林等政策的不斷實(shí)施，縣域內(nèi)生態(tài)環(huán)境不斷優(yōu)化，使得林草面積比較穩(wěn)定有關(guān)。建設(shè)用地面積和比重增長明顯，從4 742.49hm2增加到1.573 106萬hm2，增加了3倍； 其他類面積減少較多，共1 852.11hm2，水體面積變化不大，減少240.53hm2。

表2　2001～2013年研究區(qū)土地利用變化

土地利用類型2001200720102013面積(hm2)比重(%)面積(hm2)比重(%)面積(hm2)比重(%)面積(hm2)比重(%)建設(shè)用地4742.494.109380.758.1113479.8611.6615731.0613.61林地15863.6213.7216527.3714.317017.9114.7218354.2715.88水體2705.802.342241.461.942897.352.512465.272.13耕地89101.2377.0885618.3374.0679856.7969.0878018.8967.49草地969.090.84605.480.52837.700.72664.830.58其他2217.771.921226.61.061510.391.31365.670.32

圖3　2001～2013年各土地利用類型面積變化

表3　土地利用動態(tài)度

%

3.2土地利用變化速度

土地利用變化速度可以用土地利用動態(tài)模型進(jìn)行度量，包括單一土地利用動態(tài)度和綜合土地利用動態(tài)度。動態(tài)度主要用來表示某種土地利用類型的相對穩(wěn)定程度，動態(tài)度越小，則其變化相對穩(wěn)定，反之，則不穩(wěn)定。根據(jù)公式(1)(2)計(jì)算得到研究區(qū)各時段的單一土地利用動態(tài)度和綜合土地利用動態(tài)度(表3)。

從表3可以看出，金堂縣的建設(shè)用地和林地的單一土地利用動態(tài)度在2001～2013年為正，水體、耕地、草地和其他類的單一土地利用動態(tài)度為負(fù)，說明建設(shè)用地和林地的面積有增加，而其他4類的面積減少。其中，建設(shè)用地的動態(tài)度最大，為19.31%，金堂縣的建設(shè)用地面積在這10來年間增加迅速， 2001～2007年這一時段增加最多，為16.3%； 其次為其他類的減少幅度較大，共減少了6.96%，在2010～2013年這一時段面積減少得最多，為25.26%，城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，導(dǎo)致未利用地的大量開發(fā)利用和建設(shè)用地面積不斷增長。林地呈現(xiàn)小幅度增長狀態(tài)，環(huán)境保護(hù)和退耕還林政策的實(shí)施對林草面積的相對穩(wěn)定產(chǎn)生了影響。

從各時段的綜合土地利用動態(tài)度來看， 2001～2007年、2007～2010年、2010～2013年的綜合土地利用動態(tài)度分別為6.12%、13.45%和13.81%，建設(shè)用地面積增加，耕地面積不斷減少，說明金堂縣的土地利用改變的程度愈加強(qiáng)烈，人類活動對土地利用變化的影響越來越大。

3.3土地利用類型轉(zhuǎn)換

為清晰地反映不同時段各土地利用類型的變化情況，一般用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣來表示。土地利用轉(zhuǎn)移主要體現(xiàn)在類型之間的轉(zhuǎn)移和面積數(shù)量之間的轉(zhuǎn)移。土地利用類型的變化在空間上主要表現(xiàn)為邊界較為清晰的類型轉(zhuǎn)化狀態(tài)，時間上則完全依賴于人類在對土地資源的利用和改造的土地利用類型轉(zhuǎn)化的速率[23-24]。不同土地利用類型決定了土地覆被的變化特征，該文通過對研究區(qū)4期的土地利用分類圖進(jìn)行空間疊加分析，得到金堂縣2001～2013年的土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(表4)。

表4　2001～2013年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

hm2

從2001～2013年的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣看，金堂縣10來年的土地總體變化趨勢為建設(shè)用地和林地面積增加，耕地、水體、草地和其他面積均減少。建設(shè)用地和耕地面積變化最大，建設(shè)用地面積增加1.095 979萬hm2，耕地面積減少1.108 385萬hm2，兩類用地之間的相互轉(zhuǎn)化較多，建設(shè)用地共轉(zhuǎn)出3 433.83hm2， 76%都轉(zhuǎn)化為耕地，耕地共轉(zhuǎn)出2.702 987萬hm2， 45.3%轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地。林地面積增加2 488.31hm2， 69.83%由耕地轉(zhuǎn)化而來，向其余轉(zhuǎn)出1.151 295萬hm2， 87.55%轉(zhuǎn)化為耕地。水體和草地面積變化不大，各減少235.08hm2、296.58hm2，主要轉(zhuǎn)化為耕地和建設(shè)用地； 其他類面積減少1 832.59hm2，向其余5類轉(zhuǎn)出2 206.51hm2，主要轉(zhuǎn)化為耕地、林地和建設(shè)用地。

4　土地利用空間變化

4.1空間變化格局

基于GIS空間分析方法和土地利用分類數(shù)據(jù)，獲取研究區(qū)2001～2013年土地利用變化格局[25-26](圖4)。土地利用變化主要發(fā)生在金堂縣城、趙鎮(zhèn)、三星鎮(zhèn)、淮口鎮(zhèn)、白果鎮(zhèn)、清江鎮(zhèn)、隆威鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，耕地和建設(shè)用地、林地之間的相互轉(zhuǎn)化比較明顯，耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地和林地的程度明顯，在已建成區(qū)的基礎(chǔ)上建設(shè)用地向外擴(kuò)張顯著，主要發(fā)生在金堂縣城周邊地區(qū)和淮口鎮(zhèn)，淮口鎮(zhèn)由于新建成工業(yè)區(qū)，耕地大量向建設(shè)用地轉(zhuǎn)變，建設(shè)用地面積大量增加； 耕地和林地之間的相互轉(zhuǎn)化分布較廣，林地轉(zhuǎn)為耕地主要發(fā)生在橫穿研究區(qū)的龍泉山脈周邊，研究區(qū)東南方向耕地和林地之間的相互轉(zhuǎn)化也非常明顯。其他幾類的變化都不太明顯，在研究區(qū)各個地方均有發(fā)生。

在2001～2013年期間，金堂縣分別展開了“第十”、“第十一”和“第十二”規(guī)劃，制定了新的區(qū)域空間發(fā)展布局，尤其是2010年以來，制定了以中心城市和重點(diǎn)城鎮(zhèn)為突破口，以片區(qū)方式進(jìn)行區(qū)域空間組織，堅(jiān)持從多方位推進(jìn)區(qū)域開發(fā)，全面構(gòu)筑“一城、一鎮(zhèn)、兩帶、三片”的新型空間格局，經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和新政策的制定對金堂縣的土地利用變化產(chǎn)生了很大影響，新的區(qū)域規(guī)劃帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口流動，產(chǎn)生了新的生產(chǎn)方式，也是土地利用變化發(fā)生變化的原因。

4.2土地利用變化的地形因子響應(yīng)

基于GIS技術(shù)土地利用變化的地形因子(圖5)，對土地利用變化的地形因子響應(yīng)進(jìn)行分析。

圖4　金堂縣土地利用空間變化

圖5　地形因子分級(a：高程； b：坡度； c：坡向)

4.2.1土地利用變化的高程響應(yīng)

由研究區(qū)高程圖可知，研究區(qū)高程最低為387m，最高為1 026m，根據(jù)實(shí)際需要和研究區(qū)自然地理狀況將高程重分類為6個等級，即等級1： 387～457m，等級2： 457～498m，等級3： 498～573m，等級4： 573～670m，等級5： 670～781m，等級6： 781～1 026m。利用Arc GIS空間分析技術(shù)提取各高程等級上的土地利用數(shù)量，計(jì)算4個年份的平均分布值，得到圖6所示的土地利用分布。隨著高程增加，各類土地利用數(shù)量呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，尤其是建設(shè)用地、耕地和水體， 91%的建設(shè)用地、81%的耕地和92%的水體都分布在高程1、2等級上，即493m以下； 而且，隨著高程增加，土地利用類型也逐漸減少，高程越低，土地類型越豐富。通過擬合土地利用數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)二者具有較強(qiáng)的相關(guān)性，符合二次曲線：

圖6　各高程等級上土地利用分布

y1=518.24x2-4836.7x+10882R2=0.9697

式中，y1為建設(shè)用地面積(hm2)，x為高程(m)。

y2=201.19x2-2218.4x+7545.3R2=0.9144

式中，y2為林地面積(hm2)，x為高程(m)。

y3=153.62x2-1392.7x+2976.8R2=0.9163

式中，y3為水體面積(hm2)，x為高程(m)。

y4=2578.6x2-25627x+64513R2=0.9544

式中，y4為耕地面積(hm2)，x為高程(m)。

y5=36.272x2-339.8x+767.88R2=0.9684

式中，y5為其他面積(hm2)，x為高程(m)。

y6=50.339x2-493.35x+1186.4R2=0.975

式中，y6為其他面積(hm2)，x為高程(m)。

4.2.2土地利用變化的坡度響應(yīng)

該文在《第二次全國土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》對坡度分級的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況和研究目的，對研究區(qū)坡度進(jìn)行重分類得到5個等級，即等級1： 0°～5°，等級2： 5°～15°，等級3： 15°～25°，等級4： 25°～35°，等級5：>35°，分別提取各土地利用類型在各坡度上的分布情況，并針對坡度對土地利用變化的影響進(jìn)行分析。由圖7可知，坡度等級1(0°～5°)上的土地利用類型分布最多，達(dá)到總面積的61%。耕地都分布在坡度較小的地方，隨著坡度增加，耕地分布越來越少； 林地在坡度等級1、2上分布得較多，其余坡度等級上分布較均勻； 建設(shè)用地基本集中分布在坡度等級1、2上，坡度越大，建設(shè)用地越少； 水體都分布在坡度小于15°的區(qū)域，草地和其他零星分布。由此可知，坡度對土地利用類型的分布具有很大影響，對建設(shè)用地和耕地的影響尤為明顯，坡度越小，土地利用類型越豐富。通過擬合土地利用數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)二者也具有較強(qiáng)的相關(guān)性，符合二次曲線：

圖7　各坡度等級上土地利用分布

圖8　各坡向上土地利用分布

y1=901.03x2-7148.5x+13710R2=0.9306

式中，y1為建設(shè)用地面積(hm2)，x為坡度(°)。

y2=207.19x2-2770.9x+9432.3R2=0.9455

式中，y2為林地面積(hm2)，x為坡度(°)。

y3=217.08x2-1709.1x+3257.8R2=0.9245

式中，y3為水體面積(hm2)，x為坡度(°)。

y4=4766x2-40326x+85256R2=0.954

式中，y4為耕地面積(hm2)，x為坡度(°)。

y5=71.399x2-556.99x+1040R2=0.9175

式中，y5為其他面積(hm2)，x為坡度(°)。

y6=83.128x2-691.25x+1427.2R2=0.95

式中，y6為其他面積(hm2)，x為坡度(°)。

4.2.3土地利用變化的坡向響應(yīng)

由圖8可見，研究區(qū)土地利用類型主要分布在平地、東坡、南坡和西坡，即在陽坡。平地受太陽輻射的限制小，因此土地利用類型分布較多，達(dá)到總面積的23%，耕地也有22%分布在平地。其余的建設(shè)用地、耕地和林地都分布在陽坡，主要是因?yàn)殛柶绿栞椛鋸?qiáng)，有利于建筑布局和植被生長； 另外，東南坡和西南坡屬于半陽坡，土地利用類型分布較東北、西北和北坡多； 林地除了在東、南和西坡分布較多外，在其余方向分布都比較均勻； 由于坡向?qū)λw的影響并不大，其在各個坡向上的分布都比較均勻。草地的分布也受到太陽輻射的制約，因此其在陽坡和半陽坡分布的較多。

5　結(jié)論與討論

(1)土地利用類型以耕地和林地為主，兩類用地共占全縣面積的80%左右，農(nóng)業(yè)發(fā)展水平較高，生態(tài)環(huán)境良好； 建設(shè)用地和林地的土地利用動態(tài)度為正，水體、耕地、草地和其他類的土地利用動態(tài)度為負(fù)，建設(shè)用地和林地的面積在這10來年有增加，而其余四類的面積減少，建設(shè)用地的動態(tài)度最大，面積增加迅速。金堂縣2001年到2013年的土地利用變化較為強(qiáng)烈，人類活動對該縣的土地利用類型變化產(chǎn)生了很大影響。

(2)土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)化比較明顯，耕地和建設(shè)用地的變化最為強(qiáng)烈，土地利用變化主要發(fā)生在金堂縣城、趙鎮(zhèn)、三星鎮(zhèn)和淮口鎮(zhèn)等地。高程、坡度和坡向地形因子對土地利用類型的分布具有較大影響，高程、坡度越小，土地利用類型越豐富，土地利用分布主要趨向于陽坡。

(3)該文在研究過程中還存在很多不足，在對土地利用分類進(jìn)行驗(yàn)證時，會由于年份差異導(dǎo)致分類結(jié)果與實(shí)際地類的不匹配，從而影響分類結(jié)果的準(zhǔn)確性，如何使分類結(jié)果與實(shí)際年份的地類更匹配是今后應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題； 參考實(shí)地考察的結(jié)果進(jìn)行校正能在一定程度上提高分類精度滿足研究需要，但要與實(shí)際相符仍有一定差距，未來可考慮采用多時相的遙感影像和多種分類方法相結(jié)合，使分類結(jié)果更準(zhǔn)確。

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RESEARCH OF SPATIAL AND TEMPORAL DYNAMIC CHANGESIN REGIONAL LAND USE/COVER*——A CASE STUDY OF JINTANG COUNTY

Yang Huarong1， 2，Wang Huaiying1， 2，Peng Wenfu1， 2※，Ren Guoye3

(1.Key Lab of land Resources Evaluation and Monitoring in Southwest，Ministry of Education，Sichuan Normal University，Chengdu 610068，China；2.The Institute of Geography and Resources，Sichuan Normal University，Chengdu 610101，China；3.Remote Sensing Application Institute，Sichuan Academy of Agriculture Sciences，Chengdu 610101，China)

Dynamic monitoring of land use/cover change is an important basis to master the amount of land resource and the evaluation of land use. During the past 12 years, the study area has undergone many land use changes due to rapid urban growth, economic development, and population growth. This study aimed to detect and analyze land changes in Jintang County from 2001 to 2013 following remote sensing and GIS technology. Maximum Likelihood(MLH) supervised classification algorithm was applied to classify the study area, whereas, Post Classification Comparison(PCC) approach was adopted to analyze the land use changes. The land use/cover dynamic changes were analyzed from quantity, speed, and types of transfer based on model, and terrain factors response of land use change were analyzed by using GIS, and then the driving force was analyzed with the policy factors. The result showed that:1)during the study period, the land use types within Jintang county were mainly arable land and woodland. The single land use dynamic degree of construction land and woodland was positive with the increase of the land area, while the single land use dynamic degree of water, farmland, grassland and the other land was negative with the decrease of the land area. Integrated land use dynamic degree increased by 6.12% to 13.81% from 2001 to 2013, land use change was intensive. 2) land use spatial change significantly occurred mainly in Jintang county, Zhaozhen ,Sanxing zhen and Huaikou towns. Mutual conversion between the types of land use was obvious, and the most intense changes happened on cropland to construction land; The interaction conversion among the construction land, cultivated land and forest land was particularly obvious.3)terrain factors had big influences on the distribution of land use.Land use types declined with the increase of elevation and slope levels with a strong correlation fitting the characteristics of quadratic curve; sunny slopes had more significant influence on the land use. The research results provided an important basis for regional land use assessment, and can benefit to realize the reasonable layout of land use, and promote the regulation management and sustainable development, which had great significance for rational development and utilization of regional land resources.

Land use cover change; remote sensing; terrain; Jintang county

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160805

2015-07-24

楊華容(1992—)，女，四川巴中人，碩士研究生。研究方向：人文地理學(xué)?！ㄓ嵶髡撸号砦母?1964—)，男，四川樂山人，博士、副教授。研究方向：環(huán)境遙感。Email：pwfzh@126.com

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于LUCC擾動影響的成都平原土地生態(tài)安全維持機(jī)理”(41371125)

F301.24; S127

A

1005-9121[2016]08-0037-10