焦作市1980~2000年土地利用時(shí)空變化分析

王冰琰，安 邵

（1. 河南理工大學(xué) 測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000；2. 河南神火集團(tuán) 泉店煤礦，河南 許昌 461100）

焦作市1980~2000年土地利用時(shí)空變化分析

王冰琰1，安 邵2

（1. 河南理工大學(xué) 測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000；2. 河南神火集團(tuán) 泉店煤礦，河南 許昌 461100）

采用GIS技術(shù)，對(duì)焦作市1980～2000年土地利用結(jié)構(gòu)的時(shí)空變化進(jìn)行分析。研究表明，焦作市土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化：耕地、草地、城鎮(zhèn)用地經(jīng)歷了一個(gè)先增加后減少的過(guò)程；水域、農(nóng)村居民點(diǎn)與未利用地的面積先減少后增加；其他建設(shè)用地一直處于增加狀態(tài)；林地和灘涂一直處于減少狀態(tài)。20 a間焦作市的土地利用變化主要集中在耕地、林地、草地、水域、灘涂、農(nóng)村居民點(diǎn)之間的相互轉(zhuǎn)換。

GIS；土地利用變化；焦作市

地球表層系統(tǒng)最突出的景觀標(biāo)志就是土地利用與土地覆蓋[1]。及時(shí)準(zhǔn)確地掌握土地利用動(dòng)態(tài)變化情況，對(duì)分析土地資源消長(zhǎng)原因、預(yù)測(cè)土地資源消長(zhǎng)趨勢(shì)、研究和制定加強(qiáng)土地資源保護(hù)及合理應(yīng)用的對(duì)策、進(jìn)一步提高集約經(jīng)營(yíng)和科學(xué)管理的水平都具有重要的意義[2,3]。

1 研究區(qū)域與研究方法

焦作市位于河南省西北部，北依太行山脈與陜西省接壤，南鄰黃河與鄭州相望，東連新鄉(xiāng)，西接洛陽(yáng)，總面積達(dá)4 060 km2，全市總?cè)丝?66萬(wàn)。地貌由平原與山區(qū)兩大基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，地勢(shì)北高南低，地形變化較大，層次分明。區(qū)域內(nèi)植被種類多樣，水資源豐富。礦產(chǎn)資源40余種，占全省已發(fā)現(xiàn)礦種的25%。

圖1 2000年焦作市土地利用類型圖

本文使用1980年、1995年和2000年3期焦作市土地利用現(xiàn)狀圖，將土地利用類型劃分為9類：耕地、林地、草地、水域、灘涂、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、其他建設(shè)用地、未利用地。利用ArcGIS10.0的空間分析模塊對(duì)土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行數(shù)字化處理，轉(zhuǎn)化為.shp格式的矢量圖像，然后對(duì)處理過(guò)的圖像進(jìn)行疊加分析、統(tǒng)計(jì)處理，得到1980年、1995年和2000年的土地利用類型圖（圖1）及屬性信息。將屬性信息導(dǎo)入Excel，計(jì)算出1980~1995年、1995~2000年2個(gè)時(shí)期的土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣，進(jìn)而對(duì)焦作市的土地利用變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。

2 土地利用動(dòng)態(tài)變化分析

2.1 土地利用結(jié)構(gòu)總體特征

利用ArcGIS10.0的統(tǒng)計(jì)功能得到1980年、1995年與2000年焦作市各類土地面積（表1）。1980~2000年焦作市的主要土地利用類型以耕地為主，占土地總面積的65.73%~69.21%；其次為林地和農(nóng)村居民點(diǎn)，分別占土地總面積的10.59%~13.05%和7.43%~9.85%。

表1 焦作市1980~2000年土地利用格局變化

2.2 土地利用變化速率分析

土地利用變化速率可以用單一土地利用動(dòng)態(tài)度來(lái)衡量，其公式為[4,5]：

式中，Ua、Ub分別為研究初期和末期某一土地利用類型的數(shù)量；T為研究時(shí)段。當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，K值反映該時(shí)段內(nèi)某種土地利用類型數(shù)量的年變化率。根據(jù)式（1）分別計(jì)算出1980~1995年和1995~2000年這兩個(gè)時(shí)期內(nèi)焦作市各土地利用類型的年變化率（見表 1）。

1980~1995年期間，各土地利用類型變化速率排序?yàn)椋核颍疚蠢玫兀静莸兀境擎?zhèn)用地＞灘涂＞農(nóng)村居民點(diǎn)＞林地＞耕地＞其他建設(shè)用地，其中水域、未利用地的年變化率較大，分別為3.99%、3.68%和2.50%。

1995~2000年期間，焦作市土地利用變化速度明顯增大，各土地利用類型間的相互轉(zhuǎn)換加強(qiáng)，總的土地利用類型年變化率較1980~1995年明顯增大，其土地利用類型年變化率排序?yàn)椋何蠢玫兀舅颍緸┩浚巨r(nóng)村居民點(diǎn)＞草地＞其他建設(shè)用地＞城鎮(zhèn)用地＞林地＞耕地，其中未利用地、水域、灘涂的年變化率最大，分別為77.50%、21.31%、11.77%。

2.3 土地利用類型的內(nèi)部轉(zhuǎn)化分析

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以全面而具體地表現(xiàn)區(qū)域內(nèi)土地利用變化特征和各土地利用類型之間的流向，揭示不同土地利用類型間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，進(jìn)而更好地了解土地利用時(shí)空演變過(guò)程[6,7]。利用ArcGIS10.0的空間分析模塊與Excel統(tǒng)計(jì)功能，分別計(jì)算出焦作市1980~1995年、1995~2000年2個(gè)時(shí)期的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（見表2、表3）。

表2 焦作市1980~1995年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/%

表3 焦作市1995~2000年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/%

從表2、表3可以看出：①在1980~1995年和1995~2000年期間，土地利用變化具有相似的規(guī)律。水域、灘涂和其他建設(shè)用地在這兩個(gè)時(shí)期內(nèi)的轉(zhuǎn)出概率較大，均在75%左右；其次為農(nóng)村居民點(diǎn)、草地、林地和城鎮(zhèn)建設(shè)用地，耕地在這兩個(gè)時(shí)期內(nèi)的轉(zhuǎn)出概率均不到10%，變動(dòng)相對(duì)較小。②1980~1995年期間，各種土地類型轉(zhuǎn)入耕地的概率中，水域、灘涂、其他建設(shè)用地均在55%左右，其次是未利用地、農(nóng)村居民點(diǎn)和草地。③1995~2000年期間，各種土地類型轉(zhuǎn)入耕地的概率中，除水域輸出概率達(dá)到65.17%，其他各類型的轉(zhuǎn)出概率較1980~1995年期間均有所下降；另外，其他建設(shè)用地有66.51%轉(zhuǎn)換成了農(nóng)村居民點(diǎn)。

3 結(jié) 語(yǔ)

1980~1995年期間，焦作市耕地面積變化明顯，增加了141.66 km2，增加的部分主要由林地、草地、水域、灘涂這4種對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)起重要作用的土地利用類型轉(zhuǎn)換而來(lái)；1995~2000年期間，耕地面積大致保持不變，僅減少了2.45 km2。

1980~2000年期間，草地、城鎮(zhèn)用地都經(jīng)歷了一個(gè)先增加后減少的過(guò)程；水域、農(nóng)村居民點(diǎn)都經(jīng)歷了一個(gè)先減少后增加的過(guò)程，其中農(nóng)村居民點(diǎn)在后5 a增幅較大，增加了98.45 km2；其他建設(shè)用地一直處于增加狀態(tài)；林地、灘涂始終處于衰退期，面積一直處于減少狀態(tài)，在20 a內(nèi)分別減少了99.97 km2和70.66 km2，其中分別有75.05 km2的林地與85.43 km2的灘涂流向了耕地，反映了焦作市在城市發(fā)展過(guò)程中，耕地開墾對(duì)林地、灘涂造成很大的破壞，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的威脅。

1995~2000年的土地利用轉(zhuǎn)化速率較1980~1995年明顯增大，說(shuō)明在后5 a間焦作市土地覆蓋發(fā)生了較大變化，各土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)換不斷加強(qiáng)。影響土地利用變化的最主要因素是當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、農(nóng)業(yè)用地與建設(shè)用地結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整。

[1] 卓靜，郭偉，鄧?guó)P東，等. 基于GIS/RS的榆林市土地利用時(shí)空格局動(dòng)態(tài)分析[J]. 水土保持通報(bào)，2013,33(1)：271-274

[2] 孫存舉,趙鵬祥,張振華.基于GIS和RS的黃龍山林區(qū)土地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化分析[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2012,27(3)：174-179

[3] Baskent E Z，Kadiogullair A I. Spatial and Temporal Dynamics of Land Use Pattern in Turkey:A Case Study in Inegol[J].Landscape and Urban Plannning，2007，81：316-327

[4] 王秀蘭,包玉海.土地利用動(dòng)態(tài)變化研究方法探討[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展,1999,18(1)：81-87

[5] 孟曉樂(lè),於忠祥.基于GIS技術(shù)的土地利用空間結(jié)構(gòu)變化研究[J]. 地理信息空間,2013,11(4)：119-121

[6] 劉建飛,楊勤科,梁偉,等. 近30年來(lái)陜北黃土高原土地利用動(dòng)態(tài)變化分析[J]. 水土保持研究,2009,16(2)：112-117

[7] 戴梁，劉明超. 基于RS與GIS的寧波市鄞州區(qū)土地利用變化分析[J]. 地理空間信息,2010，8(4)：121-123

Research on the Spatial Changes of Jiaozuo City Land-use from 1980 to 2000

byWANG Bingyan

This paper used GIS spatial analysis technique to analyze the spatial changes of land-use of Jiaozuo City in the past 20 years(1980~2000). The results show that cropland, grassland and urban land firstly increased and then decreased on the contrary of water area, rural residential and unused land. The construction land use type was consistently increased, forestland and tidal flats was decreased in the whole period. The dominant land–use change type and the transformation mainly happened among farmland, grassland, water area, tidal fl ats and rural residential in the last 20 years.

GIS, land-use change, Jiaozuo City

P208

B

1672-4623（2014）05-0091-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2014.05.033

2013-10-23。

項(xiàng)目來(lái)源：中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)資助項(xiàng)目（MTKJ2010-377）；河南理工大學(xué)博士基金資助項(xiàng)目（B2006-18）。

王冰琰，碩士，主要研究方向?yàn)橥恋毓芾砼c3S集成應(yīng)用。