基于RS和GIS的縣域土地利用變化分析
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摘要：以西藏自治區林芝地區林芝縣2000年和2010年土地利用資料為基礎，通過ArcGIS 10.0平臺對土地利用類型數據進行定量分析，得出林芝縣在10年間的土地利用變化情況。結果表明，在2000—2010年，林地大量轉化為草地和耕地，導致林地面積急劇減少，而耕地和草地面積大量增加;建設用地有擴張趨勢;水域面積和未利用地面積不斷減少。建議嚴格控制林地向草地和耕地的轉化，保證林地面積的不減少;建設用地的增長要有明確的規劃，既要發展經濟也要避免生態環境的破壞;同時對水域進行保護，避免水域的進一步減少。
關鍵詞：GIS;土地利用變化;土地利用轉移矩陣;林芝縣
中圖分類號：F301;P237;P208 文獻標識碼：A
文章編號：0439-8114（2019）06-0050-04
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.06.012 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：
Abstract： Based on the data of land use in Linzhi county of Linzhi district of Tibet Autonomous Region in 2000 and 2010， quantitative analysis was conducted through the ArcGIS 10.0 platform to the land use data， and the Linzhi county in 10 years the land use changes was obtained. The results showed that during 2000 to 2010， a large number of forest land translated into grassland and cultivated land， resulting in forest area dropped sharply， and the area of cropland and grassland increased; Construction land had a trend of expansion; Water area and unused land area decreased continuously. It was suggested to strictly control the conversion of forest translate into grassland and cultivated land， and to ensure that the forest land isn’t reduced again; Construction land growth should have a clear plan， not only economic development but also to avoid the destruction of the ecological environment; At the same time， It was suggested to protect the waters land to avoid further reduction.
Key words： GIS; change of land use; land use transfer matrix; Linzhi county
土地是人類賴以生存的物質基礎，土地利用的變化對人類的生產生活有著巨大的影響。人類活動與自然界間的互動最直接的表現就是土地利用類型面積變化[1]。人們通過自己的活動對土地進行改造導致土地利用類型的不斷變化。隨著人口的不斷增加，經濟水平發展的不斷加快，土地利用類型的面積發生著巨大的變化。西藏自治區在中國的西南地區，由于其地理環境的特殊性，土地利用類型的變化對西藏自治區甚至全國的生態環境有著重大的影響。選取西藏自治區林芝地區林芝縣為例，進行土地利用變化的分析，對土地的利用提出一些建議，以期為西藏自治區全區土地利用的分析奠定基礎。
1 研究區概況
林芝縣隸屬西藏自治區林芝地區，于2015年改制稱市，而林芝縣也相應改制成為巴宜區。因本研究選取2000年和2010年數據，故選用舊制稱謂。林芝縣地處中國西藏東南部、南部，為岡底斯山余脈，北部屬念青唐古拉山支脈高山地段，雅魯藏布江與尼洋河在此相匯，是青藏高原海拔最低的區域，素有“西藏江南”之美譽[2]。境內平均海拔3 000 m，最高峰加拉白壘峰，海拔7 300 m，最低處為巴玉村，海拔1 600 m，相對高差達4 700 m。該地區受印度洋暖濕氣流的影響，境內屬溫帶濕潤季風氣候，雨量充沛，日照充足，冬季溫和干燥，夏季濕潤無高溫。年平均氣溫8.5 ℃（最冷1月，平均氣溫為-2 ℃，最熱7月，平均氣溫20 ℃）。無霜期175 d左右。年日照時間2 022 h。年平均降水量654 mm，主要集中在5—9月，占全年降水量的90%左右。
2 數據來源與研究方法
2.1 數據來源
數據來源于西藏自治區2000年和2010年兩期的遙感影像，林芝縣行政區劃圖和《林芝市統計年鑒》（2015年）以及林芝縣相關統計資料。
2.2 研究方法
借助ENVI平臺對獲取的遙感影像進行解譯，在此基礎上對土地利用類型進行監督分類。土地利用類型的劃分是土地利用調查與監測的基礎[3]，也是開展本項研究的前提。根據研究區域土地利用/覆被的實際情況、各類用地在遙感影像圖上的可識別精度，考慮數據轉換的可行性，將研究區土地利用一級類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用地共6大類[4]。本研究確定的土地利用分類系統見表1。通過ArcGIS 10.0平臺使用行政區劃對獲得的土地利用類型進行剪切，獲得兩期研究區域的土地利用類型（圖1）。最后對獲取的兩期數據進行疊置分析，得到土地利用轉移矩陣。結合土地利用動態度，土地利用開發度，土地利用耗減度進行土地利用變化分析，它們用于對土地利用面積動態變化速度、新開發速度和被耗減速度的度量，從凈變化和實際變化兩個方面對土地利用情況進行分析[5]。 2.3 土地利用動態度、土地利用開發度、土地利用耗減度
2.3.1 土地利用動態度 土地利用動態度表示單位時間內某一種土地利用類型面積的變化程度[6]。其表達式如下：
式中，K為a時刻到b時刻某一種土地利用類型度;Ua為a時刻某一種土地利用類型的面積;Ub為b時刻某一種土地利用類型的面積;T為a時刻到b時刻的研究時段長。
2.3.2 土地利用開發度 土地利用開發度表達的是單位時間內某一種土地利用類型實際新開發的程度[7]。其表達式如下：
式中，LUD為a時刻到b時刻某一種土地利用類型開發度;Dab為a時刻到b時刻某一種土地利用類型的轉入面積;Ua為a時刻某一種土地利用類型的面積;T為a時刻到b時刻的研究時段長。
2.3.3 土地利用耗減度 土地利用耗減度表達的是單位時間內某類型土地利用被實際消耗的程度[8]。其表達式如下：
式中，LUC為a時刻到b時刻某一種土地利用類型耗減度;Cab為a時刻到b時刻某一種土地利用類型的轉出面積;Ua為a時刻某一種土地利用類型的面積;T為a時刻到b時刻的研究時段長。
3 土地利用變換分析
在ArcGIS 10.0中進行面積統計分析，得到如表2所示的林芝縣2000年和2010年各利用類型的土地面積。通過ArcGIS 10.0平臺對土地利用類型進行融合、疊置處理，得到土地利用轉移矩陣（表3）。
3.1 土地利用變化的時間分析
從表2可以看出，2010年與2000年相比，各類型土地利用面積均有較大變化，面積增加的分別是草地、耕地和城鄉工礦居民用地，分別增加了120 736.78、15 402.41和628.48 hm2，增加的比例分別為52.06%、268.90%和145.87%;其次是未利用地、水域和林地的減少，分別減少了104 960.49、21 196.11和10 311.07 hm2，減少比例分別為53.74%、54.69%、2.69%。耕地的土地利用動態變化度最大，為26.89%，林地的最小，為-0.27%。
3.2 土地利用變化的空間分析
3.2.1 耕地轉換分析 2000—2010年，林芝縣耕地增加了15 402.41 hm2，其中有12 363.77 hm2草地和5 549.55 hm2林地轉換為耕地，同時也有一部分耕地轉換成了其他類型用地，向草地和林地的轉換面積較大，分別為1 626.16和870.63 hm2。耕地的利用動態度為26.89%，開發度為32.94%（表2、表3），可見有大量的其他利用類型的土地轉換為耕地，由土地利用轉移矩陣可以得出耕地的增加主要來自草地和林地。因此，分析認為存在著毀林開荒的現象。
3.2.2 林地轉換分析 林地在2000—2010年減少了10 311.07 hm2。通過土地利用轉移矩陣可以發現，除有5 549.55 hm2林地轉換為耕地外，有118 244.76 hm2的林地轉換成了草地，有8 088.45 hm2的林地轉換成了未利用地，還有2 362.15 hm2林地轉換成了水域。同時有870.63 hm2的耕地、79 712.35 hm2的草地、5 758.73 hm2的水域、13.17 hm2的城鄉工礦居民用地、37 612.70 hm2的未利用地轉換為林地，在總量的轉換上，林地的減少量大于林地的增加量。林地的利用動態度為-0.27%，開發度為3.23%，耗減度為3.50%（表2、表3），林地的減少主要轉換成了未利用地、耕地和草地，因此與“3.2.1”的分析是一致的，存在著毀林開荒的現象。
3.2.3 草地轉換分析 通過土地利用類型統計發現，2000—2010年土地利用類型數量變換最大的就是草地，共增加了120 436.78 hm2，通過轉移矩陣發現，雖然草地中有12 363.77 hm2轉換成了耕地、79 712.35 hm2轉換成了林地、20 210.61 hm2轉換成了未利用地、4 934.99 hm2轉換成了水域和建設用地（城鄉工礦居民用地），但有111 457.57 hm2的未利用地和118 244.76 hm2的林地轉換成了草地（表2、表3），草地增加的面積要遠遠大于其減少的面積，因此認為草地的增加主要來源于未利用地和林地的轉換。2000年林芝縣的牲畜總頭數為81 600頭，2010年林芝縣的牲畜總頭數為108 247頭。林芝縣畜牧業發展較快，牲畜頭數的增加導致了草地面積的不斷增加。牲畜頭數的增加表明林芝縣的畜牧業發展較快，為滿足畜牧業對草地的需求，大量的未利用地和林地轉換為草地。
3.2.4 水域的轉換分析 2000—2010年，水域面積減少了21 196.11 hm2，通過轉移矩陣發現，在水域與其他的土地利用類型之間進行轉換較大的是水域向未利用地的轉換，累計有17 579.47 hm2，轉換成林地、草地轉換凈值均在3 000 hm2左右，與轉換成未利用地的面積相比較少。水域的土地利用動態度為-5.47%，開發度為2.39%，耗減度為7.86%（表2、表3）水域面積向未利用地的轉換表明水域在不斷地退化縮小，由土地利用類型（圖1）可知，水域的縮減主要集中在林芝縣東部地區。
3.2.5 建設用地轉換分析 建設用地（城鄉工礦居民用地）2000—2010年增加了628.48 hm2，雖然增加面積不大，但建設用地動態度達到14.59%，開發度達到17.07%，耗減度僅為2.49%（表2、表3），表明建設用地的增加速度比較快。土地利用轉移矩陣表明建設用地的增加主要來自草地的減少，人口的增加、經濟的快速增長導致建設用地開始擴張，大量占用了縣城周邊的草地[9]。 3.2.6 未利用地轉換分析 在2000—2010年，未利用地減少了104 960.49 hm2，其中轉換面積較大的是向草地轉換，面積達到111 457.57 hm2，其次是向林地轉換，面積為37 612.70 hm2。未利用地的動態度為-5.37%，開發度為2.37%，耗減度為7.75%（表2、表3），表明未利用地開始被不斷地開發為草地，以滿足畜牧業發展的需要。
4 小結與建議
利用ArcGIS 10.0平臺對2000年和2010年的土地利用數據進行處理，通過對耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用地等6種土地利用類型的面積變化、土地利用動態度、土地利用開發度、土地利用耗減度等指標進行分析得出如下結論。
1）在2000—2010年，草地面積增加最大，由2000年的231 345.51 hm2增加到2010年的351 782.29 hm2，其次為耕地面積由2000年的5 727.83 hm2增加到2010年的21 130.24 hm2。并且90%以上的草地由林地轉換而來，表明存在毀林開荒、毀林畜牧的現象。
2）建設用地面積雖然增加不多，但建設用地動態度和開發度分別高達14.59%和17.07%，表明建設用地也以較大的速度在擴張。建設用地的增加主要來源于草地的減少，通過土地利用類型的變化可以看出，建設用地的擴張集中在河流兩岸，占用的多是肥美的草地。
3）水域和未利用地大量減少。水域和未利用地的耗減度分別達到7.86%和7.75%，表明在2000—2010年，大量的未利用地的減少轉化為其他類相關土地，主要轉化為了草地。大量的水域轉換成為未利用地，表明林芝縣的水域存在著過度利用，導致水域退化的現象。
針對以上土地利用結論，為更好地利用土地資源提出以下建議。
1）要嚴格控制林地向耕地和草地的轉換。森林作為可再生資源，是人類生存不可缺少的物質基礎，為人類提供了木材、竹材、林副產品、藥材等，此外還具有防風固沙、涵養水源、防止水土流失、消除噪音、凈化空氣等作用[10]，保護和發展森林資源不僅是為了當代人的利益，更是為了后代人的利益。森林是人類賴以生存和發展的資源和環境。林芝縣地處高原地區，森林的生產生態價值尤為重要，一旦損毀很難再恢復，嚴格控制林地向耕地和草地的轉換十分重要。
2）對建設用地的增長要有明確的規劃。盡管建設用地在10年間僅增加了628.48 hm2，但建設用地的動態度和開發度均比較高，有快速擴張的趨勢。經濟的快速發展和人口的增加導致建設用地的需求不斷增加，但經濟的發展不能以犧牲生態環境為代價，因此，建設用地的擴張要有明確且嚴格的規劃，既要保證經濟的發展、人民生活水平的提高，還要保護好人類賴以生存的生態環境。
3）控制水域面積的減少。林芝縣處于西南高原地區，降水量較少，水域對整個區域的生態系統健康運轉有著十分重要的價值，為農牧民提供牲畜水源以及林草地灌溉水源。針對林芝縣東部地區水域面積的不斷減少，要采取措施查明水源退化的原因，對水源地進行盡可能的修復，保障農牧民正常的生產生活。
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