基于GIS的土地利用類(lèi)型變化研究分析
——以汶川縣為例

王爾東

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

一、引言

隨著當(dāng)今人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面高速發(fā)展，人地間的矛盾不斷深化；資源環(huán)境問(wèn)題不斷激化，如何平衡人地間緊張的關(guān)系，成為了目前首要面臨的問(wèn)題。土地利用是指對(duì)土地的利用方式以及狀態(tài)，是長(zhǎng)期以來(lái)人類(lèi)觀察土地的自然屬性按照特定的經(jīng)濟(jì)目的和社會(huì)目的從而采取的一系列技術(shù)手段對(duì)土地進(jìn)行長(zhǎng)期性的規(guī)劃管理活動(dòng)[1]；土地利用在一定程度上刻畫(huà)了該地區(qū)內(nèi)的土地利用方式以及結(jié)構(gòu)布局是否具有合理性，因此開(kāi)展區(qū)域性的土地利用研究有助于發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存問(wèn)題，確定治理改善方向，對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重大意義。本文根據(jù)2005年-2010年汶川縣的土地利用遙感解譯數(shù)據(jù)結(jié)合ARCGIS軟件對(duì)研究區(qū)進(jìn)行土地利用情況分析，為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理提供意見(jiàn)[2]。

二、研究區(qū)概況

汶川縣位于四川盆地西北部邊緣，居阿壩藏族羌族自治州東南部，東鄰彭州市、都江堰市，南靠崇州市、大邑縣，西接寶興、小金縣，西北和東北分別與理縣、茂縣相連，縣域東西寬84公里，南北長(zhǎng)105公里，總面積4084平方公里，森林覆蓋率達(dá)48%?？h城威州鎮(zhèn)位于縣境北部岷江與雜谷腦河交會(huì)處，海拔1325米，周?chē)胁杵荷矫}、邛崍山脈等眾多山體圍繞。東南向西北地勢(shì)上升，呈比較完整的垂直，可分為8個(gè)不同的自然氣候區(qū)，故有“十里不同天”之說(shuō)。但南濕(漩口、映秀地區(qū))北旱(威州、綿池地區(qū))趨勢(shì)明顯，光、熱、水分布不均，利于發(fā)展農(nóng)業(yè)的多種經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)，為州內(nèi)重要農(nóng)區(qū)縣之一。境內(nèi)地勢(shì)由北向東南傾斜。東北為龍門(mén)山脈，西南為邛崍山系。西部多分布海拔3000米以上的高山，四姑娘山海拔為6250米；東南部漩口地區(qū)的岷江出口處海拔僅780米。岷江過(guò)境，雜谷腦河、草坡河、壽江為縣境岷江三大支流。屬青藏高原亞濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均氣溫13.5℃，年降水量500毫米。

三、研究區(qū)所需數(shù)據(jù)以及研究?jī)?nèi)容

(一)研究區(qū)所需數(shù)據(jù)。本文選取汶川縣整個(gè)行政區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)域。研究數(shù)據(jù)包括兩期從地理空間數(shù)據(jù)云下載的Landsat8影像；研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查情況。

(二)研究?jī)?nèi)容。研究區(qū)土地利用變化分析：由于2008年研究區(qū)經(jīng)歷了大地震因此土地利用類(lèi)型會(huì)有一些變化，用來(lái)作為過(guò)渡可以突出變化，所以選擇用研究區(qū)域2005年以及2010年的兩期遙感影像并且結(jié)合研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖以及實(shí)地調(diào)查，同時(shí)借助ENVI軟件的監(jiān)督分類(lèi)功能對(duì)汶川縣兩個(gè)時(shí)期的遙感圖像進(jìn)行目視解譯，依次為依據(jù)對(duì)汶川縣5年間的土地利用分布情況進(jìn)行整合分析。(根據(jù)中科院已分類(lèi)的土地利用等級(jí)標(biāo)準(zhǔn))。

四、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

(一)土地利用遙感解譯。對(duì)汶川縣2005年、2010年的ETM/ETM+遙感影像進(jìn)行輻射校正、幾何校正、拼接、裁剪、重投影等遙感影像預(yù)處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合ENVI軟件的監(jiān)督分類(lèi)與人工翻譯相結(jié)合的遙感影像解譯方法，最后參考中科院土地利用分類(lèi)數(shù)據(jù)，得到汶川縣2005年、2010年的土地利用分布圖如圖一、圖二所示；通過(guò)觀察分析可以清晰看到研究區(qū)內(nèi)最主要的土地利用類(lèi)型為林地和草地。

圖一 汶川縣2005年土地利用分類(lèi)圖

圖二 汶川縣2010年土地利用分類(lèi)圖

(二)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣。將上面得到的汶川縣2005年、2010年的土地利用圖轉(zhuǎn)為30m×30m的柵格數(shù)據(jù)，再利用Arcgis軟件中的柵格計(jì)算器功能對(duì)汶川縣2005年、2010年的土地利用數(shù)據(jù)兩兩間進(jìn)行計(jì)算，得到2005年—2010年研究區(qū)內(nèi)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣。

綜上可知2005年-2010年間研究區(qū)內(nèi)主要的土地利用轉(zhuǎn)移類(lèi)型為：低覆蓋度草地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)移；有林地向中覆蓋度草地轉(zhuǎn)移；灌木林向有林地轉(zhuǎn)移；高覆蓋度草地向灌木林轉(zhuǎn)移；中覆蓋度草地向灌木林和高覆蓋度草地轉(zhuǎn)移；各類(lèi)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移面積808.38,占研究區(qū)總面積的19.79%；在此期間研究區(qū)內(nèi)各類(lèi)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)出面積由大到小依次為：中覆蓋度草地、灌木林、有林地、高覆蓋度草地、旱地、低覆蓋度草地、疏林地、水田、建設(shè)用地、水域、其他林地、建設(shè)用地；轉(zhuǎn)入面積由大到小依次為：灌木林、有林地、高覆蓋度草地、疏林地、中覆蓋度草地、旱地、低覆蓋度草地、水域、建設(shè)用地、水田、未利用地、其他林地。

(三)土地利用動(dòng)態(tài)度變化。單一土地利用動(dòng)態(tài)度變化：?jiǎn)我煌恋乩脛?dòng)態(tài)度反映的是研究區(qū)內(nèi)某一特定土地利用類(lèi)型在一定時(shí)間段內(nèi)的變化速度。其值的正負(fù)對(duì)應(yīng)該土地利用類(lèi)型面積的增加或減少[3]。其絕對(duì)值越大，表明該土地利用類(lèi)型變化速度越快；其絕對(duì)值越小，表明該土地利用類(lèi)型變化速度越慢。計(jì)算公式如下：

式中：K表示某一土地利用類(lèi)型在研究時(shí)間段內(nèi)的動(dòng)態(tài)度(%)，Uaj、Ubj分別對(duì)應(yīng)該土地利用類(lèi)型研究期初與研究期末的面積(km2)，T表示研究時(shí)段長(zhǎng)(年)。依據(jù)上述公式計(jì)算汶川縣2005-2010年單一土地利用動(dòng)態(tài)。

2005年-2010年，灌木林、中覆蓋度草地的動(dòng)態(tài)度為負(fù)值可知其面積轉(zhuǎn)出大于轉(zhuǎn)入；其余土地利用類(lèi)型的動(dòng)態(tài)度值為正值，說(shuō)明其轉(zhuǎn)入面積大于轉(zhuǎn)出，其中未利用地的動(dòng)態(tài)值明顯遠(yuǎn)超其他類(lèi)型，說(shuō)明研究區(qū)2005年-2010年間未利用地變化最為劇烈。比較不同土地利用類(lèi)型的動(dòng)態(tài)度絕對(duì)值可知，2005年-2010年間汶川縣土地利用變化劇烈程度大小依次為：中覆蓋度草地、灌木林、低覆蓋度草地、有林地、其他林地、旱地、高覆蓋度草地、水田、疏林地、水域、建設(shè)用地。

五、討論與結(jié)論

結(jié)合轉(zhuǎn)移矩陣和動(dòng)態(tài)度變化表可以得知，汶川縣2005年—2010年間土地利用類(lèi)型變化較為明顯，中間經(jīng)歷了08年大地震，可能對(duì)分類(lèi)結(jié)果有一定影響；其中變化最為明顯的類(lèi)型為未利用地，有大量其他土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)為未利用地；變化面積占總面積19.79%變化較為明顯，面積變化量最大的集中帶不同覆蓋度草地之間的相互轉(zhuǎn)移以及有林地與其他林地之間，表明在自然以及人社會(huì)活動(dòng)的雙重作用下，2005年至2010年研究區(qū)內(nèi)大量植被被破壞，由于地震原因，草地、林地大量轉(zhuǎn)為建設(shè)用地與未利用地；而地震所形成的堰塞湖、堤壩潰決致使林地草地被水體淹沒(méi)以及水庫(kù)電站水壩的修建是林地草地向水域轉(zhuǎn)移的主要原因。