石羊河流域土地利用類型轉化過程分析*

陳江明

（蘭州博文科技學院，甘肅 蘭州 730101）

隨著人口數量的增長和土地利用變化的加劇，由此而產生的水問題越來越顯得更加突出。國內外眾多組織和學者對土地利用變化對流域水文水資源的影響進行了研究。其研究內容涉及土地變化過程、成因、驅動機制以及資源、生態和環境效應等許多方面［1］，研究方法涉及到RS和GIS技術方法［2，3］、統計學方法［4］、模型模擬法［5，6］等方法。黃會平和張岑基于 GIS 軟件平臺，分析了甘州區土地利用/覆被對水資源的影響及其時空變化［7］。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源及處理

選取 1980 年、1995 年、2000 年、2006 年和 2012 年石羊河流域夏秋季空間分辨率為30 m 的LandsatTM、ETM遙感影像。選擇夏秋季是原因在這個時間段內植物的長勢最茂盛，植被覆蓋度最高，亦最易與荒漠區分，因此有利于目視解譯。土地利用信息提取時，首先對TM/ETM+影像的4（R）、3（G）、2（B）波段進行組合，生成標準假彩色圖像，并統一轉換為Albers 投影，將2000年ETM+數據以數字化的矢量數據為地理參考，結合實地GPS 測點數據信息進行幾何糾正，并以此為標準，對其余的四期TM影像進行幾何糾正。其次是建立遙感解譯標識。再次是提取土地利用信息，采用人機交互目視解譯法，以相關圖件為參考，應用相關分析并綜合影像特征判定各類地物的邊界，利用ArcGIS插件，生成現狀土地利用專題圖；以此為基礎，使用ArcGIS空間疊置分析功能，生成5個時間段的土地利用變化專題圖。

1.2 研究方法

土地利用動態度

（1）單一土地利用動態度：其表達式為［8-10］：

k--研究時段內某一類型土地利用動態度；

Ua、Ub--分別為研究期初和研究期末某一種土地利用類型的數量；

T --研究時段長。

（2）土地利用綜合動態度：其數學模型為［8-10］：

Si--監測開始時間第i類土地利用類型總面積；

T --土地利用變化時間段。

2 石羊河流域土地利用類型轉化過程

2.1 1980年～1995年石羊河流域土地利用類型轉化過程

由表1、表2可以看出：

表1 1980年～1995年石羊河流域土地利用類型轉移矩陣 單位：km2

表2 1980年～1995年石羊河流域土地利用類型轉移矩陣比例 單位：%

（1）耕地面積總體呈現減少趨勢。1980年耕地面積6 663.63 km2，1995年6 439.61 km2，減少224.02 km2。轉出面積達到778.04 km2，占土地總面積的1.92%，主要轉化為草地（423.54 km2）和未利用地（約為270.42 km2）；其主要的轉入類型為未利用地和草地，轉入量為554.02 km2。

（2）林地面積總體呈現為增加，但增加量并不明顯。1980 年林地面積 2 628.06 km2，1995 年 2 653.87 km2，增加25.81 km2。主要的轉出類型為未利用地、草地和耕地，轉出面積達87.60 km2，占土地總面積的0.22%；主要的轉入類型有未利用地、草地和耕地，面積為113.05 km2。

（3）草地面積明顯增加。1980年草地面積11121.16km2，1995年11 547.00 km2，增加425.84 km2。有348.60 km2轉出，主要轉化為耕地和未利用地，其中1.78%轉化為耕地，1.09%轉化為未利用地；主要的轉入類型有未利用地和耕地。

（4）水域面積呈現增加趨勢。1980 年水域面積149.69km2，1995 年 278.36km2，增加 128.67km2，水域主要轉換為耕地，占轉出面積的82.01%；水域轉入量達到138.50 km2，主要為未利用地，該面積為123.51 km2。

（5）城鄉工礦居民地用地呈現為減少趨勢，但減少相對較小。1980 年城鄉工礦居民地用地總面積為349.24 km2，1995 年為 337.22 km2，減少 12.02 km2。有43.21 km2轉出，主要轉化為耕地、草地和未利用地，其中有8.35%轉換為耕地，2.65%轉換為草地。

（6）未利用土地呈現減少趨勢。1980 年為19 667.06 km2，1995年為19 322.78 km2，減少344.28 km2，轉出量2 765.12 km2，占總面積的1.89%。轉出類型主要有草地和耕地；主要的轉入類型有草地、耕地、林地，面積約為420.84 km2。

2.2 1995年～2000年石羊河流域土地利用類型轉化過程

由表3、表4可以看出：

表3 1995年～2000年石羊河流域土地利用類型轉移矩陣 單位：km2

表4 1995年～2000年石羊河流域土地利用類型轉移矩陣比例 單位：%

（1）耕地面積總體呈現增加趨勢。1995 年面積為6 639.61 km2，2000 年為 6 796.80 km2，耕地面積增加157.19 km2。轉出量為446.22 km2，主要轉化為未利用地和草地，占土地總面積的1.10%；其主要的轉入類型有未利用地和草地，面積為803.40 km2。

（2）林地面積總體呈現減少趨勢，但并不明顯。1995年為 2 653.87 km2，2000 年為 2 630.56 km2，該面積減少23.31 km2。主要的轉出類型有未利用地、耕地；主要的轉入類型有未利用地、草地和耕地，面積為90.80 km2。

（3）草地面積明顯減少。1995 年草地面積11 547.00 km2，2000年11 183.04 km2，減少363.95 km2。有777.95 km2轉出，主要轉為耕地和未利用地，其中3.75%轉為耕地，2.56%轉為未利用地；轉入面積為414.00 km2，其轉入類型主要有未利用地、耕地。

（4）水域面積呈現減少趨勢。1995 年水域面積278.36 km2，2000 年 149.83 km2，減少 128.53 km2。水域大部分轉換為未利用地，未利用地占轉出面積的96.06%；水域轉入量為11.40 km2，其主要轉換為耕地，耕地轉入面積為9.63 km2，占轉入量的84.47%。

（5）城鄉工礦居民地用地呈現增加趨勢。1995 年城鄉工礦居民地用地總面積337.22 km2，2000 年386.84 km2，增加 49.62 km2。有 30.92 km2轉出，主要轉為耕地、草地和未利用地，其中有6.97%轉為耕地，1.08%轉為草地。

（6）未利用土地呈現出增加的趨勢。1995 年面積為 19 322.78 km2，2000 年的面積為 19 431.75 km2，增加了 108.98 km2，轉出 量 為490.87 km2，占總面積 的1.21%。轉出類型主要為草地、耕地；主要的轉入類型主要有耕地、草地和水域，面積為599.85 km2。

2.3 2000年～2006年石羊河流域土地利用類型轉化過程

由表5、表6可以看出：

表5 2000年～2006年石羊河流域土地利用類型轉移矩陣 單位：km2

表6 2000年～2006年石羊河流域土地利用類型轉移矩陣比例 單位：%

（1）耕地面積總體看來，呈現出增加趨勢。2000年為6 796.80 km2，2006 年 為 7 044.22 km2，該 面 積 增 加247.42 km2。轉出量為575.52 km2，占土地總面積的1.42%，主要轉為未利用地、草地和城鄉工礦居民用地，其轉換為未利用地面積為185.14 km2、轉換為草地面積為300.72 km2、轉換為城鄉工礦居民用地60.91 km2；其主要的轉入類型有未利用地和草地，面積約為822.94 km2。

（2）林地面積總體呈現減少趨勢，但不明顯。2000年為 2 30.56 km2，2006 年為 2 547.17 km2，該面積減少85.38 km2。主要的轉出類型有未利用地、草地和耕地，轉出面積約為281.24 km2，1.87%轉換為耕地；主要的轉入類型有未利用地、草地和耕地，面積約為195.85 km2。

（3）草地面積明顯減少。2000 年草地面積11 183.04 km2，2006 年 10 525.89 km2，減少 657.16 km2。有1 814.99 km2轉出，主要轉為未利用地和耕地，其中12.80%轉為未利用地，2.63%轉為耕地；轉入總面積1 157.84 km2，其轉入類型主要為未利用地和耕地。

（4）水域面積呈現增加趨勢。2000 年面積為149.83 km2，2006 年 為 192.45 km2，該 水 域 面 積 增 加42.6 2km2。轉出量為9.94 km2，其主要轉為未利用地、耕地和草地；水域轉入量52.56 km2，轉入類型主要為未利用和草地，面積46.91 km2。

（5）城鄉工礦居民地用地呈現了增加的趨勢。2000 年城鄉工礦居民地用地總面積為386.84 km2，2006年該地為447.82 km2，增加60.98 km2。有27.18 km2轉出，主要轉為耕地，有6.08%轉為耕地。

（6）未利用土地呈現出了增加趨勢。2000 年為19 431.75 km2，2006 年為 19 823.28 km2，該面積增加391.53 km2；轉出量約為12 86.43 km2，占土地總面積的3.18%，主要轉出類型為林地、草地、耕地；主要的轉入類型主要有林地、草地和耕地，面積約為1 677.93 km2。

2.4 2006年～2012年石羊河流域土地利用類型轉化過程

由表7、表8可以看出：

表7 2006年～2012年石羊河流域土地利用類型轉移矩陣 單位：km2

表8 2006年～2012年石羊河流域土地利用類型轉移矩陣比例 單位：%

（1）耕地面積呈現減少趨勢。2006 年耕地面積為 7 044.22 km2，2012 年該面積為 6 945.20 km2，減少99.02 km2。轉出量718.08 km2，占土地總面積的1.77%，主要轉為未利用地、草地和城鄉工礦居民用地，其轉換為未利用地面積為244.99 km2、轉換為草地面積為253.24 km2、轉換為城鄉工礦居民用地面積為137.51 km2；其主要的轉入類型有未利用地和草地，面積約為619.06 km2。

（2）林地面積總體呈現增加趨勢。2006 年林地面積 2 547.17 km2，2012 年 2 756.06 km2，增加 210.89 km2。轉出面積506.95 km2，占土地總面積的1.25%，主要轉為未利用地、草地和耕地，其中有13.12%的轉為草地，4.51%的轉為未利用地，1.75%的轉為耕地；主要的轉入類型有未利用地、草地和耕地，面積約為717.84 km2。

（3）草地面積明顯增加。2006 年草地面積10 525.89 km2，2012 年 10 908.95 km2，增加 383.06 km2。有1 856.83 km2轉出，主要轉為未利用地、耕地、林地，其中有12.16%轉化為未利用地，2.62%轉為林地，2.57%轉為耕地；轉入量為2 239.90 km2，主要轉入類型為未利用地、耕地和林地。

（4）水域面積略微呈現減少趨勢。2006 年為192.45km2，2012年為190.26 km2，該水域面積減少2.19 km2。轉出總面積53.35 km2，主要轉為未利用地、耕地、草地和林地；水域轉入量51.17 km2，轉入類型主要為未利用地、草地和林地，其三者面積為46.19 km2。

（5）城鄉工礦居民地用地呈現了增加的趨勢。2006 年城鄉工礦居民地用地總面積為447.82 km2，2012 年該面積增加到了 526.43 km2，增加 78.62 km2。有119.00 km2主要轉為耕地和未利用地，有18.86%轉為耕地，4.25%轉為未利用地。

（6）未利用土地呈現出了減少趨勢。2006 年未利用土地面積為19 823.29 km2，2012 年該面積為19 251.92 km2，減少571.37 km2，轉出量為2257.05 km2，占總面積的5.56%，主要轉出類型有耕地、草地和林地；主要轉入類型有林地、草地和耕地，面積約為1 685.68 km2。

3 結論

通過分析，石羊河流域土地利用該時間段發生了不同程度的變化，總體上水域、耕地、城鄉工礦居民用地和林地呈現增加趨勢，未利用地、草地呈現減少趨勢。耕地面積由1980年的6 663.63 km2增加到2012年的6 945.21 km2，增加281.58 km2，年均增加8.80 km2，動態度為0.13%；林地由1980 年的2 628 km2增加到2012年的 2 756.07 km2，增加128.07 km2，年均增加4.00 km2，動態度為0.15%；城鄉工礦居民用地由1980 年的349.24 km2增 加 到 2012 年 的 526.47 km2，增 加 了177.23 km2，年均增加5.54 km2，動態度為1.59%；水域由1980年的149.69 km2增加到2012年的190.26 km2，增加40.57 km2，年均增加1.27 km2，動態度為0.85%；草地由1980年的11 121.16 km2減少到2012年的10 908.95 km2，減少212.21 km2，年均減少6.63 km2，動態度為-0.06%；未利用地由1980 年的19 667.04 km2減少到2012 年的19 251.91 km2，減少 415.13 km2，年均減少12.97 km2，動態度為-0.07%。