石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)化過程分析*

陳江明

（蘭州博文科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730101）

隨著人口數(shù)量的增長(zhǎng)和土地利用變化的加劇，由此而產(chǎn)生的水問題越來越顯得更加突出。國(guó)內(nèi)外眾多組織和學(xué)者對(duì)土地利用變化對(duì)流域水文水資源的影響進(jìn)行了研究。其研究?jī)?nèi)容涉及土地變化過程、成因、驅(qū)動(dòng)機(jī)制以及資源、生態(tài)和環(huán)境效應(yīng)等許多方面［1］，研究方法涉及到RS和GIS技術(shù)方法［2，3］、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法［4］、模型模擬法［5，6］等方法。黃會(huì)平和張岑基于 GIS 軟件平臺(tái)，分析了甘州區(qū)土地利用/覆被對(duì)水資源的影響及其時(shí)空變化［7］。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及處理

選取 1980 年、1995 年、2000 年、2006 年和 2012 年石羊河流域夏秋季空間分辨率為30 m 的LandsatTM、ETM遙感影像。選擇夏秋季是原因在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)植物的長(zhǎng)勢(shì)最茂盛，植被覆蓋度最高，亦最易與荒漠區(qū)分，因此有利于目視解譯。土地利用信息提取時(shí)，首先對(duì)TM/ETM+影像的4（R）、3（G）、2（B）波段進(jìn)行組合，生成標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像，并統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為Albers 投影，將2000年ETM+數(shù)據(jù)以數(shù)字化的矢量數(shù)據(jù)為地理參考，結(jié)合實(shí)地GPS 測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行幾何糾正，并以此為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其余的四期TM影像進(jìn)行幾何糾正。其次是建立遙感解譯標(biāo)識(shí)。再次是提取土地利用信息，采用人機(jī)交互目視解譯法，以相關(guān)圖件為參考，應(yīng)用相關(guān)分析并綜合影像特征判定各類地物的邊界，利用ArcGIS插件，生成現(xiàn)狀土地利用專題圖；以此為基礎(chǔ)，使用ArcGIS空間疊置分析功能，生成5個(gè)時(shí)間段的土地利用變化專題圖。

1.2 研究方法

土地利用動(dòng)態(tài)度

（1）單一土地利用動(dòng)態(tài)度：其表達(dá)式為［8-10］：

k--研究時(shí)段內(nèi)某一類型土地利用動(dòng)態(tài)度；

Ua、Ub--分別為研究期初和研究期末某一種土地利用類型的數(shù)量；

T --研究時(shí)段長(zhǎng)。

（2）土地利用綜合動(dòng)態(tài)度：其數(shù)學(xué)模型為［8-10］：

Si--監(jiān)測(cè)開始時(shí)間第i類土地利用類型總面積；

T --土地利用變化時(shí)間段。

2 石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)化過程

2.1 1980年～1995年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)化過程

由表1、表2可以看出：

表1 1980年～1995年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

表2 1980年～1995年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣比例 單位：%

（1）耕地面積總體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。1980年耕地面積6 663.63 km2，1995年6 439.61 km2，減少224.02 km2。轉(zhuǎn)出面積達(dá)到778.04 km2，占土地總面積的1.92%，主要轉(zhuǎn)化為草地（423.54 km2）和未利用地（約為270.42 km2）；其主要的轉(zhuǎn)入類型為未利用地和草地，轉(zhuǎn)入量為554.02 km2。

（2）林地面積總體呈現(xiàn)為增加，但增加量并不明顯。1980 年林地面積 2 628.06 km2，1995 年 2 653.87 km2，增加25.81 km2。主要的轉(zhuǎn)出類型為未利用地、草地和耕地，轉(zhuǎn)出面積達(dá)87.60 km2，占土地總面積的0.22%；主要的轉(zhuǎn)入類型有未利用地、草地和耕地，面積為113.05 km2。

（3）草地面積明顯增加。1980年草地面積11121.16km2，1995年11 547.00 km2，增加425.84 km2。有348.60 km2轉(zhuǎn)出，主要轉(zhuǎn)化為耕地和未利用地，其中1.78%轉(zhuǎn)化為耕地，1.09%轉(zhuǎn)化為未利用地；主要的轉(zhuǎn)入類型有未利用地和耕地。

（4）水域面積呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。1980 年水域面積149.69km2，1995 年 278.36km2，增加 128.67km2，水域主要轉(zhuǎn)換為耕地，占轉(zhuǎn)出面積的82.01%；水域轉(zhuǎn)入量達(dá)到138.50 km2，主要為未利用地，該面積為123.51 km2。

（5）城鄉(xiāng)工礦居民地用地呈現(xiàn)為減少趨勢(shì)，但減少相對(duì)較小。1980 年城鄉(xiāng)工礦居民地用地總面積為349.24 km2，1995 年為 337.22 km2，減少 12.02 km2。有43.21 km2轉(zhuǎn)出，主要轉(zhuǎn)化為耕地、草地和未利用地，其中有8.35%轉(zhuǎn)換為耕地，2.65%轉(zhuǎn)換為草地。

（6）未利用土地呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。1980 年為19 667.06 km2，1995年為19 322.78 km2，減少344.28 km2，轉(zhuǎn)出量2 765.12 km2，占總面積的1.89%。轉(zhuǎn)出類型主要有草地和耕地；主要的轉(zhuǎn)入類型有草地、耕地、林地，面積約為420.84 km2。

2.2 1995年～2000年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)化過程

由表3、表4可以看出：

表3 1995年～2000年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

表4 1995年～2000年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣比例 單位：%

（1）耕地面積總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。1995 年面積為6 639.61 km2，2000 年為 6 796.80 km2，耕地面積增加157.19 km2。轉(zhuǎn)出量為446.22 km2，主要轉(zhuǎn)化為未利用地和草地，占土地總面積的1.10%；其主要的轉(zhuǎn)入類型有未利用地和草地，面積為803.40 km2。

（2）林地面積總體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，但并不明顯。1995年為 2 653.87 km2，2000 年為 2 630.56 km2，該面積減少23.31 km2。主要的轉(zhuǎn)出類型有未利用地、耕地；主要的轉(zhuǎn)入類型有未利用地、草地和耕地，面積為90.80 km2。

（3）草地面積明顯減少。1995 年草地面積11 547.00 km2，2000年11 183.04 km2，減少363.95 km2。有777.95 km2轉(zhuǎn)出，主要轉(zhuǎn)為耕地和未利用地，其中3.75%轉(zhuǎn)為耕地，2.56%轉(zhuǎn)為未利用地；轉(zhuǎn)入面積為414.00 km2，其轉(zhuǎn)入類型主要有未利用地、耕地。

（4）水域面積呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。1995 年水域面積278.36 km2，2000 年 149.83 km2，減少 128.53 km2。水域大部分轉(zhuǎn)換為未利用地，未利用地占轉(zhuǎn)出面積的96.06%；水域轉(zhuǎn)入量為11.40 km2，其主要轉(zhuǎn)換為耕地，耕地轉(zhuǎn)入面積為9.63 km2，占轉(zhuǎn)入量的84.47%。

（5）城鄉(xiāng)工礦居民地用地呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。1995 年城鄉(xiāng)工礦居民地用地總面積337.22 km2，2000 年386.84 km2，增加 49.62 km2。有 30.92 km2轉(zhuǎn)出，主要轉(zhuǎn)為耕地、草地和未利用地，其中有6.97%轉(zhuǎn)為耕地，1.08%轉(zhuǎn)為草地。

（6）未利用土地呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。1995 年面積為 19 322.78 km2，2000 年的面積為 19 431.75 km2，增加了 108.98 km2，轉(zhuǎn)出 量 為490.87 km2，占總面積 的1.21%。轉(zhuǎn)出類型主要為草地、耕地；主要的轉(zhuǎn)入類型主要有耕地、草地和水域，面積為599.85 km2。

2.3 2000年～2006年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)化過程

由表5、表6可以看出：

表5 2000年～2006年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

表6 2000年～2006年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣比例 單位：%

（1）耕地面積總體看來，呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)。2000年為6 796.80 km2，2006 年 為 7 044.22 km2，該 面 積 增 加247.42 km2。轉(zhuǎn)出量為575.52 km2，占土地總面積的1.42%，主要轉(zhuǎn)為未利用地、草地和城鄉(xiāng)工礦居民用地，其轉(zhuǎn)換為未利用地面積為185.14 km2、轉(zhuǎn)換為草地面積為300.72 km2、轉(zhuǎn)換為城鄉(xiāng)工礦居民用地60.91 km2；其主要的轉(zhuǎn)入類型有未利用地和草地，面積約為822.94 km2。

（2）林地面積總體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，但不明顯。2000年為 2 30.56 km2，2006 年為 2 547.17 km2，該面積減少85.38 km2。主要的轉(zhuǎn)出類型有未利用地、草地和耕地，轉(zhuǎn)出面積約為281.24 km2，1.87%轉(zhuǎn)換為耕地；主要的轉(zhuǎn)入類型有未利用地、草地和耕地，面積約為195.85 km2。

（3）草地面積明顯減少。2000 年草地面積11 183.04 km2，2006 年 10 525.89 km2，減少 657.16 km2。有1 814.99 km2轉(zhuǎn)出，主要轉(zhuǎn)為未利用地和耕地，其中12.80%轉(zhuǎn)為未利用地，2.63%轉(zhuǎn)為耕地；轉(zhuǎn)入總面積1 157.84 km2，其轉(zhuǎn)入類型主要為未利用地和耕地。

（4）水域面積呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。2000 年面積為149.83 km2，2006 年 為 192.45 km2，該 水 域 面 積 增 加42.6 2km2。轉(zhuǎn)出量為9.94 km2，其主要轉(zhuǎn)為未利用地、耕地和草地；水域轉(zhuǎn)入量52.56 km2，轉(zhuǎn)入類型主要為未利用和草地，面積46.91 km2。

（5）城鄉(xiāng)工礦居民地用地呈現(xiàn)了增加的趨勢(shì)。2000 年城鄉(xiāng)工礦居民地用地總面積為386.84 km2，2006年該地為447.82 km2，增加60.98 km2。有27.18 km2轉(zhuǎn)出，主要轉(zhuǎn)為耕地，有6.08%轉(zhuǎn)為耕地。

（6）未利用土地呈現(xiàn)出了增加趨勢(shì)。2000 年為19 431.75 km2，2006 年為 19 823.28 km2，該面積增加391.53 km2；轉(zhuǎn)出量約為12 86.43 km2，占土地總面積的3.18%，主要轉(zhuǎn)出類型為林地、草地、耕地；主要的轉(zhuǎn)入類型主要有林地、草地和耕地，面積約為1 677.93 km2。

2.4 2006年～2012年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)化過程

由表7、表8可以看出：

表7 2006年～2012年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

表8 2006年～2012年石羊河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣比例 單位：%

（1）耕地面積呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。2006 年耕地面積為 7 044.22 km2，2012 年該面積為 6 945.20 km2，減少99.02 km2。轉(zhuǎn)出量718.08 km2，占土地總面積的1.77%，主要轉(zhuǎn)為未利用地、草地和城鄉(xiāng)工礦居民用地，其轉(zhuǎn)換為未利用地面積為244.99 km2、轉(zhuǎn)換為草地面積為253.24 km2、轉(zhuǎn)換為城鄉(xiāng)工礦居民用地面積為137.51 km2；其主要的轉(zhuǎn)入類型有未利用地和草地，面積約為619.06 km2。

（2）林地面積總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。2006 年林地面積 2 547.17 km2，2012 年 2 756.06 km2，增加 210.89 km2。轉(zhuǎn)出面積506.95 km2，占土地總面積的1.25%，主要轉(zhuǎn)為未利用地、草地和耕地，其中有13.12%的轉(zhuǎn)為草地，4.51%的轉(zhuǎn)為未利用地，1.75%的轉(zhuǎn)為耕地；主要的轉(zhuǎn)入類型有未利用地、草地和耕地，面積約為717.84 km2。

（3）草地面積明顯增加。2006 年草地面積10 525.89 km2，2012 年 10 908.95 km2，增加 383.06 km2。有1 856.83 km2轉(zhuǎn)出，主要轉(zhuǎn)為未利用地、耕地、林地，其中有12.16%轉(zhuǎn)化為未利用地，2.62%轉(zhuǎn)為林地，2.57%轉(zhuǎn)為耕地；轉(zhuǎn)入量為2 239.90 km2，主要轉(zhuǎn)入類型為未利用地、耕地和林地。

（4）水域面積略微呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。2006 年為192.45km2，2012年為190.26 km2，該水域面積減少2.19 km2。轉(zhuǎn)出總面積53.35 km2，主要轉(zhuǎn)為未利用地、耕地、草地和林地；水域轉(zhuǎn)入量51.17 km2，轉(zhuǎn)入類型主要為未利用地、草地和林地，其三者面積為46.19 km2。

（5）城鄉(xiāng)工礦居民地用地呈現(xiàn)了增加的趨勢(shì)。2006 年城鄉(xiāng)工礦居民地用地總面積為447.82 km2，2012 年該面積增加到了 526.43 km2，增加 78.62 km2。有119.00 km2主要轉(zhuǎn)為耕地和未利用地，有18.86%轉(zhuǎn)為耕地，4.25%轉(zhuǎn)為未利用地。

（6）未利用土地呈現(xiàn)出了減少趨勢(shì)。2006 年未利用土地面積為19 823.29 km2，2012 年該面積為19 251.92 km2，減少571.37 km2，轉(zhuǎn)出量為2257.05 km2，占總面積的5.56%，主要轉(zhuǎn)出類型有耕地、草地和林地；主要轉(zhuǎn)入類型有林地、草地和耕地，面積約為1 685.68 km2。

3 結(jié)論

通過分析，石羊河流域土地利用該時(shí)間段發(fā)生了不同程度的變化，總體上水域、耕地、城鄉(xiāng)工礦居民用地和林地呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，未利用地、草地呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。耕地面積由1980年的6 663.63 km2增加到2012年的6 945.21 km2，增加281.58 km2，年均增加8.80 km2，動(dòng)態(tài)度為0.13%；林地由1980 年的2 628 km2增加到2012年的 2 756.07 km2，增加128.07 km2，年均增加4.00 km2，動(dòng)態(tài)度為0.15%；城鄉(xiāng)工礦居民用地由1980 年的349.24 km2增 加 到 2012 年 的 526.47 km2，增 加 了177.23 km2，年均增加5.54 km2，動(dòng)態(tài)度為1.59%；水域由1980年的149.69 km2增加到2012年的190.26 km2，增加40.57 km2，年均增加1.27 km2，動(dòng)態(tài)度為0.85%；草地由1980年的11 121.16 km2減少到2012年的10 908.95 km2，減少212.21 km2，年均減少6.63 km2，動(dòng)態(tài)度為-0.06%；未利用地由1980 年的19 667.04 km2減少到2012 年的19 251.91 km2，減少 415.13 km2，年均減少12.97 km2，動(dòng)態(tài)度為-0.07%。