基于地學信息圖譜數(shù)據(jù)的四川省土地利用格局分析

岑雨欣 顧興麗 王雪力

（西華師范大學生命科學學院，四川 南充 637009）

0 引言

土地是人類生存與發(fā)展的重要資源之一，其覆被變化與人類活動發(fā)展趨勢相互影響。土地利用變化是指人為和自然因素使土地的利用和管理方式發(fā)生改變，從而致使土地覆被發(fā)生改變。土地利用與人類生產活動休戚相關，因此，這一直是研究的熱點問題。目前，有關土地利用問題的研究可大致分為4類：一是土地利用變化研究，包括探討各個區(qū)域尺度上的土地利用變化；二是土地利用空間格局分布與自然因素的關系，例如，地形位指數(shù)、土壤質地、土壤侵蝕和氣候等因素對土地利用空間格局的影響；三是人類活動對土地利用的影響，包括經濟發(fā)展和社會進步引起的人類生產方式的改變，退耕還林還草、現(xiàn)代化農業(yè)、經濟開發(fā)和生態(tài)服務等政策頒布對土地利用的影響；四是以土地利用為載體，以提高研究方法精度或效益為目的，涉及監(jiān)測、分類及制圖等方面。

地學信息圖譜是一種地理時空分析方法論，其含有“空間-屬性-過程一體化”信息。土地利用變化是一種時空復合體，應用地學信息圖譜可以綜合表達土地利用的空間位置和變化過程，因此，應用地學信息圖譜分析土地利用變化是較優(yōu)選擇。前人也對此進行了大量研究，表明其是一種較為成熟的研究方法。為了解四川省近40 a土地利用變化趨勢，利用地學信息圖譜方法獲得四川省土地利用變化數(shù)據(jù)，分析近40 a內的土地利用變化，進而揭示四川省土地利用類型的轉變特征，分析近40 a土地利用變化趨勢并探討其變化原因，以期為四川省前期土地利用評判及后期土地利用管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

四川省位于我國西南腹地，地處長江上游。其東部為川東平行嶺谷和川中丘陵，中部為成都平原，西部為川西高原，地勢西高東低。其地理位置為97°21′E～108°33′E，26°03′N～34°19′N，氣候以四川盆地中亞熱帶濕潤氣候、川西南山地亞熱帶半濕潤氣候及川西北高山高原高寒氣候等為主。境內土壤類型豐富，植被覆蓋優(yōu)良。因土地肥沃、物產豐富，四川省自古就有“天府之國”的美譽。

2 數(shù)據(jù)來源及處理

2.1 數(shù)據(jù)來源

四川省1980、1990、2000、2010年和2020年土地利用數(shù)據(jù)資源來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn），空間分辨率為1 km。筆者采用此數(shù)據(jù)，將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水體、建設用地和未利用地6個一級類型。

2.2 土地利用變化圖譜分析

通過ArcGIS 10.2.2軟件中的柵格計算器功能，計算獲取40 a來四川省土地利用類型變化信息圖譜。其中，間隔10 a相鄰兩個土地利用類型計算公式如（1）所示：

式（1）中：代 表 圖 譜；表 示 年 份，和C表示時間間隔為10 a相鄰的兩個土地利用類型數(shù)據(jù)。

3 結果與分析

3.1 各時段土地利用變化分析

將相鄰10 a變化圖斑總面積除以四川省的總面積，得到土地利用變化所占四川省總面積（486 000 km）的百分比，如表1所示。將10 a內各土地利用方式發(fā)生變化的圖斑除以各時間段內變化總圖斑面積，得到土地利用變化率，如表2所示。分析可知，1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年和2010—2020年4個時間段內利用發(fā)生變化的土地面積占四川省總面積的比例分別為0.70%、0.42%、0.52%和30.21%，其中2010—2020年土地利用方式變化劇烈，而1980—2010年土地利用方式變化不大。

表1 各時段土地利用方式變化面積占四川省總面積比

1980—1990年土地利用變化主要體現(xiàn)為水體→草地、水體→未利用地，兩種變化模式占總變化面積的81.26%，還有部分耕地轉變?yōu)榻ㄔO用地和水體，其他變化模式所占比例極小；1990—2000年土地利用變化主要體現(xiàn)為林地→草地、耕地→建設用地、草地→林地和林地→耕地，共占變化總面積的79.99%，耕地轉為林地、水體和草地以及草地轉為耕地和水體的變化模式也占有一定比例；2000—2010年土地利用變化主要體現(xiàn)為耕地→建設用地、林地→草地、草地→林地、耕地→林地及耕地→草地，共占變化總面積的82.22%，還有草地和林地轉為未利用地、未利用地→草地、林地→建設用地和耕地→水體情況發(fā)生；2010—2020年土地利用變化主要體現(xiàn)為草地→林地、林地→草地、林地→耕地和耕地→林地，共占變化總面積的70.78%，其次是草地→耕地、耕地→草地、草地→未利用地、未利用地→草地以及耕地轉為建設用地與水體，其他轉變模式雖比例較小，但因土地利用變化面積基數(shù)較大，也占有一定面積。

3.2 1980—2020年土地利用變化總體分析

為更直觀地觀察土地利用變化，根據(jù)土地利用方式“新增”和“縮減”特性的土地利用變化“漲勢”和“落勢”圖譜，由此得到四川省40 a土地變化數(shù)據(jù)，并結合表2數(shù)據(jù)分析當?shù)赝恋乩棉D變特點。

表2 1980—2020年四川省土地利用變化比率 %

1980—1990年，四川省水體縮減面積占變化總面積的83.73%，主要新增草地和未利用地，新增建設用地主要分布在四川省西南部；1990—2000年，四川省林地與耕地縮減最多，新增草地與建設用地，新增建設用地主要分布在成都平原；2000—2010年，四川省耕地縮減最多，草地與林地也有大量轉出，與此同時，草地、建設用地以及林地也有大量轉入，新增建設用地也大量分布在成都平原；2010—2020年，四川省土地利用方式轉變劇烈，涉及區(qū)域廣泛，主要在耕地、林地及草地3種土地利用方式中相互轉變，其中耕地與草地總面積減小，而林地面積增大2.26%，漲幅最大的是建設用地，新增比例為4.31%。

3.3 1980—2020年土地利用變化特征分析

基于1980—2020年土地利用變化數(shù)據(jù)總結土地利用變化模式，根據(jù)其占比最終將其變化模式分為8種類型（見表3）。數(shù)據(jù)表明，1980—2020年，四川省內68.76%土地的利用方式處于后期穩(wěn)定型，其主要為草地、林地及耕地；其次便是僅在2010—2020年發(fā)生變化的后期變化型，占比達29.61%；其他變化模式面積占比相對較小。

表3 1980—2020年土地利用變化圖譜變化模式

4 結論

在ArcGIS技術支持下，利用1980、1990、2000、2010年和2020年四川省土地利用情況數(shù)據(jù)，采用地學信息圖譜分析方法，得到四川省土地利用變化數(shù)據(jù)，以此分析近40 a來四川省土地利用變化過程，得到的主要結論如下。近40 a 來，四川省土地利用方式大多維持不變，為全期穩(wěn)定型模式，變化主要發(fā)生在2010—2020年。1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年和2010—2020年，縮減最為劇烈的土地利用類型分別是水體、林地、耕地和林地，新增最多的土地利用類型分別是草地、草地、草地和林地。四川省建設用地面積持續(xù)擴增；與此同時，1990—2010年成都平原城市化進程加快，2010—2020年四川省城市化進程加快，這與四川省經濟發(fā)展模式相呼應。近40 a來，四川省耕地面積一直在減小，2000年后尤為明顯；林地面積在1980—2000年減小，2000年后增加，推斷這與我國退耕還林及“綠水青山就是金山銀山”等政策和理念的實施相關。