2000—2018年長吉圖地區土地利用動態變化研究

李俊鋒 劉吉平

摘 要 土地利用是指人類依據土地的自然特點，按照一定的目的，采取一系列手段對土地進行規劃、管理和治理。土地作為地球表面基本的地理單元，與人類生活息息相關。目前，隨著經濟的快速發展和城市化進程加快，人類活動對土地的影響越來越強烈。基于此，以馬爾科夫轉移矩陣和土地動態度為技術手段，對2000—2018年長吉圖地區的土地利用動態變化進行研究。

關鍵詞 土地利用;長吉圖地區;動態變化

中圖分類號：K903 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.15.055

近二十年來，隨著經濟的發展，基礎建設用地擴張對自然生態系統和耕地均造成了重要影響，我國城鄉建設不斷加快，土地利用格局發生巨大變化，土地利用/土地覆蓋變化（LUCC）成為土地資源利用研究的熱點課題[1]。國內外學者均采用不同的模型和方法對土地動態變化進行了深入研究，但研究方法、手段、內容以及研究角度存在差異，常見的方法和模型有景觀格局指數法、馬爾科夫轉移矩陣以及土地利用綜合動態度[2-6]。本研究運用馬爾科夫轉移矩陣和土地利用動態度等方法相結合，對2000—2018年長吉圖地區的土地利用動態進行研究，以促進長吉圖地區土地合理規劃，為他人研究土地動態變化提供參考和理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

“長吉圖”是長吉圖開發開放先導區的簡稱，位于吉林省的東部和中部地區，總面積為7.32萬平方千米，大致位于北緯41°～46°，東經124°～131°。長吉圖北臨黑龍江省，南連遼寧省，西接內蒙古自治區，東靠日本海，在行政上包括長春市大部分（長春市城區、德惠市、九臺市、農安縣）、吉林市部分地區（吉林市城區、蛟河市、永吉縣）和整個延邊州[7]。該地區地勢自西向東逐漸降低，西部以平原地形為主，東部主要以山地和丘陵地形為主。氣候類型為中溫帶季風氣候，冬季寒冷而漫長，夏季炎熱，四季分明，雨熱同期;年降水量在500～800 mm，集中在夏季和秋季。長吉圖地區總人口為1 238.69萬人，城鎮人口占研究區總人口的52.1%，平均人口密度約為169人/km2，工業總產值32 535 768萬元，糧食產量達到9 155 036 t，糧食作物以水稻和玉米為主（截止到2017年末）。近年來，經濟的快速發展使得長吉圖地區形成了汽車、醫療藥物加工、食品加工等獨特的產業體系，在工業方面，產業園區初具規模，形成了優勢突出的產業集群，第三產業如旅游、物流等的發展也極為快速[8]。

1.2 數據來源與研究方法

1.2.1 數據來源

研究區2000年、2010年和2018年三期土地利用類型圖來自空間分辨率為30 m的遙感影像。在選取遙感影像時除了盡量避開云、雪覆蓋的月，在時間上還應盡量避免洪水或干旱年份。

1.2.2 數據處理

為了提高影像解譯的精度，采用計算機解譯和目視解譯相結合對遙感影像進行解譯，通過長吉圖地區的地形圖和Google Earth等進行精度驗證，檢驗得出，3個時期的土地利用/土地覆蓋解譯結果的總體精度均在90%以上，可以達到研究土地利用的標準。運用ArcGIS 10.2軟件將長吉圖地區的三期（2000年、2010年以及2018年）原始數據（矢量數據）通過融合屬性要素轉化為土地利用的柵格圖層，利用Spatial Analyst工具作出2000—2018年長吉圖地區各種土地利用類型的轉移矩陣。

1.2.3 研究方法

1.2.3.1馬爾科夫模型

馬爾科夫法是將時間序列看作是一個離散的隨機過程，通過對事物不同狀態的初始概率和狀態之間轉移概率的研究，確定狀態變化趨勢，以預測事物的未來。

1.2.3.2單一動態度（K）

單一土地利用類型動態度是研究區一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況。具體公式如下：

式（1）中，k為某時段內單一土地利用動態度;U1為土地類型前期面積;U2為土地類型后期面積;T為前后期間隔時間。動態度的絕對值越大，表明土地面積變化速率越快。

2 結果與分析

2.1 土地利用的面積和數量變化

為了研究長吉圖地區的土地動態變化，根據研究區的實際情況，人為將區域內的土地利用類型大致分為6大類：種植用地、草地、林地、水域、建設用地以及未利用土地。

從時間上分析，2000—2018年長吉圖地區6種土地利用類型的面積及數量波動變化以種植用地和草地變化顯著（表1）。種植用地面積減少了302.27 km2，斑塊數量減少了222個;草地面積增加顯著，增加了217.38 km2，斑塊數量增加了29個;林地面積增加了79.94 km2，斑塊數量增加639個;水域面積增加42.43 km2，斑塊數量增加了72個;建設用地的面積減少了23.74 km2，斑塊數量減少了214個;未利用土地面積增加了41.16 km2，斑塊數量增加了38個。種植用地面積大量減少主要是由于城鄉、工礦和居民用地不斷建設和開發，耕地面積被占用以及受到環境保護政策的影響，一些種植用地被退耕還林、還草等。

2000—2018年長吉圖地區6種土地利用類型的面積變動中，以種植用地、林地和建設用地面積轉移表現最為明顯。種植用地的面積轉入主要以建設用地（1 177.98 km2）和林地（3 824.09 km2）為主，種植用地轉出為林地3 541.74 km2，轉出為建設用地1 251.81 km2。建設用地的轉入以種植用地為主，為1 251.81 km2。草地、水域和未利用土地面積整體上相對變化較小。

2.2 土地利用的空間格局變化

利用ArcGIS 10.2軟件作長吉圖地區3個時期各種土地利用類型分布圖。研究區的土地利用動態變化顯示，林地所占面積最大且相對集中;種植用地集中分布在西部平原地區，零星分布在東部山間谷地;草地和水域在研究區分布相對分散;建設用地多數集中在中西部的平原地區;未利用土地的面積最小，分布在研究區的東南部。

從動態度變化上（表2），以2010年為斷點，分成2000—2010年和2010—2018年兩個時段，2000—2010年6種土地利用類型的動態度按大小依次為，草地（1.09）>建設用地（0.80）>未利用土地（0.58）>林地（0.06）>水域（0.05）>種植用地（0.00），這時期草地動態度最大，種植用地最穩定。2010—2018年6種土地利用類型的動態度按大小依次為，未利用土地（1.24）>建設用地（0.75）>草地（0.66）>水域（0.28）>種植用地（0.09）>林地（0.07）。這一時期未利用土地的動態度最大。通過兩個時期的動態度對比，未利用土地、建設用地和草地這三種土地利用類型動態度變化最為明顯，水域居中，種植用地和林地的動態度變化最穩定。種植用地、林地、水域和未利用土地的動態度增加，草地和建設用地的動態度在降低。

3 結論

1）2000—2018年長吉圖地區土地種植用地面積呈現波動減少趨勢，面積波動減少302.27 km2，斑塊數量上減少了222個，草地面積增加顯著，增加了217.38 km2，斑塊數量上增加了29個，林地面積增加了79.94 km2，斑塊數量上639個，水域面積增加42.43 km2，斑塊數量上增加了72個，建設用地的面積減少了23.74 km2，斑塊數量上減少了214個，未利用土地面積增加了41.16 km2，斑塊數量上增加了38個。

2）2000—2018年長吉圖地區六種土地利用類型之間面積變動，以種植用地、林地和建設用地在面積轉移中最為明顯，種植用地的轉入以建設用地（1 177.98 km2）和林地（3 824.09 km2）為主，同時種植用地又轉為林地（3 541.74 km2）和建設用地（1 251.81 km2）。草地、水域和水域未利用土地面積略有變化。

3）2000—2018年長吉圖地區各種土地利用類型的動態度變化：未利用土地、建設用地和草地這三種土地利用類型動態度變化最為明顯，水域居中，種植用地和林地的動態度變化最穩定。種植用地、林地、水域和未利用土地的動態度增加，草地和建設用地的動態度在降低。

參考文獻：

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[8] 劉國斌，湯日鵬.長吉圖開發先導區下的吉林省縣域經濟城鎮化問題研究[J].全國商情（理論研究），2010（13）：3-7.

（責任編輯：趙中正）