基于GIS的歷山國家級自然保護區土地利用變化分析

宋慧

(山西沃成生態環境研究所,山西 太原 030006)

1 研究區概況

山西歷山國家級自然保護區于1983年經山西省人民政府批準成立，1988年5月經國務院批準為國家級森林和野生動物保護區。保護區位于山西省南部中條山脈的東段，地處運城、晉城、臨汾三市的垣曲、陽城、沁水、翼城四縣毗鄰地界[1]。地理坐標為111°51′10″—112°5′35″ E，35°16′30″—35°27′20″ N。主要保護對象為暖溫帶森林植被和珍稀動物，屬森林生態系統類型自然保護區。

2 研究方法

2.1 轉移矩陣

如果研究時間段內開始時間點和結束時間點的土地利用類型相同，則土地利用轉移矩陣是一個n×n(n代表土地利用類型)的二維表格，表格行方向信息表示了起始時間點土地利用類型信息，列方向信息表示了終止時間點土地利用類型信息，行列相交單元格表示了研究時間段內地類之間的相互轉換情況[2,3]。通過轉移矩陣可以得到研究時間段內各地類的時空變化情況。

2.2 GIS空間相交

基于土地利用圖斑的空間信息和屬性信息，通過對比相同位置圖斑在不同時間點的土地利用類型，對圖斑重新進行空間分割，得出研究區域在研究時間段內土地利用類型的時空變化信息。

基于山西歷山國家級自然保護區2014年、2017年兩期林業小班數據，依據《土地利用現狀分類 GB/T 21010-2017》對小班地類進行合并，將17個土地利用類型合并為耕地、林地、住宅用地、水域及水利設施用地、其他用地5個一級土地利用類型。通過GIS空間相交工具，進行地類時空變化分析。

3 結果與分析

3.1 地類結構變化

由表1可得，歷山國家級自然保護區地類時空變化較小，地類結構穩定，以林地為主，2014年和2017年林地面積占保護區面積比例分別為97.63%和97.67%；其次是耕地，2014年和2017年耕地占保護區面積比例分別為1.83%和1.64%；耕地面積減少46 hm2，林地面積增加11 hm2，其他用地面積減少3 hm2，水域及水利設施用地面積增加33 hm2，住宅用地面積增加6 hm2。

表1 研究區地類面積分布 hm2

3.2 地類時空變化分析

由表2可得，2014年和2017年與人類活動相關的土地利用類型(耕地、住宅用地、水域及水利設施用地、其他用地)分別占保護區總面積的2.37%和2.33%；2014年到2017年有23 629 hm2的區域未發生地類變化，占研究區域總面積的98.88%；發生變化區域面積為269 hm2，占研究區域總面積的1.12%；減少的耕地中86.8%轉換為林地，增加的林地中92.6%來自于對耕地的占用；其他用地面積較小，空間變化較大，在研究時間段內其他用地全部發生變化；住宅用地少量增加，增加的住宅用地來自于對耕地和林地的占用。

表2 研究區2014—2017年土地利用轉移矩陣

由圖2可得，歷山國家級自然保護區與人類活動相關的土地利用類型主要分布于實驗區；41 hm2的林地轉換為水域及水利設施用地，由變化圖斑形狀及分布情況來看，該面積的變化可能由于不同時相圖斑精度的影響；實驗區有較大面積耕地轉換為林地。

圖1 研究區域2014-2017年土地利用變化圖譜

4 結論

綜上可得，歷山國家級自然保護區地類結構穩定，以林地為主，2014年和2017年林地面積占保護區面積比例分別為97.63%和97.67%；保護區與人類活動相關的土地利用類型面積較小，主要分布于實驗區，2014年和2017年其面積分別占保護區面積的2.37%和2.33%；林地面積有所增加，增加的林地主要來自于對耕地的占用。