2015—2020年赤水市土地利用變化分析

安霞霞

(貴州省國土資源勘測規(guī)劃研究院，貴州 貴陽 550008)

土地利用是人類按照一定的經(jīng)濟與社會目的，采取一系列技術(shù)手段，根據(jù)土地特點獲得物質(zhì)產(chǎn)品和服務的經(jīng)濟活動[1]。其既是全球及區(qū)域環(huán)境變化的主要影響因素，也是人類社會活動作用于陸地表層環(huán)境所呈現(xiàn)出的顯著形式[2]。作為生態(tài)系統(tǒng)的空間載體，土地是人地關(guān)系的重要組成部分，土地利用變化對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展影響較大[3]。同時，隨著城市化進程的加快，現(xiàn)有土地不斷被占用，為了保證土地占補平衡，需要開發(fā)更多的土地滿足人類食物生產(chǎn)需求。為此，各級政府都比較關(guān)心土地利用變化的情況，相關(guān)學者也做了大量的研究。胡杰華[4]利用TM遙感影像對武功縣土地利用變化進行監(jiān)測，采用最大似然法以及支持向量機法執(zhí)行監(jiān)督分類，得出支持向量機法的分類精度優(yōu)于最大似然法的結(jié)論；岳秋麗等[5]以宿遷市城區(qū)2000年和2003年2個時相Landsat ETM+影像為空間數(shù)據(jù)源，研究了城區(qū)土地利用時空變化的驅(qū)動力；董瑩等[6]以淮安市1998年、2006年、2018年3年的土地利用和覆被變化Landsat遙感數(shù)據(jù)為研究內(nèi)容，從時間序列上探討了淮安市近20年來的土地利用和覆被動態(tài)變化。

赤水市素有“千瀑之市”、“丹霞之冠”、“竹子之鄉(xiāng)”、“桫欏王國”的美譽，近年城市化進程及旅游資源開發(fā)發(fā)展較快。因此，掌握赤水市近年土地利用變化情況，為未來區(qū)域土地資源管理、社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃制定等利用土地提供決策依據(jù)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 赤水市概況

赤水市(行政區(qū)劃見圖1)位于貴州省西北部，赤水河中下游，地處東經(jīng)105°36′至106°14′、北緯28°15′至45′之間，東南與貴州習水縣接壤，西北與四川省古藺、敘永、合江三縣交界，是黔北通往川渝的重要門戶，也是貴州省最大的通江口岸，素有“川黔鎖鑰”、“黔北邊城”之稱[7]；土地總面積約1 852.01 km2，轄17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道、129個行政村，總?cè)丝?1.4萬；屬中亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，冬暖春早，夏季炎熱多伏旱，年平均氣溫18.1℃，森林覆蓋率居貴州省第一，達82.75%；境內(nèi)擁有1個世界自然遺產(chǎn)、1個國家地質(zhì)公園、2個國家級自然保護區(qū)、2個國家森林公園、5個國家4A級旅游景區(qū)等旅游資源，先后獲得了“中國優(yōu)秀旅游城市”“國家級生態(tài)示范區(qū)”“國家生態(tài)市”“中國長壽之鄉(xiāng)”等殊榮；2019年地區(qū)生產(chǎn)總值100.55億元，全面小康實現(xiàn)程度達99%，居貴州省第一。

1.2 數(shù)據(jù)來源

為確保調(diào)查成果精度的一致性、統(tǒng)一性和準確性，收集赤水市2015年和2020年兩期第1季度資源三號(ZY3)全色分辨率2.1 m、多光譜分辨率5.8 m的高分辨率衛(wèi)星影像，分別提取赤水市2015年和2020年地表覆蓋數(shù)據(jù)。同時收集赤水市縣級、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級和村級行政界線，利用ArcGIS空間分析軟件將三者要素類型轉(zhuǎn)成一致，確保數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一性。收集數(shù)據(jù)坐標系均為2000國家大地坐標系。

1.3 分析方法

1.3.1 影像預處理 利用ENVI遙感影像處理軟件分別對2015年和2020年兩期遙感影像進行幾何精校正、影像融合、影像拼接和裁剪等一系列預處理，得到分辨率為2.1 m的多光譜高分辨率影像數(shù)據(jù)(圖2)。

1.3.2 土地利用分類與精度評價 土地利用分類主要采用監(jiān)督分類法[8]，以ENVI軟件中Supervised工具對預處理后的兩期遙感影像按以下步驟分別實現(xiàn)。第一步是進行類別定義：將赤水市地表覆蓋物定義為耕地、園地、林地、草地、住宅用地、交通用地、水域和裸地8大類；第二步是根據(jù)各地類在遙感影像上呈現(xiàn)光譜特征的不同，結(jié)合目視判讀與外業(yè)調(diào)查經(jīng)驗，對每一種類別在區(qū)域內(nèi)均勻選取一定數(shù)量的訓練樣本；第三步是利用Supervised分類器、采用最大似然分類法，把選好的各地類樣本應用于全圖進行分類；第四步是利用Majority Analysis(主要分析方法)工具對分類結(jié)果進行后處理，去除斑點噪聲，結(jié)合ArcGIS空間分析軟件生成赤水市兩期土地利用現(xiàn)狀圖(圖3)；第五步是根據(jù)分類結(jié)果，按地類隨機、均勻抽取部分圖斑進行外業(yè)實地核實，利用外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)對計算機自動分類結(jié)果進行精度驗證。分類影像解譯精度均在89%以上。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤水市土地利用變化特征

由表1可知，赤水市2015年與2020年兩期土地利用覆蓋類型主要以林地、耕地、住宅用地、交通用地和水域為主。2015年，林地面積1 446.36 km2，占總面積的78.1%；耕地面積299.94 km2，占總面積的16.2%；住宅用地面積35.25 km2，占總面積的1.9%。2020年，林地面積1 550.59 km2，林地占總面積的83.73%；耕地面積179.00 km2，占總面積的9.67%；住宅用地面積39.42 km2，占總面積的2.13%。

表1 赤水市2015—2020年各地類面積、比例與變化

由表1、圖4可見，赤水市2020年土地利用各地類與2015年相比，園地、林地、住宅用地、交通用地和水域地類面積均有增加，耕地、草地和裸地類面積均有減少。從增加數(shù)量來看，增加量最大的是林地，增加了104.23 km2；交通用地次之，增加了10.7 km2；最小的是園地，增加了2.93 km2。從增加幅度來看，增幅最大的是交通用地，增幅為52.85%；園地次之，增幅為18.48%；最小的是林地，增幅7.21%。從減少數(shù)量來看，減少量最大的是耕地，減少了120.94 km2；草地次之，減少了4.74 km2；最小的是裸地，減少了0.40 km2。從減少幅度來看，減幅最大的是草地，減幅為76.9%；耕地次之，減幅為40.32%；最小的是裸地，減幅為24.65%。

2.2 赤水市土地利用轉(zhuǎn)移特征

利用ArcGIS空間分析軟件中疊加分析工具，對2015年和2020年兩期土地利用數(shù)據(jù)進行疊加分析，結(jié)合SPSS統(tǒng)計分析軟件生成赤水市兩期土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(表2)。

由表2可見，2015—2020年耕地轉(zhuǎn)為其他土地利用類型的面積為156.17 km2，其中，轉(zhuǎn)為林地的面積最多，為128.94 km2，占所轉(zhuǎn)化面積的82.56%，轉(zhuǎn)為園地、住宅用地、交通用地和水域面積共26.17 km2，占所轉(zhuǎn)化面積的16.76%，期間只有21.48 km2林地轉(zhuǎn)化為耕地，耕地變化區(qū)域主要發(fā)生在中西部地區(qū)。園地轉(zhuǎn)為其他地類面積為14.49 km2，主要轉(zhuǎn)化為林地和住宅用地，轉(zhuǎn)化面積為12.28 km2，占所轉(zhuǎn)化面積的83.59%，園地變化區(qū)域主要發(fā)生在復興鎮(zhèn)、天臺鎮(zhèn)、旺隆鎮(zhèn)、丙安鎮(zhèn)與官渡鎮(zhèn)。林地轉(zhuǎn)為其他地類面積為60.29 km2，主要轉(zhuǎn)換為耕地和交通用地，轉(zhuǎn)化面積為39.99 km2，占所轉(zhuǎn)化面積的66.33%，林地變化區(qū)域主要集中赤水河、習水河與大同河一帶。住宅用地轉(zhuǎn)化為其他地類面積為17.16 km2，主要轉(zhuǎn)化為耕地和林地，轉(zhuǎn)化面積為14.17 km2，占所轉(zhuǎn)化面積的84.29%，期間有21.34 km2其他地類轉(zhuǎn)化為住宅用地，隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，城市化進程加快，住宅用地變化主要發(fā)生在城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在區(qū)域。交通用地轉(zhuǎn)出面積較少，主要是轉(zhuǎn)入，期間有18.51 km2林地和6.97 km2耕地轉(zhuǎn)為交通用地，截至2020年，交通用地增加了10.7 km2，主要是因為近兩年脫貧攻堅項目修建了大量通村公路。其余地類包含草地、水域和裸地，在2015—2020年期間變化較小。

表2 赤水市2015—2020年土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 km2

3 結(jié)論

1) 赤水市地表覆蓋主要以林地、耕地、住宅用地、交通用地和水域為主。其中林地面積最多，2020年覆蓋率高達83.73%；

2) 赤水市土地利用2020年與2015年相比，園地、林地、住宅用地、交通用地和水域地類面積均增加，耕地、草地和裸地面積均減少。從數(shù)量看，增加最多的是林地、增加了104.23 km2，最少的是園地、僅增加了2.93 km2；減少最多的是耕地、減少了120.94 km2，最少的是裸地、僅減少了0.4 km2。從幅度看，增幅最大的是交通用地、增幅達52.85%，最小的是林地、增幅為7.21%；減幅最大的是草地、減幅達76.9%，最小的是裸地、減幅為24.65%。

3) 2015—2020年赤水市土地利用地類變化中，耕地、園地主要轉(zhuǎn)化為林地；林地、住宅用地主要轉(zhuǎn)化為耕地和交通用地；草地、水域和裸地變化幅度較小。