基于ＲＳ和ＧＩＳ的近代黃河三角洲土地利用／覆被變化

舒瑩 胡遠滿

摘要：根據１９８６、１９９６和２００１年ＴＭ影像和研究區１９８０年地形圖，利用ＲＳ和ＡＲＣ／ＩＮＦＯ進行解譯，得到研究區３個時相土地利用圖，在此基礎上分析黃河三角洲地區１９８６－１９９６和１９９６－２００１兩個時期土地利用和景觀格局變化。結果表明，黃河三角洲土地利用變化是顯著的，既有面積變化，又有空間格局的轉換，面積變化和空間變化不同時段特點有共性也有特性；土地利用/覆被變化是自然因素和人為因素綜合作用的結果，其中人為干擾是變化的主導因素。

關鍵詞：黃河三角洲；土地利用/覆被變化；驅動力；ＲＳ；ＧＩＳ

中圖分類號：Ｆ３０１．２４文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）14－2953-05

Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｌａｎｄ Uｓｅ and Cｏｖｅｒ Cｈａｎｇｅ ｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｄｅｌｔａ ｂｙ ＲＳ ａｎｄ ＧＩＳ

ＳＨＵ Ｙｉｎｇ１，ＨＵ Ｙｕａｎ－ｍａｎ２

（１． College of Environment and Energy Engineering，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ｈｅｆｅｉ ２３００２３，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＭ dａｔａ ｉｎ １９８６， １９９６ ａｎｄ ２００１ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉｅｆ ｍａｐｓ ｏｆ １９８０， ｔｈｒｅｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｍａｐｓ ｗｅｒｅ ｇａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＲＳ ａｎｄ ＡＲＣ／ＩＮＦＯ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎ ｔｗｏ ｐｅｒｉｏｄｓ （１９８６－１９９６ ａｎｄ １９９６－２００１） ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｄｅｌｔａ ｗｅｒｅ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ａｒｅａ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｈａｄ ｃｏｍｍｏｎｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ， ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｎａｔｕｒａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｙｅｌｌｏｗ Rｉｖｅｒ Dｅｌｔａ； ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ； ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ； ＲＳ； ＧＩＳ

全球環境變化是國際社會共同關注的熱點問題，土地利用／覆被變化（Ｌａｎｄ ｕｓｅ/ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅ，ＬＵＣＣ）是全球環境變化的重要組成部分和主要原因之一［１］。土地利用／覆被變化幾乎影響所有組織水平，從基因到全球，任何土地利用／覆被變化均能引起一定的環境后果［２－５］。３Ｓ技術的發展為土地利用／覆被變化的研究提供了大量數據和技術支持，近年來，關于土地利用/覆被變化及其驅動機制的研究層出不窮。土地利用/覆被變化是自然、社會、經濟共同作用的結果，是內部自然演替和外部作用力相互作用的結果，土地呈現出的各種類型的鑲嵌結構僅是變化過程中一個片斷。通過對不同時段的土地利用/覆被的變化分析，探索土地利用/覆被變化的動因和機制，為合理、適度地利用土地提供了依據，也是可持續發展的重要保證。

黃河三角洲是我國三大河口三角洲之一，也是世界上陸地資源生長最快的地區之一［６］。該區域自然資源豐富，是中國東部沿海土地后備資源最豐富的地區，位于其中的黃河三角洲國家級自然保護區是東亞鳥類遷飛網絡的主要保護區，區域內還有我國第二大油田（勝利油田），區域資源開發強度逐年增大。在自然演替和人工干擾的相互作用下，黃河三角洲土地利用/覆被變化非常迅速，掌握其土地利用/覆被變化規律，并開展土地利用規劃管理的研究，對于該區域的土地開發利用和資源的可持續發展有重要的現實意義［６］。以近代黃河三角洲為研究區域，近代黃河三角洲以墾利的寧海為頂點，北起套爾河口，南至淄脈溝口，是我國最大的新生濕地生態系統，是進行遙感動態監測和多元復合分析的最佳區域［７，８］。

１材料與方法

１．１數據源及其處理

以１９８６、１９９６和２００１年３個時相的Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ數據及１９８０年的３０張１∶５０ ０００的地形圖為基礎數據源。將１９８６年的ＴＭ數據與１９８０年的地形圖進行配準，１９９６和２００１年ＴＭ數據與１９８６年ＴＭ數據進行配準，誤差控制在１個相元內。配準后的圖在實地野外調查的基礎上，利用ＥＲＤＡＳ軟件進行監督分類，對道路、居民點等具有明顯紋理的土地利用／覆被類型進行手工勾繪，結合人工目視解譯獲得研究區３個時相的土地利用／覆被圖。由于三期圖像拍攝時間的差異（２００１年為５月，１９９６年為９月，１９８６年為６月），3個時間的潮位存在很大的差異，潮間帶的范圍有可能出現一些偏差。

１．２土地利用／覆被分類及變化分析方法

采用土地利用二級分類方法，根據黃河三角洲地區土地利用／覆被的特點，將該地區的土地分為９種類型，其中農田、蝦蟹田、建成區、鹽田及水域中水庫為人工土地利用類型，其他均為自然土地覆被類型（表1）。從各個類型具備的生態價值來看，濕地灌叢和灘涂為濕地生態系統特有土地覆被類型，生態價值相對最高，道路建成區生態價值相對最低。通過建立轉移矩陣，分析黃河三角洲土地利用／覆被變化過程。

２結果與分析

２．１土地利用／覆被類型面積的變化特征

２．１．１農田面積最大林地面積最小我國是農業大國，農業占有舉足輕重的地位，研究時段內，農田一直是研究區域的主要土地利用類型，所占比例最大。研究區位于黃河入海口，濕地灘涂面積大，由于海水倒灌灘涂土壤含鹽量大，僅能生長赤堿蓬、堿蓬和檉柳等大量鹽生植被，故濕地灌叢面積居次。林地面積研究時段內所占比例最小，包括人工刺槐林和天然柳林。草甸面積所占比例僅略高于林地，分布于距河口較遠的地區。其他類型3個年份所占比例變化較大，規律性不強（表2）。

２．１．２人工及自然土地類型變化差異大在土地面積上，人工土地利用類型面積不斷增加，自然土地利用類型面積不斷減少。除水庫外，人工土地利用總面積經歷了１９８６－１９９６年間小幅減少、１９９６－２００１年間大幅增加的趨勢，其中蝦蟹田對面積增加的貢獻率最大，兩個時段內年平均增長率大，尤其１９８６－１９９６年間年平均增長率高達８８．０７％；鹽田１９８６－１９９６年間面積減小，１９９６－２００１年間面積增大，鹽田固定性較高，１９８６－１９９６年間面積減少主要源于１９９６年所取ＴＭ影像為風暴潮后拍攝，風暴潮使海平面上升，淹沒沿海地區鹽田，部分鹽田難以被解譯所致；人工土地類型中僅有農田呈現小幅減少趨勢，這與保護區退耕還草的政策密不可分。自然土地類型中，林地在１９８６－１９９６年間由于大汶流保護區內部新種植一片人工刺槐林，面積增加；草甸在１９９６－２００１年間有所增長；其他自然土地覆被類型面積不斷減小，如濕地灌叢和灘涂年平均增長率兩個年段內均為負值。水體由于１９９６年風暴潮影響，其變化不能代表一般年份變化情況，故不作說明。

土地類型保有率人工土地利用類型遠高于自然土地覆被類型，人工土地利用類型保有率均在８０％以上，如蝦蟹田、建成區、農田保有率１９８６－１９９６年分別為９８．０９％、９４．９２％、８０．６３％，１９９６－２００１年分別為９０．０２％、９６．６７％、８９．３１％；自然土地覆被類型保有率均偏低，其中１９８６－１９９６年草甸和林地的保有率僅為６．６４％和７．７９％（表2）。

２．２類型的轉變

２．２．１１９８６－１９９６年面積轉變從１９８６年各種土地類型的轉化方向上來看，在１９８６-１９９６這段時間內，農田是此時段中面積損失最大的類型，主要轉化為濕地灌叢，總共轉化了 ２２ ７１６ ｈｍ２，另外，還有２．２４％的耕地轉化為草甸，3．6９％的農田轉化為水體；同時也有許多其他土地類型轉化為農田，如濕地灌叢、建成區、水體等，但轉入面積遠小于損失面積。蝦蟹田是研究時段面積增長最大的土地利用類型，面積增加主要源于濕地灌叢、鹽田和灘涂，其中濕地灌叢被占用最多，達到１３ ８５１ ｈｍ２，占蝦蟹田增加部分的約５０.00％。建成區的擴展主要占用濕地灌叢和農田，其擴展主要是靠占用農田和自然土地覆被類型實現的。草甸由于風暴潮的影響在此階段有大幅度的變化，自穩定性僅有６．６４％，主要是和濕地灌叢之間的轉化。鹽田發生了很大的改變，只保留了原來的４３．２９％，面積１４ ６５９ ｈｍ２，主要轉化為蝦蟹田和灘涂，轉化面積分別為７ ３６６、６ ７３５ ｈｍ２，濕地灌叢和灘涂是該時期鹽田面積增加的主要來源區域。林地面積有部分增加，主要表現為人工林地的增加，通過占用耕地和濕地灌叢，到１９９６年林地面積增加了1４８.40％。濕地灌叢主要由蘆葦、檉柳等組成，濕地灌叢的穩定性較低，只有５3．15％的沒有發生轉化，主要轉化為耕地、蝦蟹田和灘涂3種類型；此時段內由于葦田的大規模開發，還有部分耕地、草甸和灘涂被開發為葦田，所以雖然濕地灌叢的穩定性不高，但是總面積上變化不大。由于風暴潮的影響，該時段內的水體面積急劇增加，主要來源于灘涂、濕地灌叢和部分農田。灘涂面積研究時段內也有大幅縮減，轉出面積遠大于轉入面積，主要轉化為蝦蟹田、鹽田、濕地灌叢和水體（表3）。

２．２．２１９９６－２００１年面積轉變在１９９６-２００１年間，農田面積變化不大，轉出轉入各類型面積均以濕地灌叢為最大，其次為水體。蝦蟹田面積在此時段有大幅增加，通過占用濕地灌叢和灘涂，面積增加了１倍以上。草甸類型發生了極大的改變，只保留了原有面積的１３．７６％，主要轉化為濕地灌叢、農田、水體、蝦蟹田；草甸總面積仍增加了６ ２６０ ｈｍ２，源于濕地灌叢的轉入，此時段內共有１２ ６22 ｈｍ２濕地灌叢轉為草甸。建成區面積有增加，但幅度不大。通過占用沿海灘涂，鹽田面積增加，此時段內共占用灘涂１０ ４７８ ｈｍ２。林地面積變化不大，但穩定性較低，只有６６．１7％的林地沒有被人為改變，主要是和濕地灌叢、農田之間的相互轉化。濕地灌叢是大多數土地類型增加的主要來源，此時段面積不斷減小，只保留了原有面積的５７．６1％，主要轉化方向是農田、蝦蟹田、草甸，分別轉化了１３ ８１１、１２ ６６９、１２ ６２２ ｈｍ２。因１９９６年風暴潮造成水體面積較大，故２００１年明顯減小，水體面積減幅較大，水體面積有１８ １８７ ｈｍ２轉化為海域，有９ ０３３ ｈｍ２轉化為灘涂，另有４ ７１５ ｈｍ２轉化為耕地。沿海灘涂是各土地類型中轉化率較高穩定性較低的類型，有６1．66％轉化為不同用途類型的土地，主要轉化方向是蝦蟹田和鹽田（表4）。

２．３各時期土地類型空間格局轉變特征

２．３．１土地類型變化四周大內部小對比兩個時段變化，１９８６－１９９６年變化范圍比１９９６－２００１年大，１９８６－１９９６年四周連片變化較１９９６－２００１年明顯，１９９６－２００１年內部零星變化數量明顯增加。綜合分析１９８６－１９９６年和１９９６－２００１年土地利用／覆被變化圖，土地類型變化幾乎遍布整個研究區，但變化幅度沿海四周高于內陸內部，四周連片變化，內部零星變化，呈現出從內陸向沿海逐步推進之勢（圖1）。

２．３．２在原有類型邊界上擴展或縮進黃河三角洲內各種類型的轉變主要是在原有類型邊界上的擴展或縮進。擴展方面，蝦蟹田、建成區等人類影響較大的類型呈現出明顯的沿原有邊緣不斷擴展趨勢；農田、濕地灌叢、鹽田等有一定人類影響的類型，區域邊界有擴展也有縮進；沿海灘涂和水體受人類影響最小，尤其是沿海灘涂，除去蝕退和淤積的影響，灘涂變化的趨勢以沿背海方向不斷縮進趨勢；水體變化兩個時段內有所不同，１９８６－１９９６年，水體面積有隨著區域邊緣不斷增大，幅度較大，但１９９６－２００１年，水體面積迅速減小，呈現出和灘涂相同的空間變化趨勢。

２．３．３沿海淤積蝕退各有特色黃河三角洲實際上是新生陸地面積最大的區域之一，河口地區由于帶來上游大量泥沙不斷淤積和１９９６年黃河三角洲地區入海口的人為改造，造成研究的兩個不同時段沿海地區淤積和蝕退變化各有不同。１９８６－１９９６年間，黃河入海口居于研究區以東，向東南入海，此期間研究區域東南部面積不斷增加，而研究區北部和東北部由于海洋的蝕退作用，面積有所減少；１９９６年９月黃河入海口人為變遷，位于研究區以東，變東南為東北入海，造成１９９６－２００１年間研究區北部和東南部出現蝕退趨勢，蝕退幅度北部大于東南部，研究區東北入海口處出現明顯淤積趨勢，面積不斷增大。

３結論與討論

研究結果表明，在研究區范圍內，人工土地利用類型面積不斷增加，自然土地覆被類型面積不斷減少；土地利用／覆被類型保有率人工土地利用類型遠高于自然土地利用類型。各土地利用／覆被類型之間相互轉化，研究時段內土地利用／覆被類型變化強烈；土地利用／覆被類型變化幾乎遍布整個研究區，但變化幅度沿海四周高于內陸內部，四周連片變化，內部零星變化，呈現出從內陸向沿海逐步推進之勢；各種類型的轉變主要是在原有類型邊界上的擴展或縮進。

土地利用／覆被變化既包括自身的演變，又包括外界因素的影響。外界因素包括自然干擾和人為干擾兩方面。黃河三角洲土地利用／覆被變化主要是自然地理和人類社會經濟等因子綜合作用的結果［９－１２］。

自然因素方面，水文變化、泥沙淤積和蝕退是研究區土地利用／覆被變化的自然動因。沿海地帶的淤積和蝕退帶動了整個黃河三角洲濕地自然景觀的演替。水文變化主要表現在黃河流量變化、流向變化和風暴潮等方面。黃河從２０世紀８０年代末開始出現了不同程度的斷流，流量的減少導致黃河三角洲地區土壤含鹽量的變化，而土壤含鹽量是植被生長的重要指標之一，與植被的演替密切相關。黃河入海口的改道更促進了研究區土地利用／覆被的變化，隨著入海口的改變，研究區土壤含鹽量發生相應變化，土壤和植被均相應發生變化。原入海口含鹽量增加，生長其上的濕地灌叢因為含鹽量的增加逐漸退化成光板灘涂；新入海口土壤含鹽量下降，光板灘涂因含鹽量下降逐漸被赤堿蓬、堿蓬、檉柳等鹽生植被覆蓋，隨著含鹽量的進一步下降，鹽生植被被蘆葦所替代，最終形成有植被覆蓋的濕地灌叢。

人為干擾是土地利用／覆被變化的另一主要動因，由于人類開發強度和廣度的增加，人為干擾已成為研究區土地利用/覆被變化的主導因素。研究區人為干擾活動主要表現在兩個方面：首先，研究區農業開發強度不斷增大，農業活動主要集中在農田、蝦蟹田、鹽田面積的變化上；蝦蟹田和鹽田在研究時段內增加幅度較大，主要分布在沿海灘涂和濕地灌叢地帶，新建的蝦蟹田和鹽田擠占了自然植被，土地利用方式有了較大的改變，人工作業的痕跡日趨明顯；值得一提的是，農田面積在研究時段內出現小幅減少的趨勢，這與政府退耕還草的政策密不可分，農田的轉出大部分變成濕地灌叢，促進了該區域生態效益的提高。其次，城市化和工業化進程的推進也是研究區土地利用/覆被變化的重要動因，研究時段內，居民點面積不斷增加，從１９８６年的２３ １０２．４ ｈｍ２增加到１９９６年的３３ １１０．５ ｈｍ２，再增加到２００１年的３９ ３９７．８ ｈｍ２，逐年增加；油田等工礦用地面積亦增加迅速，石油是國家經濟的命脈，在研究區的環境保護區內，油田對土地景觀的生態效益影響很大；居民點和油田的增加，帶動了研究區道路網絡的增加，更進一步增加了研究區的建成區面積，而建成區面積的增加主要是侵占自然土地覆被類型。

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