基于GIS的土地利用類型變化研究分析
——以汶川縣為例

王爾東

(成都理工大學地球科學學院 四川 成都 610059)

一、引言

隨著當今人類社會經濟的全面高速發展，人地間的矛盾不斷深化；資源環境問題不斷激化，如何平衡人地間緊張的關系，成為了目前首要面臨的問題。土地利用是指對土地的利用方式以及狀態，是長期以來人類觀察土地的自然屬性按照特定的經濟目的和社會目的從而采取的一系列技術手段對土地進行長期性的規劃管理活動[1]；土地利用在一定程度上刻畫了該地區內的土地利用方式以及結構布局是否具有合理性，因此開展區域性的土地利用研究有助于發現現存問題，確定治理改善方向，對區域可持續發展以及生態環境保護具有重大意義。本文根據2005年-2010年汶川縣的土地利用遙感解譯數據結合ARCGIS軟件對研究區進行土地利用情況分析，為區域生態環境保護治理提供意見[2]。

二、研究區概況

汶川縣位于四川盆地西北部邊緣，居阿壩藏族羌族自治州東南部，東鄰彭州市、都江堰市，南靠崇州市、大邑縣，西接寶興、小金縣，西北和東北分別與理縣、茂縣相連，縣域東西寬84公里，南北長105公里，總面積4084平方公里，森林覆蓋率達48%。縣城威州鎮位于縣境北部岷江與雜谷腦河交會處，海拔1325米，周圍有茶坪山脈、邛崍山脈等眾多山體圍繞。東南向西北地勢上升，呈比較完整的垂直，可分為8個不同的自然氣候區，故有“十里不同天”之說。但南濕(漩口、映秀地區)北旱(威州、綿池地區)趨勢明顯，光、熱、水分布不均，利于發展農業的多種經營生產，為州內重要農區縣之一。境內地勢由北向東南傾斜。東北為龍門山脈，西南為邛崍山系。西部多分布海拔3000米以上的高山，四姑娘山海拔為6250米；東南部漩口地區的岷江出口處海拔僅780米。岷江過境，雜谷腦河、草坡河、壽江為縣境岷江三大支流。屬青藏高原亞濕潤氣候區，年均氣溫13.5℃，年降水量500毫米。

三、研究區所需數據以及研究內容

(一)研究區所需數據。本文選取汶川縣整個行政區域為研究區域。研究數據包括兩期從地理空間數據云下載的Landsat8影像；研究區土地利用現狀以及現場實地調查情況。

(二)研究內容。研究區土地利用變化分析：由于2008年研究區經歷了大地震因此土地利用類型會有一些變化，用來作為過渡可以突出變化，所以選擇用研究區域2005年以及2010年的兩期遙感影像并且結合研究區土地利用現狀圖以及實地調查，同時借助ENVI軟件的監督分類功能對汶川縣兩個時期的遙感圖像進行目視解譯，依次為依據對汶川縣5年間的土地利用分布情況進行整合分析。(根據中科院已分類的土地利用等級標準)。

四、數據處理與結果分析

(一)土地利用遙感解譯。對汶川縣2005年、2010年的ETM/ETM+遙感影像進行輻射校正、幾何校正、拼接、裁剪、重投影等遙感影像預處理的基礎上，結合ENVI軟件的監督分類與人工翻譯相結合的遙感影像解譯方法，最后參考中科院土地利用分類數據，得到汶川縣2005年、2010年的土地利用分布圖如圖一、圖二所示；通過觀察分析可以清晰看到研究區內最主要的土地利用類型為林地和草地。

圖一 汶川縣2005年土地利用分類圖

圖二 汶川縣2010年土地利用分類圖

(二)土地利用類型轉移矩陣。將上面得到的汶川縣2005年、2010年的土地利用圖轉為30m×30m的柵格數據，再利用Arcgis軟件中的柵格計算器功能對汶川縣2005年、2010年的土地利用數據兩兩間進行計算，得到2005年—2010年研究區內土地利用類型轉移矩陣。

綜上可知2005年-2010年間研究區內主要的土地利用轉移類型為：低覆蓋度草地向建設用地轉移；有林地向中覆蓋度草地轉移；灌木林向有林地轉移；高覆蓋度草地向灌木林轉移；中覆蓋度草地向灌木林和高覆蓋度草地轉移；各類土地利用類型轉移面積808.38,占研究區總面積的19.79%；在此期間研究區內各類土地利用類型轉出面積由大到小依次為：中覆蓋度草地、灌木林、有林地、高覆蓋度草地、旱地、低覆蓋度草地、疏林地、水田、建設用地、水域、其他林地、建設用地；轉入面積由大到小依次為：灌木林、有林地、高覆蓋度草地、疏林地、中覆蓋度草地、旱地、低覆蓋度草地、水域、建設用地、水田、未利用地、其他林地。

(三)土地利用動態度變化。單一土地利用動態度變化：單一土地利用動態度反映的是研究區內某一特定土地利用類型在一定時間段內的變化速度。其值的正負對應該土地利用類型面積的增加或減少[3]。其絕對值越大，表明該土地利用類型變化速度越快；其絕對值越小，表明該土地利用類型變化速度越慢。計算公式如下：

式中：K表示某一土地利用類型在研究時間段內的動態度(%)，Uaj、Ubj分別對應該土地利用類型研究期初與研究期末的面積(km2)，T表示研究時段長(年)。依據上述公式計算汶川縣2005-2010年單一土地利用動態。

2005年-2010年，灌木林、中覆蓋度草地的動態度為負值可知其面積轉出大于轉入；其余土地利用類型的動態度值為正值，說明其轉入面積大于轉出，其中未利用地的動態值明顯遠超其他類型，說明研究區2005年-2010年間未利用地變化最為劇烈。比較不同土地利用類型的動態度絕對值可知，2005年-2010年間汶川縣土地利用變化劇烈程度大小依次為：中覆蓋度草地、灌木林、低覆蓋度草地、有林地、其他林地、旱地、高覆蓋度草地、水田、疏林地、水域、建設用地。

五、討論與結論

結合轉移矩陣和動態度變化表可以得知，汶川縣2005年—2010年間土地利用類型變化較為明顯，中間經歷了08年大地震，可能對分類結果有一定影響；其中變化最為明顯的類型為未利用地，有大量其他土地利用類型轉為未利用地；變化面積占總面積19.79%變化較為明顯，面積變化量最大的集中帶不同覆蓋度草地之間的相互轉移以及有林地與其他林地之間，表明在自然以及人社會活動的雙重作用下，2005年至2010年研究區內大量植被被破壞，由于地震原因，草地、林地大量轉為建設用地與未利用地；而地震所形成的堰塞湖、堤壩潰決致使林地草地被水體淹沒以及水庫電站水壩的修建是林地草地向水域轉移的主要原因。