滇池流域土地利用动态变化分析

第38卷第6期
2013年12月
林　业　调　查　规　划Forest Inventory and Planning
Vol.38　No.6Dec.2013
doi :10.3969/j.issn.1671⁃3168.2013.06.004
滇池流域土地利用动态变化分析
黎亚波,李玲,陈俊,曾建,王艳英
(云南师范大学旅游与地理科学学院,云南昆明650500)
摘要:在RS 和GIS 的支持下,获取了滇池流域1998年、2002年及2010年的土地利用分类图,通过土地利用动态度方法,分析了流域22年间土地利用类型的数量变化。

结果表明:耕地和建设用地主要沿滇池分布,林地面积所占比例较大;土地利用类型变化主要发生在耕地、未利用地、建设用地,其土地利用动态度分别为1.598%、2.698%和9.021%;人口增长和经济的快速发展是滇池流域土地利用/覆被变化的主要驱动力。

关键词:土地利用/覆被变化;土地利用动态度;驱动力分析;RS ;GIS ;滇池流域
中图分类号:S718;F301.24 文献标识码:A 文章编号:1671-3168(2013)06-0022-05
Dynamic Chang of Land Use in Dianchi Lake Basin
LI Ya⁃bo ,LI Ling ,CHEN Jun ,ZENG Jiang ,WANG Yan⁃ying
(Tourism and Geography ,Yunnan Normal University ,Kunming 650500,China )Abstract :With the support of RS and GIS ,this paper obtained the land use classification figure of three periods in Dianchi Lake basin ,by using the method of land use dynamic degree ,the number of land use type change of Dianchi lake basin in 22years were analyzed.Results showed that :Arable land and con⁃
struction land mainly distributed along the Dianchi Lake ,the proportion of woodland area was larger ;Land use type changes occurred mainly in the land ,unused land ,construction land ,and the land use
dynamic degree were 1.598%,2.698%and 9.021%respectively ;The population growth and rapid e⁃conomic development were the main driving force of Dianchi Lake Basin land use /cover change.Key words :LUCC ;Land Use Dynamic degree ;driving force analysis ;RS ;GIS ;Dianchi Lake Basin
收稿日期:2013-08-15;修回日期:2013-10-08.
基金项目:水利部公益性行业项目“高原盆地城市水源地保护和恢复技术研究”(201101042);云南省社会发展科技项目(2011FB042)。

作者简介:黎亚波(1990-),女,云南丽江人,硕士。

研究方向为城市地理信息系统。

Email:775487125@
通信作者:史正涛(1964-),男,甘肃宁县人,教授,博士生导师。

主要从事水资源及地理环境研究。

Email:shizhengtao@
土地利用/覆被变化(LUCC)研究是全球环境变化研究领域的重要课题[1],而土地利用动态变化
研究是全球环境变化的重要课题[2-3],也是引起区域环境变化的关键要素。

目前,LUCC 研究已经发
生了从全球到区域的转变,区域LUCC 研究正在成为当前研究的热点话题。

我国学者也纷纷加入到区域LUCC 研究的行列[4],研究主要针对我国的土地
生态系统环境问题、覆被变化与自然环境和社会发展之间的关系。

我国学者的研究区域多集中在经济发达的热点地区,这些区域的土地利用现状几乎都表现出建设用地不断增加,林地、耕地被大量侵占的特征。

因此,如何协调经济发展与土地资源利用的关系成为亟待解决的问题。

以滇池流域作为研究区,利用GIS、RS 方法,揭
. All Rights Reserved.
黎亚波,等:滇池流域土地利用动态变化分析
示滇池流域1988~2010年间土地利用的数量变化
特征,探讨流域LUCC的驱动因子,对解决流域内经
济发展与土地资源可持续利用以及城市建设规划均
可起到借鉴作用。

1研究区概况
滇池流域位于云南省昆明市,是云南省的政治、
经济、文化中心。

地理坐标为东经102°30′~103°
02′,北纬24°28′~25°23′。

流域包括昆明市下属的
四区三县(五华区、盘龙区、西山区、官渡区、呈贡
县、晋宁县、嵩明县),流域面积占昆明市总面积的
13.6%。

滇池流域属亚热带湿润季风气候和低纬高
原山地季风气候,年均温15℃左右,年均降雨量
935mm。

2数据源及研究方法
2.1数据来源
以1988年Landsat5TM、2002年Landsat7TM
和2010年Landsat5TM3个时期的影像作为数据
源进行分析。

2.2研究方法
2.2.1遥感影像处理
利用ArcGIS、ENVI软件平台,分别对3期遥感
影像进行几何校正、最佳波段选择、图像增强、图像
裁剪等处理,按照耕地、林地、水域、建设用地、未利
用地的分类系统,通过计算机自动识别和人机交互
式目视解译方法,获取3个时段的土地利用现状图。

2.2.2动态度分析
土地利用动态度可以定量描述土地利用变化速
度,分为单一土地利用动态度和综合土地利用动态
度[5]。

其中,单一土地利用类型动态度反映一定时
段内某种土地利用类型变化的剧烈程度,公式表
达为:
K=U ib-U ia U
ia ×1T×100%(1)
式中:K为研究时段内某一土地利用/土地覆被类型动态度;U ia、U ib分别为研究期初及研究期末某一土地利用/土地覆被类型的面积;T为研究时段长,当T的时段设定为年时,T的值就是该研究区某种土地利用/土地覆被类型的年变化率。

综合土地利用动态度[6]反映某个地区土地利用类型整体的稳定性,公式表达为:
LC=∑
n
i=1△
LU i-j
2×∑n i=1LU i
×
1
T×100%(2)
式中:LU i为监测起始时间i类土地利用类型面积; LU i-j为监测时段i类土地利用类型转为非i类(j 类,j=1,2…,n)土地利用类型面积的绝对值;T为监测时间,当T设置为年时,LC的值是研究区土地利用类型的年变化率。

3结果与分析
3.1土地利用现状
根据研究区土地利用的实际情况,在ENVI中采用最大似然法对3期影像进行监督分类,得到1988年、2002年和2010年滇池流域土地利用现状图(图1),并对分类结果进行了精度验证,总精度分别为88.63%、88.02%和89.85%,Kappa系数分别为0.86、0、87和0.89,分类结果较为理想。

将分类结果导入ArcMap中进行制图,得到3期土地利用现状图。

3.2土地利用/覆被数量变化
从图1中可以看出,滇池流域的土地利用类型分布呈现出建设用地和耕地沿滇池分布的特点。

表1为滇池流域3个时段5种土地利用类型的面积及其比例。

表1　1988~2010年滇池流域土地利用/覆被变化情况Tab.1　Land use/cover changes of Dianchi Lake Basin
from1988to2010km2;%
土地利用
类型
1988年2002年
2010年
面积比重面积比重面积比重耕地495.6617.06342.8311.80321.4411.06林地1531.6052.701651.5956.851501.7051.67水域309.7110.66317.8810.94293.3310.09建设用地216.937.46303.2010.44647.4722.27未利用地352.2712.12289.949.98143.174.92
从表1中可见,1988年土地利用类型面积由大到小排:林地>耕地>未利用地>水域>建设用地,林地面积最大为1531.60km2,占全区总面积的52.7%;耕地次之,面积为495.66km2,占17.06%;未利用地面积为352.27km2,占12.12%;水域面积为309.71km2,占10.66%;建设用地面积最小,仅
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林业调查规划
图1　土地利用现状Fig.1　Land use status
图2　1988~2002年滇池流域土地利用/覆被变化Fig.2　Land use /cover change of Dianchi Lake Basin from 1988to 2002
图3　2002~2010年滇池流域土地利用/覆被变化
Fig.3　Land use /cover change of Dianchi Lake
Basin from 2002to 2010
图4　1988~2010年滇池流域土地利用/覆被变化Fig.4　Land use /cover change of Dianchi Lake Basin from 1988to 2010
图5　1990~2010年滇池流域土地利用类型变化速度
Fig.5　Land use change of Dianchi Lake
Basin from 1990to 2010
占7.46%。

2010年该区土地利用类型按面积由大到小排序为:林地>建设用地>耕地>水域>未利
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黎亚波,等:滇池流域土地利用动态变化分析
用地,其中林地面积最大,为1501.70km 2,占全区总面积的51.67%;建设用地面积次之,面积为647.47km 2,占22.27%;耕地面积为321.44km 2,占11.06%;水域面积为293.33km 2,占10.09%;未利用地面积最小,仅占4.92%。

近20年来滇池流域土地利用特征发生了很大变化,耕地、未利用地面积不断减少,建设用地面积大幅度增加。

图2~图5反映了研究时段内各种土地利用类型面积的增减情况。

由图可知,不同时段内滇池流域的耕地、未利用地均呈现出不断减少的趋势,林地、水域呈现出先增后减的特点,建设用地呈现出不断增长的趋势。

1988~2002年,耕地面积减少
152.83km 2,未利用地面积减少62.333km 2,林地面积和建设用地面积增加较多,分别为119.993km 2和86.273km 2,水域面积变化较少,增加了8.173km 2。

2002~2010年,除了建设用地的面积增加了344.273km 2,其他的土地利用类型均呈现减少的特点,耕地减少21.393km 2,林地减少149.89km 2,水
域减少24.553km 2,未利用地减少146.77km 2。

1988~2010年,建设用地增加幅度较大,增加了
430.543km 2,其他的土地利用类型面积均减少了,未利用地面积减少最多,减少了209.1km 2
,其次是
耕地,减少了174.223km 2,林地和水域面积变化不大,林地减少29.9km 2
,水域减少16.38km 2。

3.3土地利用动态度分析
根据公式(1)和(2)计算滇池流域5种土地利用类型3个时间段的土地动态度(表2)。

表2　1988~2010年滇池流域土地利用动态度Tab.2　Dynamics of land use of Dianchi Lake Basin
from1988to 2010
%
时间
K
耕地
林地水域建设用地未利用地
LC
1988~2002年-2.202
0.560
0.188
2.841
-1.2640.5282002~2010年-0.780-1.134-0.96514.193-6.3281.477
1988~2010年-1.598-0.089-0.240
9.021-2.6980.673
从表2中可以看出,22年来,研究区的综合土地利用动态度为0.673%,其中建设用地的变化速度最快,年变化率为9.021%,其次是未利用地,年变化率为-2.548%,耕地、林地和水域的年变化率分别为-1.598%、-0.123%和-0.240%。

1988~
2002年的变化速度相对较慢,为0.528%;2002~2010年的变化速度较快,为1.477%。

不同地类在不同时段表现出不同的变化速度。

从图5也可以很直观地看出,耕地、林地、建设用地、未利用地自1988年以来一直都有明显变化。

其中:建设用地在2002~2010年间变化速度最快,年变化率达到14.193%,在1988~2002年间的变化率为
2.841%;未利用地在2002~2010年间的变化速度也最快,年变化率为6.328%,在1988~2002年间的变化率为1.264%;耕地在1988~2002年的变化速度最快,年变化率为为2.202%,在2002~2010年间的变化率为0.780%;林地在2002~2010年变化速度最快,年变化率为1.134%,在1988~2002年间的年变化率为0.560%,在2002~2010年间的年变化率为0.089%;水域在2002~2010年变化速度最快,年变化率为0.965,在1988~2002年间的年变化率为0.188。

3.4土地利用/覆被变化驱动力分析
土地利用与覆被变化既受自然因素的制约,又受社会、经济和历史等人文因素的影响,具有很强的综合性和地域性[7]。

驱动力是指导致土地利用方式和目的发生变化的主要生物物理和社会经济因素[8]。

总体而言,自然因素在大环境下控制着土地利用的状况和变化,在有人类活动之前,土地利用/
土地覆被变化的动力机制主要是自然环境的变化,其中最重要的是全球气候变化引起的气温和降水的波动而造成的直接影响及通过干旱、水资源变化而造成的间接影响。

此后,随着人类的出现,人类活动开始成为土地利用/覆被变化的另一重要动力,尤其是近代,全球人口激增,科学技术突飞猛进,人类改
造自然的能力前所未有,土地利用/覆被变化的动力机制发生了“从自然到人类”这一显著的变化,导致了土地利用方式的改变[9]。

3.4.1人口因素
根据昆明市统计年鉴,昆明市1988年末人口为
148万,2002年末为494.8万,2010年末为643.92
万。

滇池流域是昆明市的一个区域,所以可以从大致方向说明滇池流域的人口变化。

人口的增加必然
导致对物质资料的需求增加,这种需求最直接的体现就是建设用地的增加以及耕地面积的变化。

3.4.2经济发展
经济发展也是引起土地利用变化的重要因素之一。

研究时段内研究区域经济快速发展,1988年昆明市GDP 为53亿元,到2002年增长到730.08亿
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林业调查规划
元,到2010年增长到2120.30亿元。

经济发展对土地利用变化的影响主要通过工业化和城市化来实现。

随着工业化的不断推进,必然导致交通、工矿等建设用地的扩张,这样将促使离城市较近的耕地、林地减少。

城市化是大规模人口向城市聚集,城市区域人口密度不断增加的过程,这样一来,导致城镇住房、基础设施、公共设施等建设用地的增加。

4结论
通过对滇池流域1988年、2002年和2010年3期土地利用/覆被遥感影像的目视解译和时空特征分析,得到以下结论:
1)近20年来,滇池流域的耕地、建设用地主要分布在滇池的附近,滇池之外的水域、未利用地分布比较零散,林地主要分布在滇池的外围。

受气候、水文、地形等因素的影响,林地面积比较大,在3期影像中所占的比例分别为52.7%、56.85%和51.67%;其次是耕地和建设用地在近20年所占比例的变化比较大。

2)1988~2010年,滇池流域的绝大部分土地利用发生在建设用地、耕地和未利用地上。

研究时段内,建设用地面积增加了430.54km2,土地利用动态度为9.021%。

耕地面积减少了174.22km2,未利用地面积减少了209.1km2,土地利用动态度分别为1.598%和2.698%。

林地和水域的变化较小。

林地面积减少了29.9km2,土地利用动态度为0.089%;水域面积减少了16.38km2,土地利用动态度为0.240%。

3)人口增长和经济的快速发展是滇池流域土地利用/覆被变化的主要驱动力。

随着人口的增长,经济的发展,滇池流域的建设用地快速扩张,耕地和未利用地不断减少。

可以明显地看出,滇池流域人口的持续增长逐渐加剧了土地供给与需求之间的矛盾。

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